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Title:
FLUID-ACTUATED WORKING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/023716
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid-actuated working device comprising a housing (2) and a piston rod (6) which can be displaced with regard to the housing (2) by fluid force. At least one control valve (38, 38') which can be actuated according to the position of the piston rod (6) contains a control element. Said control element controls the fluid connection between two fluid chambers (46, 47) by interacting with a sealing area (43, 43') fixed to the housing. The control element is directly formed by the piston rod (6) which is correspondingly contoured on the outer periphery.

Inventors:
WALDMANN DIETER (DE)
HAEGELE ERNST (DE)
MUELLER GERALD (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/007694
Publication Date:
April 27, 2000
Filing Date:
October 13, 1999
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO (DE)
WALDMANN DIETER (DE)
HAEGELE ERNST (DE)
MUELLER GERALD (DE)
International Classes:
B60T13/12; F04B9/135; F15B3/00; (IPC1-7): F15B3/00
Foreign References:
GB1140216A1969-01-15
DE1476653A11969-05-29
DE19633258C11997-08-28
DE4438621A11996-05-02
US2864313A1958-12-16
DE29516960U11996-01-04
Attorney, Agent or Firm:
Reimold, Otto (Hölderlinweg 58 Esslingen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung, mit einem Gehäuse (2), mit einer durch Fluidkraft relativ zu dem Gehäuse (2) ver schiebbaren Kolbenstange (6), und mit mindestens einem in Ab hängigkeit von der Position der Kolbenstange (6) betätigbaren Steuerventil (38,38'), das ein durch Zusammenwirken mit ei nem gehäusefest angeordneten Dichtbereich (43,43') die Fluidverbindung zwischen zwei Fluidräumen (46,47) steuerndes Steuerglied enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer glied unmittelbar von der am Außenumfang entsprechend kontu rierten Kolbenstange (6) gebildet ist.
2. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sich die beiden Fluidräume (46,47) axial beidseits an einen die Kolbenstange (6) koaxial umgebenden Dichtbereich (43,43') anschließen, wobei die Kolbenstange (6) über wenig stens einen zum Absperren der Fluidverbindung dienenden Län genabschnitt (Absperrabschnitt 52) verfügt, der derart kontu riert ist, daß er bei Einnahme einer den Dichtbereich (43, 43') überdeckenden Position mit Dichtkontakt an dem Dichtbe reich (43,43') anliegt (Absperrstellung), und wobei die Kol benstange (6) über wenigstens einen zum Freigeben der Fluidverbindung dienenden Längenabschnitt (Freigabeabschnitt 53,53') verfügt, der derart konturiert ist, daß er bei Ein nahme einer den Dichtbereich (43,431) überdeckenden Position unter Bildung wenigstens eines die Fluidräume (46,47) ver bindenden Überströmspaltes (54) zumindest partiell radial be abstandet zum Dichtbereich (43,43') angeordnet ist (Freigabestellung).
3. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Freigabeabschnitt (53,53') von einer umlaufen den nutartigen Vertiefung der Kolbenstange (6) gebildet ist.
4. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß einer der Fluidräume (46,47) im Bereich der Kolbenstange (6) auf einer Axialseite von dem Dichtbereich (43,431) des Steuerventils (38,38') und auf der anderen Axialseite von einem ständig in Dichtkontakt mit der Kolben stange (6) stehenden weiteren Dichtbereich (48) flankiert ist.
5. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß sich der an den weiteren Dichtbereich (48) auf der dem benachbarten Fluidraum (47) entgegengesetzten Axialseite anschließende, die Kolbenstange umgebende Raum mit einem LeckageAbfuhrkanal (49) verbunden ist.
6. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (6) mit wenigstens einem in dem Gehäuse (2) zwei Arbeitsräume (12,12' ; 13,13') voneinander abteilenden Kolben (5,51) verbunden ist, wobei ein erster der Fluidräume (46) mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (12,12') verbunden oder von diesem gebildet ist.
7. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß eine durch das mindestens eine Steuerventil (38,38') fluidisch betätigbare Ventileinrich tung (15) vorhanden ist.
8. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Ventileinrichtung (15) vorgesehen ist, um die Hubrichtung der Kolbenstange (6) vorzugeben.
9. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidische Betätigungssignal für die Ventileinrichtung (15) von dem zweiten Fluidraum (47) abgegriffen wird.
10. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (15) außen an das Gehäuse (2) angebaut oder wenigstens teilweise in das Ge häuse (2) integriert ist.
11. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (43,43') des min destens einen Steuerventils (38,38') in einer von der Kol benstange (6) durchsetzten Wand (3) des Gehäuses (2) vorgese hen ist.
12. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (43,43') durch eine ringförmige, insbesondere als Lippendichtung ausgeführte Dichtung (44) definiert ist.
13. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ge kennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Druckerhöhungsvor richtung, wobei das Gehäuse (2) wenigstens eine Kolbenkammer (4,4') enthält, die durch einen mit der Kolbenstange (6) verbundenen Kolben (5,5') in zwei fluidbeaufschlagbare Ar beitsräume (12,12'; 13,13') unterteilt ist, wobei Mittel (32) vorhanden sind, über die aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (12,12') bei einer im Sinne einer Verringerung des Volumes dieses Arbeitsraumes (12,12') erfolgenden Hub bewegung ein Hochdruckraum (34) gespeist wird, und wobei das Steuerventil (38,38') vorgesehen ist, um einer Ventilein richtung (15) zur Umsteuerung der Richtung der Hubbewegung der Kolbenstange (6) ein aus dem kolbenstangenseitigen Ar beitsraum (12,12') stammendes fluidisches Betätigungssignal zuzuführen.
14. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ge kennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Druckerhöhungsvor richtung, wobei das Gehäuse (2) über zwei durch eine Zwischenwand (3) voneinander abgeteilte Kolbenkammern (4,4') verfügt, in denen sich jeweils ein zwei Arbeitsräume (12,12'; 13,13') voneinander abteilender Kolben (5,51) befindet, wobei die beiden Kolben (5,51) durch die Kolbenstange (6) unter Bil dung einer Arbeitseinheit (7) starr miteinander verbunden sind, wobei die Kolbenstange (6) die Zwischenwand (3) durchsetzt, wobei ferner zwei Steuerventile (38,38') vorgesehen sind, deren Dichtbereiche (43,43') sich in der von der Kolben stange (6) durchsetzten Durchtrittsöffnung (8) der Zwi schenwand (3) befinden, wobei jeweils einer der beiden zu geordneten Fluidräume (46) vom benachbarten kolbenstangen seitigen Arbeitsraum (12,12') gebildet oder mit diesem verbunden ist und die beiden anderen Fluidräume (47) über zumindest teilweise in der Zwischenwand (3) verlaufende Be tätigungskanäle (22) mit den Betätigungsmitteln (24) einer fluidbetätigten Ventileinrichtung (15) kommunizieren, wobei au$erdem eine erste Primärkanalanordnung (14) vorge sehen ist, über die den äußeren Arbeitsräumen (13,13') un ter Zwischenschaltung der Ventileinrichtung (15) abwech selnd ein Fluid zuführbar ist, um die Arbeitseinheit (7) in die eine oder andere axiale Richtung zu verlagern, und wo bei eine zweite Primärkanalanordnung (25) vorhanden ist, über die die beiden kolbenstangenseitigen Arbeitsräume (12, 12') unter Zwischenschaltung von ersten Rückschlagventilen (26,26') mit unter einem Primärdruck stehendem Fluid be aufschlagt werden, und wobei eine Sekundärkanalanordnung (32) vorhanden ist, die dazu dient, aus den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen (12,12') verdrängtes Fluid unter Zwischenschaltung von zweiten Rückschlagventilen (37,37') einem Hochdruckraum (34) zuzuführen.
15. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß eine insbesondere in der Zwischenwand (3) angeordne te logische Steuerung vorgesehen ist, die ein Umschalten der Ventileinrichtung (15) bewirkt, wenn an den von der Ventil einrichtung (15) zu den äußeren Arbeitsräumen (13,13') füh renden Kanälen (19) der zweiten Primärkanalanordnung (25) gleichzeitig entweder kein Druck oder ein Primärdruck an liegt.
16. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge kennzeichnet, daß Entlüftungsmittel (55) für die Betätigungs kanäle (22) vorgesehen sind, die wirksam sind, wenn das zuge ordnete Steuerventil (38,381) durch die Kolbenstange abge sperrt ist.
Description:
Fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Arbeitsvorrich- tung, mit einem Gehäuse, mit einer durch Fluidkraft relativ zu dem Gehäuse verschiebbaren Kolbenstange, und mit minde- stens einem in Abhängigkeit von der Position der Kolbenstange betätigbaren Steuerventil, das ein durch Zusammenwirken mit einem gehäusefest angeordneten Dichtbereich die Fluidverbin- dung zwischen zwei Fluidräumen steuerndes Steuerglied ent- hält.

Eine derartige, der Anmelderin bekannte fluidbetätigte Ar- beitsvorrichtung ist als Druckerhöhungsvorrichtung ausgebil- det, mit dem sich der Druck eines Fluides erhöhen läßt. Dabei ist ein Gehäuse vorhanden, das zwei Kolbenkammern enthält, in denen sich Kolben befinden, die über eine Kolbenstange zu ei- ner Arbeitseinheit verbunden sind. Die Kolbenkammern werden durch die Kolben in jeweils zwei Arbeitsräume unterteilt, wo- bei über eine Ventileinrichtung eine dahingehende Ansteuerung der äußeren Arbeitsräume erfolgt, daß sich eine hin-und her- gehende Hubbewegung der Arbeitseinheit einstellt. Das bei der Hubbewegung aus den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen ver- drängte Fluid wird einem Hochdruckraum zugeführt, in dem sich dadurch ein erhöhter Druck aufbaut. Zur Umsteuerung der Ven- tileinrichtung können in das Gehäuse integrierte Steuerventi- le vorgesehen sein, deren Steuerglieder in den benachbarten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum hineinragen und zum Hubende durch den auflaufenden Kolben mechanisch betätigt werden.

Nachteilig bei der beschriebenen Bauform ist die störungs- und verschließanfällige Betätigung der Steuerventile. Es wur- de daher auch schon vorgeschlagen, die Ventileinrichtung un- ter Vermittlung elektrischer Signale umzusteuern, welche von Sensoren erzeugt werden, die berührungslos von den Kolben be- tätigt werden. Hier besteht allerdings das Problem, da$ es sich um eine relativ teure Bauweise handelt und zwingend eine elektrische Hilfs-und Arbeitsenergie zugeführt werden muß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung zu schaffen, die bei ko- stengünstigem Aufbau und geringem Verschleiß eine funktions- sichere Ventilbetätigung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, da$ das Steuerglied des Steuerventils unmittelbar von der am Außenumfang entspre- chend konturierten Kolbenstange gebildet ist.

Auf diese Weise entfällt für das betreffende Steuerventil ein separates Steuerglied, das durch mechanische Kopplung ver- schleißbehaftet betätigt werden müßte. Das Steuerglied ist unmittelbar von der Kolbenstange gebildet, die im Zusammen- wirken mit dem Dichtbereich die Fluidverbindung zwischen zwei Fluidräumen steuert, indem ihr Außenumfang entsprechend kon- turiert ist. Um ein vollständiges Absperren der Fluidverbin- dung zu erreichen, ist lediglich eine AuBenkonturierung vor- zunehmen, die mit dem Dichtbereich in fluiddichtem Kontakt steht. Soll die Fluidverbindung freigegeben werden, bedarf es lediglich einer im Querschnitt entsprechend reduzierten Au-

ßenkontur der Kolbenstange, so daß zwischen der Kolbenstange und dem Dichtbereich ein Überströmspalt entsteht, der dem fluidischen Druckmedium ein Hindurchströmen ermöglicht. Durch Wahl der Positionierung und Lange der entsprechend konturier- ten Längenabschnitte der Kolbenstange läßt sich bequem eine hubabhängige Betätigung des Steuerventils und dementsprechend einer durch dieses eventuell zu betätigenden Ventileinrich- tung erzielen. Bei einem bevorzugten Einsatz im Zusammenhang mit einer auch als Druckbooster bezeichenbaren Druckerhö- hungsvorrichtung läßt sich somit mit geringem Aufwand und oh- ne verschleißanfällige Mechanik eine Umsteuerung der zur Vor- gabe der Hubrichtung dienenden Ventileinrichtung vornehmen.

Man kann die Ventileinrichtung bei Bedarf kostengünstig aus einem oder mehreren Serienventilen zusammenstellen, die sich außen an das Gehäuse anbauen lassen. Möglich wäre auch eine platzsparend in das Gehäuse integrierte Bauweise der Ventil- einrichtung die in diesem Fall zweckmäßigerweise als Mehr- wege-Impulsventil ausgeführt sein kann. Ferner kann auf teure Sensoren mit zugehörigen Betätigungselementen (beispielsweise Permanentmagnete) und zusätzliche steuerungstechnische Mats- nahmen verzichtet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un- teransprüchen hervor.

Bei einer zweckmäßigen Bauform ist vorgesehen, daß sich die beiden Fluidräume axial beidseits an einen die Kolbenstange koaxial umgebenden Dichtbereich anschlieBen, wobei die Kol- benstange über wenigstens einen zum Absperren der Fluidver- bindung dienenden Längenabschnitt (als Absperrabschnitt be-

zeichnet) verfügt, der derart konturiert ist, daß er bei Ein- nahme einer den Dichtbereich überdeckenden, also in der Regel axial auf gleicher Höhe mit dem Dichtbereich liegenden Posi- tion mit Dichtkontakt an dem Dichtbereich anliegt und dadurch eine Absperrstellung hervorruft. Ferner verfügt die Kolben- stange desweiteren über zweckmäßigerweise wenigstens einen zum Freigeben der Fluidverbindung dienenden Längenabschnitt (als Freigabeabschnitt bezeichnet), der so konturiert ist, daß er bei Einnahme einer den Dichtbereich überdeckenden, al- so zumindest im wesentlichen auf gleicher axialer Höhe mit dem Dichtbereich liegenden Position einen die beiden Fluid- räume verbindenden Überströmspalt hervorruft, der dem fluidi- schen Druckmedium ein Hindurchströmen ermöglicht.

Eine einfache Herstellung mit gleichzeitiger Möglichkeit zur Bereitstellung hoher Durchflusswerte ergibt sich, wenn der Freigabeabschnitt von einer umlaufenden nutartigen Vertiefung der Kolbenstange gebildet ist. Es ist im übrigen darauf hin- zuweisen, daß entsprechend der gewünschten Steuerungsaufgabe eine beliebige Anzahl von Freigabeabschnitten axial beabstan- det an der Kolbenstange vorgesehen werden können.

Bevorzugt ist die Kolbenstange mit wenigstens einem in dem Gehäuse zwei Arbeitsräume voneinander abteilenden Kolben ver- bunden, wobei ein erster der hinsichtlich ihrer Verbindung zu steuernden Fluidräume mit dem kolbenstangenseitigen Arbeits- raum verbunden oder von diesem gebildet ist.

Insbesondere dann, wenn die fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung als Druckerhöhungsvorrichtung ausgestaltet ist, verfügt sie

zweckmäßigerweise über eine durch das mindestens eine Steuer- ventil fluidisch betätigbare Ventileinrichtung. Über die Ven- tileinrichtung kann sich die Hubrichtung der Kolbenstange vorgeben lassen. Es besteht somit beispielsweise die Möglich- keit, in Abhangigkeit von bestimmten Axialpositionen der Kol- benstange eine Umsteuerung der Hubrichtung vorzunehmen.

Der Dichtbereich des Steuerventils befindet sich zweckmäBi- gerweise in einer von der Kolbenstange durchsetzten Wand des Gehäuses und wird insbesondere von einer ringförmigen Dich- tung definiert, die zweckmäßigerweise als Lippendichtung oder sogenannter Nutring ausgeführt ist.

Bei einer Ausgestaltung der Arbeitsvorrichtung als Druckerhö- hungsvorrichtung, die über zwei Kolbenkammern verfügt, wobei die Kolben über die Kolbenstange zu einer Arbeitseinheit ge- koppelt sind, kann die zwischen den Kolbenkammern liegende Zwischenwand bei Bedarf eine logische Steuerung enthalten, die ein Umschalten der die Hubrichtung vorgebenden Ventilein- richtung bewirkt, wenn an den von der Ventileinrichtung zu den äußeren Arbeitsräumen der Kolbenkammern führenden Kanälen entweder gleichzeitig kein Druck oder gleichzeitig ein be- stimmter Betätigungsdruck (Primärdruck) anliegt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich- nung näher erläutert. In dieser zeigen : Figur l eine beispielhafte Bauform der fluidbetätigten Ar- beitsvorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung

als Druckerhöhungsvorrichtung. in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus Figur 2, und Figur 2 die Anordnung aus Figur l im Querschnitt gemäß Schnittlinie II-II aus Figur 1.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer fluidbetätigten Arbeitsvorrichtung 1 beschrieben, die als Druckerhöhungsvor- richtung oder Druckbooster ausgeführt ist. Gleichwohl sei darauf hingewiesen, da$ die Erfindung auch mit anderen Typen von fluidbetätigten Arbeitsvorrichtungen eingesetzt werden kann.

Die beispielsgemäße Arbeitsvorrichtung l enthält ein Gehäuse 2, in dem zwei axial aufeinanderfolgend angeordnete und durch eine Zwischenwand 3 voneinander abgeteilte Kolbenkammern 4, 4'ausgebildet sind. In jeder Kolbenkammer befindet sich ein axial verschiebbarer Kolben 5,5', der dichtend an der zylin- drischen Innenfläche der betreffenden Kolbenkammer 4,4'an- liegt.

Die beiden Kolben 5,5'sind durch eine sich axial erstrek- kende, die Zwischenwand 3 durchsetzende Kolbenstange 6 unter Bildung einer einheitlich axial verlagerbaren Arbeitseinheit 7 starr miteinander verbunden. Die Zwischenwand 3 enthält ei- ne axial durchgehende Durchtrittsöffnung 8, durch die die Kolbenstange 6 hindurchgeführt ist.

Jeder Kolben 5,5'unterteilt die zugeordnete Kolbenkammer 4, 4'in einen der Zwischenwand 3 zugeordneten kolbenstangensei-

tigen inneren Arbeitsraum 12,12'und einen axial entgegenge- setzt angeordneten, nicht von der Kolbenstange 6 durchsetzten äußeren Arbeitsraum 13,13'.

Eine wenigstens teilweise in der Wandung des Gehäuses 2 ver- laufende erste Primärkanalanordnung 14 verbindet, unter Zwi- schenschaltung einer durch Fluidkraft betätigbaren Ventilein- richtung 15, die beiden äußeren Arbeitsräume 13,13'mit ei- ner an der Außenfläche des Gehäuses 2 vorgesehenen Speiseöff- nung 16, über die unter einem Primärdruck Pi stehendes flui- disches Druckmedium, insbesondere Druckluft, zugeführt wird.

In den Verlauf der ersten Primärkanalanordnung 14 ist außer- dem zweckmäßigerweise noch eine in Figur 2 schematisch ange- deutete Druckeinstellvorrichtung 17 zwischengeschaltet, die zweckmäßigerweise als Druckregler ausgeführt ist. Er ist der Ventileinrichtung 15 zur Speiseöffnung 16 hin vorgelagert und ermöglicht eine Vorgabe des tatsächlich an der Ventileinrich- tung 15 anstehenden Primärdruckes. Bei Bedarf kann die Druck- einstelleinrichtung 17 auch entfallen.

Die Ventileinrichtung 15 des Ausführungsbeispiels ist als 5/2-Wegeventil ausgeführt, wobei es sich um ein sogenanntes Impulsventil handelt, das sich durch kurzzeitige fluidische Druckbeaufschlagung umschalten läßt und das die betreffende Schaltstellung auch nach Wegnahme des Betätigungsdruckes bei- behält.

Die erste Primärkanalanordnung 14 wird durch die Ventilein- richtung 15 in einen oder mehrere zur speiseöffnung 16 füh- rende Kanalabschnitte 18 sowie wenigstens zwei in die beiden

äußeren Arbeitsräume 13,13'einmündende kolbenraumseitige Kanalabschnitte 19 unterteilt. Desweiteren kommuniziert die Ventileinrichtung 15 mit zwei Entlüftungskanälen 20.

Je nach Schaltstellung des in Figur 1 schematisch angedeute- ten Ventilgliedes 23 der Ventileinrichtung 15 wird somit dem jeweils einen äußeren Arbeitsraum 13 bzw. 13'unter dem Pri- märdruck stehendes Fluid zugeführt, während gleichzeitig der jeweils andere äußere Arbeitsraum 13'bzw. 13 entlüftet wird.

Dies bewirkt eine Verlagerung der Arbeitseinheit 7 in die ei- ne oder andere axiale Richtung.

Das Umschalten der Ventileinrichtung 15 wird dadurch bewirkt, da$ mit dem Ventilglied 23 kooperierende Betätigungsmittel 24, beispielsweise Stellkolben oder Stellmembranen, mit unter einem Betätigungsdruck stehendem Fluid beaufschlagt werden.

Beim Ausführungsbeispiel ist beiden axialen Endbereichen des Ventilglieds 23 jeweils ein Betätigungsmittel 24 zugeordnet, dessen Fluidbeaufschlagung über Betätigungskanäle 22 bewirkt wird.

Eine zweckmäßigerweise ebenfalls an die Speiseöffnung 16 an- geschlossene zweite Primärkanalanordnung 25 kommuniziert un- ter Zwischenschaltung von ersten Rückschlagventilen 26,26' mit den beiden kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12,12'.

Sie enthält beim Ausführungsbeispiel einen von der Speiseöff- nung 16 ausgehenden gemeinsamen Kanalabschnitt 27, der sich im Innern der Gehäusewandung in zwei Zweigabschnitte 28,28' aufspaltet, die in die kolbenstangenseitigen Arbeitsräume 12, 12'münden und in die jeweils ein erstes Rückschlagventil 26,

26'eingeschaltet ist. Die Ausrichtung der ersten Rückschlag- ventile 26,26'ist so getroffen, da eine Fluidströmung in Richtung zu den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12,12' möglich und in Gegenrichtung verhindert ist.

Desweiteren ist eine Sekundärkanalanordnung 32 vorgesehen, die einerseits mit den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12,12'kommuniziert und andererseits zu einer im Bereich der Außenfläche des Gehäuses 2 vorgesehenen Auslaßöffnung 33 führt, an die ein vorliegend als Hochdruckraum 34 bezeichne- tes Volumen angeschlossen ist. In dem Hochdruckraum 34 soll ein Sekundärdruck P2 erzeugt werden, der höher ist als der eingangsseitig angelegte Sekundärdruck P,.

Vergleichbar der zweiten Primärkanalanordnung 25 ist auch die Sekundärkanalanordnung 32 in einen von der Auslaßöffnung 33 ausgehenden gemeinsamen Kanalabschnitt 35 und zwei von diesem abzweigende und in die kolbenstangenseitigen Arbeitsräume 12, 121 einmündende Zweigabschnitte 36,36'unterteilt. In jeden Zweigabschnitt 36,36'ist ein zweites Rückschlagventil 37, 37'eingeschaltet, und zwar mit entgegengesetzter Wirkungs- richtung als die ersten Rückschlagventile 26,26', so daß ei- ne Fluidströmung von den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12,12'zum Hochdruckraum 34 möglich und in Gegenrichtung verhindert ist.

Die Rückschlagventile 26,26' ; 37,371 sind zweckmäßigerweise in der Zwischenwand 3 angeordnet, könnten aber prinzipiell auch extern vorgesehen werden.

Im Betrieb der Arbeitsvorrichtung wird ausgehend von dem in Figur 1 gezeigten Zustand durch Vorgabe einer entsprechenden Schaltstellung der Ventileinrichtung 15 der rechts außen lie- gende äußere Arbeitsraum 13'mit unter den Primärdruck P1 stehendem Fluid beaufschlagt, während gleichzeitig der entge- gengesetzte äußere Arbeitsraum 13 entlüftet wird. Die Ar- beitseinheit 7 bewegt sich daher nach links, wobei der sich an die Zwischenwand 3 annähernde, in Figur 1 rechts liegende Kolben 5'das über die zweite Primärkanalanordnung 25 in den zugeordneten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12'eingespei- ste Fluid komprimiert und über den mit dem kolbenstangensei- tigen Arbeitsraum 12'kommunizierenden Zweigabschnitt 36'der Sekundärkanalanordnung 32 zum Hochdruckraum 34 verdrängt. Das im anderen Zweigabschnitt 36 liegende zweite Rückschlagventil 37 verhindert dabei ein Überströmen des verdrängten Fluides in den anderen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12.

Bei dieser Hubbewegung strömt über die zweite Primärka- nalanordnung 25 unter dem Primärdruck P1 stehendes Fluid in das sich vergrößernde Volumen des kolbenstangenseitigen Ar- beitsraumes 12 der in Figur 1 links gelegenen Kolbenkammer 4 nach.

Hat die Arbeitseinheit 7 ihre Hubendlage erreicht, nimmt der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 12 der in Figur 1 links ge- legenen Kolbenkammer 4 ein maximales Volumen ein.

Als nächstes wird die Ventileinrichtung 15 umgeschaltet, so daß sich die Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit 7 umkehrt, wobei nunmehr aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12

der in Figur 1 links gelegenen Kolbenkammer 4 unter dem dort herrschenden Druck stehendes Fluid über die Sekundärka- nalanordnung 32 zum Hochdruckraum 34 verdrängt wird.

Somit baut sich im Hochdruckraum 34 allmählich ein unter ei- nem höheren Druck als der Primärdruck P1 stehender Sekundär- druck P2 auf. Indem der im Hochdruckraum 34 anstehende Druck als Steuerdruck auf den Druckregler 17 zurückgeführt wird (strichpunktiert angedeutet), ist eine Betriebsweise möglich, bei der der Druckregler 17 die Fluidzufuhr zur Ventileinrich- tung 15 unterbricht, wenn ein gewünschter voreingestellter Sekundärdruck P2 erreicht wurde.

Die geschilderte Betriebsweise der Arbeitsvorrichtung 1 er- fordert eine Betätigung der Ventileinrichtung 15 in Abhängig- keit von der relativ zum Gehäuse 2 eingenommenen Axialpositi- on der Arbeitseinheit 7. Dies geschieht beim Ausführungsbei- spiel unter Verwendung zweier den Betätigungsmitteln 24 der Ventileinrichtung 15 vorgeschalteter Steuerventile 38,38', die in Abhängigkeit von der Position der Kolbenstange 6 betä- tigt werden und dementsprechend eine Betätigung bzw. ein Um- schalten der Ventileinrichtung 15 hervorrufen. Letzteres ge- schieht dadurch, da$ die Steuerventile die Zufuhr eines Betä- tigungsfluides zu den Betätigungsmitteln 24 der Ventilein- richtung 15 steuern.

Von Vorteil ist nun, daß die Kolbenstange 6 selbst ein Be- standteil der beiden Steuerventile ist, indem sie deren Steu- erglieder bildet und durch Zusammenwirken mit einem einem je- weiligen Steuerventil 38,38'zugeordneten gehäusefesten

Dichtbereich 43,43'die Fluidzufuhr'des Betatigungsfluides zu den Betätigungsmitteln 24 steuert.

Die Dichtbereiche 43,43'befinden sich in der von der Kol- benstange 6 durchsetzten Zwischenwand 3 des Gehäuses 2 und werden beim Ausführungsbeispiel jeweils von mindestens einer ringförmigen Dichtung 44 definiert, die in einer Umfangsnut der Durchtrittsöffnung 8 axial unbeweglich fixiert ist.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Dichtungen 44 um Lippendichtungen, die auch als Nutringe bezeichnet werden.

Die Kolbenstange 6 wird von den Dichtbereichen 43,43'koa- xial umgeben. Dabei befinden sich die Dichtbereiche 43,43' zweckmäßigerweise mit nur geringem axialem Abstand zu der die zugeordnete Kolbenkammer 4,4'begrenzenden Stirnfläche 45, 45'der Zwischenwand 3 plaziert.

Jeder Dichtbereich 43,43, befindet sich axial zwischen einem ersten Fluidraum 46 und einem zweiten Fluidraum 47. Der erste Fluidraum 46 steht mit dem jeweils benachbarten kolbenstan- genseitigen Arbeitsraum 12,12'in Verbindung, beim Ausfüh- rungsbeispiel über einen axial relativ kurzen Ringspalt zwi- schen der Durchtrittsöffnung 8 und der Außenfläche der Kol- benstange 6. Es wäre auch denkbar, daß der erste Fluidraum 46 unmittelbar vom benachbarten kolbenstangenseitigen Arbeits- raum gebildet ist.

Die zweiten Fluidräume 47 werden beim Ausführungsbeispiel von ringförmigen Zwischenräumen gebildet, die axial im Anschluß an den jeweiligen Dichtbereich 43,43 zwischen dem Außenum-

fang der Kolbenstange 6 und dem Innenumfang der Durchtritts- öffnung 8 vorgesehen sind. Um zu verhindern, daß die beiden zweiten Fluidräume 47 über die Durchtrittsöffnung 8 miteinan- der kommunizieren, sind sie auf der dem zugeordneten Dichtbe- reich 43,43'axial entgegengesetzten Seite im Innern der Zwischenwand 3 voneinander abgedichtet. Dies geschieht beim Ausführungsbeispiel dadurch, daß jeder zweite Fluidraum 47 auf der dem Dichtbereich 43,43, entgegengesetzten Axialseite durch einen weiteren Dichtbereich 48 flankiert ist, der in ständigem Dichtkontakt mit der Außenfläche der Kolbenstange 6 steht und zweckmäßigerweise ebenfalls von einer ringförmigen Dichtung insbesondere in Gestalt einer Lippendichtung bzw. eines Nutringes gebildet ist. Dabei kann ein strichpunktiert angedeuteter Leckage-Abfuhrkanal 49 vorgesehen sein, der ei- nerseits in den zwischen den beiden weiteren Dichtbereichen 48 liegenden Längenabschnitt der Durchtrittsöffnung 8 einmün- det und andererseits zur Außenfläche des Gehäuses 2 geführt ist, so daß eine eventuell auftretende Leckage abgeleitet werden kann.

Die Fluidsteuerfunktion der Kolbenstange 6 wird nun dadurch realisiert, daß die Kolbenstange 6 über ihre Lange hinweg ei- nen der gewünschten Steuerfunktion konturierten Außenumfang besitzt. Indem dieser Außenumfang über die Lange der Kolben- stange 6 variiert, kann ein hubabhängiges Zusammenwirken der Kolbenstange 6 mit den Dichtbereichen 43,431 bewirkt werden, um dadurch die Fluidverbindung zwischen den beiden Fluidräu- men 46,47 zu steuern. Indem die zweiten Fluidräume 47 mit den oben schon erwähnten und zu den Betätigungsmitteln 24 führenden Betätigungskanälen 22 kommunizieren, kann auf diese

Weise eine Betätigung der Ventileinrichtung 15 herbeigeführt werden, bei der das Betätigungsfluid und somit das fluidische Betätigungssignal von den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12,12'erhalten wird.

Die Kolbenstange 6 des Ausführungsbeispiels verfügt über ei- nen eine größere Lange als die Zwischenwand 3 aufweisenden Längenabschnitt, der zum Absperren der Fluidverbindung zwi- schen den beiden Fluidräumen 46,47 der beiden Steuerventile 38,38'dient und daher im folgenden als Absperrabschnitt 52 bezeichnet sei. Er ist derart konturiert, daß er bei Einnahme einer einen der Dichtbereiche 43,43'überdeckenden Position mit Dichtkontakt an diesem Dichtbereich 43,43'anliegt, so daß er diesbezüglich eine Absperrstellung einnimmt, wobei die Fluidverbindung zwischen den beiden benachbarten ersten und zweiten Fluidräumen 46,47 abgetrennt ist. In der Absperr- stellung liegt also der Absperrabschnitt 52 axial auf glei- cher Höhe mit dem zugeordneten Dichtbereich 43,43'und ist von diesem bzw. der zugeordneten Dichtung 44 dichtend um- schlossen.

Desweiteren verfügt die Kolbenstange 6 über zwei axial beab- standete, sich axial beidseits an den Absperrabschnitt 52 an- schließende Längenabschnitte, die zur hubabhängigen Freigabe der Fluidverbindung zwischen den beiden Paaren von Fluidräu- men 46,47 dienen und daher als Freigabeabschnitte 53,53' bezeichnet seien. Die Freigabeabschnitte 53,53'sind so kon- turiert, daß sie bei Einnahme einer den zugeordneten Dichtbe- reich 43,431 überdeckenden Position unter Bildung wenigstens eines die Fluidräume 46,47 verbindenden Überströmspaltes 54

zumindest partiell radial beabstandet zum betreffenden Dicht- bereich 43,431 angeordnet sind. Die betreffende Stellung sei als Freigabestellung bezeichnet, da der Überströmspalt 54 die Verbindung zwischen den beiden Fluidräumen 46,47 freigibt, was dem Fluid unter Passieren des zugeordneten Dichtbereiches 43,431 ein Hindurchströmen ermöglicht.

Um in der Freigabestellung gute Durchflußwerte zu erhalten, empfiehlt es sich, den betreffenden Freigabeabschnitt 53,53' wie abgebildet als in die Kolbenstange 6 eingebrachte, umlau- fende nutartige Vertiefung auszuführen, so daß der Überström- spalt 54 ein Ringspalt ist. Abweichend hiervon könnten am Freigabeabschnitt 53,531 auch ein oder mehrere über den Um- fang der Kolbenstange verteilte lokale Vertiefungen vorgese- hen sein. Wesentlich ist, daß die Kolbenstange 6 am Freigabe- abschnitt 53,53'entlang einer ausreichend großen Lange über einen geringeren Querschnitt verfügt als der Absperrabschnitt 52 bzw. der zugeordnete Dichtbereich 43,43'.

Die Kolbenstange 6 ist nun insgesamt so ausgeführt, daß der Absperrabschnitt 52 stets so lange wirksam ist, bis ein Kol- ben 5,5'in die Nähe der zugeordneten Stirnfläche 45,45' der Zwischenwand 3 gelangt oder an dieser zur Anlage kommt.

Aus diesem Grund sind die Freigabeabschnitte 53,53'beim Ausführungsbeispiel axial mit nur geringem Abstand zu jeweils einem der beiden Kolben 5,5'angeordnet.

Während der Hubbewegung sind somit die Steuerventile 38,38' durch den gleichzeitig mit beiden Dichtbereichen 43,43'zu- sammenwirkenden Absperrabschnitt 52 geschlossen. Gelangt hin-

gegen einer der Kolben 5,5'in seine Endlage, nimmt der ihm zugeordnete Freigabeabschnitt 53,531 die Freigabestellung ein, so daß unter hohem Druck stehendes Fluid aus dem zuge- ordneten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12,12'durch den dann freigelegten Überströmspalt 54 und den sich anschließen- den Betätigungskanal 22 als Betätigungsfluid zur Ventilein- richtung 15 gelangen kann. Mithin ergibt sich eine fluid- kraftgesteuerte Umschaltung der Ventileinrichtung 15 ohne Notwendigkeit einer mechanischen Ventilbetätigung durch die bewegte Arbeitseinheit 7 und ohne Notwendigkeit des Zurück- greifens auf spezielle Sensormittel.

Damit sich der in den Betätigungskanälen 22 aufgebaute Druck nach dem Schließen des zugeordneten Steuerventils 38,38' rasch wieder abbauen kann, sind jedem Betätigungskanal 22 ge- eignete Entlüftungsmittel 55 zugeordnet. Sie sind beim Aus- führungsbeispiel jeweils von einer den betreffenden Betäti- gungskanal 22 mit der Atmosphäre verbindenden Düse oder Dros- sel gebildet, die zwar den zum Umschalten erforderlichen Druckaufbau nicht beeinträchtigt, anschließend jedoch einen Druckausgleich mit der Atmosphäre bewirken kann.

Zweckmäßigerweise ist eine nicht näher dargestellte und vor- zugsweise in der Zwischenwand integrierte logische Steuerung vorgesehen, die ein Umschalten der Ventileinrichtung 15 be- wirkt, wenn in den beiden kolbenraumseitigen Kanalabschnitten der ersten Primärkanalanordnung 14 gleichzeitig entweder ein Primärdruck anliegt oder nicht.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Ventileinrichtung 15 außen an das Gehäuse angebaut, insbesondere unter Vermittlung einer Zwischenplatte. Es versteht sich allerdings, da$ sie auch zu- mindest teilweise oder vollständig in das Gehäuse und dabei insbesondere in die Zwischenwand 3 integriert werden kann. In Figur 1 ist im übrigen zur Verdeutlichung der Ventilfunktion der Ventileinrichtung 15 ergänzend symbolisch das zugehörige Schaltbild dargestellt.

Es versteht sich, daß die Kolbenstange auch bei anders ausge- stalteten Arbeitsvorrichtungen als Steuerglied für ein oder mehrere Steuerventile eingesetzt werden kann, insbesondere auch bei Bauformen mit der Bauweise konventioneller Arbeits- zylinder, die über nur einen Kolben verfügen.