Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mehrstufenpositionszylinder für eine Pneumatik-Einheit.

Pneumatische Arbeitselemente können gradlinige Bewegungen und Drehbewegungen erzeugen. Eine geradlinige Bewegung kann mittels eines einfachwirkenden oder dop- peltwirkenden Zylinders erzeugt werden. Mit einem, insbesondere pneumatischen, Standard-Verschiebezylinder sind in der Regel zwei stabile Arbeitsstellungen durch Aus- und Einfahren der Kolbenstange realisierbar. Eine Zwischenstellung, die reproduzierbar angefahren werden kann, kann mittels Kombination zweier Standard-Verschiebezylinder erzielt werden. Dabei können bevorzugt doppeltwirkende Verschiebezylinder eingesetzt werden. Dies ist jedoch in der Herstellung kostenintensiv und somit nachteilig.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Ansatz zur reproduzierbaren Einstellung einer Zwischenstellung bei einem Verschiebezylinder zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Mehrstufenpositionszylinder für eine Pneumatik-Einheit gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.

Eine stabile Arbeitsstellung eines pneumatischen Zylinders, insbesondere Verschiebezylinders, kann durch Bewegen des Zylinderkolbens gegen einen Anschlag erzielt werden. Zwei Endlagen sind über den Zylinderboden eines hohlen Zylinders, in dem der Zylinderkolben entlang einer Haupterstreckungsrichtung sich bewegt, einfach umsetzbar. Um eine weitere stabile Arbeitsstellung des pneumatischen Zylinders zu erzielen, kann ein weiterer Anschlag zwischen den gegenüberliegenden als Anschlag ausgebildeten Zylinderböden mittels eines Vorsprungs am Zylinderkolben und eines Vorsprungs am hohlen Zy- linder geschaffen werden. Dabei wird nicht der Zylinderkolben an den Anschlag bewegt, sondern vielmehr können zwei Zwischenkolben an den Anschlag, das heißt einen Vorsprung, bewegt werden, die auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten der beiden Vorsprünge angeordnet sind. Durch Bewegen der beiden Zwischenkolben in Richtung der Vorsprünge bis auf Anschlag werden der Vorsprung am hohlen Zylinder und der Vor- sprung am Zylinderkolben in eine definierte Position zueinander gebracht. Somit wird eine dritte stabile Arbeitsstellung geschaffen. Vorteilhaft sind nur zwei Anschlüsse für je einen Zylinderkammer notwendig, das heißt ein Aufbau eines doppeltwirkenden Zylinders. Die zwei Endlagen können angefahren werden, wenn je ein Anschluss einer Zylin- derkammer druckbeaufschlagt ist, die dritte stabile Arbeitsstellung kann erzielt werden, wenn beide Anschlüsse der Zylinderkammern druckbeaufschlagt werden.

Ein Mehrstufenpositionszylinder für eine Pneumatik-Einheit umfasst die folgenden Merkmale: einen Zylinderkörper, wobei an einer Innenwand des Zylinderkörpers einen Zylindervorsprung ausgebildet ist; einen in dem Zylinderkörper beweglich angeordneten Hauptkolben, wobei an einer Au- ßenwand des Hauptkolbens ein Kolbenvorsprung ausgebildet ist; und ein erster Zwischenkolben, der zwischen dem Hauptkolben und dem Zylinderkörper auf einer ersten Stirnseite des Kolbenvorsprungs und einer ersten Stirnseite des Zylindervorsprungs angeordnet ist und zu dem Hauptkolben und zu dem Zylinderkörper fluiddicht abdichtet, wobei die erste Stirnseite des Zylindervorsprungs und die erste Stirnseite des Kolbenvorsprungs für den ersten Zwischenkolben einen Anschlag bilden insbesondere wobei der erste Zwischenkolben axial in eine Haupterstreckungsrichtung des Hauptkolbens beweglich ist; und ein zweiter Zwischenkolben, der zwischen dem Hauptkolben und dem Zylinderkörper auf einer der ersten Stirnseite des Kolbenvorsprungs gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Kolbenvorsprungs und einer der ersten Stirnseite des Zylindervorsprungs gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Zylindervorsprungs angeordnet ist und wobei der zweite Zwischenkolben zu dem Hauptkolben und zu dem Zylinderkörper fluiddicht ab- dichtet, wobei die zweite Stirnseite des Zylindervorsprungs und die zweite Stirnseite des Kolbenvorsprungs für den zweiten Zwischenkolben einen Anschlag bilden, insbesondere wobei der zweite Zwischenkolben axial in die Haupterstreckungsrichtung des Hauptkolbens beweglich ist. Unter einem Mehrstufenpositionszylinder kann ein Mehrstellungszylinder, ein 3- Positions-Zylinder und gleichzeitig oder alternativ ein mehrstufiger Zylinder verstanden werden, der an mehr als zwei Stellen definiert einstellbare Zustände einnehmen kann. Der Mehrstufenpositionszylinder kann einen Zylinderkörper und einen in dem Zylinder- körper angeordneten Hauptkolben aufweisen. Bei dem Mehrstufenpositionszylinder kann es sich um einen doppeltwirkenden Zylinder, insbesondere Pneumatikzylinder, handeln. Der Zylinderkörper kann eine Zylindermantelfläche und zwei gegenüberliegende Zylinderböden aufweisen. Ein Zylinderboden kann als eine Grundfläche des Zylinderkörpers und geleichzeitig oder alternativ als eine Deckfläche des Zylinderkörpers bezeichnet werden. Der Zylinderkörper kann als ein Hohlkörper ausgebildet sein. Der Mehrstufenzylinder kann eine Haupterstreckungsrichtung aufweisen, wobei die Haupterstreckungsrich- tung in einem Toleranzbereich parallel zur Zylindermantelfläche ausgerichtet sein kann. Der Zylinderkörper kann an seiner Zylindermantelinnenfläche einen Zylindervorsprung aufweisen. Unter einer Zylindermantelinnenfläche kann eine Fläche auf einer Innenseite der Zylindermantelfläche verstanden werden. Dabei kann der Zylindervorsprung zwischen einem Teilabschnitt der Zylindermantelinnenfläche auf der einen Seite und einem weiteren Teilabschnitt der Zylindermantelinnenfläche auf einer zu der einen Seite gegenüberliegenden weiteren Seite angeordnet sein. Der Zylindervorsprung kann radial nach innen gerichtet sein. Der Zylindervorsprung kann eine zur Zylindermantelfläche im Wesentlichen parallel ausgerichtete Zylindervorsprungsfläche und daran angrenzend auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten je eine Stirnseite aufweisen. In dem Zylinderkörper ist ein Hauptkolben angeordnet. Der Hauptkolben kann zylindrisch ausgebildet sein. Der Hauptkolben kann eine Mantelfläche und zwei Grundflächen des Hauptkolbens aufweisen. Die zwei Grundflächen des Hauptkolbens können an zwei gegenüberliegenden Sei- ten des Hauptkolbens angeordnet sein. Die Grundflächen des Hauptkolbens können als Wirkflächen bezeichnet werden. Der Hauptkolben kann an seiner Mantelfläche einen Kolbenvorsprung aufweisen. Der Kolbenvorsprung kann radial nach außen gerichtet sein. Der Kolbenvorsprung kann eine zur Kolbenmantelfläche im Wesentlichen parallel ausgerichtete Kolbenvorsprungsfläche und daran angrenzend auf zwei sich gegenüber- liegenden Seiten je eine Stirnseite aufweisen. Zwischen der Zylindermantelinnenfläche und der Mantelfläche des Hauptkolbens sind ein erster Zwischenkolben und ein zweiter Zwischenkolben angeordnet. Zwischen dem ersten Zwischenkolben und dem zweiten Zwischenkolben kann der Zylindervorsprung und gleichzeitig der Kolbenvorsprung angeordnet sein. Der erste Zwischenkolben und der zweite Zwischenkolben können zum Hauptkolben und gleichzeitig zum Zylinderkörper fluiddicht abdichten. Wie eingangs bereits beschrieben, kann es sich bei dem Mehrstufenpositionszylinder um einen doppeltwirkenden Zylinder handeln. Die von dem Mehrstufenpositionszylinder ausgeübte Kolbenkraft kann unter Verwendung der Wirkfläche des Hauptkolbens und des darauf beaufschlagten Drucks bestimmt werden. Der Hauptkolben kann auch als ein Zylinderkolben bezeichnet werden.

In einer Ausführungsform kann der Zylinderkörper eine Druckausgleichsbohrung in einem Bereich des Zylindervorsprungs aufweisen. Durch eine Druckausgleichsbohrung in einem Bereich des Zylindervorsprungs kann ein Raumvolumen, das von der Zylindermantelinnenfläche, der Kolbenmantelfläche sowie dem ersten Zwischenkolben und dem zweiten Zwischenkolben gebildet wird, druckfrei bleiben. Vorteilhaft ist, wenn das beschriebene Raumvolumen druckfrei bleibt. Eine axiale Bewegung des ersten Zwischenkolbens und gleichzeitig oder alternativ eine axiale Bewegung des zweiten Zwischenkol- bens kann mechanisch durch Anliegen an eine Stirnseite des Kolbenvorsprungs bedingt sein, wobei sich der Hauptkolben im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrich- tung des Hauptkolbens bewegt, wobei sich der Kolbenvorsprung in Richtung des bewegten Zwischenkolbens bewegt. Alternativ kann durch einen auf den ersten Zwischenkolben und gleichzeitig oder alternativ zweiten Zwischenkolben wirkenden Überdruck der entsprechende Zwischenkolben bewegt werden. Dabei kann die mechanisch bedingte Bewegungsrichtung des ersten Zwischenkolbens der mechanisch bedingten Bewegungsrichtung des zweiten Zwischenkolbens entgegengesetzt sein. Weiterhin kann die druckbedingte Bewegungsrichtung des ersten Zwischenkolbens der druckbedingten Bewegungsrichtung des zweiten Zwischenkolbens entgegengesetzt sein.

Ferner kann zwischen dem Zylindervorsprung und dem Kolbenvorsprung zumindest ein Gleitelement angeordnet sein. Ein Gleitelement zwischen dem Kolbenvorsprung und dem Zylindervorsprung kann vorteilhaft den Hauptkolben in Position halten und gleichzeitig eine definierte axiale Bewegung ermöglichen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann der Hauptkolben und gleichzeitig oder alternativ zumindest ein Innenbereich des Zylinderkörpers, in dem der Hauptkolben angeordnet ist, kreiszylindrisch ausgebildet sein und gleichzeitig oder alternativ kann der erste Zwischenkolben und gleichzeitig oder alternativ der zweite Zwischenkolben ring- förmig ausgebildet sein. Eine kreiszylindrische Form des Hauptkolbens und des entspre- chenden Hohl- oder Innenraums des Zylinderkörpers kann fertigungstechnisch vorteilhaft sein. Zwischen einem kreiszylindrischen Hauptkolben und entsprechend kreiszylindrischem Hohl- oder Innenraum des Zylinderkörpers kann vorteilhaft ein ringförmig ausgebildeter erster und ein ringförmig ausgebildeter ein ringförmig ausgebildeter zweiter Zwi- schenkolben angeordnet werden.

Günstig ist es auch, wenn in einer Ausführungsform eine erste Kammer von einer ersten Grundfläche des Hauptkolbens, einem Teilabschnitt des Zylinderkörpers begrenzt ist sowie dem ersten Zwischenkolben und eine zweite Kammer von einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Grundfläche des Hauptkolbens, einem weiteren Teilabschnitt des Zylinderkörpers sowie dem zweiten Zwischenkolben begrenzt ist. In einer günstigen Ausführungsform weisen die erste Kammer und die zweite Kammer ein vergleichbares oder gleiches Volumen auf, wenn der Hauptkolben in der dritten beziehungsweise mittigen Position positioniert ist. Unter der dritten Position kann eine Position des Hauptkolbens verstanden werden, in der der erste Zwischenkolben und der zweite Zwischenkolben in Kontakt mit einer Stirnseite des Zylindervorsprungs und mit einer Stirnseite des Kolbenvorsprungs stehen.

Günstig ist es auch, wenn die erste Kammer einen ersten Anschluss zur Kontaktierung der ersten Kammer von außerhalb des Mehrstufenpositionszylinders und/oder die zweite Kammer einen zweiten Anschluss zur Kontaktierung der zweiten Kammer von außerhalb des Mehrstufenpositionszylinders aufweist. Mittels des ersten Anschlusses kann die erste Kammer mit Druck beaufschlagt werden. Mittels des zweiten Anschlusses kann die zweite Kammer mit Druck beaufschlagt werden. An dem ersten Anschluss und an dem zweiten Anschluss anliegende Druckluft kann über ein Wegeventil gesteuert werden und abwechselnd der ersten Kammer, der zweiten Kammer oder der ersten und der zweiten Kammer Druckluft zuführen. Dabei sind auch getrennte Druckluftzuführungen denkbar, um unterschiedliche Drücke in der ersten Kammer und der zweiten Kammer zu erzeugen.

Entsprechend einer Ausführungsform kann die erste Grundfläche und die zweite Grundfläche eine gleiche Wirkfläche aufweisen. Unter einer Wirkfläche kann eine Fläche eines Teils des Hauptkolbens verstanden werden, auf die ein Fluid in einer aus einer der Kammern einen Kraft ausüben kann. Insbesondere kann eine solche Wirkfläche senk- recht der zu einer Bewegungsrichtung des Hauptkolbens ausgerichtet sein. Eine auf bei- den Seiten des Hauptkolbens vergleichbare Fläche ist insbesondere von Vorteil, wenn die erste Kammer und die zweite Kammer ein vergleichbares Volumen aufweisen, wenn der Hauptkolben in der dritten beziehungsweise mittigen Position positioniert ist. Die vom Mehrstufenpositionszylinder ausgeübte Kraft, das heißt die Kolbenkraft, ergibt sich aus dem Produkt der Kolbenfläche beziehungsweise der Wirkfläche des Kolbens und dem darauf wirkenden Druck beziehungsweise Überdruck, wobei das Produkt um eine Verlustkraft vermindert wird. Die Verlustkraft kann beispielsweise durch einen Reibungswiderstand bedingt sein. Die Wirkfläche kann als die Fläche des Hauptkolbens verstanden werden, bei der ein auf die Fläche ausgeübter Druck eine axiale Bewegung des Haupt- kolbens bewirkt. Die Wirkfläche kann vom Durchmesser des Hauptkolbens bestimmt sein. Vorteilhaft ist das Produkt der der ersten Kammer zugeordneten Wirkfläche mit dem Druck der ersten Kammer gleich dem Produkt der der zweiten Kammer zugeordneten Wirkfläche mit dem Druck der zweiten Kammer, wenn der Hauptkolben in der dritten beziehungsweise mittigen Position positioniert ist. Dies kann vorteilhaft bei einer ver- gleichbaren Fläche der Wirkfläche und des Volumens zu beiden Seiten des Hauptkolbens erzielt werden.

Entsprechend einer Ausführungsform kann der erste Zwischenkolben einen Grundkörper und ein Dichtlippenelement aufweisen und gleichzeitig oder alternativ der zweite Zwi- schenkolben einen weiteren Grundkörper und ein weiteres Dichtlippenelement aufweisen, wobei das Dichtlippenelement eine an dem Zylinderkörper anliegende Dichtlippe und eine an dem Hauptkolben anliegende Dichtlippe aufweist und gleichzeitig oder alternativ das weitere Dichtlippenelement eine an dem Zylinderkörper anliegende Dichtlippe und eine an dem Hauptkolben anliegende Dichtlippe aufweist. Dabei kann insbesondere der Grundkörper gegenüber dem Zylinderkörper und gleichzeitig oder alternativ gegenüber dem Hauptkolben gleitend gelagert sein. Zur Abdichtung der druckbeaufschlagba- ren Seite des ersten Zwischenkolbens und des zweiten Zwischenkolbens kann eine radial nach innen und radial nach außen wirkende Dichtung am Zwischenkolben befestigt werden. Unter einer druckbeaufschlagbaren Seite eines Zwischenkolbens kann eine zur ersten Kammer oder alternativ zur zweiten Kammer gerichtete Seite des Zwischenkolbens verstanden werden. Der Grundkörper des ersten Zwischenkolbens kann eine axial wirkende Anschlagfläche auf der Innenseite und gleichzeitig oder alternativ eine axial wirkende Anschlagfläche auf der Außenseite aufweisen. In den Grundkörper kann eine Gleitfunktion integriert sein. Alternativ kann in das kombinierte Dichtelement eine Gleit- funktion integriert sein. Ferner kann der Hauptkolben entlang der Haupterstreckungsnchtung des Zylinderkörpers bewegbar sein. Vorteilhaft ist, wenn der Hauptkolben entlang der Haupterstreckungsnchtung des Hauptkolbens bewegbar ist. Dabei kann die Haupterstreckungsrich- tung des Hauptkolben in einem Toleranzbereich parallel zur Haupterstreckungsnchtung des Zylinderkörpers angeordnet sein.

Ferner kann zur ersten Grundfläche und gleichzeitig oder alternativ zu der zweiten Grundfläche eine Kolbenstange senkrecht befestigt sein, wobei die Kolbenstange zur Bewegung des Hauptkolbens ausgebildet ist. Die Kolbenstange kann in Richtung der Haupterstreckungsnchtung des Zylinderkörpers mit der ersten Grundfläche oder alternativ mit der zweiten Grundfläche verbunden sein. Die Kolbenstange kann durch eine Öffnung in der ersten Grundfläche oder alternativ durch eine Öffnung in der zweiten Grundfläche geführt sein. In der Öffnung kann ein Dichtelement und gleichzeitig oder alternativ ein Gleitelement angeordnet sein. Das Dichtelement kann fluiddicht ausgeführt sein. In einer Ausführungsform kann das Gleitelement, welches die Kolbenstange führt im Zusammenspiel mit dem zwischen dem Zylindervorsprung und dem Kolbenvorsprung angeordneten Gleitelement den Hauptkolben und die mit dem Hauptkolben verbundene Kolbenstange bei einer axialen Bewegung führen. Unter der axialen Bewegung kann eine in einem Toleranzbereich parallel zur Haupterstreckungsnchtung des Hauptkolbens oder zur Haupterstreckungsnchtung des Zylinderkörpers gerichtete Bewegung des Hauptkolbens verstanden werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Be- zug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Zwischenzylinder eines Mehrstufenpositionszylinders gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei ei- ne wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Mehrstufenpositionszylinder 100 weist einen Zylinderkörper 1 10 sowie einen in dem hoh- len Zylinderkörper 1 10 angeordneten Hauptkolben 120 auf. Der Zylinderkörper 1 10 weist einen rotationssymmetrischen Hohl- oder Innenraum bzw. -bereich auf. Der Zylinderkörper 1 10 wird von einer Zylindermantelfläche und zwei sich gegenüberliegenden Zylinderböden bzw. Stirnseiten gebildet. Die Haupterstreckungsrichtung des Zylinderkörpers steht senkrecht zu den sich gegenüberliegenden Zylinderböden bzw. ist koaxial zur Zy- lindermantelfläche angeordnet. Eine Rotationsachse 125 des Hauptkolbens und gleichzeitig des Zylinderkörpers steht parallel und/oder koaxial zur Haupterstreckungsrichtung. Die Rotationsachse 125 ist eine rein konstruktive Hilfsachse. Die Bewegung des Hauptkolbens 120 ist entlang der beziehungsweise parallel zur Rotationsachse 125. An der Zylindermantelfläche ist eins Zylindervorsprung 130 ausgebildet. Der Hauptkolben 120 weist eine Mantelfläche und zwei Grundflächen des Hauptkolbens auf. An der Mantelflä- che des Hauptkolbens ist ein Kolbenvorsprung 140 ausgebildet. Der Kolbenvorsprung 140 und der Zylindervorsprung 130 sind parallel zueinander beabstandet angeordnet, wobei in einem Teilbereich die Flächen des Zylindervorsprungs und des Kolbenvorsprungs sich überlappen. Zwischen der Mantelfläche des Hauptkolbens 120 und der Zy- lindermantelfläche ist ein erster Zwischenkolben 150 und ein zweiter Zwischenkolben 160 angeordnet. Der erste Zwischenkolben 150 ist seitlich von dem Zylindervorsprung 130 und dem Kolbenvorsprung 140 angeordnet. Der zweite Zwischenkolben 160 ist auf der dem ersten Zwischenkolben 150 gegenüberliegenden Seite des Zylindervorsprungs 130 und des Kolbenvorsprungs 140 angeordnet. Der Hauptkolben 120 ist an einer der zwei Grundflächen des Hauptkolbens 120 mit einer Kolbenstange 170 verbunden. Durch ein Durchgangsloch in der Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10 wird die Kolbenstange 170 aus dem Zylinderkörper 1 10 nach außen geführt. Die Kolbenstange 170 ist koaxial zur Rotationsachse 125 angeordnet. In dem Durchgangsloch in der Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10 ist zwischen dem Zylinderkörper 1 10 und der Kolbenstange 170 ein Dicht- und Gleitelement 180 angeordnet. Zwischen dem Kolbenvorsprung 140 und dem Zylindervorsprung 130 ist ein Gleitelement 190 angeordnet. In dem in Fig. Eins gezeigten Ausführungsbeispiel eines Mehrstufenpositionszylinders 100 ist der Hauptkolben 120 auf Anschlag an der Stirnseite des Zylinderkörpers mit dem Durchgangsloch angeordnet. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Mehrstufenpositionszylinder 100 handelt es sich um den bereits in Fig. 1 dargestellten Mehrpositionszylinder 100, diesmal in einer mittigen Position dargestellt. Der erste Zwischenkolben 150 ist auf Anschlag mit einer Stirnseite des Zylindervorsprungs 130 und auf Anschlag mit einer Stirnseite des Kolbenvorsprungs 140. Der zweite Zwischenkolben 160 ist auf Anschlag mit einer Stirnseite des Zylindervorsprungs 130 und auf Anschlag mit einer Stirnseite des Kolbenvorsprungs 140, wobei der erste Zwischenkolben 150 und der zweite Zwischenkolben 160 auf sich gegenüberliegenden Seiten des Kolbenvorsprungs 140 bzw. des Zylindervorsprungs 130 angeordnet sind. Durch die mittige Positi- on des Hauptkolbens 120 ergibt sich zur einen Seite des Hauptkolbens 120 eine erste Kammer 210 und zur anderen Seite des Hauptkolbens 120 eine zweite Kammer 220. Die erste Kammer 210 wird gebildet durch einen Teilabschnitt der Mantelfläche des Hauptkolbens 120, eine erste Grundfläche des Hauptkolbens 120, einem Teilabschnitt der Zylindermantelfläche sowie eine erste Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10. Bei der die erste Kammer bildenden Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10. handelt es sich um die Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10. mit dem Durchloch, durch welches die Kolbenstange 170 geführt wird. Die zweite Kammer 220 wird gebildet durch einen weiteren Teilabschnitt der Mantelfläche des Hauptkolbens 120, eine zweite Grundfläche des Hauptkolbens 120, einen weiteren Teilabschnitt der Zylindermantelfläche sowie eine zweite Stirnseite des Zy- linderkörpers 1 10. Die erste Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10 ist an einer zur zweiten Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10 gegenüberliegenden Seite des Zylinderkörpers 1 10 angeordnet. In einem zentralen Bereich verläuft in der ersten Kamera 210 die Kolbenstange 170. Der weitere Teilabschnitt der Zylindermantelfläche weist einen geringeren Durchmesser auf als der Teilabschnitt der Zylindermantelfläche. Der weiterere Teilab- schnitt der Mantelfläche des Hauptkolbens 120 weist einen geringeren Durchmesser auf als der abschnittsweise die erste Kammer 210 bildende Teilabschnitt der Mantelfläche des Hauptkolbens 120.

Mit anderen Worten zeigt Fig. 2 einen 3-Positions-Zylinder 100 dessen drei Positionen über nur zwei unabhängige Druckkammern 210, 220 angesteuert werden können. Vorteilhaft gelingt eine Reduzierung der für das Erreichen der Zwischenposition eines Mehrstufenpositionszylinders 100 notwendigen Zwischenkolben 150, 160 auf einen kurzen und hochintegrierten Ringkörper. Der gezeigte Mehrstufenpositionszylinder ist aufgebaut aus einem Dicht- und Gleitelement 180, einem ersten Zwischenkolben 150, einem Gleitelement 190, einem zweiten Zwischenkolben 160, einem Zylinderkörper 1 10 sowie einem Hauptkolben 120. In Fig. 2 wie auch in Fig. 1 und Fig. 3, ist der erste Zwischenkolben 150 rechts und der zweite Zwischenkolben 160 links dargestellt. So

Fig. I steilt den Hauptkolben in der linken Position dar, Fig. 2 stellt den Hauptkolben in der Zwischenposition dar und Fig. 3 stellt den Hauptkolben in der rechten Position dar. Alle drei Positionen können definiert angefahren werden.

Für die Bewegung des Zylinders können zwei Kammern unabhängig mit einem druckbeaufschlagten Medium gefüllt werden. Beispielsweise können bei einem Einsatz des Mehrstufenpositionszylinders 100 die erste Kammer 210 sowie die zweite Kammer 220 über einen zugeordneten Anschluss mit Druckluft beziehungsweise Pressluft gefüllt werden. In Fig. 2 entspricht die erste Kammer 210 der links dargestellten Kammer und die zweite Kammer 220 der rechts dargestellten Kammer 220. Die erste Kammer 210 ist in Fig. 2 das Volumen linksseitig von Hauptkolben 120 und (linkem) erstem Zwischenkol- ben 150 bis zur Zylinderwand. Die zweite Kammer 220 ist in Fig. 2 das Volumen rechts- seitig von Hauptkolben 120 und zweitem Zwischenkolben 160 bis zur Zylinderwand. Die Zwischenkolben 150, 160 sind schwimmend ausgeführt und dichten sowohl nach innen als auch nach außen radial ab. Die Zwischenkolben 150, 160 können sich axial frei bewegen mit den folgenden Einschränkungen: Für den ersten Zwischenkolben 150 bilden der Zylindervorsprung 130 und der Kolbenvorsprung 140, das heißt mit anderen Worten die Schultern an Hauptkolben 120 und Zylinderkörper 1 10 Anschläge nach rechts. Für den zweiten Zwischenkolben 160 bilden die Schultern an Hauptkolben 120 und Zylinder 1 10 Anschläge nach links. Das Volumen zwischen den Zwischenkolben 150, 160 (Zwischenringen 150, 160) muss druckfrei verbleiben. Letzteres ist beispielsweise realisier- bar über eine Druckausgleichsbohrung in der Zylinderwand des Zylinderkörpers 1 10.

Soll der Hauptkolben 120 in die linke Position Verfahren muss die rechte bzw. linke Kammer so mit Druck beaufschlagt werden, dass sich in der rechten Kammer im Verhältnis zur linken Kammer ein hinreichender Überdruck einstellt. Der Hauptkolben fährt nun, bis er einen Anschlag erreicht. Dies kann beispielsweise wie in Fig. 1 der Anschlag Kolben gegen linke innere Zylinderwand sein. Soll der Hauptkolben in die rechte Position Verfahren muss die linke bzw. rechte Kammer so mit Druck beaufschlagt werden, dass sich in der linken Kammer im Verhältnis zur rechten Kammer ein hinreichender Überdruck einstellt. Der Hauptkolben fährt nun, bis er einen Anschlag erreicht. Dies kann bei- spielsweise wie in Fig. 3 der Anschlag Hauptkolben gegen rechte innere Zylinderwand sein. Soll der Hauptkolben die definierte Zwischenposition einnehmen, müssen die linke und die rechte Kammer mit Druck beaufschlagt werden. Die Zwischenkolben realisieren beidseitig einen zentrierenden Anschlag für den Hauptkolben in der Zwischenposition. Im Betrieb des Mehrstufenpositionszylinders 100 kann beispielsweise Druckluft über ein Wegeventil gesteuert und abwechselnd der einen oder der anderen Seite des Hauptkolbens 120 zugeführt werden beziehungsweise für die mittige Position beiden Kammern 210, 220 oder mit anderen Worten beiden Seiten des Hauptkolbens 120 zugeführt werden. Der Hauptkolben 120 kann also in beiden Bewegungsrichtungen aktiv arbeiten. In einem Ausführungsbeispiel kann es zu einer Ungleichheit der Wirkflächen kommen, da die Ringfläche an der mit der Kolbenstange verbundenen Stirnseite des Hauptkolbens 120 bei gleichem Durchmesser des Hauptkolbens auf beiden Seiten kleiner ist als die Kolbenfläche der gegenüberliegenden Seite des Hauptkolbens 120. Bei gleichem Druck in beiden Kammern 210, 220 kommt es dann zu unterschiedlichen Kräften je Bewe- gungsrichtung. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Tatsache durch ei- ne Veränderung des Durchmessers und somit der Wirkfläche Rechnung getragen und auf beiden Seiten des Hauptkolbens 120 eine gleich große Wirkfläche geschaffen. Auch ist der Zylinderkörper ausgebildet, dass die erste Kammer 210 und die zweite Kammer 220 in der mittigen Position des Hauptkolbens 120 das gleiche Volumen aufweisen..

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Mehrstufenpositionszylinder 100 handelt es sich um den bereits in Fig. 1 und in Fig. 2 gezeigten Mehrstufenpositionszylinder 100. Der Hauptkolben 120 ist auf Anschlag an ei- ner Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10 angeordnet, wobei dies die der Stirnseite mit dem Durchgangsloch gegenüberliegende Stirnseite des Zylinderkörpers 1 10 ist. Der Hauptkolben 120 ist maximal eingefahren. Die erste Kammer 210 weist ein maximal mögliches Volumen auf. Demgegenüber weist die zweite Kammer 220 ein minimal mögliches Volumen auf.

In den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen eines Mehrstufenpositionszylinders 100 sind entsprechende Anschlüsse um die erste Kammer 210 sowie gleichzeitig oder alternativ die zweite Kammer 220 mit Druck zu beaufschlagen nicht dargestellt. Entsprechende Anschlüsse können bei einer entsprechenden Beschaltung auch zum Entlüften bzw. Druck ablassen verwendet werden. Weiterhin ist auch eine in einer günstigen Ausführungsform vorgesehene Druckausgangsbohrung im Zylinderkörper 1 10 im Bereich des Zylindervorsprungs 140 nicht dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder 100. in einem Zylinderkörper 1 10 ist ein Hauptkolben 120 angeordnet. Bei dem in Fig. Vier gezeigten Ausführungsbeispiel kann es sich um eine Detaildarstellung eines bereits in den Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigten Mehrstufenpositionszylinder 100 handeln. An einer Stirnseite des Hauptkolbens 120 ist dieser mit einer Kolbenstange 170 verbunden. Zwischen dem Zylinderkörper 1 10 und dem Hauptkolben 120 ist ein erster Zwischenkolben 150 angeordnet. Der Zylinderkörper 1 10, der Hauptkolben 120, die Kolbenstange 170 sowie der erste Zwischenkolben 150 sind koaxial zueinander angeordnet. Am Zylinderkörper 1 10 ist ein Zylindervorsprung 130 ausgebildet. Am Hauptkolben 120 ist ein Kolbenvorsprung 140 ausgebildet. Der Zylindervorsprung 130 und der Kolbenvorsprung 140 sind zumindest in einem Teilbereich überlappend ange- ordnet. Der erste Zwischenkolben 150 ist an einer Stirnseite des Zylindervorsprungs 130 sowie an einer Stirnseite des Kolbenvorsprungs 140 angeordnet. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Zwischenkolben 150 auf der in Richtung der Kolbenstange 170 weisenden Seite des Zylindervorsprungs 130 bzw. des Kolbenvorsprungs 140 angeordnet. Der erste Zwischenkolben 150 weist einen ringförmigen Grundkörper auf. Dabei kann der erste Zwischenkolben 150 axial zwischen dem Hauptkolben 120 und dem Zylinderkörper 1 10 bewegt werden. Zwischen dem ersten Zwischenkolben 150 und dem Zylinderkörper 1 10 ist ein Gleitelement angeordnet. In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein solches Kleidelement zwischen dem ersten Zwischenkolben 150 und dem Hauptkolben 120 am Zwischenkolben und gleichzeitig oder alterna- tiv am Hauptkolben befestigt sein. Zur Abdichtung der unterschiedlich druckbeauf- schlagbaren Seiten des ersten Zwischenkolben 150, das heißt, die in Richtung der ersten Kammer 210 weisende Seitenfläche und die dieser gegenüberliegende Seitenfläche des ersten Zwischenkolbens 150, ist eine nach innen wirkende Dichtung und eine nach außen wirkende Dichtung am ersten Zwischenkolben 150 angeordnet. Der erste Zwi- schenkolben 150 weist eine axial wirkende Anschlagfläche auf der in Richtung des Zylindervorsprungs bzw. des Kolbenvorsprungs gerichteten Seitenfläche auf.

Mit anderen Worten zeigt Fig. 4 beispielhaft den exemplarischen Aufbau eines ersten Zwischenkolbens 150, wie er auch in Fig. 3 dargestellt ist. Er ist aufgebaut aus einem ringförmigen Grundkörper, welcher axial zwischen Hauptkolben und Zylinder bewegt werden kann. Axial geführt wird der Zwischenkolben über ein Gleitelement das entweder zwischen erstem Zwischenkolben 150 und Zylinderkörper 1 10 (dargestellt in Fig. 1 ) und/oder zwischen Zwischenkolben 150 und Hauptkolben 120 (nicht dargestellt) am Grundkörper des Zwischenkolbens 150 befestigt ist. Zur Abdichtung der unterschiedlich druckbeaufschlagbaren linken und rechten Zwischenkolbenseite sind eine nach innen und eine nach außen wirkende Dichtung am Zwischenkolben befestigt. Der Grundkörper weist eine Axial wirkende Anschlagfläche auf der Innenseite und eine Axial wirkende auf der Außenseite auf. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Schnitts durch einen Mehrstufenpositionszylinder 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Mehrstufenpositionszylinders 100 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Ausführung des ersten Zwischenkolbens 150. Der erste Zwischenkolben 150 weist einen Grundkörper und ein kombiniertes Dichtlippenelement auf. Das kombinierte Dichtlippen- element weist eine radial nach innen wirkende und eine radial nach außen wirkende Dichtung auf. Der Grundkörper weist eine Gleitfunktion gegenüber dem Zylinderkörper 1 10 auf. In der folgenden Fig. 6 wird der hier dargestellte erste Zwischenkolben 150 detaillierter beschrieben.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Zwischenzylinder 150 eines Mehrstufenpositionszylinders 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem hier gezeigten Zwischenzylinder 150 handelt es sich um einen ersten Zwischenzylinder 150 eines Mehrstufenpositionszylinders 100, und zeigt somit einen Ausschnitt aus Fig. 5. Der erste Zwischenzylinder 150 weist einen Grundkörper 610 sowie ein kombiniertes Dichtlippenelement 620 auf. Der Grundkörper 610 ist gegenüber dem Zylinderkörper 1 10 gleitend gelagert. In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Grundkörper 610 gegenüber dem Hauptkolben 120 gleitend gelagert sein. Alternativ kann in einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbei- spiel der Grundkörper 610 gegenüber dem Zylinderkörper 1 10 sowie dem Hauptkolben 120 gleitend gelagert sein. Bei dem ersten Zwischenzylinder 150 handelt es sich bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel um einen ringförmigen Körper. Der Grundkörper 610 ist mit einem kombinierten Dichtlippenelement 620 verbunden. Das Dichtlippenelement weist zwei Dichtlippen auf, wobei die erste der zwei Dichtlippen radial nach innen gerich- tet ist und die zweite der zwei Dichtlippen radial nach außen gerichtet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Dichtlippen einen Winkel in einem Toleranzbereich von 45° zur Haupterstreckungsrichtung des Zylinderkörpers 1 10 auf.

Mit anderen Worten sind die in Fig. 5 dargestellten beiden Dichtungen des ersten Zwi- schenkolbens 150 durch ein kombiniertes Element ersetzt und die Gleitfunktion in den Grundkörper 610 oder in das Dichtlippenelement 620 integriert. Eine mögliche technische Umsetzung ist dargestellt in den beiden Figuren 5 und 6. Der Zwischenkolben 150 besteht nur noch aus einem Grundkörper 610 und einem (kombinierten) Dichtlippenelement 620.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Bezugszeichenliste

100 Mehrstufenpositionszylinder

1 10 Zylinderkörper

120 Hauptkolben

125 Rotationsachse

130 Zylindervorsprung

140 Kolbenvorsprung

150 erster Zwischenkolben

160 zweiter Zwischenkolben

170 Kolbenstange

180 Dichtelement

190 Gleitelement

210 erste Kammer

220 zweite Kammer

610 Grundkörper

620 Dichtlippenelement