PNEUMATISCHER ODER HYDRAULISCHER KOLBENSTANGENZYLINDER

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen pneumatischen oder hydraulischen Kolbenstangenzylinder (1) mit einem Zylinder (2) und einem darin in dessen Längsrichtung verstellbaren Kolben (3), der mit einer aus dem Zylinder (2) herausragenden Kolbenstange (4) gekoppelt ist und ein in dem Zylinder (2) aufgenommenes Volumen in eine erste Druckkammer (5), durch die sich die Kolbenstange (4) erstreckt, und eine zweite Druckkammer (6) unterteilt, wobei die Druckkammern (5, 6) über einen Bypass (7) fluidisch miteinander verbunden sind und jeweils einen Druckanschluss (15) aufweisen, der in einer Zylinderwandung des Zylinders ausgebildet sein kann und über den die Druckkammern (5, 6) mit einem Fluiddruck beaufschlagbar sind, und wobei eine erste Seite (8) des Kolbens (3) die erste Druckkammer (5) und eine der ersten Seite (8) gegenüber angeordnete zweite Seite (9), die eine im Vergleich zu der ersten Seite (8) größere Fläche aufweist, die zweite Druckkammer (6) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Druckkammer (5, 6) über eine an die Druckanschlüsse (15) der Druckkammern (5, 6) angeschlossene Bypassleitung (10, 14) des Bypasses (7) fluidisch miteinander verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einem pneumatischen oder hydraulischen Kolbenstangenzylinder mit einem Zylinder und einem darin in dessen Längsrichtung verstellbaren Kolben, der mit einer aus dem Zylinder herausragenden Kolbenstange gekoppelt ist und ein in dem Zylinder aufgenommenes Volumen in eine erste Druckkammer, durch die sich die Kolbenstange erstreckt, und eine zweite Druckkammer unterteilt, wobei die Druckkammern über einen Bypass fluidisch miteinander verbunden sind und jeweils einen Druckanschluss aufweisen, der gegebenenfalls auch in einer Zylinderwandung des Zylinders ausgebildet sein kann und über den die Druckkammern mit einem Fluid beaufschlagbar sind, und wobei eine erste Seite des Kolbens die erste Druckkammer und eine der ersten Seite gegenüber angeordnete zweite Seite, die eine im Vergleich zu der ersten Seite größere Fläche aufweist, die zweite Druckkammer begrenzt. Ein derartiger Kolbenstangenzylinder ist aus der DE 2 061 883 A bekannt. Ähnliche Kolbenstangenzylinder beschreiben auch die DE 10 2006 041 707 B4 und die DE 10 2012 007 170 B3.

[0002] Die bekannten Kolbenstangenzylinder haben den Nachteil, dass die Ausbildung des Bypasses konstruktiv aufwendig gestaltet ist, beispielsweise indem der Bypass durch eine Aussparung im Zylinder gewährleistet ist. Dabei kann beispielsweise der Bohrungsdurchmesser des Zylinders abschnittsweise größer als der Durchmesser des Kolbens ausgebildet werden, so dass das Fluid den Kolben in diesem Abschnitt umströmen kann. Diese Bauform hat weiterhin den Nachteil, dass der Einbau zusätzlicher funktionaler Bauteile, beispielsweise der Einbau von Ventilen in den Bypass unmöglich ist. Des Weiteren sind Lösungen bekannt, bei denen der Bypass innerhalb der Kolbenstange ausgebildet ist, so dass die Anschlussstellen für den Bypass mit dem Kolben mitbewegt werden und durch ein Herausfahren einer Anschlussstelle aus der komprimierten Druckkammer in eine weitere Kammer des Bypasses unterbrochen wird. Auch diese Bauform ist konstruktiv aufwendig.

[0003] Demgegenüber ist es somit die Aufgabe der Erfindung, einen Kolbenstangenzylinder der zuvor beschriebenen Art vorzuschlagen, bei dem der Bypass mit einfachen technischen Mitteln bereitgestellt ist und damit nicht nur kostengünstig hergestellt werden kann, sondern darüber hinaus eine zuverlässige Betriebsweise aufweist.

[0004] Diese Aufgabe wird durch einen Kolbenstangenzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

[0005] Demgemäß ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Druckkammer über eine an die Druckanschlüsse der Druckkammern angeschlossene Bypassleitung des Bypasses fluidisch miteinander verbunden sind.

[0006] Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bypassleitung zumindest über einen Teil ihrer Länge und vorzugsweise über ihre gesamte Länge außerhalb des Zylinders angeordnet und/oder geführt ist.

[0007] Die Bypassleitung kann ein unidirektional durchlässiges Ventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, aufweisen, das in Fluidströmungsrichtung von der zweiten Druckkammer zur ersten Druckkammer durchlässig und in der entgegengesetzten Richtung undurchlässig ist.

[0008] Die Bypassleitung und/oder das unidirektional durchlässige Ventil können zumindest anteilig und vorzugsweise vollständig in einer Wandung des Zylinders ausgebildet sein. Insbesondere muss der Druckanschluss nicht zwingend nach außen geführt sein.

[0009] Die Bypassleitung kann über den Druckanschluss der zweiten Druckkammer an die zweite Druckkammer angeschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bypassleitung über den Druckanschluss der ersten Druckkammer an die erste Druckkammer angeschlossen sein.

[0010] Der Kolben kann eine untere Anschlagposition aufweisen, die einem Bewegungsendpunkt des Kolbens entspricht, in der die Kolbenstange um eine maximale Länge aus dem Zylinder herausragt. Dabei kann ein Dichtumfang des Kolbens, über den der Kolben dichtend am Innenumfang des Zylinders anliegt, den Druckanschluss der ersten Druckkammer verschließen, über den die Bypassleitung an die erste Druckkammer angeschlossen ist. Das Verschließen des Druckanschlusses der ersten Druckkammer kann derart erfolgen, dass der Dichtumfang des Kolbens den Druckanschluss kurz vor dem Erreichen der unteren Anschlagposition und ab dann ununterbrochen bis zum Erreichen der unteren Anschlagposition überfährt.

[0011] In der Anschlagposition kann die erste Druckkammer ein minimales Volumen aufweisen, in welches ein weiterer Druckanschluss in die erste Druckkammer mündet. Der weitere Druckanschluss kann dazu vorgesehen sein, um nach dem Erreichen der Anschlagposition durch Druckbeaufschlagung der ersten Druckkammer den Kolben aus der Anschlagposition zu bewegen, so dass sich das Volumen der ersten Druckkammer vergrößert und das Volumen der zweiten Druckkammer verkleinert.

[0012] Der Dichtumfang des Kolbens kann den in die erste Druckkammer mündenden Druckanschluss der Bypassleitung ununterbrochen um einen in der Anschlagposition endenden und der Anschlagposition somit unmittelbar vorgelagerten Verstellweg des Kolbens verschließen. Dieser Verstellweg kann beispielsweise bis zu 10 mm, vorzugsweise bis zu 8 mm und besonders bevorzugt bis zu oder genau 4 mm betragen und durch die Abmessung des Dichtumfangs in der Längsrichtung bestimmt oder kleiner als diese Abmessung sein.

[0013] Die Bypassleitung kann mindestens zwei parallel zueinander verschaltete Teilleitungen aufweisen, die jeweils ein unidirektional durchlässiges Ventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil, aufweisen, die in Richtung von der zweiten Druckkammer zu der ersten Druckkammer durchlässig sind.

[0014] Die Fläche der zweiten Seite kann der Querschnittsfläche des Zylinders senkrecht zur Längsrichtung entsprechen, wobei die Fläche der ersten Seite um eine Querschnittsfläche der Kolbenstange geringer als die Fläche der zweiten Seite ist.

[0015] Der Flächenunterschied der beiden Seiten des Kolbens kann bei einem gegebenen Druck eine auf den Kolben wirkende Kraft von maximal 150 N und besonders bevorzugt von maximal 135 N verursachen.

[0016] Es wird somit ein Kolbenstangenzylinder beschrieben, der pneumatisch oder hydraulisch angetrieben ist und einen Zylinder in zwei Druckkammern unterteilt, die jeweils einen Druckanschluss aufweisen. Darüber hinaus kann die erste Druckkammer einen weiteren Druckanschluss aufweisen, um den aus dem Zylinder maximal oder teilweise ausgefahrenen Kolben wieder in den Zylinder einzufahren. Da die beiden Druckkammern über die Bypassleitung fluidisch miteinander verbunden sind, liegt in ihnen im Wesentlichen derselbe Druck vor. Da in der ersten Druckkammer die Kolbenstange angeordnet ist, ist die druckbeaufschlagte Fläche des Kolbens auf Seiten der ersten Druckkammer kleiner als auf Seiten der zweiten Druckkammer. Dadurch wird der Kolben bei gleichem Druck in der ersten und der zweiten Druckkammer derart verlagert, dass sich das Volumen der ersten Druckkammer verkleinert und das der zweiten Druckkammer vergrößert.

[0017] Der Druckanschluss der ersten Druckkammer kann etwas oberhalb des Bewegungsendpunktes des Kolbens angeordnet sein, beispielsweise um 4 mm. Wenn der Kolben den Druckanschluss der Bypassleitung der ersten Druckkammer passiert und dabei verschließt, sind die beiden Druckkammern nicht mehr über die Bypassleitung miteinander verbunden, so dass eine Druckbeaufschlagung für den Druckanschluss der ersten Druckkammer entfällt. Dadurch erhöht sich die auf den Kolben effektiv wirkende Kraft und der Kolben wird in Richtung der ersten Druckkammer gedrückt. Um den Kolben wieder in Richtung der zweiten Druckkammer zu bewegen, kann die erste Druckkammer über einen weiteren Druckanschluss mit Druck beaufschlagt werden, der außerhalb des Bewegungsbereiches des Kolbens im Zylinder angeordnet ist, beispielsweise noch unterhalb oder oberhalb des Bewegungsendpunktes des Kolbens.

[0018] Dadurch wird erreicht, dass der Kolben in einem ersten Bewegungsabschnitt mit einer geringen Zustellkraft bewegt werden kann, so dass keine Verletzungsgefahr beispielsweise durch Einklemmen eines Fingers besteht und in einem zweiten Bewegungsabschnitt mit einer erhöhten Zustellkraft. Entsprechend angetriebene Kolbenstangenzylinder können zum Beispiel bei Sackhaltezylindern oder Schweißzangen für das Ultraschallschweißen eingesetzt werden. Bei einem geringen Abstand zwischen dem Druckanschluss der ersten Druckkammer und dem Bewegungsendpunkt des Kolbens kann der Abstand zwischen einem Kontakt-Halteelement des Kolbens und einem entsprechenden Gegenhalteelement zu dem Zeitpunkt, zu dem die Antriebskraft des Kolbens erhöht wird, mithin der Dichtumfang des Kolbens den Druckanschluss passiert, bereits so klein sein, dass eine Person keinen Finger mehr zwischen den Kolben und das Gegenhalteelement bringen kann. So kann verhindert werden, dass ein Finger einer Person zwischen Kolbenstange und Gegenhalteelement mit hoher Kraft eingeklemmt wird.

[0019] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1

eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen oder hydraulischen Kolbenstangenzylinders in schematischer Darstellung; und

Figur 2

eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen oder hydraulischen Kolbenstangenzylinders in schematischer Darstellung.

[0020] Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbenstangenzylinders 1. Der Kolbenstangenzylinder 1 weist einen Zylinder 2 auf, der über seine gesamte Höhe einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und daher einfach und kostengünstig in der Bereitstellung ist. In dem Zylinder 2 ist ein Kolben 3 in der Längsrichtung des Zylinders 2 verstellbar angeordnet, wobei der Kolben 3 mit seinem Dichtumfang 12 fluidisch dichtend am Innenumfang 13 des Zylinders 2 anliegt und dadurch das Volumen im Inneren des Zylinders 2 in zwei fluidisch voneinander separierte Druckkammern 5, 6 unterteilt. Von einer der gegenüberliegenden Seiten 8, 9 des Kolbens 3, nämlich von der ersten Seite 8, erstreckt sich die Kolbenstange 4 von den Kolben 3 über die gesamte Länge der ersten Druckkammer 5 aus der ersten Druckkammer 5 heraus.

[0021] Über ein erstes Ventil 17, eine erste Druckanschlussleitung 19 und einen Druckanschluss 16 ist die erste Druckkammer 5 mit einem Fluiddruck beaufschlagt oder wahlweise entlüftet. Ebenso ist über ein zweites Ventil 18, eine zweite Druckanschlussleitung 20 sowie Druckanschlüsse 15 eine Druckbeaufschlagung sowohl der ersten Druckkammer 5 als auch der zweiten Druckkammer 6 bereitgestellt. Der unterste Druckanschluss 16, der über das erste Ventil 17 angeschlossen ist, ist unterhalb von einer unteren Anschlagposition des Kolbendichtumfangs 12 angeordnet, so dass auch in dieser unteren Anschlagposition der Kolbendichtumfang 12 den Druckanschluss 16 nicht verschließt und somit für die Druckbeaufschlagung der ersten Druckkammer 5 zur Verfügung steht. Demgegenüber verschließt der Kolben 3 mit seinem Dichtumfang 12 in der unteren Anschlagposition und um einen vorgelagerten Verstellweg x, hier 4 mm, den unteren Druckanschluss 15, der über die Druckleitung 20 an das zweite Ventil 18 angeschlossen ist.

[0022] Über eine die Druckanschlüsse 15 miteinander verbindende Bypassleitung 10, die außerhalb des Zylinders 2 geführt ist, ist sichergestellt, dass in der ersten und der zweiten Druckkammer 5, 6 stets derselbe Druck herrscht, wenn der Kolben 3 mit seiner umlaufenden Dichtfläche zwischen den beiden Druckanschlüssen 15 angeordnet ist und insbesondere nicht den an das zweite Ventil 18 angeschlossenen unteren Druckanschluss 15 verschließt. Die Bypassleitung 10 weist zwei parallel zueinander geführte Teilleitungen 14 auf, in denen jeweils ein Rückschlagventil 11 angeordnet ist, so dass hinsichtlich der Funktion der Rückschlagventile 11 eine Redundanz hergestellt ist. Die Rückschlagventile 11 sind in Richtung von der zweiten Druckkammer 6 zur ersten Druckkammer 5 durchlässig und in der entgegengesetzten Richtung sperrend. Der Druckanschluss 16, über welchen die erste Druckanschlussleitung 19 an die erste Druckkammer angeschlossen ist, ist um einen Verstellweg x unterhalb des in die erste Druckkammer 5 mündenden Druckanschlusses 15 der zweiten Druckanschlussleitung 20 angeordnet. Der Verstellweg x beträgt vorzugsweise 4 mm.

[0023] Um den Kolben 3 der Kolbenstange 4 aus dem Zylinder 2 aus einer eingefahrenen Position, wie sie beispielsweise in Figur 1 dargestellt ist, in eine ausgefahrene Position zu überführen, in welcher, ausgehend von der Darstellung gemäß Figur 1 der Kolben 3 im Zylinder 2 vertikal weiter nach unten verlagert ist, wird über die beiden Ventile 17, 18 jeweils ein gleicher oder im Wesentlichen gleicher Fluiddruck bereitgestellt, mit welchem die erste und die zweite Druckkammer 5, 6 über die Druckanschlussleitungen 19, 20 und die Druckanschlüsse 15, 16 beaufschlagt werden. Da in der ersten Druckkammer 5 die Querschnittsfläche 8 des Kolbens 3, auf welche der Fluiddruck wirkt um die Querschnittsfläche der Kolbenstange 4 geringer als die Querschnittsfläche 9 des Kolbens 3 in der zweiten Druckkammer 6 ist, wirkt in der zweiten Druckkammer 6 ein im Vergleich zur ersten Druckkammer 5 höherer Druck auf den Kolben 3, so dass der Kolben 3 eine effektive Kraftbeaufschlagung in Vertikalrichtung nach unten erfährt, wodurch der Kolben 3 samt Kolbenstange 4 vertikal nach unten verlagert wird.

[0024] Über den Durchmesser der Kolbenstange 4 kann somit gerade die Kraft eingestellt werden, welche bei gegebenem Luftdruck auf den Kolben 3 und damit auf die Kolbenstange 4 wirkt. Ist es beispielsweise das Ziel, die auf den Kolben 3 einwirkende Kraft derart gering zu halten, dass das Einklemmen von Fingern vermieden wird, kann beispielsweise bei einem gegebenen Systemdruck von 6 Bar, welcher über die Druckanschlüsse 15, 16 auf die beiden Kammern 5, 6 gegeben wird, ein maximaler Kolbenstangendurchmesser von 16,9 mm bestimmt werden, um noch "erträgliche" 135 N Klemmkraft sicherzustellen.

[0025] Erst wenn der Kolben 3 soweit in dem Zylinder 2 nach unten verlagert worden ist, dass er mit seinem Dichtumfang 12 den Druckanschluss 15 verschließt und damit der Druckausgleich über die Bypassleitung 10 unterbrochen ist, kann durch erhöhte Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer 6 über das zweite Ventil 18 und die zweite Druckleitung 20 eine erhöhte Kraft auf den Kolben 3 und die Kolbenstange 4 ausgeübt werden, wie sie je nach Anwendungsfall erforderlich sein könnte.

[0026] Der Druckanschluss 15 der Bypassleitung 10 an die erste Druckkammer 5 kann dazu so niedrig und kurz oberhalb eines unteren Anschlagpunktes des Kolbens 3 angeordnet sein, dass beispielsweise ein Einklemmen von Fingern nicht mehr möglich ist. Beispielsweise kann dieser letzte Verstellweg x, über welchen bei verschlossener Druckanschlussleitung 15 an der Seite der ersten Druckkammer 5 ein erhöhter Druck aufgebaut werden kann, lediglich 4 mm oder dergleichen betragen.

[0027] Um den Kolben 3 aus der unteren Position wieder in die in Figur 1 dargestellte eingefahrene oder teilweise eingefahrene Position zu überführen, kann über das erste Ventil 17 und die erste Druckleitung 19 ein Fluiddruck bereitgestellt werden, während das zweite Ventil 18, welches über die zweite Druckanschlussleitung und den Druckanschluss 15 an die zweite Druckkammer 6 angeschlossen ist, freigeschaltet ist, so dass beim Verlagern des Kolbens 3 in Vertikalrichtung nach oben, wobei das Volumen der zweiten Druckkammer 6 verkleinert wird, ein Druckausgleich durch Fluidabführung über die zweite Druckanschlussleitung 20 und das zweite Ventil 18 bereitgestellt werden kann.

[0028] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 2 gezeigt. Bei dieser ist in dem Zylinder 2 neben einem ersten Kolben 3.1 von diesem beabstandet ein zweiter Kolben 3.2 entlang derselben Kolbenstange 4 angeordnet. Die Kolben 3.1, 3.2 liegen wiederum analog zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 entlang ihres jeweiligen Außenumfangs dichtend am Innenumfang des Zylinders 2 an, so dass sie das im Inneren des Zylinders 2 aufgenommene Fluidvolumen unterteilen. Der in der Darstellung gemäß Figur 2 untere Kolben 3.1 trennt eine erste Druckkammer 5 von einer zweiten Druckkammer 6 ab, während der zweite Kolben 3.2 eine dritte Druckkammer 21 von einer vierten Druckkammer 22 separiert. Die dritte Druckkammer 21 ist über ein Trennelement 23 von der zweiten Druckkammer 6 fluiddicht separiert. Die Kolbenstange 4 erstreckt sich über die gesamte Länge der ersten Druckkammer 5 durch die erste Druckkammer 5 hindurch und über diese aus dem Zylinder 2 heraus. Im Bereich der zweiten Druckkammer 6 weist die Kolbenstange 4 einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Kolbenstange 4 im Bereich der ersten Druckkammer ist. Im Bereich von der zweiten bis zur vierten Druckkammer 6, 21, 22 ist der Durchmesser der Kolbenstange 4 im Wesentlichen konstant, er kann jedoch auch in seiner Längsrichtung einen zwischen der zweiten Druckkammer 6 und der vierten Druckkammer 22 variierenden Durchmesser aufweisen. Für die Ausführungsform gemäß Figur 2 ist jedoch wesentlich, dass die Kolbenstange 4 einen abweichenden Durchmesser im Vergleich von erster und zweiter Druckkammer 5, 6 aufweist, wobei der Durchmesser der Kolbenstange 4 in der zweiten Druckkammer 6 größer als der Durchmesser der Kolbenstange 4 in der ersten Druckkammer 5 ist.

[0029] Die erste Druckanschlussleitung 19 ist von einem ersten Ventil 17 mit einem Fluiddruck beaufschlagt und mündet in die beiden Druckanschlüsse 15 der ersten und der zweiten Druckkammer 5, 6, welche wiederum über eine Bypassleitung 10 miteinander verbunden sind, um einen konstanten Druck in den beiden Kammern 5, 6 sicherzustellen, wenn die Bypassleitung nicht über den Außenumfang des ersten Kolbenelements 3.1 blockiert ist. Um einen Kolbenverstellweg x von etwa 4 mm vertikal oberhalb von dem Druckanschluss 15 der zweiten Druckkammer 6 ist ein weiterer Druckanschluss 25 angeordnet, über welchen von einem zweiten Ventil 18 und eine zweite Druckanschlussleitung 20 eine Druckbeaufschlagung der zweiten Druckkammer 6 unabhängig von dem ersten Ventil 17 bereitgestellt werden kann.

[0030] Wenn nun über das erste und das zweite Ventil 17, 18 ein gleicheroder im Wesentlichen gleicher Fluiddruck in den Druckkammern 5, 6 bereitgestellt wird, führt dies bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 dazu, dass sich der erste Kolben 3.1 und mit diesem der zweite Kolben 3.2 und die die Kolben 3.1, 3.2 miteinander verbindende Kolbenstange 4 in Vertikalrichtung nach oben verlagert werden, da aufgrund des größeren Durchmessers der Kolbenstange 4 im Bereich der zweiten Druckkammer 6 die auf die Unterseite des ersten Kolbens 3.1 in Vertikalrichtung nach oben wirkende Kraft größer als die auf die Oberseite des ersten Kolbens 3.1 wirkende Kraft in Vertikalrichtung nach unten ist. Analog zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird der erste Kolben 3.1. somit wiederum soweit mit einer geringen Kraft in Vertikalrichtung nach oben verlagert, bis der erste Kolben 3.1 erst mit seinem Außenumfang die in die zweite Druckkammer 6 mündende Anschlussstelle 15 der Bypassleitung 10 verschließt und dann der erste Kolben 3.1 an dem Trennelement anliegend eine obere Anschlagposition erreicht. Wenn der Kolben 3.1 die Bypassleitung 10 verschließt, kann über das erste Ventil 17 und die erste Druckanschlussleitung in der ersten Druckkammer 5 ein entsprechend hoher Überdruck bereitgestellt werden, der zu einer entsprechend höheren Kraftbeaufschlagung des ersten Kolbens 3.1 in Vertikalrichtung nach oben führt, da der Druckausgleich zu der zweiten Druckkammer 6 über die Bypassleitung 10 unterbrochen ist. Die obere Anschlagposition erreicht der Kolben 3.1 wiederum, wenn er an dem Trennelement 23 zur Anlage kommt. Mithin wird die erhöhte Kraft auf den ersten Kolben 3.1 lediglich auf den letzten Bewegungsmillimetern, im vorliegenden Fall 4 mm, bereitgestellt, die beispielsweise danach bemessen sein können, dass ein Einklemmen von Fingern analog zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 unmöglich ist.

[0031] Durch das Verlagern des ersten Kolbens 3.1 unter Variation der Volumina der ersten und zweiten Druckkammern 5, 6 wird auch der zweite Kolben 3.2 am oberen Ende der Kolbenstange 4 derart verlagert, dass sich die Volumina der dritten und der vierten Druckkammer 21, 22 verändern. Während die vierte Druckkammer 22 über eine weitere Druckanschlussstelle 16 und eine zusätzliche Druckanschlussleitung 26 mit einem dritten Ventil 27 verbunden ist, über welche durch ein Verlagern des zweiten Kolbens 3.2 nach oben ein Überdruck abgebaut werden kann, indem das dritte Ventil 27 freigeschaltet wird, weist die dritte Druckkammer 21 ein gegebenenfalls schallgedämpftes Be- und Entlüftungsventil 24 auf, so dass in der dritten Druckkammer 21 stets der Umgebungsdruck herrscht. Bei der Bewegung des zweiten Kolbens 3.2 von unten nach oben wird folglich Luft aus der Umgebung des Kolbenstangenzylinders 1 in die dritte Druckkammer eingesogen, während die Luft beim Verlagern des zweiten Kolbens 3.2 in Vertikalrichtung von oben nach unten über das Ventil 24 aus der dritten Druckkammer 21 austreten kann.

[0032] Nachdem die Kolbenstange 4 und der Kolben 3.1, 3.2 durch gleichmäßige Druckbeaufschlagung der ersten und der zweiten Druckkammer 5, 6 in der zuvor beschriebenen Weise von einer unteren Position in eine obere Position verlagert worden sind, wie dies beispielsweise in Figur 2 gezeigt ist, kann durch Freischalten der an die erste und die zweite Druckkammer 5, 6 angeschlossenen Ventile 17, 18 schließlich über das dritte Ventil 27*, die zusätzliche Druckanschlussleitung 26 und den weiteren Druckanschluss 16 ein Fluidüberdruck in der vierten Druckkammer 22 bereitgestellt werden, so dass eine auf den zweiten Kolben 3.2 wirkende Kraft den Kolben 3.2 samt der Kolbenstange 4 und dem ersten Kolben 3.1 vertikal nach unten verlagert.

[0033] Die in den Ausführungsformen gezeigten Ventile 17, 18, 27 können beispielsweise als 3-Wege-Ventile ausgebildet sein, die mit einer ersten Anschlussseite an eine Fluiddruckquelle angeschlossen sind, beispielsweise an eine Fluiddruckleitung oder an einen Kompressor. Mit einer weiteren Anschlussseite sind sie mit einem drucklosen Fluidvolumen verbunden, also beispielsweise mit der Umgebungsluft, wenn das Fluid Luft ist. Die dritte Ventilanschlussseite kann dann jeweils mit einer der Druckanschlussleitung 19, 20, 26 verbunden sein, um bedarfsweise den Fluiddruck an den entsprechenden Druckanschlüssen 15, 16, 25 bereitzustellen oder einen Druckausgleich zu realisieren.

[0034] Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

[0035] 

1

Kolbenstangenzylinder

2

Zylinder

3

Kolben

3.1

erster Kolben

3.2

zweiter Kolben

4

Kolbenstange

5

erste Druckkammer

6

zweite Druckkammer

7

Bypass

8

erste Seite

9

zweite Seite

10

Bypassleitung

11

Rückschlagventil

12

Dichtumfang

13

Innenumfang

14

Teilleitung

15

Druckanschluss

16

weiterer Druckanschluss

17

erstes Ventil

18

zweites Ventil

19

erste Druckanschlussleitung

20

zweite Druckanschlussleitung

21

dritte Druckkammer

22

vierte Druckkammer

23

Trennelement

24

schallgedämpftes Ventil

25

zusätzlicher Druckanschluss

26

dritte Druckanschlussleitung

27

drittes Ventil

x

Verstellweg

Ansprüche

1. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) mit einem Zylinder (2) und einem darin in dessen Längsrichtung verstellbaren Kolben (3), der mit einer aus dem Zylinder (2) herausragenden Kolbenstange (4) gekoppelt ist und ein in dem Zylinder (2) aufgenommenes Volumen in eine erste Druckkammer (5), durch die sich die Kolbenstange (4) erstreckt, und eine zweite Druckkammer (6) unterteilt, wobei die Druckkammern (5, 6) über einen Bypass (7) fluidisch miteinander verbunden sind und jeweils einen Druckanschluss (15) aufweisen, der in einer Zylinderwandung des Zylinders (2) ausgebildet sein kann und über den die Druckkammern (5, 6) mit einem Fluiddruck beaufschlagbar sind, und wobei eine erste Seite (8) des Kolbens (3) die erste Druckkammer (5) und eine der ersten Seite (8) gegenüber angeordnete zweite Seite (9), die eine im Vergleich zu der ersten Seite (8) größere Fläche aufweist, die zweite Druckkammer (6) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Druckkammer (5, 6) über eine an die Druckanschlüsse (15) der Druckkammern (5, 6) angeschlossene Bypassleitung (10, 14) des Bypasses (7) fluidisch miteinander verbunden sind.

2. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 1, bei dem die Bypassleitung (10, 14) zumindest über einen Teil ihrer Länge und vorzugsweise über ihre gesamte Länge außerhalb des Zylinders (2) angeordnet ist.

3. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Bypassleitung (10, 14) ein unidirektional durchlässiges Ventil (11), vorzugsweise ein Rückschlagventil, aufweist, das in Fluidströmungsrichtung von der zweiten Druckkammer (6) zur ersten Druckkammer (5) durchlässig ist.

4. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bypassleitung (10, 14) über den Druckanschluss (15) der zweiten Druckkammer (6) an die zweite Druckkammer (6) angeschlossen ist.

5. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bypassleitung (10, 14) über den Druckanschluss (15) der ersten Druckkammer (5) an die erste Druckkammer (6) angeschlossen ist.

6. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Kolben (3) eine untere Anschlagposition aufweist, in der die Kolbenstange (4) um eine maximale Länge aus dem Zylinder (2) herausragt und ein Dichtumfang (12) des Kolbens (3), über den der Kolben (3) dichtend am Innenumfang (13) des Zylinders (2) anliegt, einen Druckanschluss (15) der ersten Druckkammer (5) verschließt oder diesen überfährt, über den die Bypassleitung (10, 14) an die erste Druckkammer (5) angeschlossen ist.

7. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 6, bei dem in der Anschlagposition die erste Druckkammer (5) ein minimales Volumen aufweist, in welches ein weiterer Druckanschluss (16) in die erste Druckkammer (5) mündet.

8. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Dichtumfang (12) des Kolbens (3) den in die erste Druckkammer (5) mündenden Druckanschluss (15) der Bypassleitung (10, 14) ununterbrochen über einen in der Anschlagposition endenden Verstellweg (x) des Kolbens (3) verschließt oder überfährt.

9. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 8, bei dem der Verstellweg (x) bis zu 10 mm, vorzugsweise bis zu 8 mm und besonders bevorzugt bis zu oder genau 4 mm beträgt und/oder durch die Abmessung des Dichtumfangs (12) in der Längsrichtung bestimmt ist.

10. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bypassleitung (10, 14) mindestens zwei parallel zueinander verschaltete Teilleitungen (14) aufweist, die jeweils ein unidirektional durchlässiges Ventil (11), vorzugsweise ein Rückschlagventil, aufweisen, die in Richtung von der zweiten Druckkammer (6) zur ersten Druckkammer (5) durchlässig sind.

11. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Fläche der zweiten Seite (9) der Querschnittsfläche des Zylinders (2) senkreckt zur Längsrichtung entspricht und die Fläche der ersten Seite (8) um eine Querschnittsfläche der Kolbenstange (4) geringer als die Fläche der zweiten Seite (9) ist.

12. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Flächenunterscheid der beiden Seiten (8, 9) des Kolbens (3) bei einem gegebenem Druck eine auf den Kolben (3) wirkende Kraft von maximal 150 N und besonders bevorzugt von maximal 135 N verursacht.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) mit einem Zylinder (2) und einem darin in dessen Längsrichtung verstellbaren Kolben (3), der mit einer aus dem Zylinder (2) herausragenden Kolbenstange (4) gekoppelt ist und ein in dem Zylinder (2) aufgenommenes Volumen in eine erste Druckkammer (5), durch die sich die Kolbenstange (4) erstreckt, und eine zweite Druckkammer (6) unterteilt, wobei die Druckkammern (5, 6) über einen Bypass (7) fluidisch miteinander verbunden sind und jeweils einen Druckanschluss (15) aufweisen, der in einer Zylinderwandung des Zylinders (2) ausgebildet sein kann und über den die Druckkammern (5, 6) mit einem Fluiddruck beaufschlagbar sind, und wobei eine erste Seite (8) des Kolbens (3) die erste Druckkammer (5) und eine der ersten Seite (8) gegenüber angeordnete zweite Seite (9), die eine im Vergleich zu der ersten Seite (8) größere Fläche aufweist, die zweite Druckkammer (6) begrenzt, wobei die erste und die zweite Druckkammer (5, 6) über eine an die Druckanschlüsse (15) der Druckkammern (5, 6) angeschlossene Bypassleitung (10, 14) des Bypasses (7) fluidisch miteinander verbunden sind, wobei der Kolben (3) eine untere Anschlagposition aufweist, in der die Kolbenstange (4) um eine maximale Länge aus dem Zylinder (2) herausragt und ein Dichtumfang (12) des Kolbens (3), über den der Kolben (3) dichtend am Innenumfang (13) des Zylinders (2) anliegt, einen Druckanschluss (15) der ersten Druckkammer (5) verschließt oder diesen überfährt, über den die Bypassleitung (10, 14) an die erste Druckkammer (5) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (10, 14) ein unidirektional durchlässiges Ventil (11), vorzugsweise ein Rückschlagventil, aufweist, das in Fluidströmungsrichtung von der zweiten Druckkammer (6) zur ersten Druckkammer (5) durchlässig ist, wobei in der Anschlagposition die erste Druckkammer (5) ein minimales Volumen aufweist, in welches ein weiterer Druckanschluss (16) in die erste Druckkammer (5) mündet.

2. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 1, bei dem die Bypassleitung (10, 14) zumindest über einen Teil ihrer Länge und vorzugsweise über ihre gesamte Länge außerhalb des Zylinders (2) angeordnet ist.

3. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bypassleitung (10, 14) über den Druckanschluss (15) der zweiten Druckkammer (6) an die zweite Druckkammer (6) angeschlossen ist.

4. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bypassleitung (10, 14) über den Druckanschluss (15) der ersten Druckkammer (5) an die erste Druckkammer (6) angeschlossen ist.

5. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 1, bei dem der Dichtumfang (12) des Kolbens (3) den in die erste Druckkammer (5) mündenden Druckanschluss (15) der Bypassleitung (10, 14) ununterbrochen über einen in der Anschlagposition endenden Verstellweg (x) des Kolbens (3) verschließt oder überfährt.

6. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach Anspruch 1, bei dem der Verstellweg (x) bis zu 10 mm, vorzugsweise bis zu 8 mm und besonders bevorzugt bis zu oder genau 4 mm beträgt und/oder durch die Abmessung des Dichtumfangs (12) in der Längsrichtung bestimmt ist.

7. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bypassleitung (10, 14) mindestens zwei parallel zueinander verschaltete Teilleitungen (14) aufweist, die jeweils ein unidirektional durchlässiges Ventil (11), vorzugsweise ein Rückschlagventil, aufweisen, die in Richtung von der zweiten Druckkammer (6) zur ersten Druckkammer (5) durchlässig sind.

8. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Fläche der zweiten Seite (9) der Querschnittsfläche des Zylinders (2) senkreckt zur Längsrichtung entspricht und die Fläche der ersten Seite (8) um eine Querschnittsfläche der Kolbenstange (4) geringer als die Fläche der zweiten Seite (9) ist.

9. Pneumatischer oder hydraulischer Kolbenstangenzylinder (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Flächenunterscheid der beiden Seiten (8, 9) des Kolbens (3) bei einem gegebenem Druck eine auf den Kolben (3) wirkende Kraft von maximal 150 N und besonders bevorzugt von maximal 135 N verursacht.

Zeichnung