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Die
Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Linearantrieb,
mit einem Gehäuse und einer diesbezüglich linear
verschiebbaren, einen Kraftabgriff ermöglichenden Antriebseinheit,
wobei die Antriebseinheit in dem Gehäuse unter Abdichtung
eine über einen ersten Steuerkanal gesteuert mit einem
Arbeitsfluid beaufschlagbare erste Antriebskammer begrenzt, und
mit einer ortsfest bezüglich des Gehäuses angeordneten
Unterteilungseinheit, die die erste Antriebskammer axial durchsetzt
und mit einer einen Unterteilungskolben tragenden Tragstange in
einen Hohlraum der Antriebseinheit eintaucht, wobei der einen größeren
Querschnitt als die Tragstange aufweisende Unterteilungskolben unter
Abdichtung und gleitverschieblich an der umfangsseitigen Hohlraumwand
anliegt und dadurch den Hohlraum axial in zwei Hohlraumabschnitte
unterteilt.
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Ein
aus der
DE 44 05 938
A1 bekannter Linearantrieb dieser Art verfügt über
eine aus einem Antriebskolben und einer Antriebsstange bestehende Antriebseinheit,
die in einem Gehäuse des Linearantriebes linear verschiebbar
angeordnet sind. Der Antriebskolben begrenzt eine rückseitige
Antriebskammer, deren Fluidbeaufschlagung ein Ausfahren der Antriebseinheit
aus dem Gehäuse zur Folge hat. Eine am rückseitigen
Gehäusedeckel angeordnete Unterteilungseinheit durchsetzt
die genannte Antriebskammer und taucht in einen Hohlraum der Antriebseinheit ein,
wobei sie mit einem Trennkolben unter Abdichtung radial an der Hohlraumwand
anliegt und auf diese Weise zwei Hohlraumabschnitte axial voneinander
abtrennt. Der rückseitige Hohlraumabschnitt ist ständig
mit der genannten Antriebskammer verbunden und bildet einen Teil
derselben. Der vordere Hohlraumabschnitt definiert eine weitere
Antriebskammer, die mit einem Arbeitsfluid beaufschlagbar ist, um
die in Ausfahrrichtung wirksame Fluidkraft zu verstärken.
Zum Einfahren der Antriebseinheit wird eine ringförmige
Antriebskammer beaufschlagt, die um die Antriebsstange herum im
Gehäuse des Linearantriebes ausgebildet ist und im Außendurchmesser
demjenigen der rückseitigen Antriebskammer entspricht.
Für den Betrieb des Linearantriebes wird relativ viel fluidische
Energie benötigt.
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Aus
der
DE-US 22 47 596 ist
ein Linearantrieb bekannt, dessen Antriebseinheit ebenfalls einen Hohlraum
aufweist, in den von der Rückseite her eine Stange hineinragt.
Durch die Stange hindurch kann Arbeitsfluid eingespeist werden,
um die Antriebseinheit zu einer Ausfahrbewegung anzutreiben. Auf
der Stange sitzt axial verschiebbar ein weiterer. Kolben, der bei
Fluidbeaufschlagung auf die Antriebseinheit einwirken kann, um diese
bis zu einer bestimmten Position zu verlagern.
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Schließlich
offenbart die
DE 27 18 639 einen einfachwirkenden
Linearantrieb mit einer teleskopierbar in einem Gehäuse
aufgenommenen Antriebseinheit, die durch Fluidbeaufschlagung ausfährt
und bei Druckentlastung mittels einer Rückstellfeder in
die Ausgangsstellung zurückgezogen wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb
der eingangs genannten Art so zu modifizieren, dass er einen energiesparenden
Betrieb ermöglicht.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit
eine die Tragstange mit axialem Abstand zu dem Unterteilungskolben
unter Abdichtung axial gleitverschieblich umschließende
ringförmige Begrenzungswand aufweist, die gemeinsam mit
dem axial gegenüberliegenden Unterteilungskolben eine von
dem der ersten Antriebskammer zugewandten Hohl raumabschnitt gebildete
und von der ersten Antriebskammer fluiddicht abgetrennte zweite Antriebskammer
begrenzt, die mit einem zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung dienenden
zweiten Steuerkanal kommuniziert.
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Um
die Antriebseinheit in einer ersten Richtung zu verlagern, kann
die erste Antriebskammer mit einem Arbeitsfluid beaufschlagt werden,
das sodann auf die Ringfläche der die Tragstange umschließenden
Antriebseinheit einwirkt. Zu Gunsten einer hohen Stellkraft kann
auf eine Tragstange mit geringem Außenquerschnitt zurückgegriffen
werden, woraus eine große Ringfläche der Antriebseinheit
resultiert. Ein solcher Antriebsvorgang wird beispielsweise genutzt, um
eine an der Antriebseinheit fixierte Komponente mit hoher Geschwindigkeit
und/oder mit hoher Betätigungskraft zu verlagern, beispielsweise
in der Handhabungstechnik oder in der Schweißtechnik. In der
entgegengesetzten Bewegungsrichtung sind allerdings in vielen Fällen
keine besonders hohen Kräfte oder Geschwindigkeiten notwendig.
Hier kann dann die zweite Antriebskammer zum Hervorrufen der Betätigungskraft
genutzt werden, deren Querschnitt wesentlich kleiner ausgebildet
sein kann als derjenige der ersten Antriebskammer. Wie die erste Antriebskammer
hat auch die zweite Antriebskammer einen ringförmigen Querschnitt,
der allerdings innen vom Außenumfang der Tragstange und
außen von der Innenumfangsfläche der Hohlraum wand
begrenzt ist, so dass sein Volumen sehr gering sein kann, was einen
nur geringen Verbrauch an Druckmedium zur Folge hat. Der Anteil
des hohen Energieverbrauches beschränkt sich also auf die
eine Bewegungsrichtung, was deutliche Energieeinsparungen mit sich
bringt, wenn in der anderen Bewegungsrichtung keine oder nur sehr
kleine Lasten bewegt werden sollen und/oder nur niedrige Hubgeschwindigkeiten
gefragt sind.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Der
für die Ansteuerung der zweiten Antriebskammer nutzbare
zweite Steuerkanal erstreckt sich zweckmäßigerweise
in der Unterteilungseinheit und verläuft dabei insbesondere
bis hin zu einer stirnseitigen Gehäusewand, an der auch
die Unterteilungseinheit fixiert ist. An dieser Gehäusewand
kann sich eine Anschlussöffnung befinden, über
die die Einspeisung und Abfuhr des Druckmediums bezüglich
des zweiten Steuerkanals stattfindet.
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An
der vorgenannten Gehäusewand befindet sich zweckmäßigerweise
auch eine dem ersten Steuerkanal zugeordnete Anschlussöffnung,
so dass beide Anschlussöffnungen von ein und derselben
axialen Seite her zugänglich sind. Der erste Steu erkanal kann
als einfacher, die Gehäusewand durchsetzender Durchgangskanal
ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
mündet der zweite Steuerkanal am Außenumfang der
Tragstange zu der zweiten Antriebskammer aus. Es können
hierbei mehrere über den Umfang verteilte Mündungsöffnungen
vorhanden sein. Vorzugsweise verläuft der zweite Steuerkanal
koaxial zentral im Innern der Tragstange. Die mindestens eine Mündungsöffnung
ist insbesondere mit einem gewissen axialen Abstand zu dem Unterteilungskolben
platziert.
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Zur
dynamischen Abdichtung bezüglich der umfangsseitigen Hohlraumwand
ist der Unterteilungskolben zweckmäßigerweise
mit einer ringförmigen Dichtungseinrichtung ausgestattet.
In vergleichbarer Weise trägt die Begrenzungswand zur dynamischen
Abdichtung bezüglich der Tragstange ebenfalls eine ringförmige
Dichtungseinrichtung. Bei den Dichtungseinrichtungen kann es sich
um jeweils mindestens einen Dichtungsring handeln, der im Bereich des
Außenumfanges des Unterteilungskolbens beziehungsweise
im Bereich des Innenumfanges der Begrenzungswand fixiert ist.
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Die
Antriebseinheit könnte nach Art eines sogenannten Plungerkolbens
ausgebildet sein, der im Innern des Gehäuses nur eine Gehäusekammer
begrenzt, nämlich die erste Antriebs kammer. Universeller
in seinen Einsatzmöglichkeiten ist allerdings eine Bauform,
bei der die Antriebseinheit einen Antriebskolben aufweist, der im
Gehäuseinnenraum des Gehäuses unter Abdichtung
zwei axial aufeinanderfolgende Gehäusekammern abtrennt,
deren eine die erste Antriebskammer begrenzt und deren andere, je nach
Anwendungsfall, entweder ständig entlüftet ist oder
als weitere Antriebskammer genutzt wird, die wie die erste Antriebskammer
gesteuert mit einem Arbeitsfluid beaufschlagbar ist. Letzteres schafft
die vorteilhafte Möglichkeit, die weitere Antriebskammer alternativ
oder gleichzeitig zu der im Innern der Antriebseinheit ausgebildeten
zweiten Antriebskammer zu nutzen, in Fällen, in denen in
der zweiten Bewegungsrichtung auch schwere Lasten und/oder hohe Geschwindigkeiten
bewältigt werden sollen. Bei solchen Anwendungsfällen
tritt der Energiespareffekt naturlich in den Hintergrund.
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Der
Linearantrieb kann als sogenannter kolbenstangenloser Linearantrieb
ausgeführt sein, bei dem die Kraftübertragung
von der Antriebseinheit nach außen stangenlos stattfindet,
beispielsweise auf der Basis von Magnetkräften oder unter
Verwendung eines einen Längsschlitz des Gehäuses
durchsetzenden Mitnehmers. Besonders kostengünstig ist allerdings
eine Bauform, bei der die Antriebseinheit eine als Antriebsstange
bezeichnete Kolbenstange aufweist, die am Antriebskolben angeordnet
ist und aus dem Gehäuse axial herausragt. In diesem Fall
ist der den Unterteilungskolben aufnehmende Hohlraum zweckmäßigerweise
in der Antriebsstange ausgebildet.
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Der
der zweiten Antriebskammer entgegengesetzte andere Hohlraumabschnitt
innerhalb der Antriebseinheit kann ständig an die Atmosphäre
angeschlossen sein, um ein ”Atmen” der Anordnung
zu ermöglichen. Der besagte Hohlraumabschnitt wird hierbei
nicht aktiv genutzt. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit,
den jenseits der zweiten Antriebskammer vorhandenen Hohlraumabschnitt
der Antriebseinheit als weitere Antriebskammer zu nutzen, die mit
einem weiteren, eigenen Steuerkanal kommuniziert. Diese weitere
Antriebskammer kann dann zusätzlich oder alternativ zur
ersten Antriebskammer genutzt werden, um in der ersten Bewegungsrichtung
entweder besonders hohe Stellkräfte und/oder Hubgeschwindigkeiten
zu erhalten oder aber um für diese Bewegung den erforderlichen
Fluidverbrauch zu minimieren. Der hierbei verwendete weitere Steuerkanal
kann wie der zweite Steuerkanal in der Unterteilungseinheit verlaufen,
so dass man auf externe Fluidleitungen verzichten kann.
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Wenn
der Linearantrieb in der geschilderten Weise über mehr
als zwei Antriebskammern verfügt und entweder drei oder
sogar vier Antriebskammern aufweist, ergibt sich eine erheblich gesteigerte
Flexibilität für die Nutzung, wobei je nach Nutzungsart
die Energieeinsparung im Vordergrund steht oder auch eine nur untergeordnete
Rolle spielt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. Die einzige Figur (1) zeigt
einen Längsschnitt durch einen nur schematisch abgebildeten
fluidbetätigten Linearantrieb bevorzugten Aufbaus, wobei
die Antriebseinheit in einer Bewegungsphase abgebildet ist.
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Der
insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Linearantrieb
lässt sich prinzipiell mit jedem beliebigen Arbeitsfluid
betreiben, sei es flüssiger oder gasförmiger Natur.
Als bevorzugtes Arbeitsfluid kommt Druckluft zur Anwendung.
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Der
Linearantrieb 1 verfügt überein Gehäuse 2 und
eine diesbezüglich linear verschiebbare Antriebseinheit 3.
Die Linearbewegung der Antriebseinheit 3 sei als Antriebsbewegung
bezeichnet und ist in der Zeichnung bei 4 mittels eines
Doppelpfeils kenntlich gemacht.
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Die
Antriebsbewegung 4 kann zur Bewegung einer beliebigen,
in der Zeichnung strichpunktiert angedeuteten Komponente 5 genutzt
werden. Für diesen Zweck ermöglicht die Antriebseinheit 3 den
entsprechenden Kraftabgriff, wobei sie mit Be festigungsmitteln 6 ausgestattet
ist, die das lösbare Fixieren der zu bewegenden Komponente 5 ermöglichen.
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Die
Komponente 5 ist beispielsweise eine Greifvorrichtung zur
Verwendung bei der Verlagerung von Bauteilen. Ein anderer Anwendungsfall sieht
eine Ausführung als Schweißelektrode vor Bei der
Komponente 5 könnte es sich aber auch um ein anzutreibendes
Teil einer Maschine handeln.
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Die
Antriebseinheit 3 taucht mit ihrem rückseitigen
Endabschnitt in einen im Gehäuse 2 ausgebildeten
Gehäuseinnenraum 7 ein. Besagter Endabschnitt
der Antriebseinheit 3 weist einen Antriebskolben 8 auf,
der unter Abdichtung an der peripheren Wandung des Gehäuseinnenraumes 7 gleitverschieblich
anliegt und dadurch den Gehäuseinnenraum 7 in
eine beim Ausführungsbeispiel rückseitige erste
Gehäusekammer 12 sowie eine vordere, zweite Gehäusekammer 13 unterteilt.
Zur fluiddichten Abtrennung der beiden Gehäusekammern 12, 13 trägt der
Antriebskolben 8 im Bereich seines Außenumfanges
eine gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche der Gehäusewandung
anliegende, insbesondere aus gummielastischem Material bestehende Dichtungseinrichtung 14.
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Zu
der Antriebseinheit 3 gehört außer dem Antriebskolben 8 eine
nach Art einer hohlen Kolbenstange ausgebildete An triebsstange 9.
Die Antriebsstange 9 ist fest mit dem Antriebskolben 8 verbunden und
ragt ausgehend von diesem nach vorne, wobei sie die zweite Antriebskammer 13 ebenso
durchsetzt wie eine beim Ausführungsbeispiel vorne liegende zweite
stirnseitige Abschlusswand 16 des Gehäuses 2 durch
eine Wanddurchbrechung 20 hindurch. Die erste Antriebskammer 12 ist
rückseitig von einer dem Antriebskolben 8 gegenüberliegenden
ersten stirnseitigen Abschlusswand 15 des Gehäuses 2 verschlossen.
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Im
Innern der Antriebseinheit 3 ist ein sich axial erstreckender
Hohlraum 17 ausgebildet. Die axiale Richtung erstreckt
sich in der gleichen Richtung wie die Antriebs bewegung 4 und
fällt mit der gemeinsamen Längsachse 19 der
Antriebseinheit 3 und des Gehäuses 2 zusammen.
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Der
Hohlraum 17 erstreckt sich beim Ausführungsbeispiel
im Innern der Antriebsstange 9 und mündet über
eine den Antriebskolben 8 durchsetzende Durchtrittsöffnung 18 rückseitig
in die erste Antriebskammer 12 aus. Ansonsten ist der Hohlraum 17 ringsum
verschlossen, ausgenommen im Bereich zweier optionaler Entlüftungsöffnungen 22,
die eine ständige Verbindung zur außerhalb des
Gehäuses 2 liegenden Atmosphäre schaffen.
Die Entlüftungsöffnungen 22 – deren
Anzahl prinzipiell beliebig ist – befinden sich vorzugsweise
am vorderen axialen Endbereich der Antriebsstange 9, wobei
sie so platziert sind, dass sie auch dann außerhalb des
Gehäuses 2 liegen, wenn die Antriebseinheit 3 die
maximal in das Gehäuse 2 eingefahrene Endstellung
einnimmt. Diese ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass der
Antriebskolben 8 weitestmöglich an die erste stirnseitige
Abschlusswand 15 angenähert ist oder gar an dieser
anliegt.
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Im
Rahmen der Antriebsbewegung 4 kann die Antriebseinheit 3 zwischen
der eingefahrenen Endstellung und einer ausgefahrenen Endstellung verschoben
werden. In der ausgefahrenen Endstellung nimmt der Antriebskolben 8 seine
weitestmöglich an die zweite stirnseitige Abschlusswand 16 angenäherte
Position ein, die auch dadurch gekennzeichnet sein kann, dass er
an der zweiten stirnseitigen Abschlusswand 16 anliegt.
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An
der ersten stirnseitigen Abschlusswand 15 ist eine längliche
Unterteilungseinheit 23 fixiert, die sich in Richtung zur
zweiten stirnseitigen Abschlusswand 16 erstreckt, wobei
sie die erste Gehäusekammer 12 durchsetzt und,
mit ihrem vorderen, freien Ende voraus, durch die Durchtrittsöffnung 18 hindurch,
in den Hohlraum 17 eintaucht. Die Unterteilungseinheit 23 ist
ortsfest bezüglich des Gehäuses 2 angeordnet,
so dass sich die Antriebseinheit 3 bei ihrer Antriebsbewegung 4 nicht
nur relativ zum Gehäuse 2, sondern auch relativ
zu der Unterteilungseinheit 23 bewegt.
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Die
Unterteilungseinheit 23 weist eine die erste Gehäusekammer 12 durchsetzende
Tragstange 24 auf, die rückseitig an der ersten
stirnseitigen Abschlusswand 15 befestigt ist und an ihrem
im Hohlraum 17 liegenden vorderen Endbereich einen als Unterteilungskolben 25 bezeichneten
Kolben trägt Zumindest in demjenigen Längenabschnitt
der Tragstange 24, der bei der Antriebsbewegung 4 innerhalb des
Hohlraumes 17 liegen kann, verfügt die Tragstange 24 über
einen Außenquerschnitt, der kleiner ist als der Querschnitt
des Hohlraumes 17. Auf diese Weise bildet sich radial zwischen
der Tragstange 24 und der umfangsseitigen Hohlraumwand 28 der
Antriebseinheit 3 ein Ringraum 26 aus. Dieser
Ringraum 26 ist einerseits, vorne, von dem einen größeren
Querschnitt als die Tragstange 24 aufweisenden Unterteilungskolben 25 begrenzt
und andererseits, hinten, durch eine nach radial innen ragende ringförmige
Begrenzungswand 27 der Antriebseinheit 3. Die Begrenzungswand 27 ist
vorzugsweise vom radial innen liegenden Abschnitt des Antriebskolbens 8 gebildet,
der ringförmig ausgebildet ist und die Tragstange 24 koaxial
umschließt.
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Vorzugsweise
verfügt die Tragstange 24 über ihre gesamte
Länge hinweg über einen gleichbleibenden Außenquerschnitt.
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Der
Außenquerschnitt ist zweckmäßigerweise
kreisförmig, ebenso der Querschnitt des Hohlraumes 17 im
Innern der Antriebsstange 9.
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Die
Unterteilungseinheit 23 verläuft vorzugsweise
koaxial zum Gehäuse 2 und zur Antriebseinheit 3.
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Die
erste Gehäusekammer 12 bildet eine erste Antriebskammer 32 und
ist über einen in sie einmündenden ersten Steuerkanal 36 gesteuert
mit einem Arbeitsfluid – hier: Druckluft – beaufschlagbar. Die
gesteuerte Beaufschlagung geschieht durch entweder Einspeisung oder
Abfuhr des Arbeitsfluides. Exemplarisch durchsetzt der erste Steuerkanal 36 die
erste stirnseitige Abschlusswand 15 und mündet rückseitig
am Gehäuse 2 mit einer ersten Anschlussöffnung 42 aus,
an die sich eine zu einer nicht weiter abgebildeten Steuerventileinrichtung
führende Fluidleitung anschließen lässt.
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Bei
einer möglichen Anwendung kommuniziert die zweite Gehäusekammer 13 ständig über eine
die Gehäusewandung durchsetzende Entlüftungsöffnung 43 mit
der Atmosphäre. Die Entlüftungsöffnung 43 kann
sich beispielsweise in der zweiten stirnseitigen Abschlusswand 16 befindet.
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Der
Ringraum 26 ist als zweite Antriebskammer 33 ausgebildet,
die wie die erste Antriebskammer 32 gesteuert mit einem Arbeitsfluid
beaufschlagbar ist. Die hierzu stattfindende Zufuhr und Abfuhr des
Arbeitsfluides findet durch einen zweiten Steuerkanal 37 hindurch
statt, der zum einen – über eine oder mehrere
Mündungsöffnungen 38 – in die
zweite Antriebskammer 33 einmündet und zum anderen
zu einer von außen her zugänglichen zweiten Anschlussöffnung 44 führt,
an die wiederum eine mit einer Steuerventileinrichtung verbindbare
Fluidleitung anschließbar ist.
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Vorzugsweise
erstreckt sich der zweite Steuerkanal 37 axial und insbesondere
koaxial durch die Tragstange 24 hindurch, wobei sich die
zweite Anschlussöffnung 44 wie die erste Anschlussöffnung 42 an
der ersten stirnseitigen Abschlusswand 15 befinden kann
und insbesondere auch rückseitig daran angeordnet ist.
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Zur
Verbindung mit der zweiten Antriebskammer 33 mündet
der zweite Steuerkanal 37 zweckmäßigerweise
am Außenumfang der Tragstange 24 aus. Exemplarisch
durchsetzt er hierzu die Wandung der hülsenförmigen
Tragstange 24 an mehreren über den Umfang verteilten
Stellen, wobei die daraus resultierenden Mündungsöffnungen 38 insbesondere
mit einem geringen Abstand zum Unterteilungskolben 25 platziert
sind. Die Mündungsöffnungen 38 sind insbesondere
so angeordnet, dass unabhängig von der Axialposition der
Antriebseinheit 3 eine ständige Verbindung zwischen
dem zweiten Steuerkanal 37 und der zweiten Antriebskammer 33 vorliegt,
also insbesondere auch dann, wenn die Antriebseinheit 3 die
ausgefahrene Endstellung einnimmt.
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Der
einen größeren Außendurchmesser als die
Tragstange 24 aufweisende Unterteilungskolben 25 liegt
unter Abdichtung und zugleich gleitverschieblich radial innen an
der umfangsseitigen Hohlraumwand 28 der Antriebseinheit 3 an.
Vorzugsweise ist dies dadurch realisiert, dass der Unterteilungskolben 25 im
Bereich seines Außenumfanges eine koaxial angeordnete ringförmige
Dichtungseinrichtung 45 trägt, die dynamisch dichtend
an der Antriebseinheit 3 anliegt.
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Die
Begrenzungswand 27 kooperiert ihrerseits dynamisch dichtend
mit der Außenumfangsfläche der Tragstange 24.
Sie ist zu diesem Zweck im Bereich ihres Innenumfanges mit einer
die Tragstange 24 koaxial umschließenden Dichtungseinrichtung 46 versehen,
die gleitverschieblich mit Dichtkontakt an der Tragstange 24 anliegt.
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Beide
Dichtungseinrichtungen 45, 46 bestehen zweckmäßiger
weise, zumindest in ihrer Dichtkontaktzone, aus einem Material mit
gummielastischen Eigenschaften.
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Der
Unterteilungskolben 25 bildet zweckmäßigerweise
den stirnseitigen Abschluss der Unterteilungseinheit 23.
Die Begrenzungswand 27 liegt auf der der ersten Antriebskammer 32 zugewandten
Seite des Unterteilungskolbens 25 und umschließt
die Tragstange 24, die bezogen auf den Unterteilungskolben 25 in
die entgegengesetzte axiale Richtung ragt wie die Antriebsstange 9 bezüglich
des Antriebskolbens 8.
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Der
Unterteilungskolben 25 unterteilt den Hohlraum 17 axial
in zwei Hohlraumabschnitte 17a, 17b. Die zweite
Antriebskammer ist von dem dem Antriebskolben 8 zugewandten
ersten Hohlraumabschnitt 17a gebildet. Der zweite Hohlraumabschnitt 17b erstreckt
sich axial zwischen dem Unterteilungskolben 25 und einer
zur Antriebsstange 9 gehörenden, vorderen Abschlusswand 47 des Hohlraumes 17 und
kommuniziert über die mindestens eine Entlüftungsöffnung 22 ständig
mit der Atmosphäre.
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Bei
einem bevorzugten Anwendungsfall wird die Antriebsbewegung 4 ausschließlich
durch aufeinander abgestimmte gesteuerte Beaufschlagung der ersten
und zweiten Antriebskammer 32, 33 hervorgerufen.
Zum Ausfahren wird die erste Antriebskammer 32 über
den ersten Steuerkanal 36 mit Arbeitsfluid gespeist, während
gleichzeitig die zweite Antriebskammer 33 über
den zweiten Steuerkanal 37 druckentlastet wird.
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Da
die um die Tragstange 24 herum die erste Antriebskammer 32 begrenzende
ringförmige axiale Beaufschlagungsfläche 48 des
Antriebskolbens 8 relativ groß ist, wird auf die
Antriebseinheit 3 eine relativ große Antriebskraft
ausgeübt, die für den aktuellen Prozess genutzt
wird, beispielsweise für die Bewegung einer schweren Last.
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Zum
Einfahren der Antriebseinheit 3 wird die erste Antriebskammer 32 über
den ersten Steuerkanal 36 druckentlastet, während
gleichzeitig die zweite Antriebskammer 33 über
den zweiten Steuerkanal 37 mit Arbeitsfluid gespeist wird.
Die hierbei erzeugte Antriebskraft ist wesentlich geringer als beim
Ausfahren, da die die zweite Antriebskammer 33 axial begrenzende
ringförmige Beaufschlagungsfläche 52 an der
Begrenzungswand 27 verhältnismäßig
klein ist. Da dementsprechend auch das Volumen der zweiten Antriebskammer 33 relativ
gering ist, erfordert der Einfahrvorgang eine nur geringe Menge
an Druckmedium und verbraucht folglich nur wenig fluidische Energie.
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Mit
dem Linearantrieb 1 lassen sich somit deutliche Energieeinsparungen
erzielen, wenn bei der Einfahrbewegung keine oder nur sehr kleine
Lasten bewegt werden sollen.
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Bei
dem geschilderten Vorgang erlauben die Entlüftungsöffnungen 22, 43 das
sogenannte ”Atmen”, also einen Luftaustausch mit
der Atmosphäre ohne Aufbau eines unerwünschten
Gegendruckes.
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Bei
einer abgewandelten Anwendung ist auch die zweite Gehäusekammer 13 als
aktive, weitere Antriebskammer 53 nutzbar. In diesem Fall
wird die Entlüftungsöffnung 43 als weiterer
Steuerkanal 54 genutzt, über den ein Arbeitsfluid
wahlweise eingespeist oder abgeführt werden kann. Das eingespeiste
Arbeitsfluid wirkt in der Einfahrrichtung und kann zur Unter stützung
des Einfahrvorganges genutzt werden, falls hierfür doch
einmal eine größere Betätigungskraft
erwünscht sein sollte. Für diese Nutzung ist es
zweckmäßig, wenn der Durchdringungsbereich zwischen
der zweiten stirnseitigen Abschlusswand 16 und der Tragstange 24 ebenfalls
abgedichtet ist, so dass kein Druckmedium aus der weiteren Antriebskammer 53 entweichen
kann. Zweckmäßigerweise ist hierzu im Bereich
der von der Tragstange 24 durchsetzten Wanddurchbrechung 20 der zweiten
stirnseitigen Abschlusswand 16 eine Dichtungseinrichtung 55 angeordnet,
die am Außenumfang der Tragstange 24 dynamisch
dichtend anliegt. Selbstverständlich kann eine solche Dichtungseinrichtung 55 auch
dann vorhanden sein, wenn anstelle des weiteren Steuerkanals 54 eine
reine Entlüftungsöffnung 43 vorgesehen
ist.
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Um
besonders hohe Einfahrkräfte hervorzurufen, können
die zweite Antriebskammer 33 und die weitere Antriebskammer 53 auch
gleichzeitig mit Arbeitsfluid gespeist werden.
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Bei
einer weiteren Anwendungsmöglichkeit wird der zweite Hohlraumabschnitt 17b als
weitere Antriebskammer 56 genutzt, die über einen
nur strichpunktiert angedeuteten, die Unterteilungseinheit 23 durchsetzenden
weiteren Steuerkanal 57 gesteuert mit Arbeitsfluid beaufschlagbar
ist. In diesem Fall sind die Entlüftungsöffnungen 22 verschlossen. Man
hat somit die Möglichkeit, durch gleichzeitige Beaufschlagung
der ersten Antriebskammer 32 und der in der Unterteilungseinheit 23 ausgebildeten
weiteren Antriebskammer 56 die für den Ausfahrvorgang wirksame
Betätigungskraft zu vergrößern. Außerdem kann
bei Bedarf durch alleinige Nutzung der vorgenannten weiteren Antriebskammer 56 die
in Ausfahrrichtung wirksame Betätigungskraft reduziert
werden, um den Energieverbrauch zu senken.
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Anstelle
eines die Unterteilungseinheit 23 durchsetzenden weiteren
Steuerkanals 57 kann auch mindestens eine der Entlüftungsöffnungen 22 als weiterer
Steuerkanal 57' genutzt werden, indem man hier eine zu
einer Steuerventileinrichtung führende Fluidleitung anschließt.
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Der
die Unterteilungseinheit 23 durchsetzende weitere Steuerkanal 57 mündet
zweckmäßigerweise rückseitig an der ersten
stirnseitigen Abschlusswand 15 mit einer Anschlussöffnung 58 aus, an
die eine zu einer Steuerventileinrichtung führende Fluidleitung
anschließbar ist.
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Es
versteht sich, dass Anwendungen des Linearantriebes möglich
sind, bei denen außer der ersten und zweiten Antriebskammer 32, 33 eine
oder beide weiteren Antriebskammern 53, 56 genutzt
werden. Auch besteht die Möglichkeit, den Linearantrieb 1 in
jeder beliebigen Kombination dieser vier Antriebskammern 32, 33, 53, 56 zu
verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4405938
A1 [0002]
- - DE 1190284 [0003]
- - DE 4116399 C2 [0003]
- - DE 3842338 C2 [0003]
- - DE 2247596 [0004]
- - DE 2718639 [0005]