DE3713997A1 - Fluidzylinder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidzylinder, der einen pneumatischen Zylinder und einen Hydraulikzy­ linder umfaßt.

Wenn verschiedene bewegbare Teile mechanisch betätigt werden, wird im allgemeinen ein Bewegungssteuersystem mit einem Pneumatikzylinder oder einem Hydraulikzylinder ver­ wendet, wobei diese Zylindermechanismen auch als Puffer­ einheit verwendet werden, wenn die bewegbaren Elemente angehalten werden.

Bei einem solchen Mechanismus mit einem Pneumatikzylinder ist das zur Steuerung der Bewegung verwendete Medium Luft, so daß die gesamte Vorrichtung hauptsächlich einen Luftzylinder, ein Schaltventil und ein Steuersystem um­ faßt. Diese Vorrichtung kann daher preiswert erstellt werden; da es sich aber bei Luft um ein komprimierbares Fluid handelt, ist die Ansprechbarkeit des Mechanismus, wenn die bewegbaren Teile angehalten werden, oft von nur mäßiger Verläßlichkeit.

Um diese Nachteile zu überwinden, ist bei einer mechani­ schen Bremseinrichtung eine Kolbenstange vorgesehen. Die­ se Kolbenstange bewegt sich im Falle des Anhaltens mit einem mittleren Bremshub während einer bestimmten Zeitpe­ riode in einen aktuellen Bremszustand, so daß die beweg­ baren Elemente über die vorbestimmte Anhaltestellung hin­ auslaufen und die Positioniergenauigkeit der bewegbaren Elemente nicht erreicht wird.

Die oben erwähnte mechanische Bremseinrichtung besitzt darüber hinaus weitere Nachteile, wie eine kleine Halte­ kraft, geringe Zuverlässigkeit, Abnützung der Bremse auf­ grund wiederholten Gebrauchs für lange Zeit, woraus eine Verschlechterung der Bremseigenschaften resultiert.

Da bei dem ölhydraulischen Zylindermechanismus das ver­ wendete Druckmedium (Öl) inkompressibel ist und die Kol­ benbewegung sofort stoppt, wenn die Zufuhr von Hochdruck­ öl in den Zylinder gestoppt wird, ist die Positionierge­ nauigkeit des Steuersystems gut. Durch das inkompressible Druckmedium kann eine höhere Leistung und eine größere Haltekraft zur Verfügung gestellt werden. Da aber Ölhy­ draulikeinheiten im allgemeinen teuer und platzaufwendig sind, ist es schwierig, eine preiswerte und raumsparende Einheit zu finden.

Um die Nachteile der oben erwähnten Zylindermechanismen auszuschalten, wird eine Kombination zweier Zylinderein­ heiten in Tandemanordnung oder parallel verbunden, um ein bewegliches Teil zum einen durch einen pneumatischen Druck anzutreiben und zum anderen durch einen hydrauli­ schen Druck abzubremsen, wobei die Lage des beweglichen Teiles durch ein in der Ölleitung des ölhydraulischen Sy­ stems angeordneten Stoppventils gesteuert wird.

Da bei einem solchen Mechanismus das bewegliche Teil durch ein pneumatisches System bewegt und durch ein ölhy­ draulisches System gestoppt wird, kann die Einrichtung verglichen mit dem Fall, daß das gesamte System auf ölhy­ draulischer Basis zusammengestellt ist, preiswert sein. Die Positioniergenauigkeit des beweglichen Teiles kann durch die Steuerung mittels Ölhydraulik verbessert wer­ den. Die Einrichtung erfüllt auch Ansprüche an die Wirt­ schaftlichkeit und die Betriebsbedinungen, da das Stopp­ ventil in der Ölleitung des Ölhydrauliksystems als Steue­ rung des beweglichen Teiles vorgesehen ist und bloß ge­ öffnet oder geschlossen zu werden braucht.

Da mehrere unabhängige Zylindereinheiten in Tandemanord­ nung oder parallel zueinander angeordnet sind und mitein­ ander verbunden sind, wachsen die Längsabmessung oder die seitlichen Abmessungen durch die mehreren Zylindereinhei­ ten an. Diese Konstruktion ist daher hinsichtlich ihrer Kompaktheit und Größe verbesserungswürdig.

Darüber hinaus gibt es keine Austauschbarkeit in der Puf­ fereinrichtung, wenn das bewegliche Teil angehalten wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Fluidzylinder zu schaffen, der die oben erwähnten Nachteile überwindet und einer hohen Positioniergenauigkeit genügt, eine hohe Haltekraft aufweist, kostengünstig und von kleiner Größe ist, um als Steuersystem für ein bewegliches Teil zu die­ nen und der als Puffereinrichtung beim Anhalten eines be­ weglichen Teiles verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Fluidzylinder mit einem pneumatischen Zylindermechanis­ mus, einem ölhydraulischen Bremszylindermechanismus, der konzentrisch mit dem pneumatischen Zylindermechanismus verbunden ist, einer Ölleitung, die mit der vorderen Kam­ mer und der hinteren Kammer des ölhydraulischen Zylinder­ mechanismus in Verbindung steht und mit einem Steuerven­ til, das in der Ölleitung zum Steuern des Ölstromes ange­ ordnet ist.

Im folgenden werden anhand einer Zeichnung Ausführungs­ beispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Schnittansicht eine erste Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Fluidzylinders,

Fig. 2 in einer vergrößerten Schnittdarstellung eine Variante eines ölhydraulischen Kolbens eines erfindungsgemäßen Fluidzylinders,

Fig. 3 in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Fluidzylinders,

Fig. 4 in einer Schnittansicht eine dritte Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Fluidzylinders und

Fig. 5 in einer Schnittansicht eine vierte Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Fluidzylinders.

Die Fig. 1 zeigt ein Steuersystem zum Bewegen eines be­ weglichen Teiles gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Verbundzylinders.

Der Fluidzylinder in Fig. 1 besitzt eine hohle Kolben­ stange 1, welche auch als innerer Zylinder 2 verwendet wird, einen Kolben 3, der an dem äußeren Ende der Kolben­ stange 1 vorgesehen ist, und einen äußeren Zylinder 4, der in seiner axialen Mitte eine Hohlstange 5 aufweist. Der innere Zylinder 2 und die Hohlstange 5 bzw. der Kol­ ben 3 und der äußere Zylinder 4 passen gut ineinander und sind verschiebbar miteinander verbunden.

Das innere Volumen, das durch die Relativbewegung des in­ neren Zylinders 2 und der Hohlstange 5 variiert, bildet eine hintere, ölhydraulische Kammer 6 in dem zugehörigen Aufbau des inneren Zylinders 2 und der Hohlstange 5.

Die beiden Zylinderkammern, deren Volumen in dem äußeren Zylinder 4 durch Bewegen des Kolbens 3 variiert, bilden an einer Seite eine vordere, ölhydraulische Kammer 7 und an der anderen Seite eine pneumatische Kammer 8. Die hin­ tere Kammer 6 des inneren Zylinders 2 steht mit der vor­ deren Kammer 7 des äußeren Zylinders 4 durch eine Öllei­ tung 11 mit einem Steuerventil 9 und einer Ölkammer 10 in Verbindung.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Ölleitung 11 zusammen­ gesetzt ist aus einem hohlen Abschnitt 12 d der oben be­ schriebenen Hohlstange 5, einer in der Zylinderwand des äußeren Zylinders 4 ausgebildeten Leitung 13 und Leitun­ gen 14 a bzw. 14 b, die zwischen den Steuerventilen 9 und dem hohlen Abschnitt 12 der Hohlstange 5 bzw. zwischen dem Steuerventil 9 und der Leitung 13 durch die Ölkammer 10 angeordnet sind. Das zwischen den Leitungen 14 a und 14 b angeordnete Steuerventil 9 ist z.B. als elektromagne­ tisches Stoppventil ausgebildet. Die im Volumen variable Kammer 10 umfaßt eine mit Druck zu beaufschlagende Platte 10 a, die im Inneren der Kammer 10 angeordnet ist, und eine Feder 10 b, die zwischen einer Seite der Druckplatte 10 a und einer Stirnwand der Ölkammer 10 vorgespannt ange­ ordnet ist, um durch Drücken auf die Platte 10 a das in der Kammer 10 vorhandene Öl mit Druck zu beaufschlagen.

Über eine Leitung 16 ist mit der pneumatischen Kammer 8 des äußeren Zylinders 4 eine pneumatische Einheit 15 ver­ bunden, die einen Kompressor, einen Druckregeltank, ein Schaltventil und eine Steuerung aufweist.

In der vorderen ölhydraulischen Kammer 7 des äußeren Zy­ linders 4 ist eine Schraubendruckfeder 17 angeordnet, um die Kolbenstange 1 mit dem Kolben 3 hin und her verschie­ ben zu können.

Zwischen der Haltestange 5 und dem inneren Zylinder 2 bzw. zwischen dem Kolben 3 und dem äußeren Zylinder 4 wie auch zwischen der Kolbenstange 1 und dem äußeren Zylinder 4 sind luftdichte bzw. flüssigkeitsdichte Dichtelemente 18 angebracht.

Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform ist ein ein­ fach wirkender Fluidzylinder, wobei die hohle Kolbenstan­ ge 1, die auch als innerer Zylinder 2 verwendet wird, als Ausgangsstange wirkt und direkt oder über Übertragungseinrichtungen an eine bewegbare Einheit 19 gekoppelt ist.

Die bewegbare Einheit 19 kann jedes bewegliche Teil sein, z.B. ein beweglicher Tisch einer Werkzeugmaschine, ein Skanner für einen Sensor, ein Trog für ein Lagerregal oder ein Schaltelement einer mechanischen Schalteinrich­ tung.

Wenn bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 die bewegbare Einheit 19 bewegt wird, wird das Steuerventil 9 der Lei­ tung 11 geöffnet, um die Verbindung zwischen der hinteren ölhydraulischen Kammer 6 des inneren Zylinders 2 und der vorderen ölhydraulischen Kammer 7 des äußeren Zylinders 4 herzustellen. Von der mit der Pneumatikeinheit 15 verbun­ denen Leitung 16 aus wird Druckluft in die Pneumatikkam­ mer 8 des äußeren Zylinders 4 eingebracht.

Wenn die unter hohem Druck stehende Luft so in die Pneu­ matikkammer 8 eingebracht wird, bewegt sich die Kolben­ stange 1 aus dem äußeren Zylinder 4 nach außen, um die Bewegung der Kolbenstange 1 zu der bewegbaren Einheit 19 zu übertragen und damit die bewegbare Einheit 19 in eine vorbestimmte Richtung zu bewegen.

In diesem Fall nimmt das innere Volumen der vorderen öl­ hydraulischen Kammer 7 durch die Relativbewegung des Kol­ bens 3 und des äußeren Zylinders 4 ab, während das innere Volumen der hinteren ölhydraulischen Kammer 6 durch die Relativbewegung zwischen dem inneren Zylinder 2 und der Hohlstange 5 zunimmt. Das Öl in der vorderen ölhydrauli­ schen Kammer 7 strömt somit über die Ölleitung 11 in die hintere ölhydraulische Kammer 6.

Die hintere Kammer 6 des inneren Zylinders 2 und die vor­ dere Kammer 7 des äußeren Zylinders 4 sind so konstru­ iert, daß die jeweilige Volumenabnahme bzw. -zunahme der hinteren und der vorderen Kammer 6 bzw. 7 gleich sind.

Das Öl strömt somit aus der vorderen Kammer 7 problemlos in die hintere Kammer 6. Sollten die beiden Kammern im Volumen jedoch unterschiedlich sein, z.B. aufgrund von Herstellungstoleranzen, so kann die im Volumen variable Ölkammer 10 diese Volumenunterschiede ausgleichen.

Wenn die bewegbare Einheit 19 in ihrer gewünschten Lage innerhalb des wirksamen Hubs des Fluidzylinders angehal­ ten wird, wird das Steuerventil 9 in der Ölleitung 11 ge­ schlossen, um den Ölstrom zwischen der vorderen ölhydrau­ lischen Kammer 7 und der hinteren ölhydraulischen Kammer 6 des äußeren Zylinders 4 zu unterbinden.

Da in diesem Fall in der vorderen und in der hinteren Kammer 7 und 6 der Fluß eines inkompressiblen Fluids (Öl) unterbunden wird, wird sich die Kolbenstange 1 sogar dann nicht bewegen, wenn weiterhin Druckluft in die Pneumatik­ kammer 8 eingeleitet wird. Wenn dementsprechend das Ven­ til 9 geschlossen wird, hält gleichzeitig die bewegbare Einheit 19 an, um die Lage der bewegbaren Einheit 19 zu steuern.

Wenn die Leitung 16 durch Öffnen des Schaltventiles mit der Atmosphäre verbunden wird, wird die Kolbenstange 1 mit dem Kolben 3 durch die Schraubendruckfeder 17 in den äußeren Zylinder 4 zurückgedrückt werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 kann für die folgen­ den Modifikationen verwendet werden.

Die Hohlstange 5 kann z.B. als ein mit einer hohlen Kol­ benstange verbundener hohler Kolben ausgebildet sein.

Das Steuerventil 9 kann als Stoppventil, als Drosselven­ til oder als ein einziges Ventil mit Stopp- und Drossel­ eigenschaften sein.

Die Leitung 14 b des ölhydraulischen Systems kann auch so angeordnet sein, wie durch die gestrichelte Linie zwi­ schen der Ölkammer 10 und der vorderen Kammer 7 des äuße­ ren Zylinders 4 angedeutet ist, oder wie durch die in Fig. 1 als mit Doppelpunkten versehene strichlierte Linie angedeutet ist, zwischen der Ölkammer 10 und dem Ende der vorderen Kammer 7.

Wie durch eine in Fig. 4 gezeigte strichlierte Linie dar­ gestellt ist, ist die Leitung 14 b durch den Kolben 3 hin­ durchgeführt, so daß die Leitung 14 b in dem durchdringen­ den Abschnitt der Leitung 14 b verschiebbar ist, um zwi­ schen dem Kolben 3 luft- und flüssigkeitsdicht abzudich­ ten, so daß die Leitung 13 des äußeren Zylinders 4 wegge­ lassen werden kann.

Die Ölkammer 10 kann in der Ölleitung 11 oder einstückig mit dem Kolben 3 ausgebildet sein, wie in Fig. 2 gezeigt.

Die Kammer 6, 7 und 8 des inneren und äußeren Zylinders 2 bzw. 4 können so ausgebildet sein, daß die Kammern 7 und 8 als ölhydraulische vordere und hintere Kammer und die Kammer 6 als pneumatische Kammer ausgebildet sind. In diesem Fall ist die Ölleitung 11 mit einem Steuerventil 9 und einer Ölkammer 10 zwischen den Kammern 7 und 8 ange­ ordnet, während die Leitung 16 der pneumatischen Einheit 15 mit der Kammer 6 verbunden ist.

Wenn die Kolbenstange 1 ortsfest angebracht ist, wird der äußere Zylinder 4 die bewegbare Leistungsseite.

Die vorderen und hinteren ölhydraulischen Kammern sind so konstruiert, daß der Volumenwechsel zwischen beiden, wie oben beschrieben, gleich ist, so daß bei einer hohen Her­ stellungsgenauigkeit, wie bei diesem Fall, die Ölkammer 10 weggelassen werden kann.

Das zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Verbindzylinders wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein hy­ draulischer Verbundzylinder zum Puffern einer bewegbaren Einheit und weist im wesentlichen den gleichen Aufbau auf, wie die erste Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das Steuerventil der Ölleitung 11 zwischen der hinteren hydraulischen Kammer 6 und der vorderen öl­ hydraulischen Kammer 7 als Drosselventil ausgebildet ist, das eine offene Kammer 8 a über eine mit der Atmosphäre verbundene Öffnung 20 geöffnet wird und daß die Schrau­ bendruckfeder 17 weggelassen ist.

Das Pneumatiksystem wird nicht belastet und umfaßt nur die offene Kammer 8 a.

In der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird die ent­ sprechend der Anhalteposition der bewegbaren Einheit 19 angeordnete Kolbenstange 1 aus dem äußeren Zylinder 4 ausgezogen. Wenn die bewegbare Einheit 19 die Anhaltepo­ sition erreicht hat, stößt sie mit der Kolbenstange 1 zu­ sammen.

In diesem Fall wird die Kolbenstange 1 durch die bewegba­ re Einheit 19 in den äußeren Zylinder 4 eingeschoben, wo­ bei das Volumen in der hinteren hydraulischen Kammer 6 durch die Relativbewegung des inneren Zylinders 2 und der Hohlstange 5 abnimmt und das Volumen in der vorderen öl­ hydraulischen Kammer 7 durch die Relativbewegung des Kol­ bens 3 und des äußeren Zylinders 4 zunimmt. Das Öl in der hinter Kammer 6 strömt somit über die Ölleitung 11 in die vordere Kammer 7.

Hierbei wird das durch die Ölleitung 11 strömende Öl durch das mit einer Drosselklappe ausgestattete Steuer­ ventil 9 auf seinem Weg von der hinteren Kammer 6 zur vorderen Kammer 7 gedrosselt, wodurch die in Kontakt mit der Kolbenstange 1 befindliche bewegbare Einheit 19 weich abgebremst wird.

Auf diese Weise wird die bewegbare Einheit 19 angehalten, während der Stoß beim Übergang aus dem Bewegungszustand in den Anhaltezustand abgedämpft wird.

Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann die den Kolben 3 umfassende Kolbenstange 1 eine Schrau­ bendruckfeder 17 umfassen, die in der offenen Kammer 8 a angeordnet ist. Die Kolbenstange 1 kann auch dadurch nach außen geschoben werden, daß in die offene Kammer 8 a des äußeren Zylinders 4 Luft eingepumpt wird.

Darüber hinaus kann die zweite Ausführungsform der Erfin­ dung in gleicher Weise modifiziert werden, wie das erste Ausführungsbeispiel.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird ein drittes Ausführungs­ beispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Verbundzy­ linders beschrieben.

Das dritte Ausführungsbeispiel umfaßt ein Bewegungssteu­ ersystem für eine bewegbare Einheit, das in ähnlicher Weise, wie das der ersten und zweiten Ausführungsbeispie­ le, aufgebaut ist. Es handelt sich jedoch bei dem dritten Ausführungsbeispiel um einen doppelt wirkenden Fluidzy­ linder.

Das in Fig. 4 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel besitzt eine Hohlstange 21, eine erste hohle Kolbenstange 22, die ebenso als erster Zylinder 23 wirkt, einen ersten Kolben 24, der an dem einen Ende der ersten Kolbenstange 22 an­ gebracht ist, eine zweite hohle Kolbenstange 25, die auch als zweiter Zylinder 26 wirkt, eine dritte hohle Kolben­ stange 27, die auch als dritter Zylinder 28 wirkt, einen zweiten Kolben 29, der an einem Ende der dritten Kolben­ stange 27 vorgesehen ist, und einen vierten Zylinder 30.

Die Hohlstange 21, die zweite Kolbenstange 25 und der vierte Zylinder 30 dieser Bauteile des dritten Ausfüh­ rungsbeispieles sind derart in konzentrischer Anordnung ineinander integriert, daß die Hohlstange 21 in der Mitte angeordnet, die zweite Kolbenstange 25 außen um die Hohl­ stange 21 herum und der vierte Zylinder 30 außen um die Kolbenstange 25 herum.

Die erste Kolbenstange 22 und die dritte Kolbenstange 27 sind ebenfalls in konzentrischer Anordnung miteinander integriert verbunden, so daß die erste Kolbenstange 22 innen und die dritte Kolbenstange 27 außen angeordnet ist.

Darüber hinaus sind jeweils die Hohlstange 21 und der er­ ste Zylinder 23, der erste Kolben 24 und der zweite Zy­ linder 26, der zweite Zylinder 26 und der dritte Zylinder 28, der zweite Kolben 29 und der vierte Zylinder 30 genau ineinander passend und in abdichtender Weise gegeneinan­ der verschiebbar angeordnet.

Bei der oben beschriebenen Anordnung verändert der erste Zylinder 23 sein Volumen durch seine Relativbewegung mit der Hohlstange 21, um eine hintere ölhydraulische Kammer 31 zu bilden.

Der zweite Zylinder 26 variiert sein Kammervolumen an beiden Seiten durch seine Relativbewegung mit dem ersten Kolben 24 derart, daß die erste Seite eine vordere ölhy­ draulische Kammer 32 bildet und daß die andere Seite eine offene Kammer 34 bildet, die über eine Öffnung 33 mit der Atmosphäre verbunden ist.

Der dritte Zylinder 28 variiert sein Kammervolumen durch seine Relativbewegung mit der zweiten Kolbenstange 25, um eine offene Kammer 35 zu bilden, die über eine Öffnung 36 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Der vierte Zylinder 30 variiert sein Kammervolumen an beiden Seiten durch eine Relativbewegung mit dem zweiten Kolben 29 derart, daß eine Seite eine hintere pneumati­ sche Kammer 37 und die andere Seite eine vordere pneuma­ tische Kammer 38 bildet.

Die hintere ölhydraulische Kammer 31 und die vordere öl­ hydraulische Kammer 32 stehen über eine ein Steuerventil 39 aufweisende Ölleitung 40 miteinander in Verbindung.

Die in Fig. 4 gezeigte Leitung 40 umfaßt einen hohlen Ab­ schnitt 41 der Hohlstange 21, eine die Zylinderwandung des zweiten Zylinders 26 durchsetzende Leitung 42, Lei­ tungen 43 a und 43 b, die zwischen dem hohlen Abschnitt 41 und der Leitung 42 in der in Fig. 4 gezeigten Art ange­ ordnet sind, und ein Steuerventil 39. Das Steuerventil 39 kann z.B. als zwischen den Leitungen 43 a und 43 b vorgese­ henes elektromagnetisches Stoppventil ausgebildet.

Über die Leitungen 45 a und 45 b ist mit der hinteren pneu­ matischen Kammer 37 bzw. mit der vorderen pneumatischen Kammer 38 eine pneumatische Einheit mit einem Kompressor, einem Druckregeltank, einem Schaltventil und einer Steue­ rung verbunden.

Die in Fig. 4 gezeigten Dichtungen 81 und die bewegbare Einheit 19 sind in gleicher Weise aufgebaut, wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Wenn bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 die bewegbare Einheit 19 bewegt wird, wird das Steuerventil (Stoppventil) 39 der Ölleitung 40 geöffnet, um eine Ver­ bindung zwischen der hinteren Kammer 31 und der vorderen Kammer 32 herzustellen. Durch die mit der Pneumatikein­ heit 44 verbundene Leitung 45 a wird unter hohem Druck stehende Druckluft in die hintere Pneumatikkammer 37 ein­ geleitet.

Wenn die Druckluft in die hintere Pneumatikkammer 37 ein­ geleitet wird, wird die dritte Kolbenstange 27 unter Ein­ wirkung des Luftdruckes durch den zweiten Kolben 29 aus dem vierten Zylinder 30 herausgeschoben. Die mit der dritten Kolbenstange 27 gekoppelte erste Kolbenstange 22 wird dementsprechend aus dem zweiten Zylinder 26 ausge­ schoben. Diese Ausschiebebewegungen der Kolbenstange wer­ den auf die bewegbare Einheit 19 übertragen, um deren Be­ wegung in eine vorbestimmte Richtung zu bewirken.

Wenn das Volumen in der vorderen Kammer 32 abnimmt, nimmt das Volumen in der hinteren Kammer 31 gleichzeitig zu. Somit strömt das Öl aus der vorderen Kammer 32 über die Ölleitung 40 in die hintere Kammer 31, wie bereits oben beschrieben wurde.

Wenn dann die in Bewegung befindliche bewegbare Einheit 19 an einer gewünschten Position innerhalb des effektiven Hubs angehalten wird, wird das Steuerventil 39 der Öllei­ tung 40 geschlossen, um die Ölleitung 40 zwischen der hinteren Kammer 31 und der vorderen Kammer 32 zu unter­ brechen. Da somit der Strom des inkompressiblen Fluids (Öl) sowohl in der Kammer 31 als auch in der Kammer 32 gestoppt wird, können sich die Kolbenstangen nicht mehr bewegen, wie bereits in den ersten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. Die bewegbare Einheit 19 hält dement­ sprechend gleichzeitig an, wenn das Steuerventil 39 ge­ schlossen wird.

Um die bewegbare Einheit 19 in zu der oben beschriebenen Richtung umgekehrten Richtung zu bewegen, wird in die vordere Kammer 38 Druckluft eingeführt, um die Kolben­ stangen in die jeweiligen Zylinder einzuschieben. Wird in diesem Fall das Steuerventil 39 der Ölleitung 40 ge­ schlossen, um den Ölstrom zwischen der hinteren Kammer 31 und der vorderen Kammer 32 zu unterbrechen, so hält die bewegbare Einheit 19 wieder in einer vorbestimmten Stel­ lung an.

Im folgenden werden Modifizierungen des vierten Ausfüh­ rungsbeispieles beschrieben.

In Fig. 4 sind eine Vielzahl von Zylinderkammern, d.h. vorderen Kammern vorgesehen, deren Volumen abnimmt, wenn die Kolbenstangen aus den jeweiligen Zylindern herausgeschoben werden und eine Vielzahl von Zylinderkammern, d.h. hinteren Kammern, deren Volumen abnimmt, wenn die Kolbenstangen in die jeweiligen Zylinder eingeschoben werden und beliebige Sätze der vorderen und hinteren Kammern können als vordere und hintere ölhydraulische Kammern oder als vordere und hintere pneumatische Kammern verwendet werden.

Genauer gesagt können bei der Anordnung ein willkürlich gewählter Satz vorderer und hinterer Kammern für das öl­ hydraulische System verwendet werden und ein anderer willkürlicher Satz vorderer und hinterer Kammern für das pneumatische System. Die Leitungen des ölhydraulischen Systems sind mit den vorderen und hinteren ölhydrauli­ schen Kammern verbunden, während die Leitungen des pneu­ matischen Systems mit den vorderen und hinteren pneumati­ schen Kammern verbunden sind. Die verbleibenden vorderen und hinteren Kammern stehen mit der Atmosphäre in Verbin­ dung.

Die oben beschriebenen vorderen und hinteren ölhydrauli­ schen Kammern sind vorzugsweise so konstruiert, daß ihre jeweilige Volumenzunahme und Volumenabnahme gleich ist. Sollte jedoch ihr Volumenaustausch nicht gleich sein, so kann in der Ölleitung, oder wie in Fig. 2 gezeigt, in einem ölhydraulischen Kolben eine Ölkammer vorgesehen sein.

Das Steuerventil 29 ist aus einem Stoppventil und einem Drosselventil zusammengesetzt. Es kann sich auch um ein einzelnes Ventil handeln, das eine Drossel- und Abschalt­ funktion umfaßt.

Die Leitung 43 b des ölhydraulischen Systems kann so ange­ ordnet sein, wie durch die mit Doppelpunkten versehene unterbrochene Linie in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Fall kann die die Zylinderwand 42 des zweiten Zylinders 25 durchdringende Leitung 42 weggelassen werden.

Wenn die Kolbenstangen ortsfest angebracht werden, werden die Zylinder zur Ausschubseite.

Im folgenden wird anhand der Fig. 5 ein viertes Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ver­ bundzylinders beschrieben. Das vierte Ausführungsbeispiel wird für ein Bewegungssteuersystem einer bewegbaren Ein­ heit verwendet und ist im wesentlichen gleich, wie der doppelwirkende Zylinder gem. Fig. 4 aufgebaut.

Es werden daher bloß die Unterschiede des vierten Ausfüh­ rungsbeispieles zu dem dritten Ausführungsbeispiel gem. Fig. 4 beschrieben.

In Fig. 5 ist ein zweiter Zylinder 26 fest mit beiden Stirnseiten des vierten Zylinders 30 verbunden.

Eine dritte Kolbenstange 27 a ist aus einer Vielzahl von Kolbenstangen aufgebaut und unterscheidet sich von der oben beschriebenen zylindrischen Gestalt. Eine erste Kol­ benstange 22 ist über eine plattenartige Kupplung 26, beispielsweise einer in Fig. 5 gezeigten Zugplatte, mit den Kolbenstangen 27 a verbunden.

Aus diesem Grund sind der dritte Zylinder 28 und die of­ fene Kammer 35 des in Fig. 4 gezeigten dritten Ausfüh­ rungsbeispieles bei dem vierten Ausführungsbeispiel in Fig. 5 nicht vorgesehen.

Eine der beiden Leitungen 43 a und 43 b, nämlich die Lei­ tung 43 b, der Ölleitung 40 ist so angeordnet, wie durch die mit Doppelpunkten versehene unterbrochene Linie in Fig. 5 dargestellt ist. Im Falle der ausgezogenen Linie ist die Leitung 43 b mit einer Öffung 47 verbunden.

Wenn eine nicht dargestellte Öffnung, die mit einer hin­ teren hydraulischen Kammer 31 in Verbindung steht, das linksseitige Ende einer ersten Kolbenstange 22 durch­ setzt, kann die Leitung 43 a mit dieser Öffnung verbunden werden. In diesem Fall kann die Hohlstange 21 als normale Stange ohne einen hohlen Abschnitt 41 ausgebildet sein.

Außerdem können die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschriebenen Modifizierungen auch bei dem vierten Aus­ führungsbeispiel gem. Fig. 5 vorgesehen sein.

Die bewegbare Einheit 19 wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein pneumatisches System be­ wegt, während die Steuerung der Positionierung der beweg­ baren Einheit durch ein ölhydraulisches System vorgenom­ men wird. Die Betriebsweise des hier dargestellten Aus­ führungsbeispieles ist im wesentlichen die gleiche, wie bei dem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbei­ spiel, so daß die nähere Beschreibung an dieser Stelle weggelassen wird.

Bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ausführungs­ beispiel gem. den Fig. 1, 3 und 4 können die Leitung 13 des äußeren Zylinders 4 und die Leitung 42 der zweiten Kolbenstange 25, die auch als zweiter Zylinder 26 wirkt, im Falle, daß der äußere Zylinder 4 und die zweite Kol­ benstange 25 doppelwandig ausgebildet sind, derart ausge­ bildet sein, daß sie den inneren Spalt des Doppelwandauf­ baues ausnutzen. In diesem Fall kann jeweils der innere Spalt mit der vorderen Kammer 7 und der Leitung 14 b (Fig. 1 und 3) bzw. mit der vorderen ölhydraulischen Kammer 32 und der Leitung 43 b (Fig. 4) in Verbindung stehen, in dem in der inneren Wand der als Leitungen 14 b und 43 b verwen­ deten Doppelwand ein oder mehrere Öffnungen vorgesehen sind.

Wie oben beschrieben ist, umfaßt der erfindungsgemäße hy­ draulische Verbundzylinder einen pneumatischen Zylinder­ mechanismus, einen ölhydraulischen Bremszylindermechanismus, der konzentrisch mit dem pneu­ matischen Zylindermechanismus verbunden ist, eine Öllei­ tung zum Verbinden der vorderen Kammer und der hinteren Kammer des ölhydraulischen Ölzylindermechanismus und ein in der Ölleitung zum Steuern des Ölstromes vorgesehenes Steuerventil. Der hydraulische Verbundzylinder kann daher wie ein pneumatischer Zylindermechanismus als einfach wirkender, doppelwirkender und passiver Zylinder verwen­ det werden. Der Verbundzylinder kann Anwendung finden für ein Steuersystem zum Bewegen einer bewegbaren Einheit, um diese an einer vorbestimmten Position anzuhalten oder um beim Anhalten der bewegbaren Einheit als Stoßdämpfer zu wirken. In diesem Fall kann die Genauigkeit durch das öl­ hydraulische System gesteigert werden, während die Wirt­ schaftlichkeit durch das pneumatische System erreicht wird. Der pneumatische Zylindermechanismus und der ölhy­ draulische Zylindermechanismus sind in konzentrischer An­ ordnung miteinander verbunden, um eine große Längenaus­ dehnung und eine große Breite zu vermeiden, wie sie bei bestehenden doppelt wirkenden Zylindern vorhanden ist. Auf diese Weise wird das Bauvolumen des hydraulischen Verbundzylinders verringert.

Claims (5)

1. Fluidzylinder, gekennzeichnet durch einen pneumati­ schen Zylindermechanismus (3, 4, 8, 15, 16), einen ölhy­ draulischen Bremszylindermechanismus (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), der mit dem pneumatischen Zylindermechanismus in kon­ zentrischer Anordnung verbunden ist, eine Ölleitung (14 a, 14 b) zur Verbindung der vorderen Kammer (7) und der hin­ teren Kammer (6) des ölhydraulischen Zylindermechanismus und ein Steuerventil (9), das zum Steuern des Ölstroms in der Ölleitung (14 a, 14 b) vorgesehen ist.

2. Fluidzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Zylindermechanismus einfach wirkend (3, 8), doppelwirkend (37, 38) oder als passiver Zylin­ dermechanismus (3, 8 a) ausgebildet ist.

3. Fluidzylinder nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuerventil (9) zumindest ein Drossel­ ventil und ein Stoppventil enthält.

4. Fluidzylinder nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ölleitung (14 a, 14 b) eine Ölkammer (10) vorgesehen ist.

5. Fluidzylinder nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kolben (3) des ölhydraulischen Systems eine Ölkammer (10) vorgesehen ist.