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Title:
ELECTRO-HYDRAULIC LINEAR ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/086181
Kind Code:
A1
Abstract:
The electro-hydraulic linear actuator comprises an individual pump unit (P) that is driven via a motor and in a rotational manner. The pump unit (P) is fluidically connected to the working chamber of the first hydraulic cylinder (Z1) and to the working chamber of the second hydraulic cylinder (Z2) in order to alternatingly supply these with hydraulic fluid. The first and the second hydraulic cylinder (Z1, Z2) are each arranged adjacent to the pump unit (P), opposite one another in the radial direction, and have a respective piston (12, 22). The pistons (12, 22) are connected to one another via a common piston rod (25). Depending on the rotational direction of the pump unit (P), the piston (12) of the hydraulic cylinder (Z1) or the piston (22) of the hydraulic cylinder (Z2) is moved in a controlled manner and/or supplied with a hydraulic pressure.

Inventors:
REHLING, Stefan (Tiefe Straße 24, Bückeburg, 31675, DE)
Application Number:
EP2018/076504
Publication Date:
May 09, 2019
Filing Date:
September 28, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BÖLLHOFF VERBINDUNGSTECHNIK GMBH (Archimedesstraße 1-4, Bielefeld, 33649, DE)
International Classes:
F04C2/10; B21J15/20; F15B15/18
Foreign References:
JP2013228036A2013-11-07
DE29913367U11999-12-09
DE202014006620U12015-11-20
US20170114807A12017-04-27
US2918795A1959-12-29
EP2511023A22012-10-17
DE20106207U12001-06-21
DE102015116464A12017-03-30
DE4426706C11995-12-21
DE102014218885A12016-03-24
DE102008025054B42011-04-28
Attorney, Agent or Firm:
HEYER, Volker (HWP I NTELLECTUAL PROPERTY, Ridlerstraße 35, München, 80339, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Ein elektrohydraulisches Linearstellglied, welches integral ausgebildet ist und mit dem eine mechanische Kraft und/oder eine Linearbewegung generierbar sowie auf mindestens eine verbindbare Abtriebseinrichtung übertragbar ist, wobei das Linearstellglied die folgenden Merkmale aufweist: eine motorisch drehend angetriebene Pumpeneinheit, die Pumpeneinheit steht in Flüssigkeitsverbindung mit einer ersten Arbeitskammer nes ersten Hydraulikzylinders und mit einer zweiten Arbeitskammer eines zweiten Hydraulikzylinders, um diese abwechselnd mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, c. der erste und der zweite Hydraulikzylinder sind jeweils angrenzend an die Pumpeneinheit einander in axialer Richtung gegenüberliegend angeordnet, weisen jeweils einen Kolben mit einer Kolbenstange auf und die Kolbenstange des ersten Kolbens und die Kolbenstange des zweiten Kolbens sind als eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden, so dass d. in Abhängigkeit von einer Drehrichtung der Pumpeneinheit der erste Kolben des ersten Hydraulikzylinders oder der zweite Kolben des zweiten Hydraulikzylinders kontrolliert bewegbar und/oder mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist. 2. Linearstellglied nach Patentanspruch 1 , in dem die erste und die zweite Arbeitskammer des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders zusammen mit der Pumpeneinheit ein geschlossenes Arbeitsvolumen an Hydraulikflüssigkeit einschließen, welches während eines Pumpenbetriebs zwischen den Arbeitskammern austauschbar ist. 3. Linearstellglied gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem die Pumpeneinheit eine elektrisch angetriebene Außenzahnradpumpe oder eine elektrisch angetriebene In- nenzahnradpumpe umfasst, die über einen elektrischen Motor angetrieben ist.

4. Linearstellglied gemäß Patentanspruch 3, in dem die Außenzahnradpumpe oder die Innenzahnradpumpe mindestens zwei Drehachsen von drehbar angeordneten Zahnrädern umfasst, die parallel zur Kolbenstange des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders angeordnet sind.

5. Linearstellglied gemäß Patentanspruch 4, in dem die Innenzahnradpumpe ein Ritzel umfasst, welches in einem drehend antreibenden Zahnkranz mit Innenverzahnung angeordnet ist.

6. Linearstellglied gemäß Patentanspruch 5 in Kombination mit Patentanspruch 1 , in dem das Ritzel als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und die gemeinsame Kolbenstange des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders in der zentralen Öffnung linear bewegbar angeordnet ist.

7. Linearstellglied gemäß Patentanspruch 4, in dem die Außenzahnradpumpe eine Schraubenverzahnung oder Schrägverzahnung aufweist.

8. Linearstellglied gemäß Patentanspruch 7 in Kombination mit Patentanspruch 1, in dem ein erstes Zahnrad als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und die gemeinsame Kolbenstange des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders in der zentralen Öffnung linear bewegbar angeordnet ist.

9. Linearstellglied gemäß einem der Patentansprüche 4 bis 6, in dem die Zahnradpumpe einen Pumpenraum definiert und axial orientierte Hydrauliköffhungen aufweist, über die die erste und die zweite Arbeitskammer des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders mit Hydraulikflüssigkeit versorgbar sind.

10. Linearstellglied gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem die Pumpeneinheit und der erste und der zweite Hydraulikzylinder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

11. Linearstellglied gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in dem der erste und der zweite Hydraulikzylinder koaxial zueinander angeordnet sind.

12. Linearstellglied gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 10, in dem der erste und der zweite Hydraulikzylinder nicht koaxial zueinander angeordnet sind.

13. Eine Fügevorrichtung, insbesondere ein Nietsetzgerät oder eine Clinchvorrichtung, die ein elektrohydraulisches Linearstellglied gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche aufweist, dessen erster Kolben über eine Abtriebseinrichtung mit einem Setzstempel und/oder einer Niederhaltervorrichtung verbunden ist.

14. Herstellungsverfahren für ein Linearstellglied, mit dem eine mechanische Kraft und/oder eine Linearbewegung generierbar ist, insbesondere ein Linearstellglied gemäß einer der Patentansprüche 1 bis 12, das die folgenden Schritte aufweist: a. Bereitstellen (A) einer zentral angeordneten, einzelnen motorisch drehend angetriebenen Pumpeneinheit, b. Verbinden (C) der Pumpeneinheit an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit einem ersten und einem zweiten Hydraulikzylinder, sodass der erste und der zweite Hydraulikzylinder in axialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind, c. Herstellen (D) einer Flüssigkeitsverbindung zwischen der Pumpeneinheit und dem ersten und dem zweiten Hydraulikzylinder, sodass in Abhängigkeit von einer Drehrichtung der Pumpeneinheit ein erster Kolben des ersten Hydraulikzylinders oder ein zweiter Kolben des zweiten Hydraulikzylinders kontrolliert bewegbar und/oder mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.

15. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 14 mit dem weiteren Schritt:

Bereitstellen (B) einer gemeinsamen Kolbenstange, die den im ersten Hydraulikzylinder angeordneten ersten Kolben und den im zweiten Hydraulikzylinder angeordneten zweiten Kolben miteinander verbindet.

16. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 14 oder 15, in dem eine elektrisch angetriebene Außenzahnradpumpe oder eine elektrisch angetriebene Innenzahnradpumpe in der Pumpeneinheit vorgesehen ist.

17. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 16 in Kombination mit Patentanspruch 13, in dem die Innenzahnradpumpe ein Ritzel aufweist, welches als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und in dessen zentraler Öffnung die gemeinsame Kolbenstange linear bewegbar angeordnet wird.

18. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 16 in Kombination mit Patentanspruch 13, in dem die Außenzahnradpumpe eine Schraubenverzahnung aufweist und ein erstes Zahnrad als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und in dessen zentraler Öffnung die gemeinsame Kolbenstange linear bewegbar angeordnet wird.

19. Betriebsverfahren für das elektrohydraulische Linearstellglied gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12, dass die folgenden Schritte aufweist a. Bereitstellen (I) einer ersten Steuerspannung, sodass ein elektrischer Motor einer Zahnradpumpe der Pumpeneinheit in einer ersten Drehrichtung dreht, wodurch Hydraulikflüssigkeit in den ersten Hydraulikzylinder gepumpt wird, b. Lineares Versetzen (III) des ersten Kolbens im ersten Hydraulikzylinder in einer ersten Abtriebsrichtung, c. Bereitstellen (V) einer zweiten Steuerspannung für den elektrischen Motor, sodass die Zahnradpumpe der Pumpeneinheit in einer zweiten Drehrichtung dreht, um den ersten Kolben entgegen der ersten Abtriebsrichtung zu versetzen.

20. Betriebsverfahren gemäß Patentanspruch 19, mit dem weiteren Schritt:

Erfassen (II) eines Hydraulikdrucks im ersten Hydraulikzylinder mithilfe eines Drucksensors und Steuern des elektrischen Motors in Bezug auf den erfassten Hydraulikdruck.

21. Betriebsverfahren gemäß Patentanspruch 19 oder 20, mit dem weiteren Schritt: Bereitstellen (IV) zumindest einer zweiten Steuerspannung für den elektrischen Motor, sodass ein Hydraulikdruck im ersten oder zweiten Hydraulikzylinder gehalten wird.

Verwendung des elektrohydraulischen Linearstellglieds als eine Antriebseinheit für ein Fügegerät, eine Antriebseinheit für eine Befestigungsvorrichtung, eine Antriebseinheit für eine Zufuhrvorrichtung oder eine Antriebseinheit in einer Umformvorrichtung.

Description:
Elektrohydraulisches Linearstellglied 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Linearstellglied in einer kompakten Bauweise, welches integral ausgebildet ist und mit dem eine mechanische Kraft und/oder eine Linearbewegung generierbar sowie auf mindestens eine verbindbare Abtriebsvorrichtung über- tragbar ist. Des Weiteren betrifft vorliegende Erfindung eine Fügevorrichtung mit oben genanntem Linearstellglied, ein Herstellungsverfahren für dieses Linearstellglied sowie ein

Betriebsverfahren für das Linearstellglied.

2. Hintergrund der Erfindung

Im Stand der Technik werden Fügevorrichtungen zum Einbringen von Befestigungselementen unterschiedlicher Bauart in verschiedensten Anwendungsbereichen eingesetzt. Ein Anwendungsgebiet ist der Automobil- und Fahrzeugbau. Da einerseits die Fügestellen immer schwerer zugänglich sind oder in der Nachbarschaft dieser Fügestellen nur ein geringer Installationsraum zur Verfügung steht, besteht ein praktisches Interesse, Fügevorrichtungen geringer Baugröße und geringer Störkontur bereitzustellen. Zudem wird durch dieses Interesse ebenfalls die Kombination von Fügevorrichtungen mit einem Roboterarm unterstützt. Denn eine Fügevorrichtung mit geringem Gewicht ist vorteilhaft für eine schnelle Bewegung eines Roboterarms und stellt geringere Anforderungen an dessen Auslegung und Stabilität. Die Dimensionen und das Gewicht einer Fü- gevorrichtung werden entscheidend durch die Antriebseinheit der Fügevorrichtung bestimmt. Neben Fügevorrichtungen sind aber auch in anderen Bereichen des Maschinen- und Werkzeugbaus Antriebseinheiten geringer Baugröße von Bedeutung. Diese reduzieren den Platzbedarf der Vorrichtungen und tragen durch geringeres Gewicht häufig zu mehr Energieeffizienz bei. Im Stand der Technik werden verschiedene Antriebskonzepte, beispielsweise zum Betrieb von Fügevorrichtungen verwendet. So beschreibt DE 20 106 207 Ul ein mittels Elektromotor, mechanischem Getriebe und Spindeltrieb betätigtes Einpresswerkzeug. Derartige Einpresswerkzeuge bedürfen nicht mehr der Bereitstellung von Reservoirs an Hydraulikflüssigkeit und teilweise langen Zufuhrschläuchen, um das Einpresswerkzeug mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen. Es hat sich aber als nachteilig erwiesen, dass die rein elektromechanisch betriebenen Antriebseinheiten derartiger Einpresswerkzeuge empfindlich gegenüber einem Stanzschlag beim Stanznietsetzen sind. Entsprechend erfordern der verwendete Spindeltrieb sowie die eingesetzten Getriebe häufige Wartungsvorgänge. Einen alternativen elektrischen Antrieb offenbart DE 10 2015 1 16 464 AI. Hier wird eine lineare Bewegung mit Hilfe eines Elektromagneten erzeugt. Dieser umfasst eine Spule mit Kern sowie einen entlang einer Symmetrieachse des Kerns linear bewegbaren Anker, der die lineare Bewegung ausführt. Neben der elektrischen und der elektromagnetischen Lösung für ein Stellglied sind gerade die hydraulischen Stellantriebe von Bedeutung. DE 44 26 706 Cl beschreibt beispielsweise einen servohydraulischen Stellantrieb bestehend aus einem Tandemzylinder und zwei hydraulisch damit verbundenen mechanischen Servoventilen. Diese Servoventile werden synchron betrieben und sind achsfluchtig einander gegenüberliegend in einem Ventilgehäuse angeordnet. Sowohl die Ventilanordnung wie auch die damit zu verbindenden Hydraulikzylinder bilden eine platzintensive Konstruktion, die zudem über eine externe Hydraulikquelle und Hydraulikpumpe zu versorgen ist.

Einen hydraulischen Antrieb, der in Kombination mit einer hydraulischen Presse eingesetzt wird, beschreibt DE 10 2014 218 885 AI. Auch dieser hydraulische Antrieb ist mit einem externen Hydraulikreservoir verbunden. Die Hydraulikflüssigkeit wird über zwei gegensinnig fördernde Hydraulikpumpen einem ersten und einem zweiten Differenzialzylinder zugeführt, um den hydraulischen Antrieb zu bewegen. Mithilfe von Wegeventilen gelangt die Hydraulikflüssigkeit in die verschiedenen Druckräume der Differenzialzylinder. Auch diese Konstruktion ist aufgrund der verschiedenen verbauten Elemente und des zu realisierenden Schaltungsaufwands platzintensiv und aufwendig.

Ein anderes Konzept offenbart DE 10 2008 025 054 B4, in dem eine Hydraulikeinheit zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit zum Antrieb eines angekoppelten hydraulischen Aktuators beschrieben ist. Diese Hydraulikeinheit umfasst einen Speicher für Hydraulikflüssigkeit, eine Hydraulikpumpe, einen Hydraulikblock und einen Motor in Form eines einheitlich handhabbaren starren Moduls. Die Hydraulikpumpe ist eine im Vier-Quadranten- Modus betreibbare Pumpe, die eine Förderung von Hydraulikflüssigkeit in zwei Richtungen, nämlich Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, erlaubt. Während die Hydraulikeinheit als kompakte Bauform vorliegt, steigert gerade die Kombination der Hydraulikeinheit mit klassischen Hydraulikzylindern als Stellglied den Raumbedarf sowie das Gewicht eines sich daraus ergebenden hydraulischen Stellglieds. In diesem Zusammenhang erfordern sowohl die Hydraulikeinheit wie auch der damit verbundene Hydraulikzylinder einen entsprechenden Wartungsaufwand, um ei- nen verlässlichen hydraulischen Stellantrieb bereitstellen zu können.

Bezugnehmend auf den oben diskutierten Stand der Technik ist es die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein kompaktes elektrohydraulische Linearstellglied als Antriebseinheit für beispielsweise Fügevorrichtungen bereitzustellen, welches gerade ohne eine Verbindung mit einem externen Hydraulikreservoir und einer externen Hydraulikpumpe betreibbar ist.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Die obige Aufgabe wird durch ein elektrohydraulisches Linearstellglied gemäß dem unabhängi- gen Patentanspruch 1 , durch eine Fügevorrichtung mit einem derartigen elektrohydraulischen Linearstellglied gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14, durch ein Herstellungsverfahren für ein elektrohydraulisches Linearstellglied gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15 sowie durch ein Betriebsverfahren für das elektrohydraulische Linearstellglied gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 20 gelöst. Des Weiteren wird obige Aufgabe durch die Verwendung des elektrohydraulischen Linearstellglieds als Antriebseinheit in unterschiedlichen Gerätekonfigurationen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 23 gelöst. Weiterentwicklungen und vorteilhafte Ausgestaltungen vorliegender Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen. Vorliegende Erfindung offenbart ein elektrohydraulisches Linearstellglied, welches integral ausgebildet ist und mit dem eine mechanische Kraft und/oder eine Linearbewegung generierbar sowie auf mindestens eine verbindbare Abtriebseinrichtung übertragbar ist. Das Linearstellglied weist die folgende Merkmale auf: eine motorisch drehend angetriebene Pumpeneinheit, diese Pumpeneinheit steht in Flüssigkeitsverbindung mit einer ersten Arbeitskammer eines ersten Hyd- raulikzylinders und mit einer zweiten Arbeitskammer eines zweiten Hydraulikzylinders, um diese abwechselnd mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, wobei der erste und der zweite Hydraulikzylinder jeweils angrenzend an die Pumpeneinheit einander in axialer Richtung gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils einen Kolben mit einer Kolbenstange aufweisen, sodass in Abhängigkeit von einer Drehrichtung der Pumpeneinheit der erste Kolben des ersten Hydraulikzylinders oder der zweite Kolben des zweiten Hydraulikzylinders kontrolliert bewegbar und/oder mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist. Das erfindungsgemäße elektrohydraulische Linearstellglied stellt eine kompaktbauende und verschleißfreie Antriebseinheit dar. Dies ergibt sich bevorzugt aus der direkten Kombination einer zentralen Pumpeneinheit mit zwei direkt angrenzend daran angeordneten Hydraulikzylindern. Da in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Pumpeneinheit eine Hydraulikflüssigkeit direkt in der ersten Arbeitskammer des ersten Hydraulikzylinders oder der zweiten Arbeitskammer des zwei- ten Hydraulikzylinders ohne einen aufwendigen Hydraulikkreislauf, ohne eine externe Hydraulikquelle und ohne eine externe Hydraulikpumpe zuführbar ist, stellt das erfindungsgemäß bevorzugte Linearstellglied eine in Bezug auf die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit autarke Antriebseinheit dar. In Abhängigkeit von der Drehrichtung der Pumpeneinheit wird der erste Kolben des ersten Hydraulikzylinders oder der zweite Kolben des zweiten Hydraulikzylinders gezielt versetzt oder mit Kraft beaufschlagt. Entsprechend ist mindestens eine Abtriebseinrichtung, die mit dem ersten oder dem zweiten Kolben verbunden ist, gezielt antreibbar, um beispielsweise ein Fügeelement zu setzen, eine Konstruktion zu versetzen oder ein Bestandteil davon zu stellen oder eine verbundene Vorrichtung mit mechanischer Energie zu versorgen. Vorzugsweise umfasst die Pumpeneinheit nur eine Pumpe. Diese einzelne Pumpe wird gemäß verschiedener Ausführungsform vorliegender Erfindung durch eine einzelne Innenzahnradpumpe oder eine einzelne Außenzahnradpumpe gebildet. Es ist ebenfalls bevorzugt, eine axial angeordnete mehrstufige Pumpeneinheit, vorzugsweise eine zweistufige Pumpeneinheit, zu verwenden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Pumpenstufe für einen Lasthub ausge- legt. Die zweite Pumpenstufe ist bevorzugt für einen Zustell- oder Rückstellhub konfiguriert. Diese unterschiedlichen Pumpenstufen werden dann gezielt nach dem zu erzeugenden Druckbereich oder einem bereitzustellendem Hydraulikvolumen der gepumpten Hydraulikflüssigkeit zu- und abgeschaltet. Ebenfalls vorteilhaft für die Kompaktheit des Linearstellglieds sind die in axialer Richtung an einander gegenüberliegenden Seiten der Pumpeneinheit angeordneten Hydraulikzylinder jeweils mit einem versetzbaren Kolben. Die Hydraulikzylinder weisen bevorzugt zumindest dieselben Innendurchmesser auf. Dadurch ist gewährleistet, dass die erste Arbeitskammer des ersten Hyd- raulikzylinders und die zweite Arbeitskammer des zweiten Hydraulikzylinders das gleiche Fassungsvermögen bzw. Aufnahmevolumen für die Hydraulikflüssigkeit aufweist. Diese bevorzugte Dimensionierung der beiden Hydraulikzylinder gewährleistet einen Betrieb des Linearstellglieds, ohne dass ein Ausgleichsbehälter für Hydraulikflüssigkeit an das Linearstellglied angeschlossen sein muss. Zudem wird durch die Volumenkonstanz der hin- und her gepumpten Hydraulikvolumina ermöglicht, das Linearstellglied ohne Ventiltechnik zur Steuerung eines Zu- und Abflusses von Hydraulikflüssigkeit zu einem Tank oder Ausgleichsbehälter und/oder zu einer externen Hydraulikpumpe zu betreiben. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die beiden Hydraulikzylinder einander axial direkt gegenüberliegend, also zueinander fluchtend oder koaxial zueinander, angeordnet. Es ist ebenfalls bevorzugt, die beiden Hydraulikzylinder einander axial gegenüberliegend aber nicht koaxial zueinander anzuordnen. In letzterem Fall liegen somit die Mittelachsen der beiden Zylinder nicht auf einer gemeinsamen Geraden. In beiden Fällen ist es gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung bevorzugt, die Kolben der beiden Hydraulikzylinder über eine gemeinsame Kolbenstange miteinander zu verbinden. Basierend auf der Nutzung einer durchgehenden Kolbenstange wir bevorzugt eine Abtriebsstange über den Kolben des einen Hydraulikzylinders versetzt. Zur kontrollierten Rückstellung des Kolbens des einen Hydraulikzylinders wird der Kolben des anderen Hydraulikzylinders mit Druck beauf- schlagt und in die entgegengesetzte Richtung versetzt. Dabei nimmt die gemeinsame Kolbenstange den verbundenen Kolben mit, ohne dass für eine Rückstellung des Kolbens ein

Saugzustand im Hydraulikzylinder erzeugt werden muss.

Sollte es für den Betrieb der beiden Hydraulikzylinder vorteilhaft sein, sind diese auch mit von- einander getrennten Kolbenstangen betreibbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die Kolbenstange des ersten Kolbens und die Kolbenstange des zweiten Kolbens als eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden. Diese bevorzugte Konstruktion gewährleistet, dass über das gezielte Versetzen nur eines Kolbens mithilfe der gepumpten Hydraulikflüssigkeit ebenfalls der zweite nicht direkt mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagte Kolben versetzbar ist. Diese Konstruktion stellt somit bevorzugt ein gezieltes Zustellen einer Abtriebseinrichtung, vorzugsweise ein Stempel eines Setzgeräts, über das Versorgen des ersten Hydraulikzylinders mit Hydraulikflüssigkeit bereit. Wird der zweite Hydraulikzylinder gezielt mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, erfolgt über das Versetzen des zweiten Kolbens des zweiten Hydraulikzylinders ein Zurückstellen des ersten Kolbens des ersten Hydraulikzylinders, da der erste Kolben und der zweite Kolben über eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden sind. Somit ergeben sich Steuerungsvorteile für das erfindungsgemäß bevorzugte Linearstellglied ohne die Notwendigkeit einer aufwendigen Ventiltechnik.

Des Weiteren ist es in Bezug auf diese Konstruktion bevorzugt, das gesamte Arbeitsvolumen an Hydraulikflüssigkeit innerhalb der ersten und der zweiten Arbeitskammer sowie im Pumpenraum der Pumpeneinheit zu speichern. Dadurch ist es nicht erforderlich, dass erfindungs gemäß bevorzugte Linearstellglied über oft hinderliche lange Schläuche mit einem externen Reservoir an Hydraulikflüssigkeit zu verbinden. Denn der bevorzugt für die Rückstellung des ersten Hydraulikzylinders genutzte zweite Hydraulikzylinder, wird als Auffangzylinder für die vom ersten Hydraulikzylinder abgegebene Hydraulikflüssigkeit verwendet. Entsprechend schließen daher bevorzugt die erste und die zweite Arbeitskammer des ersten und des zweiten Hydraulikzylin- ders zusammen mit der Pumpeneinheit ein geschlossenes Arbeitsvolumen an Hydraulikflüssigkeit ein, welches während eines Pumpenbetriebs zwischen den Arbeitskammern austauschbar ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung umfasst die Pumpeneinheit eine elektrisch angetriebene Außenzahnradpumpe oder eine elektrisch angetriebene Innenzahnradpumpe, die über einen elektrischen Motor angetrieben ist.

Bei Zahnradpumpen allgemein, zu denen die Außenzahnradpumpe genauso wie die Innenzahnradpumpe zählt, stehen die Verdrängerrotoren im treibenden Eingriff. Derartige Pumpen, die in ihren grundlegenden Konstruktionskonzepten bekannt sind, sind in ihrer Größe und Förderleis- tung gezielt auf den Anwendungsfall abstimmbar. In vorliegender Erfindung hat sich gerade als Vorteil erwiesen, dass die verwendete Außenzahnradpumpe oder die verwendete Innenzahnradpumpe einen nur begrenzten Platzbedarf aufweist, der sich gut mit den direkt angeschlossenen Hydraulikzylindern kombinieren lässt. Weiterhin bevorzugt wird die Außenzahnradpumpe oder die Innenzahnradpumpe durch einen elektrischen Direktantrieb, insbesondere einen Servomotor mit einem Rotorpaket und einem Statorpaket als Motorkomponenten, angetrieben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die bevorzugte Innenzahnradpumpe von den Motorkomponenten kon- zentrisch umgeben. Es ist in gleicher Weise bevorzugt, den elektrischen Direktantrieb axial benachbart zur Pumpeneinheit anzuordnen. Diese elektrischen Motoren sind von Vorteil, da sie die Kontrolle der Winkelposition der Motorwelle und somit bevorzugt der Pumpenwelle sowie der Drehrichtung und Beschleunigung der Pumpe erlauben. Entsprechend sind gewünschte Hydrau- likdrucksituationen bzw. bestimmte Versorgungssituationen der angeschlossenen Hydraulikzylinder mit Hydraulikflüssigkeit definiert ansteuerbar. Dies gewährleistet, dass entweder der Kolben des jeweils angesteuerten Arbeitszylinders definiert verschoben und/oder mit einer definierten Kraft beaufschlagt wird. In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung umfasst die Außenzahnradpumpe oder die Innenzahnradpumpe mindestens zwei Drehachsen von drehbar angeordneten Zahnrädern, die parallel zur Kolbenstange des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders angeordnet sind. Die Drehachse der jeweils in einer Außenzahnradpumpe oder in einer Innenzahnradpumpe drehenden Zahnräder kann sowohl drehend als auch im Hinblick auf eine Drehung fest angeordnet sein. Dies stellt eine Grundlage für die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Linearstellglieds zur Verfügung. Denn vorzugsweise wird eines der Zahnräder der Innenzahnradpumpe oder der Außenzahnradpumpe als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet und auf der durch den Pumpenraum der Pumpeneinheit laufenden Kolbenstange angeordnet. Während somit bevorzugt die Kolbenstange der Verbindung der beiden Kolben im ersten und zweiten Arbeitszylinder dient, bildet sie gleichzeitig auch eine stabile

Drehachse für ein nicht treibendes Zahnrad in der Innenzahnradpumpe oder der Außenzahnradpumpe. Entsprechend ist Gewicht sowie Konstruktionsaufwand für das erfindungsgemäß bevorzugte Linearstellglied reduzierbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung umfasst die Innenzahnradpumpe ein Ritzel, welches in einem drehend antreibenden Zahnkranz mit Innenverzahnung angeordnet ist. Zudem ist es bevorzugt, dass das Ritzel als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und die gemeinsame Kolbenstange des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders in der zentralen Öffnung linear bewegbar angeordnet ist.

Wie bereits oben angesprochen worden ist, bildet die bevorzugte durchgehende Kolbenstange, die den Kolben des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders verbindet, eine Drehachse für das Ritzel der Innenzahnradpumpe. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt das Ritzel als eine Hohlwelle vorgesehen, sodass die durchgehende Kolbenstange innerhalb der zentralen Öffnung der Hohlwelle angeordnet werden kann. Um diese bevorzugte Konstruktion nutzen zu können, ist der das Ritzel umgebende Zahnkranz mit Innenverzahnung über den bereits oben diskutierten elektrischen Motor, vorzugsweise ein Servomotor, drehbar angeordnet. Im Gegensatz zu bekannten Konstruktionsprinzipien von Innenzahnradpumpen hat sich der Antrieb der Innenzahnradpumpe über den Zahnkranz mit Innenverzahnung als vorteilhaft erwiesen. Denn diese Konstruktion ermöglicht, dass die durchgehende bevorzugte Kolbenstange die Drehachse für das zentrale Ritzel bereitstellt und gleichzeitig stabilisierend im Ritzel geführt wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die in der Pumpeneinheit verwendete Außenzahnradpumpe eine Schraubenverzahnung auf. Im Hinblick auf die Außenzahnradpumpe ist es ebenfalls bevorzugt, ein erstes Zahnrad als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung auszubilden und die gemeinsame Kolbenstange des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders in der zentralen Öffnung des ersten Zahnrads linear bewegbar

anzuordnen.

Entsprechend stellt auch im Rahmen der Außenzahnradpumpe die bevorzugte durchgehende Kolbenstange nicht nur eine mechanische Verknüpfung zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikzylinder dar. Vielmehr wird durch die durchgehende Kolbenstange eine Drehachse de- liniert, auf der das nicht treibende Zahnrad mit Außenverzahnung, vorzugsweise Schraubenverzahnung, angeordnet ist. Während diese Lagerung des ersten Zahnrads auf der durchgehenden Kolbenstange die Position des ersten Zahnrads in Bezug auf das treibende zweite Zahnrad gewährleistet, ist durch die zentrale Öffnung des ersten Zahnrads gleichzeitig ein lineares Versetzen der durchgehenden Kolbenstange gewährleistet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearstellglieds definiert die Zahnradpumpe einen Pumpenraum und weist axial orientierte Hydrauliköffnungen in diesem Pumpenraum auf, über die die erste und die zweite Arbeitskammer des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders mit Hydraulikflüssigkeit versorgbar sind.

Innerhalb des Pumpenraums der Zahnradpumpe sind die die Pumpbewegung hervorrufenden Zahnräder angeordnet. Entsprechend laufen bei einer Außenzahnradpumpe bevorzugt zwei Zahnräder mit äußerer Schraubenverzahnung im Pumpenraum. Bei einer Innenzahnradpumpe sind innerhalb des Pumpenraums das bereits oben diskutierte Ritzel in Form einer Hohlwelle, der Zahnkranz mit Innenverzahnung sowie die Dichtsichel angeordnet. Während die Zahnradpumpe unabhängig von ihrer Konfiguration im Pumpenraum den angesteuerten Hydraulikdruck erzeugt, sorgen die mindestens zwei Hydrauliköffnungen im Pumpenraum für eine gezielte Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum ersten und zweiten Hydraulikzylinder. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Hydrauliköffnungen in axialer Richtung zu orientieren, also in einem ähnlichen Verlauf wie die Kolbenstangen des ersten und des zweiten Hydraulikzylinders. Diese Orientierung der Hydrauliköffnungen, die als Zuflussöffnung und Abflussöffnung aus dem Pumpenraum dienen, gewährleisten kurze Transportwege für die in die Arbeitskammer der Hydraulikzylinder zu transportierende Hydraulikflüssigkeit. Natürlich ist es in gleicher Weise bevorzugt, anders orientierte Hydrauliköffnungen anzuordnen. Wesentlich ist dabei lediglich, dass in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Pumpe innerhalb des Pumpenraums eine Hydrauliköffnung an der Druckseite und eine Hydrauliköffnung an der Unterdruckseite des Pumpenraums angeordnet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die Pumpeneinheit und der erste und der zweite Hydraulikzylinder des erfindungsgemäß bevorzugten Linearstellglieds in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Fügevorrichtung, insbesondere ein Nietsetzgerät o- der eine Clinchvorrichtung, die ein elektrohydraulisches Linearstellglied gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst, dessen erster Kolben über eine Abtriebseinrichtung mit einem Setzstempel und/oder einer Niederhaltervorrichtung verbunden ist.

Des Weiteren umfasst vorliegende Erfindung bevorzugt eine Presse, insbesondere eine Stanz- presse oder eine Umformpresse oder ein Einpressgerät, die mit dem elektrohydraulischen Linearstellglied gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen angetrieben wird. Derartige Pressen werden zur Verarbeitung von Metall, Kunststoff oder Papier/Pappe eingesetzt. Des Weiteren ist das elektrohydraulische Linearstellglied vorzugsweise zum Bewegen von Komponenten auf lagegeregelten Vorschubachsen einsetzbar. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen vor- liegender Erfindung wird das elektrohydraulische Linearstellglied gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen in Umformmaschinen für Metall, wie beispielsweise

Rohrbiegemaschinen, verwendet. Vorliegende Erfindung offenbart zudem ein Herstellungsverfahren für ein Linearstellglied, mit dem eine mechanische Kraft und/oder eine Linearbewegung generierbar ist, insbesondere ein elektrohydraulisches Linearstellglied gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen ei- ner zentral angeordneten, einzelnen motorisch drehend angetriebenen Pumpeneinheit, Verbinden der Pumpeneinheit an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit einem ersten und einem zweiten Hydraulikzylinder, sodass der erste und der zweite Hydraulikzylinder in axialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind, und Herstellen einer Flüssigkeitsverbindung zwischen der Pumpeneinheit und dem ersten und dem zweiten Hydraulikzylinder, sodass in Ab- hängigkeit von einer Drehrichtung der Pumpeneinheit ein erster Kolben des ersten Hydraulikzylinders oder ein zweiter Kolben des zweiten Hydraulikzylinders kontrolliert bewegbar und/oder mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.

Basierend auf den oben zusammengefassten Verfahrensschritten werden die einzelnen im Detail oben beschriebenen Komponenten des erfindungsgemäß bevorzugten elektrohydraulischen Linearstellglieds miteinander zu einer Antriebseinheit verbunden. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Pumpeneinheit zentral angeordnet ist. Zudem werden die beiden bevorzugten Hydraulikzylinder einander gegenüberliegend direkt angrenzend an die Pumpeneinheit angebracht. Mit dieser Konstruktion ist gewährleistet, dass die Hydraulikflüssig- keit durch die Pumpeneinheit nur über kurze Wege der jeweiligen Arbeitskammer des angeschlossenen Hydraulikzylinders zuführbar ist. Entsprechend sind Flüssigkeitsverbindungen zu der jeweiligen Arbeitskammer des angeschlossenen Hydraulikzylinders vorgesehen. Wie bereits oben beschrieben worden ist, befinden sich die Flüssigkeitsverbindungen in Form von Hydrauliköffnungen im Druckbereich und Unterdruckbereich des Pumpenraums, um bevorzugt aufwän- dige Hydraulikleitungen und Ventilanordnungen zu vermeiden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird eine gemeinsame Kolbenstange für den ersten Hydraulikzylinder und den zweiten Hydraulikzylinder bereitgestellt, die den im ersten Hydraulikzylinder angeordneten ersten Kol- ben und den im zweiten Hydraulikzylinder angeordnet zweiten Kolben miteinander verbindet. Weiterhin bevorzugt wird innerhalb der Pumpeneinheit eine elektrisch angetriebene Außenzahn- radpumpe oder eine elektrisch angetriebene Innenzahnradpumpe vorgesehen. In diesem Zusammenhang weist die Innenzahnradpumpe ein Ritzel auf, welches als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und in dessen zentraler Öffnung die gemeinsame Kolbenstange linear bewegbar angeordnet wird. Alternativ dazu weist die Außenzahnradpumpe eine Schraubenverzahnung auf. Ein erstes Zahnrad ist als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung ausgebildet, während die gemeinsame Kolbenstange linear bewegbar in dieser zentralen Öffnung angeordnet wird.

Vorliegende Erfindung offenbar zudem ein Betriebsverfahren für das elektrohydraulische Linearstellglied, welches in seinen unterschiedlichen Ausführungsformen oben beschrieben ist. Das Betriebsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen einer ersten Steuerspannung, sodass ein elektrischer Motor einer Zahnradpumpe der Pumpeneinheit in einer ersten Drehrich- tung dreht, wodurch Hydraulikflüssigkeit in den ersten Hydraulikzylinder gepumpt wird, lineares Versetzen des ersten Kolbens im ersten Hydraulikzylinder in einer ersten Abtriebsrichtung und Bereitstellen einer zweiten Steuerspannung für den elektrischen Motor, sodass die Zahnradpumpe der Pumpeneinheit in einer zweiten Drehrichtung dreht, um den ersten Kolben entgegen der ersten Abtriebsrichtung zu versetzen.

Mithilfe des bevorzugt eingesetzten elektrischen Motors zum Betrieb der Pumpeneinheit ist es möglich, den Motor in Abhängigkeit von der genutzten Steuerspannung in einer definierten Drehrichtung zu drehen. Entsprechend dreht der Motor die Pumpeneinheit, sodass über die vorgewählte Drehrichtung auch die Pumprichtung der Pumpeneinheit festgelegt ist. Daraus folgt, dass basierend auf der gezielten Wahl der Steuerspannung des die Pumpeneinheit ansteuernden elektrischen Motors der erste Hydraulikzylinder oder der zweite Hydraulikzylinder mit Hydraulikflüssigkeit versorgt ist. Sobald der Kolben des ersten Hydraulikzylinders oder des zweiten Hydraulikzylinders über diese gezielte Ansteuerung des elektrischen Motors der Pumpeneinheit versetzt worden ist, legt der Kolben des ersten oder des zweiten Hydraulikzylinders den entspre- chenden Stellweg zurück oder erzeugt eine an einer angeschlossenen Abtriebseinrichtung übertragbare Kraft. Entsprechend sorgt eine entsprechende zweite Steuerspannung des antreibenden elektrischen Motors der Pumpeneinheit für ein gezieltes Entlasten des Kolbens des entsprechenden Hydraulikzylinders oder für eine gezielte Rückstellung des Kolbens des Hydraulikzylinders. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, zumindest eine dritte Steuerspannung für den elektrischen Motor bereitzustellen, sodass ein Hydraulikdruck im ersten oder zweiten Hydraulikzylinder gehalten wird. Das Aufrechterhalten dieses Hydraulikdrucks gewährleistet das weitere Anliegen einer Kraft an dem entsprechend versetzten Kolben oder ein kontinuierliches Versetzen des Kolbens innerhalb des ersten Hydraulikzylinders oder des zweiten Hydraulikzylinders. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt ein Erfassen eines Hydraulikdrucks im ersten Hydraulikzylinder und/oder im zweiten Hydraulikzylinder mithilfe eines im jeweiligen Hydraulikzylinder angeord- neten Drucksensors und ein Steuern des elektrischen Motors in Bezug auf den erfassten Hydraulikdruck.

Vorliegende Erfindung umfasst zudem die Verwendung des elektrohydraulischen Linearstellglieds gemäß einer der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen als eine Antriebs- einheit für ein Fügegerät oder als eine Antriebseinheit für eine Befestigungsvorrichtung oder als eine Antriebseinheit für eine Zufuhr- oder Zustellvorrichtung.

4. Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Linearstellglieds,

Figur 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus Figur 1 , Figur 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B aus Figur 1 , Figur 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C aus Figur 1,

Figur 5 eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des elektrohydraulischen Linearstellglieds in Kombination mit einer Niederhaltekonstruktion zur Bildung einer Fügevorrichtung,

Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Linearstellglieds mit nicht koaxial zueinander angeordneten Hydraulikzylindern, Figur 7 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Linearstellglieds,

Figur 8 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Betriebsverfahrens des elektrohydraulischen Linearstellglieds.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des elektrohydraulischen Linearstellglieds 1. Das Linearstellglied 1 besteht aus einer zentralen Pumpeneinheit P und zwei daran befestigter Hydraulikzylinder ZI und Z2. Die Hydraulikzylinder ZI und Z2 sind axial fluchtend zueinander angeordnet und erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten der Pumpeneinheit P. In dieser Anordnung sind die Hydraulikzylinder ZI, Z2 mit glei- chen Außen- und Innendurchmessern gezeigt. Es ist in dieser Konstruktion ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt, die beiden Hydraulikzylinder ZI , Z2 in koaxialer Anordnung mit gleichen Innendurchmessern und unterschiedlichen Außendurchmessern vorzusehen.

Im Vergleich zur Ausführungsform der Figur 1 sind im Linearstellglied 1 ' der Figur 6 (gleiche Komponenten wie in Figur 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen in Figur 6 bezeichnet) die beiden Hydraulikzylinder ZI , Z2 ebenfalls in axialer Richtung einander gegenüberliegend an den entsprechenden Seiten der zentralen Pumpeneinheit P angeordnet. In der Ausführungsform der Figur 6 sind die Hydraulikzylinder ZI, Z2 aber nicht koaxial oder fluchtend zueinander angeordnet. Vielmehr sind die Mittelachsen der Hydraulikzylinder ZI, Z2 seitlich versetzt und parallel zueinander angeordnet. Gleichzeitig ist es bevorzugt, die beiden Hydraulikzylinder ZI , Z2 mit gleichen Innendurchmessern und vorzugsweise mit gleichen Außendurchmessern bereitzustellen.

Das bevorzugte nicht-koaxiale Linearstellglied 1 ', wie es in einer möglichen Ausgestaltung in Figur 6 gezeigt ist, ist in gleicher Weise wie die Konstruktion der Figur 5 mit einer Fügevorrich- tung oder einer Umformvorrichtung kombinierbar, hier insbesondere mit einem Nietsetzgerät. Daher ist diese Beschreibung analog mit dem Linearstellglied 1 ' aus Figur 6 kombinierbar. Die Fügevorrichtung F ist über die Abtriebseinrichtung 30 an den zweiten Kolben 22 gekoppelt, wie es unten mit Bezug auf Figur 5 näher erläutert ist. Aufgrund der nicht koaxialen Anordnung der Hydraulikzylinder ZI, Z2 ist das bevorzugte Linearstellglied 1 ' gerade nicht rotationssymmetrisch um seine Längsachse. Diese fehlende Rotationssymmetrie gewährleistet eine Verdrehsicherung und somit einen drehfesten Halt des

Linearstellglieds Γ, beispielsweise durch den Roboterarm. Denn sobald das Linearstellglied aufgrund seiner angeschlossenen Peripheriegeräte, wie vorzugsweise der Setzkopf gemäß Figur 5, eine zu beachtende Störkontur aufweist, ist Lagestabilität von Bedeutung. Auf diese Weise ist bevorzugt gewährleistet, dass eine störkonturkritische Elementzufuhr über einen seitlich vorstehenden Kanalbogen in ihrer Position bekannt ist, sich diese Position trotz Bewegung des Roboters nicht verändert und in Bewegungen eines Roboters beschädigungssicher berücksichtigt werden kann.

Die Hydraulikzylinder ZI und Z2 umfassen einen Zylinder 10; 20, in dem ein Kolben 12; 22 geführt ist. Der Kolben 12; 22 ist mit einer Kolbenstange 14; 24 verbunden. Zwischen dem Kolben 12; 22 und einem gegenüberliegenden Gehäusedeckel 40; 42 der Pumpeneinheit P ist innerhalb des Zylinders 10; 20 jeweils eine Arbeitskammer des Hydraulikzylinders ZI , Z2 mit Hydraulikflüssigkeit 16; 26 definiert.

Während des Betriebs der Pumpeneinheit P des Linearstellglieds 1 wird diese Hydraulikflüssigkeit 16, 26 zwischen den beiden Arbeitskammern der Hydraulikzylinder ZI , Z2 hin und her be- wegt. Entsprechend wird einer der Kolben 12, 22 versetzt oder mit Kraft über einen anliegenden Druck der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt.

Da in den beiden Arbeitskammern der Hydraulikzylinder ZI, Z2, also zwischen den Kolben 12, 22 der beiden Hydraulikzylinder ZI , Z2, ausreichend Hydraulikflüssigkeit für den Betrieb des Linearstellglieds 1 gespeichert ist, benötigt das erfindungsgemäß bevorzugte Linearstellglied 1 weder ein externes Hydraulikreservoir noch eine externe Hydraulikpumpe oder Hydraulikdruckquelle oder einen Ausgleichsbehälter. Denn das Volumen an Hydraulikflüssigkeit zwischen den Kolben 12, 22 bleibt unabhängig von der Position der Kolben gleich. Die im Linearstellglied 1 gespeicherte Hydraulikflüssigkeit bildet somit bevorzugt ein geschlossenes Volumen, welches sich aus den Teil olumina in den Arbeitskammern der Hydraulikzylinder ZI und Z2 und im Pumpenraum 40 der Pumpeneinheit P zusammensetzt. Es versteht sich, dass das geschlossene Hydraulikvolumen mit Hydraulikflüssigkeit ergänzt werden kann. Dies könnte aufgrund von Leckagen im Linearstellglied 1 nötig sein. Der im jeweiligen Hydraulikzylinder ZI , Z2 vorhandene Hydraulikdruck ist mithilfe entsprechender Drucksensoren 2, 4 erfassbar. Zudem ist bevorzugt eine Position des Kolbens 12 mithilfe eines geeigneten Wegmesssystems in Form beispielsweise eines Positionssensors 38 und eines Positionssensorrings 39 erfassbar. Es ist des Weiteren bevorzugt, ähnliche Wegsensoren im Hydraulikzylinder Z2 anzuordnen, um Weg und/oder Position des Kolbens 22 zu bestimmen. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, eine Zylinderwandung des Hydraulikzylinders ZI und/oder des Hydraulikzylinders Z2 aus einem nichtmagnetischen Material herzustellen. Da der Kolben 12; 22 vorzugsweise aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise Metall, besteht oder mit einem entsprechenden Marker versehen ist, ist eine Position des Kolbens 12; 22 im Hydraulikzylinder ZI ; Z2 berührungslos mit einem externen Sensor durch die Zylinderwandung erfassbar. Basierend auf dieser Ausführungsform ist der konstruktive Aufwand zur Anordnung und Befestigung eines Wegmesssensors reduzierbar.

Die zentral angeordnete Pumpeneinheit P umfasst den zwischen zwei Gehäusedeckeln 42, 44 eingeschlossenen Pumpenraum 40. Vorzugsweise umfasst vorliegende Erfindung in der Pumpeneinheit P eine elektrisch angetriebene Zahnradpumpe. In diesem Zusammenhang ist eine Au- ßenzahnradpumpe (nicht gezeigt) oder eine Innenzahnradpumpe bevorzugt. Bezugnehmend auf Figur 1 und die daraus abgeleiteten Schnittdarstellungen der Figuren 2-4 wird die Pumpeneinheit P am Beispiel einer bevorzugten Innenzahnradpumpe 50 erläutert.

Wie man anhand des Schnittbildes in Figur 3 erkennen kann, besteht die Innenzahnradpumpe 50 aus einem Pumpenritzel 52, einem Pumpenhohlrad 54 mit Innenverzahnung und einer Dichtsichel 56. Vorzugsweise wird zum Betrieb der Innenzahnradpumpe 50 das Pumpenhohlrad 54 angetrieben, welches das Pumpenritzel 52 dreht.

Zu diesem Zweck ist das Pumpenhohlrad 54 von einem vorzugsweise konzentrisch um das Pumpenhohlrad 54 angeordneten elektrischen Motor umgeben. Der elektrische Motor bzw. Direktantrieb 60, vorzugsweise ein Servomotor, besteht aus einem Motorgehäuse 62, einem Statorpaket 64 und einem Rotorpaket 66. Das Rotorpaket 66 ist mit dem Pumpenhohlrad 54 verbunden, um dieses in eine definierte Drehrichtung mitzudrehen.

Unter Rotorpaket 66 und Statorpaket 64 werden vorliegend allgemein die erforderlichen elektromagnetischen Komponenten des Elektromotors 60 verstanden. Zu ihnen gehören beispielsweise eine Spulenwicklung und/oder Permanentmagnete zur Ausbildung des Rotors oder des Stators. Es ist des Weiteren bevorzugt, den Elektromotor 60 geberlos zu betreiben.

Die Innenzahnradpumpe 50 und die Motorkomponenten 64, 66 sind vorzugsweise in einem In- nenraum des Motorgehäuses 62 aufgenommen. Der Innenraum wird zudem bevorzugt begrenzt durch das seitliche Motorgehäuse 62 sowie durch die sich axial anschließenden Gehäusedeckel 42, 44. Die drehbaren Teile der Innenzahnradpumpe 50, wie das Pumpenritzel 52 und das Pumpenhohlrad 54, sind in den Gehäusedeckeln 42, 44 drehbar gelagert. Dies ist in den Schnittdarstellungen der Figuren 2 und 4 erkennbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform

vorliegender Erfindung sind das Pumpenritzel 52 über einen Schaftbereich 53 und einen Nadellagerkranz 73 in den Gehäusedeckeln 42, 44 drehbar angeordnet. In ähnlicher konstruktiver Weise ist das Pumpenhohlrad 54 über einen bevorzugten Schaftbereich 55 und einen radial angrenzenden Nadellagerkranz 75 in den Gehäusedeckeln 42, 44 drehbar angeordnet. Es ist ebenfalls bevorzugt, das Pumpenhohlrad 54 hydrostatisch über eine Flüssigkeitsschicht, hier

Hydraulikflüssigkeit, und ohne eine mechanische Lagerkonstruktion in den Gehäusedeckeln 42, 44 drehbar zu halten.

Zwischen den beiden Gehäusedeckel 42, 44 ist die Dichtsichel 56 angeordnet. Diese unterteilt den Pumpenraum der Innenzahnradpumpe 50 bei Rotation in bekannter Weise in einen Über- druckbereich und einen Unterdruckbereich. In Abhängigkeit von der Drehrichtung der Innenzahnradpumpe 50 ist bezogen auf Figur 3 der Unterdruckbereich oben am Ende der Dichtsichel 56 und der Überdruckbereich unten am Ende der Dichtsichel 56 oder umgekehrt angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird das Pumpenhohlrad 54 über den Motor 60 angetrieben. Das Pumpenhohlrad 54 wiederum treibt das Pumpenritzel 52 an, um über die bekannte Überdruck-Unterdruck-Konstellation Hydraulikflüssigkeit in einen der angeschlossenen Hydraulikzylinder ZI, Z2 zu pumpen. Dazu wird vorzugsweise die Hydraulikflüssigkeit über eine erste Hydrauliköffnung 80 und eine zweite Hydrauliköffnung 82 mit den Hydraulikzylindern ZI , Z2 ausgetauscht. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Hydrauliköff- nungen 80, 82 oder Durchbrüche durch die Gehäusedeckel 42, 44 angrenzend an den Unterdruckbereich und den Überdruckbereich im Pumpenraum 40 anzuordnen, um einen optimalen Flüssigkeitstransport zu gewährleisten. Damit sind die Hydrauliköffnungen 80, 82 vorzugsweise in axialer Richtung des Linearstellglieds 1 orientiert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist das Pumpenritzel 52 als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung vorgesehen. Zudem ist es bevorzugt, die Kolbenstange 14, 24 der Hydraulikzylinder ZI, Z2 als eine gemeinsame Kolbenstange auszubilden, wie es die Figuren 1 und 5 zeigen. Die gemeinsame Kolbenstange 25 verbindet die beiden Kol- ben 12, 22 starr miteinander. Zudem gewährleistet sie bevorzugt zusätzliche Stabilität aufgrund der Führung und Lagerung in den Gehäusedeckeln 42, 44 und im Pumpenritzel 52.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist die gemeinsame Kolbenstange 25 in der zentralen Öffnung des Pumpenritzels 52 hydrostatisch gelagert. Auf diese Weise wird trotz einer fehlenden physischen Dichtung zwischen der gemeinsamen Kolbenstange 25 und dem Pumpenritzel 52 eine ausreichende Spaltdichtung erzielt. Alternativ dazu ist es aber ebenfalls bevorzugt, physische Dichtungen vorzusehen, wie beispielsweise zwischen den Gehäusedeckeln 42, 44 und der gemeinsamen Kolbenstange 25 am Bezugszeichen 48. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung umfasst die Pumpeneinheit P anstelle der Innenzahnradpumpe 50 eine Außenzahnradpumpe 50' (nicht gezeigt). Diese weist ebenfalls zwei drehbar angeordnete Zahnräder im Pumpenraum 40 auf, die beide mit einer ineinander greifenden Außenverzahnung ausgestattet sind. Bevorzugt sind die Drehachsen der Zahnräder parallel zur gemeinsamen Kolbenstange 25 angeordnet. Entsprechend ist es ebenfalls bevorzugt, das nicht treibende Zahnrad als Hohlwelle mit zentraler Öffnung vorzusehen. In gleicher Weise wie bei der Pumpeneinheit P mit Innenzahnradpumpe 50 wird dann bevorzugt die gemeinsame Kolbenstange 25 linear versetzbar in der zentralen Öffnung des Zahnrads angeordnet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die beiden Zahnräder mit einer geraden Verzahnung oder einer Schrägverzahnung auszustatten. Weiterhin bevorzugt umfasst in beiden Ausführungsformen das Verzahnungsprofil eine Evolventenverzahnung. Zur Realisierung des Flüssigkeitsaustauschs zwischen dem Pumpenraum 40 und den an die Pumpeneinheit P angeschlossenen Hydraulikzylinder ZI, Z2 sind verbindende Durchbrüche in den Gehäusedeckeln 42, 44 der Pumpeneinheit P vorgesehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die Einlass- und Auslassöffnungen aus dem Pumpenraum 40, die als Hydrauliköffnungen 80, 82 in Kombination mit der Innenzahnradpumpe bezeichnet sind, axial orientiert (siehe Figuren 2 und 3). Dies ist ebenfalls bevorzugt in Kombination mit der Außenzahnradpumpe.

Es kann aufgrund einer Pumprichtung der Zahnräder mit Außenverzahnung erforderlich sein, dass die Hydrauliköffnungen 80, 82 lateral in den Pumpenraum 40 münden. In diesem Fall leiten Durchbrüche in einem umgebenden Pumpengehäuse (nicht gezeigt) die Hydraulikflüssigkeit zu den Arbeitskammern der Hydraulikzylinder ZI , Z2.

Wie man anhand von Figur 1 erkennen kann, bilden die Zylinder 10, 20 in Kombination mit der zentral angeordneten Pumpeneinheit P ein gemeinsames Gehäuse des Linearstellglieds 1. Es ist in diesem Zusammenhang ebenfalls bevorzugt, ein zusammenhängendes oder integrales Gehäuse für das Linearstellglied 1 vorzusehen. In diesem werden dann die Hydraulikzylinder ZI, Z2, die Innenzahnradpumpe oder die Außenzahnradpumpe, der Elektromotor 60 und bevorzugt zumindest ein Teil der Abtriebseinrichtung (siehe unten) angeordnet.

Je nach Drehrichtung der Pumpe in der Pumpeneinheit P wird die Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikzylinder ZI oder in den Hydraulikzylinder Z2 gepumpt. Der dadurch erzeugte Hydraulikdruck in der entsprechenden Arbeitskammer führt dazu, dass sich der Kolben 12; 22 im druckbeaufschlagten Hydraulikzylinder ZI ; Z2 von der Pumpeneinheit P weg bewegt. Der jeweils andere Kolben 22; 12 bewegt sich aufgrund der starren Verbindung über die gemeinsame Kolbenstange 25 auf die Pumpeneinheit P zu.

Die Hydraulikzylinder ZI, Z2 sind jeweils mit Deckeln 18, 28 verschlossen. Die Deckel 18, 28 besitzen eine Belüftungsfunktion. Mithilfe dieser Belüftungsfunktion wird die durch die Kolben- bewegung erzeugte Volumenänderung zwischen Kolben und Zylinderdeckel 18, 28 ausgeglichen.

Durch die symmetrische Anordnung der Hydraulikzylinder ZI, Z2 und die entsprechende Anordnung der Kolben 12, 22 ist kein Ausgleichsbehälter zur temporären Zwischenspeicherung von überschüssiger Hydraulikflüssigkeit erforderlich.

Eine Volumenausdehnung der Hydraulikflüssigkeit wird bevorzugt durch eine in einen der Kolben 12, 22 integrierte Ausgleichskammer 34 aufgenommen. Die Ausgleichskammer 34 verfügt über ein Zulaufrückschlagventil 37 und ein Ablaufrückschlagventil 36. Die beiden genannten Ventile 36, 37 haben vorzugsweise unterschiedliche Rückstellkräfte. Im Inneren der Ausgleichskammer 34 sorgt ein Balg für die Trennung von Hydraulikflüssigkeit und kompressiblem Gas.

In Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit des elektrischen Motors 60, der die Pumpeneinheit antreibt, ergibt sich ein maximal erreichbarer Hydraulikdruck auf die Fläche eines der Kolben 12, 22. Entsprechend dem erzeugbaren Druck in der Hydraulikflüssigkeit und der Größe der Kol- benfläche des beaufschlagten Kolbens 12; 22 ergibt sich eine maximal mögliche Kraftwirkung des Linearstellglieds 1. Diese Kraftwirkung ist über eine an den Kolben angeschlossene Abtriebseinrichtung, beispielsweise auf einen Stempel eines Fügegeräts, übertragbar. Ein Beispiel einer Abtriebseinrichtung zeigt Figur 1 am Bezugszeichen 30 in Kombination mit dem Kolben 22. Mithilfe des Linearstellglieds 1 lässt sich über die Abtriebseinrichtung 30 eine Kraft und/oder eine Bewegung durch das Linearstellglied 1 über die Abtriebseinrichtung 30 auf angeschlossene Geräte, beispielsweise ein Setzgerät, übertragen. Während der antreibende Elektromotor 60 die Förderleistung der Pumpe bestimmt, lässt sich über die Größe der Arbeitskammer in dem je- weiligen Hydraulikzylinder ZI , Z2, die Größe der Kolbenflächen des mit Hydraulikdruck beaufschlagten Kolbens 12, 22 die Verstellgeschwindigkeit des mit Druck beaufschlagten

Hydraulikzylinders sowie die durch den mit Druck beaufschlagten Kolben erzeugte Kraft bestimmen. Figur 5 zeigt eine schematische Ausgestaltung einer bevorzugten Kombination des Linearstellglieds 1 mit einer Fügevorrichtung, insbesondere mit einem Nietsetzgerät. Die Fügevorrichtung F ist über die Abtriebseinrichtung 30 an den zweiten Kolben 22 gekoppelt. Die an sich bekannte Konstruktion der Fügevorrichtung F umfasst eine Elementzufuhr 98, einen Fügekanal 96 sowie einen sich durch den Fügekanal bewegenden Stempel 90. Des Weiteren umfasst die Fügevorrich- tung F eine Niederhalterfeder 92 und eine Rückstellfeder 94, die im Führungsrohr 95 angeordnet sind. Über die Niederhalterfeder 92 wird der Fügekanal 96 an die miteinander zu verbindenden Bauteile (nicht gezeigt) angedrückt. Nachdem eventuelle Zwischenräume zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen geschlossen worden sind, wird ein Fügeelement unter den Stempel 90 in den Fügekanal 96 zugeführt. Nachfolgend beginnt der Elektromotor 60 die Pumpe der Pumpeneinheit P derart zu drehen, dass Hydraulikflüssigkeit in Richtung des Kolbens 22 gepumpt wird. In Abhängigkeit von dem aufgebrachten Hydraulikdruck und der Größe der Kolbenfläche des Kolbens 22 wird der Kolben 22 und damit auch die Abtriebseinrichtung 30 in

Richtung der miteinander zu verbindenden Bauteile versetzt. Während dieses Vorgangs wird Hydraulikfiüssigkeit 16 aus dem Hydraulikzylinder ZI in den Hydraulikzylinder Z2 gepumpt. Während dieser Bewegung presst der Stempel 90 das Fügeelement in die beiden Bauteile ein (nicht gezeigt).

Das bereits oben beschriebene Betriebsverfahren für das elektrohydraulische Linearstellglied 1 lässt sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in Figur 7 zusammenfassen. Zunächst wird im Schritt I eine erste Steuerspannung bereitgestellt, sodass der elektrische Motor 60 der Pumpeinheit P in einer ersten ausgewählten Drehrichtung dreht. Entsprechend wird Hydraulikflüssigkeit in den ersten oder den zweiten Hydraulikzylinder ZI, Z2 gepumpt. Mithilfe der bereits oben genannten Drucksensoren 2, 4 wird vorzugsweise der Hydraulikdruck im mit Druck beaufschlagten Hydraulikzylinder ZI oder Z2 erfasst und überwacht. Diese Information wird beispielsweise mithilfe einer Steuereinheit dem elektrischen Motor 60 der Pumpeneinheit P zur Verfügung gestellt, um entsprechend mit der Pumpeneinheit P die Einstellung eines gewünschten Hydraulikdrucks im Hydraulikzylinder ZI oder Z2 zu erzielen (Schritt II). Entsprechend der gepumpten Menge an Hydraulikflüssigkeit wird der Kolben 12 oder 22 im Hydraulikzylinder ZI oder Z2 in der gewünschten Abtriebsrichtung versetzt (Schritt III). Vorzugsweise wird der Versatz des Stempels mithilfe einer geeigneten Wegmessung erfasst. Auch diese Information wird vorzugsweise einer Steuereinheit bereitgestellt, um über die An- steuerung des Elektromotors 60 der Pumpeneinheit P das Linearstellglied 1 optimal ansteuern zu können.

Es ist des Weiteren bevorzugt, eine zweite Steuerspannung für den elektrischen Motor 60 der Pumpeneinheit P bereitzustellen. Diese zweite Steuerspannung dient dazu, den mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten Kolben 12 oder 22 weiter zuzustellen oder mit einer größeren Kraft zu beaufschlagen oder aber das Linearstellglied in seine Ausgangsposition zurückzustellen. Wäh- rend zunächst der Kolben 12 für eine Zustellbewegung mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt worden war, wird für ein Zurückstellen des Kolbens 12 der Kolben 22 nun mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Dies erzielt der Elektromotor 60 dadurch, dass er ein Steuersignal für die Umkehrung der Drehrichtung der Zahnradpumpe innerhalb der Pumpeneinheit P erzeugt. Entsprechend wird der Kolben 12 in seine Ausgangsposition zurück gestellt, also entgegen der ersten Abtriebsrichtung versetzt (Schritt IV). Es ist des Weiteren bevorzugt, im Schritt V eine weitere Steuerspannung für den elektrischen Motor 60 bereitzustellen. Diese weitere Steuerspannung dient dazu, dass mithilfe des elektrischen Motors 60 die Pumpeneinheit P den im ersten oder zweiten Hydraulikzylinder ZI oder Z2 vorhandenen Hydraulikdruck aufrechterhält oder verringert oder erhöht. Das erfmdungsgemäße bevorzugte Herstellungsverfahren für das Linearstellglied 1 lässt sich unter Bezugnahme auf das in Figur 8 dargestellte Flussdiagramm zusammenfassen. Zunächst wird im Schritt A die Pumpeneinheit P bereitgestellt. Gemäß unterschiedlicher bevorzugte Ausfüh- rungsformen umfasst die Pumpeneinheit P die elektrisch angetriebene Außenzahnradpumpe oder die elektrisch angetriebene Innenzahnradpumpe, wie sie oben beschrieben worden sind. Die In- nenzahnradpumpe zeichnet sich bevorzugt durch das als Hohlwelle ausgebildete Ritzel aus. Im Hinblick auf die bevorzugte Außenzahnradpumpe mit Schrauben Verzahnung ist es ebenfalls bevorzugt, eines der Zahnräder als Hohlwelle bereitzustellen. Somit erfolgt im Schritt A ebenfalls eine Auswahl der bevorzugten Pumpe, die in der Pumpeneinheit P eingesetzt werden soll.

Im nachfolgenden Schritt B wird vorzugsweise die gemeinsame Kolbenstange 25 bereitgestellt, die die beiden Hydraulikzylinder ZI , Z2 verbindet. Daran anschließend werden im Schritt C die beiden Hydraulikzylinder ZI, Z2 mit der Pumpeneinheit P verbunden, wobei sich die gemein- same Kolbenstange 25 durch die Pumpeneinheit P erstreckt. Es ist in gleicher Weise bevorzugt, die beiden Hydraulikzylinder ZI , Z2 ohne die gemeinsame Kolbenstange 25 mit der Pumpeneinheit P zu verbinden. Im abschließenden Schritt D wird die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Pumpeneinheit P und dem ersten Hydraulikzylinder ZI und den zweiten Hydraulikzylinder Z2 hergestellt. Auf dieser Grundlage pumpt die Zahnradpumpe innerhalb der Pumpeneinheit P in Abhängigkeit von ihrer Drehrichtung Hydraulikflüssigkeit in den ersten ZI oder den zweiten

Hydraulikzylinder Z2. Dementsprechend wird dadurch der Kolben 12 des Hydraulikzylinders ZI oder der Kolben 22 des Hydraulikzylinders Z2 kontrolliert bewegt und/oder mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt. Bezugszeichenliste

1 ; Γ Linearstellglied

Z 1 , Z2 Hydraulikzylinder

2, 4 Drucksensor

10, 20 Zylinder

12, 22 Kolben

14, 24 Kolbenstange

25 gemeinsame Kolbenstange

16, 26 Hydraulikflüssigkeit

18, 28 Zylinderdeckel 19 Belüftung

30 Abtriebsstange

32 Kolbendeckel

34 Balg

36, 37 Rückschlagventil Zulauf, Ablauf

38 Positionssensor

39 Positionssensorring

40 Pumpenraum

42, 44 Gehäusedeckel der Pumpeneinheit 46, 48 Dichtung

50 Innenzahnradpumpe

52 Pumpenritzel

53 Schaftbereich des Pumpenritzels

54 Pumpenhohlrad

55 Schaftbereich des Pumpenhohlrads

56 Dichtsichel

60 Direktantrieb, Servomotor

62 Motorgehäuse

64 Statorpaket

66 Rotorpaket

73, 75 Nadellagerkranz

80, 82 Hydrauliköffnung

F Fügegerät mit Niederhalter

90 Stempel

92 Niederhalterfeder

94 Rückstellfeder

95 Führungsrohr

96 Fügekanal

98 Elementzufuhr