DE202019005996U1

DE202019005996U1 - Hydraulischer Stellantrieb, Arbeitsgerät und Energieholzgreifer

Info

Publication number: DE202019005996U1
Application number: DE202019005996.2U
Authority: DE
Original assignee: Tmk Machinery Oy
Current assignee: Tmk Machinery Oy
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2024-02-27
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: EP3775579A4; FI13474Y1; AU2019247732A1; EP3775579A1; US20210360879A1; WO2019193259A1

Abstract

Hydraulischer Stellantrieb (10), bestehend aus
- zwei oder mehreren ineinander angeordneten Zylinderteilen (11, 12), d. h. dem inneren Zylinderteil (12) und dem äußeren Zylinderteil (11), wobei zu jedem Zylinderteil (11, 12) ein Kolben (13.1, 13.2) und eine Kolbenstange (14.1, 14.2) gehören, die als Stellglied (15, 16) angeordnet sind, und einem zylindrischen Teil (17.1, 17.2), in dessen Inneren das Stellglied (15, 16) angeordnet ist, und in dessen innerem Zylinderteil (12) der Kolben (13.2) in der Kolbenstange (14.1) des äußeren Zylinderteils (11) angeordnet ist,
- für beide Zylinderteile (11, 12) ausgebildeten Kammerräumen (A, B),
- einer Anordnung der Druckmediumversorgung (19) zum Erzeugen der Arbeitsbewegung (M1, M2) des Stellglieds (15, 16) mittels des in die Kammerräume (A, B) geleiteten Druckmediums, bestehend aus einem mit einem Anschluss (18.1) ausgestatteten ersten Kanal (63) im zylindrischen Teil (17.1) des äußeren Zylinderteils (11), und einem am ersten Kanal (63) angeschlossenen zweiten Kanal (36), der dazu ausgelegt ist, durch die Kolben (13.1, 13.2) zu verlaufen, um eine Druckmediumverbindung zum Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) herzustellen,
- Steuervorrichtungen (20) zum Steuern des Betriebs des hydraulischen Stellantriebs (10), dadurch gekennzeichnet, dass zu den Steuervorrichtungen (20) ein zwischen dem ersten Kanal (63) und dem zweiten Kanal (36) angeordnetes druckdifferenzgesteuertes Ventil (46) gehört, das zur Steuerung der Druckmediumversorgung zwischen den Kammerräumen (A, B) ausgelegt ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein hydraulischer Stellantrieb, bestehend aus

- zwei oder mehreren ineinander angeordneten Zylinderteilen, d. h. einem inneren Zylinderteil und einem äußeren Zylinderteil, wobei zu jedem Zylinderteil ein Kolben und eine Kolbenstange gehören, die als Stellglied und zylindrischer Teil ausgelegt sind, in dessen Inneren das Stellglied angeordnet ist, und in dessen innerem Zylinderteil der Kolben in der Kolbenstange des äußeren Zylinderteils angeordnet ist,
- für beide Zylinderteile ausgebildeten Kammerräumen,
- einer Anordnung der Druckmediumversorgung zum Erzeugen der Arbeitsbewegung des Stellglieds mittels des in die Kammerräume geleiteten Druckmediums, bestehend aus einem mit einem Anschluss ausgestatteten ersten Kanal im zylindrischen Teil des äußeren Zylinderteils, und einem am ersten Kanal angeschlossenen zweiten Kanal, der durch die Kolben verläuft, um eine Druckmediumverbindung zum Kammerraum des inneren Zylinderteils herzustellen,
- Steuereinrichtungen zur Steuerung des Betriebs des hydraulischen Stellantriebs.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Arbeitsgerät und ein Energieholzgreifer.
Beispielsweise für Bagger werden Energieholzgreifer hergestellt, mit denen stehende Bäume gefällt und nach dem Fällen an die gewünschte Stelle befördert werden können. Im einfachsten Fall wird ein Holzgreifer mit einem geschärften Gegenmesser ausgerüstet. Beim Schließen der Zange oder eines entsprechenden Teils wird der Baum gegen das Gegenmesser gedrückt und gleichzeitig geschnitten. Nach dem Schnitt wird der Baum von der Zange gehalten und kann an die gewünschte Stelle befördert werden. Der Energieholzgreifer kann auch mehrere Bäume auf einmal fassen.
Energieholzgreifer können auch an anderen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden als an den oben genannten Baggern. Unabhängig von der eingesetzten Arbeitsmaschine sind der Wechsel und der reibungslose Einsatz der Arbeitsgeräte die wichtigsten Faktoren, wenn mit der Arbeitsmaschine ertragreich gearbeitet werden soll.
Heutzutage sind immer mehr Bagger mit einem Tiltrotator ausgerüstet. Bei Durchforstungsarbeiten mit Energieholzgreifer stellt dies eine Herausforderung dar, da der auf den Rotator wirkende Druck auf etwa 220 bar reduziert wurde. Dadurch sinkt die Kraft des am Rotator angeschlossenen Energieholzgreifers. Eine Vergrößerung des Zylinderdurchmessers des Energieholzgreifers ist als Lösung für das hiermit verbundene Problem nicht geeignet, da die Durchführung des Rotators eine Drosselstelle für einen größeren Öldurchfluss bildet. In der Schneidvorrichtung nach dem Stand der Technik wird ein Zylinder mit einem 110 mm Kolben und einer Druckanforderung von 280 - 300 bar verwendet. Dabei ist der für den Rotator reduzierte Druck von 220 bar nicht ausreichend für den Zylinderbetrieb.
Bei einem Großteil der vom Energieholzgreifer ausgeführten Schneidezyklen würde eine Kraft ausreichen, die bedeutend niedriger ist als die Höchstkraft. Zum Schneiden eines großen Baumes wird ein größerer Zylinder benötigt, dessen Bewegungsgeschwindigkeit wiederum aus den vorgenannten Gründen relativ gering bleibt und den Greiferbetrieb in leichten Arbeitszyklen verlangsamt und außerdem Energieverluste verursacht. Dies wirkt sich erheblich auf die Produktivität der Maschine aus. Die gleichen Probleme bezüglich der Bewegungsgeschwindigkeit und der Kraft des Zylinders existieren auch in anderen Industriebereichen, nicht nur in der als Beispiel angeführten Energieholzernte.
1 zeigt das Konstruktionsprinzip des vom Antragsteller entwickelten, mit wechselnder Kraft arbeitenden Hydraulikzylinders 10', mit dem die vorher aufgeführten Probleme bewältigt werden können. Es ist in einer Online-Veröffentlichung der Zeitschrift Koneviesti [1] dargestellt (Datum der Artikelveröffentlichung 27.10.2016). Hier hat der Zylinder 10' zwei Teile 11', 12', deren Betrieb nicht synchron ist. Die Druckmediumversorgung der Zylinderteile 11', 12' erfolgt also nicht gemeinsam, sondern getrennt über die Anschlüsse 18.8 und 18.9. Somit erfolgt die Versorgung auch anders als beispielsweise in bekannten üblichen Teleskopzylindern, bei denen die Druckmediumversorgung gleichzeitig auf alle Stufen des Hydraulikzylinders gerichtet wird.
In der vom Antragsteller entwickelten Zylinderkonstruktion ist das kleinere Zylinderteil 12 schneller und damit kann beispielsweise in der Energieholzernte der Großteil der Schneidarbeiten mit der Arbeitsbewegung M2' durchgeführt werden. Mit dem grö-ßeren Zylinderteil 11' kann wiederum mehr Kraft erzeugt werden, und es wird nur bei Bedarf eingesetzt, wenn die Kraft des kleineren Zylinderteils 12' nicht ausreicht. Mit den Steuereinrichtungen, beispielsweise einem Sequenzventil (nicht dargestellt), wird der Betrieb des Hydraulikzylinders 10' gesteuert, d. h. ob die Bewegung M2', M1' mit dem kleineren Zylinderteil 12' oder dem größeren Zylinderteil 11' ausgeführt wird.
Der Zweck der Erfindung ist die Entwicklung eines von seiner Ausführung her integrierteren und funktionssichereren hydraulischen Stellantriebs, um den hydraulischen Stellantrieb als Wechselkraftstellantrieb zu realisieren. Die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantriebs sind im Schutzanspruch 1 aufgeführt. Der Zweck der Erfindung ist außerdem, ein Arbeitsgerät zu entwickeln, dessen wesentlichen Merkmale in Schutzanspruch 29 aufgeführt sind, und einen Energieholzgreifer, dessen wesentliche Merkmale in Schutzanspruch 32 aufgeführt sind.
Mit der ineinander angeordneten Zylinderkonstruktion des hydraulischen Stellantriebs und dem mit diesen integrierten Ventil kann zuerst die schnelle Bewegung, d. h. mit dem Stellglied des kleineren Zylinderteils ausgeführt werden, und beispielsweise erst bei Bedarf die vom Stellglied des äußeren, d. h. größeren Zylinderteils erzeugte Höchstkraft ausgenutzt werden. Außerdem kann mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantrieb die Kraft abwechselnd je nach Kraftbedarf mit dem inneren oder äu-ßeren Zylinderteil erzeugt werden. Somit kann der hydraulische Stellantrieb als Wechselkraftstellantrieb bezeichnet werden.
Infolge der Erfindung werden die Kanäle zu den einzelnen Zylinderteilen des hydraulischen Stellantriebs vereinfacht. Für beide Zylinderteile kann ein gemeinsamer Kanal genutzt werden. Das Druckmedium wird mit einem integrierten Ventil, das hinsichtlich der Kanäle die Ausführung des Stellantriebs vereinfacht, zu den Zylinderteilen im hydraulischen Stellantrieb geleitet.
Das Ventil kann ein Spindelventil sein und speziell von seinem Funktionsprinzip her ein Sitzventil und/oder ein Schieberventil. Die Ventilfunktion basiert auf den Druckdifferenzen innerhalb des hydraulischen Stellantriebs. Somit werden die Ventilfunktion und die Druckmediumversorgung durch das Ventil zu den Kammerräumen der Zylinderteile über die Druckdifferenz gesteuert.
In einem Anwendungsfall können das durch den zweiten Kanal gebildete Rohr und das an dessen Ende angeordnete Anschlagelement vorzugsweise genutzt werden, um die maximale Länge des hydraulischen Stellantriebs auf das gewünschte Maß zu begrenzen. Dies kann mithilfe der Rohrlänge festgelegt werden und somit mit der Position des Anschlagelements innerhalb der Kolbenstange des inneren Zylinderteils. Wenn der Kolben des inneren Zylinderteils das im Inneren der Kolbenstange angeordnete Anschlagelement erreicht, stoppt die Bewegung des inneren Zylinderteils. Gleichzeitig kann mit dem Rohr auf das Ventil eingewirkt werden, wobei auch die Bewegung des äußeren Zylinderteils verhindert wird.
In einem als Beispiel dargestellten Anwendungsfall eines Energieholzgreifers bewegt sich bei der Handhabung mit kleinen Bäumen im hydraulischen Stellantrieb nur der Kolben des inneren Zylinderteils, der kleiner ist als der Kolben des äußeren Zylinderteils, und die Arbeit erfolgt somit schnell. Wenn bei einem größeren Baum die Kraft des inneren, d. h. des kleineren Zylinders nicht mehr ausreicht, wird der größere Kolben des äußeren Zylinderteils mit in die Arbeit einbezogen. Die Steuerung des hydraulischen Stellantriebs kann automatisch nach Druckkriterium erfolgen und spezieller auf Basis der Druckdifferenzen am Ventil. Die Arbeitsbewegung kann sozusagen wahlweise am inneren oder äußeren Zylinderteil erzeugt werden, beispielsweise je nach dem, welche Belastung das Stellglied jeweils erfährt.
Infolge der Erfindung reicht die Kraft des hydraulischen Stellantriebs aus, um beispielsweise im Energieholzgreifer auch stärkere Bäume zu schneiden, die Arbeit erfolgt dabei trotzdem schnell. Eine weiterer als Beispiel dienender Anwendungsfall der Erfindung können Holzspalter sein. Deren Funktionsprinzip kann dem eines Energieholzgreifers gleichen. Dabei geht es anstatt des Schneidens von Holz nur um beispielsweise das Spalten von Holz. Die Vorteile sind jedoch größtenteils die gleichen.
Mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantrieb können beispielsweise die mit geringem Öldurchfluss und reduziertem Druck verbundenen Herausforderungen bewältigt werden. Die sonstigen zusätzlichen Vorteile der Erfindung sind den Erläuterungen zu entnehmen und die wesentlichen Merkmale den nachstehenden Schutzansprüchen.
Die Erfindung, die nicht auf die nachfolgend dargestellte Ausführungs- und Anwendungsformen beschränkt ist, wird näher erläutert anhand der beigefügten Figuren, von denen

1 ein Beispiel eines dem Stand der Technik entsprechenden hydraulischen Stellantriebs zeigt,
2 ein prinzipielles Beispiel der Konstruktion des erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantriebs als ersten Anwendungsfall im Längsquerschnitt zeigt,
3a und 3b die Details des in 2 gezeigten hydraulischen Stellantriebs genauer im Querschnitt zeigen,
3c einen zweiten Anwendungsfall zur Ausführung des Ventils zeigt,
4a - 4d die Funktionsweise des in 3 dargestellten hydraulischen Stellantriebs in Schrittabbildungen zeigen,
5 ein prinzipielles Beispiel der Konstruktion des erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantriebs als einen zweiten Anwendungsfall im Längsquerschnitt zeigt,
6 die Details des in 5 dargestellten hydraulischen Stellantriebs genauer im Querschnitt zeigen,
7 ein prinzipielles Beispiel eines Arbeitsgeräts zeigt, das ein Energieholzgreifer ist, dessen Schneidvorrichtung mit einem hydraulischen Stellantrieb nach einer der 1 - 6 ausgerüstet ist,
8 ein Anwendungsbeispiel eines Energieholzgreifers in einem Bagger zeigt und
9 ein prinzipielles Beispiel eines zweiten Arbeitsgeräts zeigt, das ein Holzspalter ist oder die Spaltvorrichtung eines solchen, von dessen Arbeitsgliedern mindestens eines mit einem hydraulischen Stellantrieb nach einer der 1 - 6 ausgerüstet ist.

2 sowie 5 zeigen Prinzipdarstellungen von Ausführungsfällen des hydraulischen Stellantriebs 10 im Längsquerschnitt. Anstelle von einem hydraulischen Stellantrieb kann auch umgangssprachlich von einem Hydraulikzylinder gesprochen werden. Der hydraulische Stellantrieb 10 enthält als Grundteile zwei oder mehrere Zylinderteile 11, 12, die für jedes Zylinderteil 11, 12 im hydraulischen Stellantrieb 10 ausgebildeten Kammerräume A, B und die Kanäle 63, 36 zur Druckmediumversorgung der Kammerräume A, B.
Der hydraulische Stellantrieb 10 enthält als Grundteile zwei oder mehrere Zylinderteile 11, 12. Die Zylinderteile 11, 12 sind ineinander angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform gibt es zwei Zylinderteile 11, 12. Damit sind die Zylinderteile 11, 12 sozusagen koaxial, d. h. gleichachsig im Stellantrieb angeordnet. Die Zylinderteile können beispielsweise als äußeres Zylinderteil 11 und inneres Zylinderteil 12 bezeichnet werden. Dabei liegt das innere Zylinderteil 12 zum Teil innerhalb des äußeren Zylinderteils 11, d. h. auch näher zur Mittelachse des Stellantriebs. Das äußere Zylinderteil 11 umschließt dann sozusagen den inneren Zylinderteil 12. Somit ist das innere Zylinderteil 12 auch das kleinere der Zylinderteile und das äußere Zylinderteil 11 das größere. Dies bezieht sich auch auf die Flächen der Kolben 13.2, 13.1 der Zylinderteile 11, 12.
Zu jedem Zylinderteil 11, 12 gehört in an sich bekannter Weise ein Kolben 13.1, 13.2 und eine am Kolben 13.1, 13.2 nun an einem Ende angeschlossene Kolbenstange 14.1, 14.2. Kolben 13.1, 13.2 und Kolbenstange 14.1, 14.2 bilden gemeinsam das Stellglied 15, 16. Zusätzlich gehört zu jedem Zylinderteil 11, 12 in an sich bekannter Weise ein zylindrisches Teil 17.1, 17.2. Das Stellglied 15, 16 oder mindestens dessen Kolben 13.1, 13.2 ist innerhalb des zylindrischen Teils 17.1, 17.2 angeordnet. Das zylindrische Teil 17.1 des äußeren Zylinderteils 11 dient nun als Außenmantel des hydraulischen Stellantriebs 10. Das zylindrische Teil 17.2 des inneren Zylinderteils 12 dient nun als hohle Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11. Das Stellglied 16 des inneren Zylinderteils 12 drückt gegen die hohle Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11. Die Zylinderteile 11, 12 sind koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere ist der Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 in der Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 angeordnet. Die Kolbenstangen 14.1, 14.2 der Stellglieder 15, 16 sind so angeordnet, dass sie teils bis außerhalb des zylindrischen Teils 17.1 des äußeren Zylinderteils 11, allgemeiner des Stellantriebs 10 reichen. Somit ragen beide Kolbenstangen 14.1, 14.2 aus der am Ende des zylindrischen Teils 17.1 angebrachten Öffnung, d. h. aus dem Außenmantel des hydraulischen Stellantriebs 10 bis außerhalb des hydraulischen Stellantriebs 10, zumindest in einigen Anwendungen des hydraulischen Stellantriebs 10. So ist es möglich, wie bei einem Teleskopzylinder eine im Verhältnis zur Länge des zylindrischen Teils 17.1 des äußeren Zylinderteils 11 große Hublänge des Stellantriebs 10 zu erreichen.
An beiden Enden des hydraulischen Stellantriebs 10 können beispielsweise Klemmanschläge 33.1, 33.2 angebracht sein, um den Stellantrieb 10 für den Anwendungsfall auszulegen. Jetzt sind die Klemmanschläge 33.1, 33.2 Schlaufen. Dabei befindet sich am Ende des zylindrischen Teils 17.1 die Schlaufe 33.2 und an der gegenüberliegenden Seite des Stellantriebs 10 am Ende der Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 die Schlaufe 33.1. Der hydraulische Stellantrieb 10 ist gewöhnlich so für sein Anwendungsobjekt ausgelegt, dass das zylindrische Teil 17.1 des äußeren Zylinderteils 11, d. h. dessen Mantel an einer geeigneten Stelle, beispielsweise an der Schlaufe 33.2, am Anwendungsobjekt befestigt ist und die Stellglieder 15, 16 sich relativ zu den zylindrischen Teilen 17.1, 17.2 bewegen. Dies kann jedoch je nach Anwendung auch umgekehrt sein. Oder auch so, dass sich beide Teile des Anwendungsobjekts infolge des Betriebs des hydraulischen Stellantriebs 10 bewegen, wenn sie beispielsweise gelenkig miteinander verbunden sind. Die mit dem Stellantrieb 10 erzeugte Bewegung kann beispielsweise eine lineare Bewegung oder eine kreisförmige Bewegung sein. Bei einer kreisförmigen Bewegung kann das mit dem Stellantrieb 10 verbundene Arbeitsglied gelenkig am Rahmen des Arbeitsgeräts oder der Arbeitsmaschine angeschlossen sein, wodurch es sich durch die vom Stellantrieb 10 erzeugte Bewegung relativ zu seinem Gelenkpunkt dreht bzw. rotiert.
Für jedes Zylinderteil 11, 12 sind im Stellantrieb 10 Kammerräume A, B ausgebildet, mindestens zur Erzeugung der Arbeitsbewegung M1, M2. Der Kammerraum A, B begrenzt die Bauteile des Stellantriebs 10, wie beispielsweise die Stellglieder 15, 16 und insbesondere den Kolben 13.1, 13.2, die Kolbenstange 14.1, 14.2 und die Innenflächen des zylindrischen Teils 17.1, 17.2.
Das Volumen der Kammerräume A, B kann sich ändern. Der Kammerraum B kann auch sehr klein sein, wie beispielsweise in dem Fall, bei dem die Kolben 13.1, 13.2 fest aneinander liegen, er kann aber sozusagen ausgebildet werden, wenn zwischen die Kolben 13.1, 13.2 ein Druckmedium geleitet wird, das mindestens ein Stellglied 16 bewegt.
Der hydraulische Stellantrieb 10 umfasst auch die Anordnung der Druckmediumversorgung 19 der Stellglieder 15, 16 zur Erzeugung der Arbeitsbewegung M1, M2 mit dem in die Kammerräume A, B geleiteten Druckmedium. Die Anordnung der Druckmediumversorgung 19 kann allgemein beispielsweise die Kanäle 36, 63, die Anschlüsse 18.1 - 18.3, die Ventile 46 und die Steuervorrichtungen 34 umfassen, mit denen beispielsweise der Durchfluss des Druckmediums gesteuert wird zur Erzeugung der Arbeitsbewegung und der möglichen Rückbewegung des Stellantriebs 10. Das Druckmedium ist typischerweise flüssig, wie beispielsweise Hydrauliköl. Der hydraulische Stellantrieb 10 kann hauptsächlich beispielsweise aus Metall bestehen.
Die Druckmediumversorgung der Kammerräume A, B der Zylinderteile 11, 12 erfolgt getrennt. Anders ausgedrückt, die Druckmediumversorgung beispielsweise in den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 erfolgt nicht durch den Kammerraum A des äu-ßeren Zylinderteils 11. Für den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 ist sozusagen eine eigene, vom Kammerraum A des Zylinderteiles 11 getrennte und somit unabhängige Druckmediumversorgung angelegt. Das Gleiche erfolgt auch für den Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11. Die Druckmediumversorgungen sind sozusagen voneinander getrennt. Auf diese Weise kann das Druckmedium separat in den Zylinderteil 11, 12 geleitet werden.
Aufgrund der Ineinander-Anordnung der Zylinderteile 11, 12 haben diese, wie bereits vorher festgestellt, unterschiedliche Druckflächen. Der Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 ist dann kleiner und der Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11 ist größer. Somit bewegt sich der kleinere, d. h. der innere Zylinderteil 12, bei demselben Volumenstrom schneller als der größere, d. h. der äußere Zylinderteil 11. Infolge der für beide Zylinderteile 11, 12 separat angelegten Druckmediumversorgungen und somit der Bewegungen der Stellglieder 15, 16 wird beispielsweise hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit des hydraulischen Stellantriebs 10 ein Vorteil erzielt.
Aufgrund des Vorgenannten können die Kammerräume A, B der Zylinderteile 11, 12 verbindungslos sein oder zumindest ohne eine wesentliche Druckmediumverbindung zwischen den Kammerräumen A, B. Wenn der Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 und der Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 keine gegenseitige Verbindung aufweisen, wirkt sich die Druckmediumversorgung des Kammerraums B nicht wesentlich auf den anderen Kammerraum A aus und somit auch nicht auf das hierfür angeordnete Zylinderteil 11, sondern der Betrieb wird mit Zylinderteil 12 bewerkstelligt, für den der Großteil des Druckmediumflusses ursprünglich vorgesehen war.
Die Anordnung der Druckmediumversorgung 19 umfasst den am zylindrischen Teil 17.1 des äußeren Zylinderteils 11 angeschlossenen, mit dem Anschluss 18.1 versehenen ersten Kanal 63. Der Anschluss 18.1 und der erste Kanal 63 sind vorgesehen für die Leitung des Druckmediums, das die Arbeitsbewegung M1, M2 des Stellantriebs 10 erzeugt, in den hydraulischen Stellantrieb 10 und entsprechend aus diesem heraus. Der erste Kanal 63 befindet sich radial am Ende des zylindrischen Teils 17.1. Somit liegt der sich an dessen Ende befindliche Anschluss 18.1 im Umfang des zylindrischen Teils 17.1, von dem der Kanal 63 abgeht und bis zur Mittelachse des Stellantriebs 10 reicht. Das heißt, der Kanal 63 liegt dann in einem Winkel, speziell senkrecht zur Längsseite des Stellantriebs 10.
Die Anordnung der Druckmediumversorgung 19 umfasst weiterhin den zweiten Kanal 36, der mit dem am zylindrischen Teil 17.1 angeordneten ersten Kanal 63 verbunden ist. Als zweiter Kanal 36 dient jetzt das Rohr 35, das so angeordnet ist, dass es durch die Kolben 13.1, 13.2 verläuft, um eine Druckmediumverbindung zum Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 herzustellen. Mit Rohr 35 kann die Druckmediumversorgung des Kammerraums B des inneren Zylinderteils 12 hergestellt werden, um das Stellglied 16 des inneren Zylinderteils 12 in der Arbeitsrichtung M2 zu bewegen und gleichzeitig auch den Abfluss des Druckmediums von dort.
Dann ist der zweite Kanal 36 zumindest teilweise innerhalb der Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 angeordnet. Hierfür ist in der Kolbenstange 14.2 Raum für das Druckmedium und somit auch für das Rohr 35 vorgesehen. Außerdem ist der Kammerraum B des inneren Zylinders 12 dann sozusagen so angeordnet, dass er zumindest teilweise den inneren Zylinderteil 12 in der hohlen Kolbenstange 14.2 bildet. Außerdem liegt der Kammerraum B auch zwischen dem Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 und dem Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11 und somit in dem von der Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 begrenzten zylindrischen Teil innerhalb der hohlen Kolbenstange 14.1.
Das Rohr 35 liegt in Längsrichtung des hydraulischen Stellantriebs 10 an dessen Mittelachse. Das Rohr 35 verläuft durch den Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 und weiter durch den Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11, durch den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 und den Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 in die hohle Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12. Die Kolben 13.1, 13.2 sind mit Öffnungen versehen und der Kolben 13.1 zusätzlich mit den Dichtungen 66 für die Durchführung des Rohres 35. Auf diese Weise kann beispielsweise die Bewegung der Kolben 13.1, 13.2 zum Rohr 35 ermöglicht werden.
Aufgrund des Vorgenannten bildet der Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 sozusagen zur Kolbenstange 14.1 hin den äußeren Zylinderteil 11. Weiterhin bildet der Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 dann sozusagen wenigstens über einen Teil seiner Arbeitslänge den äußeren Zylinderteil 11 in der hohlen Kolbenstange 14.1. Dabei kann der Kammerraum B direkt an der hohlen Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 angrenzen und außerdem innerhalb der hohlen Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 liegen, die wiederum auch auf der Seite der Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 liegt und auch innerhalb derer.
Da der Kammerraum B des inneren Zylinderteils zu beiden Seiten seines Kolbens 13.2 liegt, d. h. zur Kolbenstange 14.2 des Zylinderteils 12 gesehen auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 13.2 und außerdem auch innerhalb der hohlen Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12, kann für den inneren Zylinderteil 12 sogar eine Arbeitsbewegung M1 erzeugt werden, indem der Kolben 13.2 auf beiden Seiten mit dem Druckmedium beaufschlagt wird. Auf diese Weise erhält man mehr Druckfläche. Ohne den großen Widerstand, den der Stellantrieb 10 erfährt, wird die Arbeitsbewegung M1 bereits allein durch das in die Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 eingeleitete Druckmedium erzeugt. Bei Widerstand wird auch der Kammerraum B zwischen den Kolben 13.1, 13.2 stärker beansprucht, in den das Druckmedium durch die Drossel im Kolben 13.2 eintritt. Darüber hinaus kann diese Konstruktion den Betrieb des inneren Zylinderteils gewährleisten.
Die Arbeitsbewegung M1 des äußeren Zylinderteils 11 wird durch das Druckmedium erzeugt, das zur Kolbenstange 14.1 gesehen auf die gegenüberliegende Seite des Kolbens 13.1 geleitet wird, d. h. in den ersten Kammerraum A, der das äußere zylindrische Teil 17.1 begrenzt. Auch hier werden derselbe Anschluss 18.1 und der hiermit verbundene erste Kanal 63 genutzt, durch die das Druckmedium in den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 geleitet werden kann.
Im hydraulischen Stellantrieb 10 liegt somit im größeren Zylinder ein zweiter kleinerer Zylinder. Dadurch weist der Stellantrieb 10 auch zwei ineinander angeordnete Kolben 13.1, 13.2 auf. Im Kolben des größeren Zylinders wird eine größere Fläche mit Hydraulikdruck beaufschlagt und die Zylinderkraft steigt proportional zur Fläche.
Der hydraulische Stellantrieb 10 umfasst außerdem auch Steuervorrichtungen 20 zur Steuerung des Betriebs des hydraulischen Stellantriebs 10 auf die bereits zuvor dargestellte Art und Weise. Zu den Steuervorrichtungen 20 gehört jetzt ein zwischen dem ersten Kanal 63 und dem zweiten Kanal 36 angeordnetes Ventil 46. Das Ventil 46 ist ausgelegt für die Steuerung der Druckmediumversorgung zwischen den Kammerräumen A, B, und noch spezifischer, abwechselnd zu den Kammerräumen A, B. Das Ventil 46 ist druckdifferenzgesteuert. Das heißt, dass das Druckmedium durch das Ventil 46 druckdifferenzgesteuert in die Kammerräume A, B geleitet wird, und spezieller die Druckmediumversorgung bei Bedarf abwechselnd zwischen den Kammerräumen A, B über das Ventil 46 erfolgt.
Die 3a und 3b zeigen einen ersten Anwendungsfall des in 2 dargestellten hydraulischen Stellantriebs 10 in dessen Längsquerschnitt detaillierter für die Ausführung des Ventils 46. Das Ventil 46 ist sozusagen von seinem Funktionsprinzip her ein druckdifferenzgesteuertes Spindelventil 47. Dazu gehört sozusagen ein Gehäuse 48, an dem die Anschlüsse 18.2, 18.3 zu den Kammerräumen A, B angebracht sind. Außerdem gehört dazu auch eine im Gehäuse 48 für eine Hin- und Herbewegung ausgelegte Spindel 49 zum abwechselnden Öffnen und Schließen der Anschlüsse 18.2, 18.3 zu den Kammerräumen A, B.
Das Ventil 46 ist so ausgelegt, dass es in Verbindung mit der Arbeitsbewegung M1 des Stellglieds 15 des äußeren Zylinderteils 11 den Austritt des Druckmediums aus dem Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 verhindert, damit die Bewegung des Arbeitsglieds 43 des Stellantriebs 10 hauptsächlich kontinuierlich sein kann. Im Spindelventil 47 befindet sich eine sich im Gehäuse 48 des Ventils 46 axial hin- und herbewegende Spindel 49 und beispielsweise an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuse 48 die Anschlüsse 18.2, 18.3 zu den Kammerräumen A, B. Die Spindel 49 ist so ausgelegt, dass sie abwechselnd den Eintritt, d. h. den Anschluss 18.3 zum ersten Kammerraum B schließt und den Eintritt, d. h. den Anschluss 18.2 zum zweiten Kammerraum A öffnet. Dann kann das Druckmedium auch nicht aus dem Kammerraum B austreten, da die Spindel 49 den Eintritt dazu, d. h. den am Ventil 46 angebrachten Anschluss 18.3 zum Kammerraum B schließt. Somit ist zusätzlich dazu, dass das Druckmedium aus dem Anschluss 18.1 durch den ersten Kanal 63 und den nächsten zweiten Kanal 36 in den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 geleitet wird, auch möglich, das in den ersten Kanal 63 geleitete Druckmedium durch das Ventil 46 in den Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 zu leiten. Dies vereinfacht insbesondere die Kanäle des Stellantriebs 10 zur Druckmediumversorgung der Kammerräume A, B. Somit entfällt infolge der Erfindung der Bedarf, unterschiedliche Kanäle für die Kammerräume A, B anzulegen.
Das zur Erzeugung einer überwiegend kontinuierlichen Bewegung des Arbeitsglieds 43 in Verbindung mit der Arbeitsbewegung M1 des Stellglieds 15 des äußeren Zylinderteils 11 zu den Steuervorrichtungen 20 gehörende Ventil 46 ist in dem hydraulischen Stellantrieb 10 integriert. Auf diese Weise ist es vor äußerer Belastung geschützt. Das Spindelventil 47 kann als Schieber- und/oder als Sitzventil ausgeführt werden, wie aus den nachfolgenden Anwendungsfällen hervorgeht.
Die beiden unteren Abbildungen in 3a zeigen als Ausschnittvergrößerungen im Querschnitt genauere Details des in 2 und in der oberen Abbildung von 3a dargestellten hydraulischen Stellantriebs 10. In der Ausschnittvergrößerung der rechten Abbildung in 3a ist zu sehen, dass das Ventil 46, speziell nun das Spindelventil 47, ein Gehäuse 48 umfasst und eine für die im Gehäuse 48 erfolgende axiale Hin- und Herbewegung ausgelegte Spindel 49. Die Spindel 49 kann aufgrund ihrer Bewegbarkeit auch als Schieber bezeichnet werden. Das Gehäuse 48 ist im zylindrischen Teil 17.1 des äußeren Zylinderteils 11 des hydraulischen Stellantriebs 10, spezieller an dessen Ende 57, ausgebildet. Die Spindel 49 ist rohrförmig. Die Spindel 49 ist steif am Kammerraum B des durch die Kolben 13.1, 13.2 geführten inneren Zylinderteils 12 befestigt, spezifischer am zweiten Kanal 36, der in dessen zylindrischen Teil 17.2 führt. Dabei wird das den zweiten Kanal 36 bildende Rohr 35 an einem Ende über die Spindel 49 von der Stirnwand 57 des zylindrischen Teils 17.1 des hydraulischen Stellantriebs 10 gestützt. Der Anschluss am Rohr 35 kann am Ende 26.1 der Spindel 49 erfolgen.
Hinsichtlich der Ausführung der Anschlüsse 18.2, 18,3 wird besonders auf die 3b verwiesen und weiter auf deren Ausschnittvergrößerung für den Anschluss 18.3. Der Klarheit halber sind 3b und die hieraus gebildete Ausschnittvergrößerung ohne Feder 62' dargestellt. Um die öffenbar zu schließenden Anschlüsse 18.2, 18.3 an den Kammerräumen A, B herzustellen, weist die Spindel 49 in diesem Fall die Anlageflächen 60.1, 60.2 für die im Gehäuse 48 für diese angeordneten Sitze 59.1, 59.2 auf. Somit umfasst das Gehäuse 48 die zwei Sitze 59.1, 59.2 zur Ausführung der Anschlüsse 18.2, 18.3 an den Kammerräumen A, B. Die Anlageflächen 60.1, 60.2 sind nun an der Spindel 49 an deren gegenüberliegenden Enden 26.1, 26.2 angeordnet. Entsprechend sind auch die Sitze 59.1, 59.2 im Gehäuse 48 an den gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Somit ist die Spindel 48 mit ihren Anlageflächen 60.1, 60.2 zwischen den Sitzen 59.1, 59.2 des Gehäuses 48 angeordnet. Dem dargestellten Anwendungsfall entsprechend kann das Ventil 46, was einen oder mehrere Anschlüsse 18.2, 18.3 anbetrifft, ein Sitzventil sein. In diesem Fall gehört dazu mindestens ein Sitz 59.1, 59.2 und mindestens eine Anlagefläche 60.1, 60.2 für einen Sitz 59.1, 59.2.
Das Gehäuse 48 wird an der Stirnseite 57 des zylindrischen Teils 17.1 durch eine Bohrung gebildet 61. Die Bohrung 61 ist zum Kammerraum A des äußeren Zylinders 11 hin mit einer Buchse 58' geschlossen, allgemeiner mit einem Deckel 58. So gehört zum Ventil 46 ein schließbarer Deckel 58 an der Seite des Kammerraums A des äußeren Zylinderteils 11 des Gehäuses 48. Der erste Kanal 63 ist für den Anschluss am Gehäuse 48 ausgelegt, d. h. zum Leiten des Druckmediums von Anschluss 18.1 in das Gehäuse 48.
Die Buchse 58' ist mit einer Öffnung für die Spindel 49 versehen. Außerdem befindet sich in der Buchse 58' bzw. dem Deckel 58 der erste Sitz 59.1 des Gehäuses 48 für die hierfür an der Spindel 49 vorgesehene erste Anlagefläche 60.1, die gemeinsam den ersten Anschluss 18.2 bilden. Dabei wird der den ersten Anschluss 18.2 bildende erste Sitz 59.1 an der Seite des Kammerraums A des äußeren Zylinderteils 11 des Gehäuses 48 angebracht, um eine Druckmediumverbindung zum Kammerraum A des äu-ßeren Zylinderteils 11 herzustellen. Die erste Anlagefläche 60.1, welche die Druckmediumverbindung vom Gehäuse 48 zum Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 öffnet und schließt, liegt an der im ersten Sitz 59.1 ausgebildeten Dichtfläche an. Somit werden mit der ersten Anlagefläche 60.1 und dem Sitz 59.1 der Eintritt und gegebenenfalls auch der Austritt des Druckmediums aus dem Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 geregelt. Am Boden der Bohrung 61, d. h. am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 48, befindet sich ein weiterer ringförmiger Sitz 59.2 für die an der Spindel 49 angebrachte zweite ringförmige Anlagefläche 60.2. Somit ist der zweite Sitz 59.2 an der Stirnseite 57 des zylindrischen Teils 17.1 ausgebildet. Die zweite Anlagefläche 60.2, die über die Spindel 49, und spezieller über die Rohrspindel 49', die Druckmediumverbindung vom Gehäuse 48 zum Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 öffnet und schließt, liegt an der im zweiten Sitz 59.2 ausgebildeten Dichtfläche an. Somit werden mit der zweiten Anlagefläche 60.2 und dem Sitz 59.2 der Eintritt des Druckmediums über die Rohrspindel 49' in das nachfolgende Rohr 35, d. h. den zweiten Kanal 36, und somit auch in den Kammerraum B und der Austritt von dort geregelt. Zu diesem Zweck weist die Rohrspindel 49' einen aus einer oder mehreren Öffnungen 27 gebildeten Eintritt 27' auf, der an dem am inneren Zylinderteil 12 im Gehäuse 48 angeordneten Anschluss 18.3 angelegt ist. Der Eintritt 27' befindet sich somit am anderen Ende 26.2 der Rohrspindel 49' . Die zum Eintritt 27' gehörenden Öffnungen 27 liegen senkrecht zur rohrförmigen länglichen Rohrspindel 49'. Es gibt vier Öffnungen 27, und sie liegen in einem 90-Grad-Winkel zueinander. Sie bilden sozusagen zwei über Kreuz liegende Öffnungspaare.
Die erste Anlagefläche 60.1 befindet sich auf der Schulter 25 an der Außenseite der Spindel 49. An der Schulter 25 ist eine zum Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 hin abgeschrägte Oberfläche, die als Anlagefläche 60.1 dient. Die abschrägte Oberfläche liegt an der Öffnung der als Deckel 58 für das Gehäuse 48 dienenden Buchse 58' an, wobei die Öffnung als Sitz 59.1 für die die Anlagefläche 60.2 bildendende abgeschrägte Oberfläche dient.
Die zweite Anlagefläche 60.2 ist wiederum am anderen Ende 26.2 der Spindel 49 angebracht. Der zweite Anschluss 18.3 ist also zum Kammerraum A des Zylinderteils 11 hin gesehen auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 48 angeordnet, um die Druckmediumverbindung zum Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 herzustellen.
Die Länge der Spindel 49, die Positionen der an der Spindel 49 ausgebildeten Anlageflächen 60.1, 60.2, die Länge des Gehäuses 48 und die Positionen der im Gehäuse 48 ausgebildeten Sitze 59.1, 59.2 sind so ausgelegt, dass mit einer kurzen axialen Hin- und Herbewegung der Spindel 49 abwechselnd der Anschluss 18.2 geschlossen und der zweite Anschluss 18.3 geöffnet werden können und umgekehrt.
Die Rohrspindel 49' kann über den zweiten Kanal 36 mit dem Druckmedium des Kammerraums B des inneren Zylinderteils 12 bewegt werden. Gemäß einem Anwendungsfall kann anstelle der dem Stand der Technik entsprechenden festen Montage innerhalb des hydraulischen Stellantriebs 10 nunmehr das durch die Kolben 13.1, 13.2 hindurchführende Rohr 35, allgemeiner gesagt der zweite Kanal 36, axial innerhalb des hydraulischen Stellantriebs 10 bewegt werden, beispielsweise um die Ventilfunktion mit dem Spindelventil 47 zu ermöglichen. In diesem Fall ist also das den zweiten Kanal 36 bildende Rohr 35 dazu geeignet, sich wie die im Gehäuse 48 bewegbare Spindel 49 in Längsrichtung des Stellantriebs 10 zu bewegen, also auch in Richtung der Arbeitsbewegung M1, M2 der Stellglieder 15, 16. Deshalb ist das Ventil 46 neben der Druckdifferenzsteuerbarkeit sozusagen auch mechanisch steuerbar und rückgekoppelt. Der innerhalb des hydraulischen Stellantriebs 10 herrschende Druck kann direkt mechanisch auf das Ventil 46 wirken, beispielsweise mittels der von Rohr 35 übertragenen Bewegung, wobei man auch von einer dynamischen Rückkopplung sprechen kann. Mittels des den zweiten Kanal 36 bildenden Rohrs 35 ist es also möglich, die Funktion von Ventil 46 mithilfe des Drucks des Druckmediums von Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 fernzusteuern.
So kann der zweite Kanal 36 den funktionellen Teil des Ventils 46 bilden, eine Art Verlängerung des Spindelventils 47 und somit auch der hierzu gehörenden Spindel 49. Zusätzlich zu der zum Spindelventil 47 gehörenden Spindel 49 kann auch der zweite Kanal 36 so angeordnet werden, dass er sich zur Steuerung der Druckmediumversorgung mit der Rohrspindel 49' axial hin- und herbewegt, um die Arbeitsbewegung M1, M2 wahlweise mit dem Stellglied 15, 16 des inneren oder äußeren Zylinderteils 12, 11 zu erzeugen.
Die Wirkung, durch die das Spindelventil 47 über den zweiten Kanal 36 axial hin- und herbewegt bewegt wird, ist hier mechanisch, d. h. eine durch Bewegung erzeugte Wirkung, da sich auch das zum zweiten Kanal 36 gehörende Rohr 35 druckdifferenzgesteuert bewegen kann, wobei auch die zum Spindelventil 47 gehörende Spindel 49 entsprechend bewegt wird. Wenn die Spindel 49 steif am Ende des sich axial bewegenden Rohres 35 befestigt ist, bewegt auch sie sich in der Gehäusekonstruktion 48 axial hin und her.
Das Rohr 35 ist mit Abstand zur Buchse 58', d. h. zum Deckel 58 des Gehäuses 48, mit der Spindel 49 verbunden. Darüber hinaus ermöglicht die für die Spindel 49 vorgesehene Öffnung der Buchse 58' und/oder die Form des Außenumfangs der Spindel 49 (Referenzzeichen 79 in 3c) den Durchfluss des Druckmediums durch die Öffnung in der Buchse 58', d. h. den Sitz 59.1, in den Kammerraum A und entsprechend gegebenenfalls auch aus diesem heraus, wenn die Anlagefläche 60.1 in der Spindel 49 von dem hierfür in der Buchse 58' vorgesehenen Sitz 59.1 gelöst ist. Somit kann in dem druckdifferenzgesteuerten Spindelventil 47 das Rohr 35, das den das Druckmedium in die Kammer B leitenden zweiten Kanal 36 bildet, entweder als direkter mechanischer Antrieb der Spindel 49 genutzt werden und/oder zumindest als Funktionsteil, das das auf die Spindel 49 wirkende Druckmedium leitet, allgemeiner als Funktionsteil, das die Funktion der Spindel 49 bewirkt.
Der zweite Kanal 36 im obigen Anwendungsfall ist sozusagen dafür ausgelegt, als Kolben 22' für das Ventil 46 in entgegengesetzter Richtung zur Arbeitsbewegung M1, M2 der Stellglieder 15, 16 zu fungieren. Das Druckmedium der Kammer B des inneren Zylinderteils 12 dient dazu, auf den Kolben 22' zu wirken. Um als Kolben 22' zu arbeiten, kann der zweite Kanal 36 eine oder mehrere Druckflächen 67.1 umfassen. Die Druckfläche 67.1 ist mit dem Druckmedium beaufschlagbar, das zur Kammer B des inneren Zylinderteils 12 geleitet wird und dort anschließend wirkt.
Die Spindel 49 hat eine oder mehrere effektive Druckflächen 67.2, 67.3, 68.1, 68.2. Die an der Spindel 49 angeordneten Druckflächen 67.2, 67.3, 68.1, 68.2 sind ebenfalls zur Regelung des Ventils 46 mit einem Druckmedium beaufschlagbar. Genauer gesagt sind eine oder mehrere der an der Spindel 49 angebrachten Druckflächen 67.2, 67.3 ebenso wie der Kolben 22' mit dem auf den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 wirkenden Druckmedium beaufschlagbar. Die Druckflächen 67.2, 67.3, 68.1, 68.2 der Spindel 49 sind mit einem Druckmedium beaufschlagbar, um die Funktion des Ventils 46 vorzugsweise aus entgegengesetzten Richtungen zu steuern. Dabei sind eine oder mehrere der an Spindel 49 angeordneten Druckflächen 68.1, 68.2 durch das im ersten Kanal 63 und damit auch im Gehäuse 48 wirkende Druckmedium beaufschlagbar.
Das Ventil 47 umfasst außerdem ein Lastelement 62, das auf die Spindel 49 wirken kann. Das Lastelement 62 ist nunmehr eine an der Bohrung 61 angebrachte Feder 62' oder ein entsprechendes Teil. Das Lastelement 62 ist so ausgelegt, dass es in entgegengesetzter Richtung zu den Druckflächen 67.1 - 67.3 wirkt, die für das auf den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 wirkende Druckmedium vorgesehen sind. Die Federkraft der Feder 62' dient dazu, die Funktion des Spindelventils 47 zu regeln, d. h. die auf Druckdifferenzen basierende Druckmediumversorgung der Kammern A und B.
Die Bewegung der Spindel 49 wird durch den Druck im Inneren des Stellantriebs 10 erzeugt. Der Druck wirkt auf die effektiven Flächen des als zweiter Kanal 36 dienenden Rohrs 35 und der Spindel 49, die vorstehend als Druckflächen bezeichnet wurden. In den Vergrößerungsausschnitten der beiden unteren Abbildungen der 3a und von 3b zeigen die Referenznummern 67.1 - 67.3 und 68.1, 68.2 die Ausbildung der Wirkungs- bzw. der Druckflächen des Druckmediums im Anwendungsfall.
Die Druckflächen 67.1, 67.2 können beispielsweise Ringflächen umfassen. Die Dichtungen 66 im Kolben 13.1 bilden den Außenumfang der Ringfläche (Durchmesser beispielsweise 18 mm) und der kleinste Innendurchmesser des Rohres 35 entsprechend den Innenumfang der Ringfläche. Die nach rechts, also entgegen der Arbeitsbewegung M1, M2 wirkenden effektiven Ringflächen sind mit der Referenznummer 67.1, 67.2 gekennzeichnet. Es handelt sich nun um die Ringfläche 67.1 am Ende des Rohres 35 und die Ringfläche 67.2 am Ende 26.1 der Spindel 49 im Inneren des Rohres 35 (Durchmesser beispielsweise 8 mm) . Die mit der Referenznummer 68.1, 68.2 gekennzeichneten Druckflächen bilden hierzu bei links stehender Rohrspindel die Gegenkraft. Diese Druckflächen 68.1, 68.2 befinden sich nunmehr in der Spindel 49. Es handelt sich nun um die Ringfläche 68.1 der an der Schulter 25 der Spindel 49 ausgebildeten Stufe (Durchmesser beispielsweise 16 mm) und die Ringfläche 68.2 (Durchmesser beispielsweise 8 mm), die die zweite Anlagefläche 60.2 der Spindel 49 bildet, die für den zweiten Sitz 59,2 ausgebildet ist. Im dargestellten Anwendungsfall heben sich nun die entgegengesetzt gerichteten ringförmigen Druckflächen 67.1, 67.2 und 68.1, 68.2 gegenseitig auf.
Im Anwendungsfall gehört zur Rohrspindel 49' auch eine an deren Ende 26.2 angebrachte geschlossene Verlängerung 28. Genauer gesagt ist die Verlängerung 28 an der Rohspindel 49' hinter dem Eintritt 27' angebracht, der zwischen dem für das Druckmedium angelegten Gehäuse 48 und dem im Inneren der Rohrspindel 49' ausgebildeten Kanal 24 angebracht ist. Die Verlängerung 28 weist am Ende des Kanals 24 eine Druckfläche 67.3 auf, die ebenfalls durch das auf den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 wirkende Druckmedium beaufschlagbar ist. Die Rohrspindel 49' ist sozusagen an ihrem Ende 26.2 geschlossen. Wenn der Druck im Kammerraum B des kleinen, d. h. des inneren Zylinderteils 12 steigt, so dass die auf die Spindel 49 wirkende Druckfläche 67.3 mit einer größeren Kraft beaufschlagt wird als der Federkraft der Feder 62', dann bewegt sich die Spindel 49 nach rechts. Die Druckfläche 67.3 entspricht im Wesentlichen der Querschnittsfläche der Spindel 49, also der Querschnittsfläche der für die Verlängerung 28 angeordneten Bohrung 38. So ist auch die Verlängerung 28 sozusagen ein Kolben 22 für die Rohrspindel 49'.
Die Verlängerung 28 dient sozusagen dazu, als Kolben 22 für das Ventil 46 in entgegengesetzter Richtung zur Arbeitsbewegung M1, M2 der Stellglieder 15, 16 zu wirken. Das Druckmedium der Kammer B des inneren Zylinderteils 12 dient dazu, auf den Kolben 22 zu wirken. Um als Kolben 22 zu arbeiten, umfasst die Verlängerung 28 eine oder mehrere Druckflächen 67.3. Die Druckfläche 67.3 ist mit dem Druckmedium beaufschlagbar, das zur Kammer B des inneren Zylinderteils 12 geleitet wird und dort anschließend wirkt.
Im dargestellten Anwendungsfall ist die Verlängerung 28 so ausgelegt, dass sie neben der Ausbildung der daran angeordneten Druckfläche 67.3 beispielsweise auch die Lüftungsanordnung 44 des Spindelventils 47 bildet. Noch allgemeiner ausgedrückt umfasst die Rohrspindel 49' außerdem eine an ihrem Ende 26.2 angebrachte geschlossene Verlängerung 28 zur Beeinflussung des Spindelventils 47 von außerhalb des hydraulischen Stellantriebs 10. Zu diesem Zweck umfasst die Verlängerung 28 auch die Druckfläche 39 außerhalb des Spindelventils 47. Einem Anwendungsfall gemäß sind die Verlängerung 28 und die daran angeordnete Druckfläche 39 als Teil der bereits erwähnten Lüftungsanordnung 44 ausgelegt (engl. air-vented). In der Lüftungsanordnung 44 ist die äußere Druckfläche 39 des Spindelventils 47 im Zusammenhang mit der Arbeitsbewegung M1, M2 der Stellglieder 15, 16 der Zylinderteile 11, 12 mit dem Druck der Tankleitung beaufschlagbar. Das heißt, dass die Spindel 49 des Spindelventils 47 hier im Wesentlichen frei von Gegendruck ist. Der Druck der Tankleitung kann dabei dem Luftdruck entsprechen, bei Baggern beispielsweise jedoch typischerweise einige zehn Bar betragen. Die Kammer 39 ist sozusagen in den Luftraum kanalisiert. Dadurch wird gewährleistet, dass das Ventil 46 seinen Zustand ändert, wenn die Druckmediumversorgung vom Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 zum Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 wechselt. Die Lüftungsanordnung 44 ermöglicht also die Bewegung der Spindel 49 von links nach rechts.
Darüber hinaus kann die Lüftungsanordnung 44 auch dafür ausgelegt sein, den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 vom Druckmedium über den Anschluss 18.3 in das Gehäuse 48 und von dort zum ersten Kanal 63 zu entleeren. Dabei ist die Druckfläche 39 im Zusammenhang mit der Rück- bzw. Negativbewegung des Stellantriebs 10 wiederum mit dem Druck beaufschlagbar, der die Rückbewegung der Stellglieder 15, 16 der Zylinderteile 11, 12 bewirkt, d. h. mit dem zum Anschluss 18.4 geleiteten Druck.
Für die Verlängerung 28 ist als Verlängerung des auf der Rohrspindel 49' am Ende 57 des zylindrischen Teils 17.1 des äußeren Zylinders 11 angeordneten Gehäuses 48 ein weiteres Gehäuse 38 angeordnet für die mit einer an der Außenseite der Spindel 49 angeordneten Druckfläche 39 versehene Verlängerung 28. Das Gehäuse 38 enthält die Dichtungen 73 für die Verlängerung 28. Der Kanal 37 ist für die Verbindung mit dem Gehäuse 38 ausgelegt und dient der Lüftung und/oder dem Druck, der die Rückbewegung erzeugt und somit ermöglicht. Somit ist der Anschluss 18.4 des Stellantriebs 10 beispielsweise über einen externen Kanal mit diesem Kanal 37 verbunden. Während der Arbeitsbewegung M1, M2 sind der Kanal 37 und das Gehäuse 38 jedoch drucklos, genauer gesagt frei von Druckmedium. In diesem Fall wirkt auf die Druckfläche 39 also nur der Druck der Tankleitung, wie beispielsweise der Luftdruck oder ein Druck von höchstens einigen zehn Bar. Im dargestellten Anwendungsfall ist die Verlängerung 28 im Verhältnis zum rohrförmigen Teil der Spindel 49 etwas schmaler ausgebildet, um den Anschluss 18.3 nach dem Sitzventilprinzip auszulegen. Da die Druckfläche 67.3 unmittelbar hinter dem Eintritt 27' in der Verlängerung 28 liegt, entspricht ihre Arbeitsfläche dem Querschnitt des Außendurchmessers der Verlängerung 28, d. h. der Kammer 38.
Mit der Federkraft der an der Bohrung 61 angebrachten Feder 62' oder der von einem anderen entsprechenden Lastelement 62 erzeugten Kraft wird die Funktion des Spindelventils 47, d. h. die Druckmediumversorgung der Kammern A und B, auf den Druckdifferenzen basierend geregelt. Das Lastelement 62 drückt die erste Anlagefläche 60.1 (Anschluss 18.2 des Kammerraums A) gegen den an der Buchse 58' angeordneten Sitz 59.1. In diesem Fall kann das Druckmedium nicht in die Kammer A gelangen. Das Lastelement 62 ist jedoch so dimensioniert, dass es nach Erreichen des durch die Federkraft der Feder 62 bestimmten Druckkriteriums auch ein Lösen der ersten Anlagefläche 60.1 vom Sitz 59.1 ermöglicht und somit den Eintritt des Druckmediums in die Kammer A. Dabei wird der Eintritt des Druckmediums zum Rohr 35 (und Austritt) am gegenüberliegenden Ende 26.2 der Spindel 49 geschlossen. Das Lastelement 62 ist sozusagen im Verhältnis zu einer oder mehreren Druckflächen 67.3 so dimensioniert, dass bei Unterschreiten des eingestellten Druckkriteriums das Lastelement 62 die Druckmediumverbindung 18.3 zum Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 offen hält und wiederum die Druckmediumverbindung 18.2 zum Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 schließt.
Wenn der Druck in der Kammer B wieder abnimmt, d. h. wenn sich das Arbeitselement 43 bewegt, bewegt die Feder 62' die Spindel 49 nach links und verschließt so den Eintritt des Druckmediums zum Kammerraum A mit der ersten Anlagefläche 60.1 der Spindel 49 und löst die zweite Anlagefläche 60.2 vom Sitz 59.2, wobei der Anschluss 18.3 geöffnet wird und der Eintritt des Druckmediums am Ende der Rohrspindel 49 ermöglicht wird, von dort aus weiter zum Rohr 35 und von dort zum Kammerraum B. Zusätzlich ist das Lastelement 62 im Verhältnis zu einer oder mehreren Druckflächen 67.3 so dimensioniert, dass bei Unterschreiten des eingestellten Druckkriteriums das Lastelement 62 die Druckmediumverbindung 18.3 zum Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 offenhält und wiederum die Druckmediumverbindung 18.2 zum Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 schließt.
Die Anlageflächen 60.1, 60.2 liegen daher an den gegenüberliegenden Enden der Spindel 49 und voneinander abgewandt. Die Sitze 59.1, 59.2 liegen wiederum an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 48 und sind einander zugewandt. Auf diese Weise kann mit der sich hin- und herbewegenden Spindel 49 abwechselnd der Druckmediumanschluss 18.2, 18.3 zum ausgewählten Kammerraum A, B geschlossen und entsprechend gleichzeitig der andere Druckmediumanschluss 18.3, 18.2 zum ausgewählten Kammerraum B, A geöffnet werden.
Auf diese Weise wird eine überwiegend kontinuierliche Bewegung für den hydraulischen Stellantrieb 10 und das damit verbundene Arbeitsglied 43 erzeugt. In diesem Fall darf sich der Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 bei Inbetriebsetzung des äußeren Zylinderteils 11 nicht von dem dort bereits zugeführten Druckmedium entleeren, sondern es verbleibt dort im Wesentlichen auch im Zusammenhang mit der Arbeitsbewegung M1 des Stellglieds 15 des äußeren Zylinderteils 11. Somit setzt die Arbeitsbewegung M1 des äußeren Zylinderteils 11 von Anfang an auch die Arbeitsbewegung M2 des Stellglieds 16 des inneren Zylinderteils 12 fort und der Betrieb des hydraulischen Aktors 10 wird nicht unterbrochen, wie es beispielsweise passieren würde, wenn sich der Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 mit der Bewegung des äußeren Zylinderteils 11 entleeren würde, und wo also zunächst der Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11 zusammen mit dem Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 gefahren würde, bevor die Bewegung des Arbeitselements 43 wieder fortgesetzt wird.
Aus dem Vergrößerungsausschnitt von der linken unteren Abbildung von 3a ist ersichtlich, dass auf der Seite des inneren Zylinderteils 12 ein zweiter Kanal 36, nun ein Rohr 35, so durch den Kolben 13.2 verläuft, dass gleichzeitig der Durchfluss des Druckmediums durch den Kolben 13.2 in den Raum B zwischen dem Kolben 13.2 und dem Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11 ermöglicht wird, um die Arbeitsbewegung M2 für den inneren Zylinderteil 12 und dessen Stellglied 16 zu erzeugen. Durch den kleinen Spalt 72 zwischen dem Rohr 35 und der dafür vorgesehenen Öffnung im Kolben 13.2 kann dieses Druckmedium hin und zurück in den Kammerraum B zwischen den Kolben 13.1, 13.2 und in die hohle Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 gelangen.
Einem Anwendungsfall gemäß kann das Ende des zweiten Kanals 36 ein Anschlagelement 65 aufweisen, das dazu ausgelegt ist, mit dem Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 zusammenzuwirken, um die Arbeitsbewegung des hydraulischen Stellantriebs 10 zu stoppen. Zu diesem Zweck kann im Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 auch ein Gehäuse 54 für eine daran anzubringende Feder 55 ausgebildet sein. Am Ende des Rohres 35 ist eine Anschlagbuchse 65', allgemeiner gesagt ein Anschlagelement 65, das gegen die Feder 55 wirkt. Die Konstruktion ist ein Beispiel für die Einstellung der maximalen Länge des hydraulischen Stellantriebs 10. Wird die maximale Länge erreicht, wird die Arbeitsbewegung des Stellantriebs gestoppt.
Genauer gesagt ist das Anschlagelement 65 einem Anwendungsfall gemäß dazu ausgelegt, die Arbeitsbewegung M2 des inneren Zylinderteils 12 mechanisch zu stoppen. Dies geschieht, wenn der Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 das Anschlagelement 65 erreicht. Das Erreichen kann infolge der alleinigen Bewegung des inneren Zylinderteils 12, der alleinigen Bewegung des äu-ßeren Zylinderteils 11 oder einer Kombination aus diesen erfolgen.
Zusätzlich zur mechanischen Bewegungsblockierung ist das Anschlagelement 65 im dargestellten Anwendungsfall auch dazu geeignet, über den zweiten Kanal 36 die vom inneren Zylinderteil 12 und insbesondere von dessen Kolben 13.2 erzeugte Kraft auf das Spindelventil 47 zu übertragen, um die Arbeitsbewegung M1 des äußeren Zylinderteils 11 mit dem Ventil 46 zu stoppen. Dies ist ein Beispiel für die Wirkung auf das Ventil 46, die durch den zweiten Kanal 36 erzeugt wird, der durch das Rohr 35 gebildet wird. Der Kolben 13.2 wirkt sozusagen mechanisch auf das Ventil 46. Wie oben erwähnt, drückt der Kolben 13.2 beim Erreichen des Anschlagelements 65 dieses nach links. Da das Anschlagelement 65 am Rohr 35 befestigt ist, verschiebt sich auch das Rohr 35 nach links. Dabei wird auch die mit dem Rohr 35 verbundene Ventilspindel 47 nach links gezogen, wodurch der erste Anschluss 18.2 des Ventils 46 zum Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 sicher verschlossen wird. Dies liegt daran, dass die an der Spindel 49 angebrachte Anlagefläche 60.1 fest gegen den in der Buchse 58' des Gehäuses 48 befindlichen Sitz 59.1 gedrückt wird.
3c zeigt noch eine weitere mögliche Ausführungsform des Ventils 46. Dabei sind am Gehäuse 48 des Ventils 46 Verschlussmittel 21 angebracht, die verhindern, dass das Druckmedium aus dem ersten Kanal 63 in das Gehäuse 48 gelangt. Mit dieser Lösung wird im Zusammenhang mit der Längenbegrenzung auch verhindert, dass das Druckmedium in die Spindel 49, also in den inneren Zylinderteil 12 gelangt. Damit ist es möglich, mit dem Ventil 46 eine Längenbegrenzung beider Zylinderteile 11, 12 zu erreichen.
Zu den Verschlussmitteln 21 gehört nunmehr ein im Gehäuse 48 hin und her bewegbares Verschlussteil 74. In diesem Fall besteht das Verschlussteil 74 aus einem hülsenförmigen Körper 23 mit einer Öffnung 31, um den Ein- und Austritt des Druckmediums in die Spindel 49 relativ zum ersten Kanal 63 zu ermöglichen. Darüber hinaus verfügt der Körper 23 auch über eine Schulter 32, mit der die Verschlussfunktion hergestellt wird. Die Schulter 32 schließt zuerst den Kanal 63. Darüber hinaus weist die Schulter 32 noch eine Ventilfläche 56.1 auf für die an dem das Gehäuse 48 schließenden Deckel 58 angebrachte Anlagefläche 56.2. Mit diesen wird der Eintritt des Druckmediums zum Gehäuse 48 verschlossen. Der hülsenförmige Körper 23 bildet nun einen Teil des Deckels. Er legt sich mit der Dichtung 45.1 an der dafür im Deckel 58 angelegten Öffnung an. In diesem Fall ist in diesem hülsenartigen Körper 23 auch der erste Sitz 59.1 des Ventils 46 ausgebildet. Die Verschlussmittel 21 umfassen in dem dargestellten Anwendungsfall außerdem ein Rückstellelement 29, nun eine Feder 29', das im Gehäuse 48 für den hülsenartigen Körper 23 angeordnet ist. Die durch die Feder 29' erzeugte Federkraft wirkt entgegengesetzt zur Feder 62', die auf der Spindel 49 angeordnet ist. Auf der Seite der Lüftungsanordnung 44 des Gehäuses 48 befindet sich ein Buchsenkörper 30, der dazu ausgelegt ist, den Außenumfang des zweiten Gehäuses 38 abzudichten. Er legt an dem vom Verschluss gebildeten hülsenförmigen Körper 23 an. Der Buchsenkörper 30 weist in der Mitte eine Bohrung auf, an der die am Ende 26.2 der Rohrspindel 49' angeordnete geschlossene Verlängerung 28 dicht anlegt.
Die dargestellte Verschlusskonstruktion funktioniert so, dass beim Ankommen des Kolbens 13.2 am Anschlagelement 65 das Rohr 35 die an seinem Ende angebrachte Spindel 49 gegen die Feder 29' des Verschlusses 21 zieht. Die Schulter 25 der Spindel 49 korrespondiert mit dem hülsenartigen Körper 23, der dadurch nach links bewegt wird. Dadurch verschließt die Schulter 32 des hülsenartigen Körpers 23 den Kanal 63, und die Flächen 56.1, 56.2 werden aneinander gelegt. Dadurch wird verhindert, dass das Druckmedium in das Gehäuse 48 und somit von dort auch durch den zweiten Anschluss 18.3 des Ventils 46 in den im Inneren der Spindel 49 gebildeten Kanal 24 gelangt. Auf diese Weise wird durch diese im Ventil 46 angeordnete mechanische Verschlusslösung der Eintritt des Druckmediums auch zur Arbeitsseite des inneren Zylinderteils 12, also zum Kammerraum B, verhindert.
3c zeigt auch eine Variante zur Anordnung der Anschlüsse zum Ventil 46. Das Ventil 46 kann, was ein oder mehrere Anschlüsse 18.3 angeht, ein Schieberventil sein. Ein weiteres Gehäuse 38 ist als Verlängerung des auf der Rohrspindel 49' im Schieberventil angeordneten Gehäuses 48 ausgebildet. Im Bereich des zweiten Gehäuses 38, das nun auch als Verschlussgehäuse bezeichnet werden kann, ist ein zu verschließender Eintritt 27' zum inneren Zylinderteil 12 der Rohrspindel 49' angeordnet. In 3c ist der zweite Anschluss 18.3 des Ventils 46, durch den das Druckmedium zum und vom Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 geleitet wird, nach diesem Schieberprinzip ausgeführt. In diesem Fall ist am Ventil 46 ein Schieber- und Sitzventil angeschlossen. Der erste Anschluss 18.2 ist nach demselben Sitzventilprinzip ausgeführt wie bereits zuvor dargestellt.
In 3c ist der zweite Anschluss 18.3 in der geöffneten Position dargestellt. Das Druckmedium gelangt dann aus dem von der Feder 62' umfassten Gehäuse 48 durch den Eintritt 27' in das Rohr 24 innerhalb der Spindel 49. Wenn der Druck im Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 steigt, bewegt sich die Spindel 49 nach rechts. In diesem Fall schließt sich der Anschluss 18.3, da die in der Spindel 49 den Eintritt 27' bildenden Öffnungen mit der Spindel 49 in den Bereich 78 wandern, der an dem hülsenartigen Körper 30 anliegt. Die Anordnung zwischen der Bohrung im hülsenartigen Körper 30 und der Verlängerung ist so eng, dass das Druckmedium nicht aus dem Gehäuse 48 in die Spindel 49 hinein oder aus dieser heraus gelangen kann. Bei diesem Anwendungsfall entfällt somit der Sitz 59.2, außerdem weisen die Spindel 49 und die Verlängerung 28 den gleichen Durchmesser auf.
Das Anschlagelement 65, die hiermit eingestellte Begrenzung der maximalen Länge und die Beeinflussung des Ventils 46 sind optional. Die Ausführung des Stellantriebs 10 ist auch ohne sie möglich. In diesem Fall kann beispielsweise eine externe Blockierung des Stellantriebs 10 zur Einstellung der maximalen Bewegung eingesetzt werden. Zusätzlich kann in diesem Fall der Stellantrieb 10 auch eine Druckgrenze 77 aufweisen.
3c zeigt beispielhaft die Form der Spindel 49 an ihrem ersten Ende 26.1. Der Außenumfang der Rohrspindel 49' wird nun in die im hülsenförmigen Körper 23 angelegte Öffnung gedrückt, während der erste Anschluss 18.2 geschlossen ist. Wenn sich die Spindel 49 nach rechts bewegt, öffnet sich der Anschluss 18.2 nicht sofort, sondern die Verdichtung wird über eine Distanz fortgesetzt. Die Distanz ist so ausgelegt, dass der zweite Anschluss 18.3 Zeit hat, sich zu schließen. Zu diesem Zweck weist der Außenumfang der Spindel 49 beispielsweise eine ringförmige Stufe 79 oder dergleichen auf, die den Anschluss 18.2 öffnet, wenn sich die Spindel 49 weit genug nach rechts bewegt hat. Gleichzeitig wird der zweite Anschluss 18.3 geschlossen. Durch die Stufenausbildung 79 verringert sich somit der Außenquerschnitt der Rohrspindel 49', um den Anschluss 18.2 zu öffnen. Eine ähnliche Konstruktion kann bei Sitzventilausführungen angewendet werden, insbesondere wenn beide Anschlüsse 18.2, 18.3 nach dem Sitzventilprinzip ausgeführt sind.
Das Spindelventil 47 ist mit dem ersten Kanal 63 verbunden, an dessen Ende sich der Anschluss 18.1 befindet, um das Druckmedium in den hydraulischen Stellantrieb 10 zu leiten und nun entsprechend von dort heraus. Vom Anschluss 18.1 wird das Druckmedium entlang des ersten Kanals 63 zum Spindelventil 47 und von dort weg geleitet.
Am Ende 57 des zylindrischen Teils 17.1 oder im entsprechenden Rahmenteil des Stellantriebs 10 kann optional noch ein Rückschlagventil 64 oder eine ähnliche Vorrichtung vorhanden sein, um die Entleerung der Kammer A des äußeren Zylinderteils 11 zu gewährleisten und zu beschleunigen. Bei der Druckmediumversorgung der Kammerräume A, B verhindert das Rückschlagventil 64, dass das Druckmedium durch dieses in den Kammerraum A des äu-ßeren Zylinderteils 11 eindringt. Das Rückschlagventil 64 ist so dimensioniert, dass es während der Rück- oder Negativbewegung des Stellantriebs 10 den Eintritt des Druckmediums aus dem Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 in den ersten Kanal 63 ermöglicht, jedoch nicht, wenn das Druckmedium aus dem Gehäuse 48 in den Kammerraum A geleitet wird.
Der hydraulische Stellantrieb 10 kann doppelt wirkend sein. Im Stellantrieb 10 kann die Rückbewegung der Zylinderteile 11, 12 mit einem Druckmediumanschluss 18.4 bewerkstelligt werden. Durch diesen wird das Druckmedium in die Kammer 69 geleitet, die zwischen dem zylindrischen Teil 17.1 und der Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 liegt. Das Druckmedium wirkt von der Kolbenstange 14.1 her auf den Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11. Dadurch wird eine Negativbewegung des äußeren Zylinderteils 11 erzeugt. An der Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 befinden sich wiederum der Anschluss 18.5, der Längskanal 70 der Kolbenstange 14.1 und der Anschluss 18.6 zur Weiterleitung des Druckmediums in den zwischen der Kolbenstange 14.1 des äußeren Zylinderteils 11 und der Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 ausgebildeten Raum 71. Das Druckmedium wirkt dabei von der Kolbenstange 14.2 her auf den Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12. Dadurch wird eine Negativbewegung des inneren Zylinderteils 12 erzeugt. Auf diese Art und Weise wird die Konstruktion des Stellantriebs 10 vereinfacht. Die Rückbewegung erfolgt schnell, da die Ölräume 69, 71 für die Einwärtsbewegung relativ klein sind. Darüber hinaus befinden sich alle Anschlüsse 18.1, 18.4 am zylindrischen Teil 17.1 des hydraulischen Stellantriebs 10, der in der Regel keiner oder nur geringer Bewegung ausgesetzt ist. Dabei unterliegen die mit diesen verbundenen Schläuche einer geringen Bewegungsbeanspruchung und sie liegen darüber hinaus geschützt beispielsweise im Inneren des Rahmens des 52 des Anwendungsgerätes.
Die 4a - 4d zeigen die Funktionsweise des oben erläuterten hydraulischen Stellantriebs 10 Schritt für Schritt. Gleichzeitig wird auf die in den unteren Abbildungen von 3a und in 3b dargestellten Vergrößerungsausschnitte verwiesen. 4a zeigt ein Beispiel für den Ausgangszustand beim Betrieb des Stellantriebs 10. Der Stellantrieb 10 befindet sich dabei in seiner Mindestlänge und die Druckversorgung in die +-Richtung wird gestartet. Wenn die Feder 62 des Spindelventils 47 die Spindel 49 und insbesondere die darin befindliche erste Anlagefläche 60.1 gegen ihren Sitz 59.1 drückt, gelangt das Druckmedium nicht zwischen Anlagefläche 60.1 und Sitz 59.1 hindurch und durch die nachfolgende Buchse 58' in den Kammerraum A des äußeren, d. h. größeren Zylinderteils 11. Wenn die Spindelkonstruktion 49 von der Feder 62 belastet an die Buchse 58' gedrückt wird, ist wiederum die andere Anlagefläche 60.2 am gegenüberliegenden Ende der Spindel 49 von ihrem Sitz 59.2 gelöst. Dadurch gelangt das Druckmedium vom Kanal 63 durch das Gehäuse 48, den Anschluss 18.3 und den Eintritt 27' in die Rohrspindel 49' und von dort zum Rohr 35, das in die Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 führt, d. h. zum zweiten Kanal 35 und durch diesen auch zur Kammer B zwischen die Kolben 13.1, 13.2. Dabei beginnt der Druck des Druckmediums im Kammerraum B des kleineren, also inneren Zylinderteils 12 zu wirken und das Stellglied 16 des Zylinderteils 12 beginnt, sich mit der Bewegung M2 nach links zu bewegen.
4b zeigt beispielhaft eine Situation, in der das Druckmedium wie vorstehend beschrieben in den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 geleitet wurde und die Arbeitsbewegung mit dem Stellglied 16 des inneren Zylinderteils 12 erzeugt wurde. Bei dieser Arbeitsbewegung kann es zu einem bestimmten Zeitpunkt vorkommen, dass der Stellantrieb 10 auf eine Gegenwirkung stößt. Dann reicht die Kraft des inneren Zylinderteils 12 nicht aus, um eine Bewegung hervorzurufen. In diesem Fall stoppt die Bewegung des Stellantriebs 10 kurzzeitig und der Druck im Kammerraum B des kleineren, also inneren Zylinderteils 12 steigt über den Grenzdruck, der beispielsweise 150 bar betragen kann. Der Druck wirkt auf das Rohr 35 und darüber hinaus auch auf die Spindel 49 und bewegt diese somit axial, beispielsweise an einer oder mehreren der vorher genannten Flächen 67.3. Dadurch bewegt sich das Rohr 35 und gleichzeitig auch die an seinem Ende angeschlossene Spindel 49 nach rechts, da die durch den erhöhten Druck im Kammerraum B darauf wirkenden Kräfte die Federkraft der Feder 62' im Gehäuse 48 übersteigen.
4c zeigt eine der vorstehend erwähnten vergleichbare Situation, in welcher der Widerstand, auf den das Arbeitsglied 43 traf, ausreichend groß war und der äußere, d. h. größere Zylinderteil 11 sich infolgedessen in Bewegung setzte. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die Spindel 49 in ihrem Gehäuse 48 nach rechts bewegt. Dadurch ist der Eintritt des Druckmediums zum Zylinderraum A des größeren, also äußeren Zylinderteils 11 durch den Anschluss 18.2 geöffnet, wenn sich die Anlagefläche 60.1 von ihrem Sitz 59.1 gelöst hat. Der innere bzw. kleine Zylinderteil 12 ist dagegen hydraulisch verriegelt, so dass das Druckmedium nicht aus dem Kammerraum B austreten kann. Dies ist wiederum darauf zurückzuführen, dass die Anlagefläche 60.2 gegen den Sitz 59.2 gedrückt wird, wodurch der Eintritt des Druckmediums und gleichzeitig der Austritt aus dem Kammerraum B durch das Rohr 35 und die Rohrspindel 49' verschlossen werden. In dieser Situation ist das äußere Zylinderteil 11 so ausgelegt, dass es indirekt über das Druckmedium im Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 auf den inneren Zylinderteil 12 wirkt. Das innere Zylinderteil 12 wird hier sozusagen vom äußeren Zylinderteil 11 über das Druckmedium des Kammerraums B bewegt. Dabei erhöht sich zunächst der Druck im Kammerraum B des kleinen, also inneren Zylinderteils 12, da nach dem Schließen des zweiten Anschlusses 18.3 das Druckmedium nicht mehr von dort, also dem Kammerraum B, austreten kann.
Unter Bezugnahme auf 4c wird auch eine Situation erläutert, in der unterschiedliche Kräfte auftreten können. In diesem Fall vergrößert sich die Länge des Stellantriebs 10 entweder durch die vom kleinen bzw. inneren Zylinderteil 12 oder vom großen bzw. äußeren Zylinderteil 11 ausgeübte Kraft. Wenn der Widerstand im Stellantrieb 10 wieder abnimmt, bewegt die interne Rückkopplung des Stellantriebs 10 die Spindel 49 wieder nach links und das kleine bzw. innere Zylinderteil 12 bewegt sich weiter. Wenn also der Widerstand abnimmt, nimmt auch die Belastung des Stellglieds 16 des inneren Zylinderteils 12 ab und der Druck im Kammerraum B sinkt. Steigt der Widerstand entsprechend wieder an, unterstützt bei Bedarf das große bzw. äußere Zylinderteil 11. Der Druck im kleinen bzw. inneren Zylinderteil 12 variiert je nach Belastung, je nachdem, ob das große bzw. äußere Zylinderteil 11 an der Arbeit beteiligt ist und welchen äußeren Widerstand das Stellglied 16 des inneren Zylinderteils 12 erfährt. In diesem Fall wird die Arbeitsbewegung M2, M1 mit dem Stellantrieb 10 wahlweise mit dem inneren oder äußeren Zylinderteil 12, 11 erzeugt. Die Wahl des jeweils während der Arbeitsbewegung zu verwendenden Zylinderteils 11, 12 wird durch den Widerstand bestimmt, den das Arbeitsglied 43 erfährt, der während verschiedener Arbeitsphasen variieren kann und so eine Druckdifferenz zwischen den Kammerräumen A und B erzeugt, aufgrund derer das Ventil 46 das Druckmedium zum eingestellten Kammerraum A, B leitet.
4d zeigt auch die im Stellantrieb 10 angeordnete Längenbegrenzungseigenschaft. In der maximalen Länge des Stellantriebs 10 kann die Höchstkraft auf die Kraft begrenzt werden, die vom kleinen, d. h. inneren Zylinderteil 12 erzeugt wird. Wie bereits vorher erwähnt, bewegt sich die Rohrspindel 49' nach links, wenn der im Kolben 13.2 des kleinen, d. h. des inneren Zylinderteils 12 befindliche mechanische, federbelastete Anschlag (Feder 55) gegen die im Rohr 35 angeordnete Anschlagbuchse 65' stößt. In diesem Fall wird die Bewegung des großen bzw. äußeren Zylinderteils 11 blockiert und der kleine bzw. innere Zylinderteil 12 wird nur noch mit dem maximalen Betriebsdruck beaufschlagt. Somit beträgt die in dieser Länge erzeugte Kraft maximal die Oberfläche * den maximalen Betriebsdruck des kleinen Zylinders. Darüber hinaus kann von außen verhindert werden, dass die Länge des Stellantriebs 10 diese Länge jemals überschreitet. Dadurch ist sogar möglich, das Anschlagelement 65 zu ersetzen, wobei dieses dann am Ende des Rohrs 35 wegfällt und auch die Feder 55 fehlt. Selbstverständlich kann zusätzlich auch die Ausführung aus 3c verwendet werden.
Die Steuervorrichtungen 20 sind dazu ausgelegt, die Anordnung der Druckmediumversorgung 19 zu steuern, um die Arbeitsbewegung M2, M1 stufenweise zu erzeugen, und zwar zunächst mit dem inneren Zylinderteil 12, genauer gesagt mit dessen Stellantrieb 16, und dann bei Erreichen des eingestellten Druckkriteriums mit dem äußeren Zylinderteil 11, insbesondere mit dessen Stellantrieb 15. Bei dessen Überschreitung wird das Druckmedium dem äußeren Zylinderteil 11 zugeführt und so wird beispielsweise durch die größere Größe des äußeren Zylinderteils 11 mehr Kraft erzeugt, wenn diese zum Schneiden benötigt wird.
Mit geeigneten Drosseln kann auch das Verhalten des Spindelventils 47 gesteuert werden. Das heißt, indem beispielsweise an einer bestimmten Stelle eine geeignete Drossel in der das Rohröffnung bzw. dem zweiten Kanal 36 angebracht wird, wird bewirkt, dass der aus dem inneren Zylinderteil 12 austretende Ölstrom die Spindel 49 nach rechts drückt und so den Austritt des Öls aus dem Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 schließt. Um jedoch eine Negativbewegung zu ermöglichen, ist in diesem Fall die Spindel 49 hierfür mit einer separaten Blockierung ausgestattet. Zu diesem Zweck kann die bereits zuvor erläuterte Verlängerung 28 am Ende der Spindel 49 mit ihrer Lüftung und der die Rückbewegung ermöglichenden Anordnung genutzt werden. Die Drosselung kann an einer beliebigen Stelle im Rohrkanal 35 des kleineren, also inneren Zylinderteils 12 erfolgen. Somit ist auch durch Drosselung möglich, eine Druckdifferenz zu erzeugen, auf der die Bewegungen und der Betrieb der Spindel 49 beruhen.
Die 5 und 6 zeigen ein prinzipielles Beispiel des Aufbaus des erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantriebs 10 als Längsquerschnitt in einem anderen Anwendungsfall. Für einander entsprechende Funktionsteile wurde die gleiche Referenznummerierung verwendet wie im bereits zuvor dargestellten Anwendungsfall. In den übrigen Teilen entspricht dies weitgehend dem bereits dargestellten Anwendungsfall, allerdings ist die Ausführung bezüglich des Spindelventils 47 und des zweiten Kanals 36 hier etwas anders.
Hier befindet sich am Ende des den zweiten Kanal 36 bildenden Rohres 35 ein Rückschlagventil 75. Es lässt das Druckmedium aus dem Rohr 35 in den Kammerraum B, jedoch nicht umgekehrt. Das Druckmedium verlässt den Kammerraum B durch das am Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 12 angebrachte Reduzierungsventil 76. Die Regelung des Reduzierungsventils 76 erfolgt über den die Rückbewegung bewirkenden Druck. Bei diesem Anwendungsfall sind die Lüftungsanordnung 44 hinter der Spindel 49 und der damit verbundene Kanal 37 überhaupt nicht erforderlich.
Mit Verweis auf die 2, 3a und 3b gibt es einen weiteren Anwendungsfall, bei dem der Eintritt 27' zum inneren Zylinderteil 12, das zur Rohrspindel 49' gehört, dazu ausgelegt ist, eine Drossel für den Durchfluss des Druckmediums zwischen dem Gehäuse 18 und der Rohrspindel 49' zu bilden. Das Ende 26.2 der Spindel 49 weist dann in seinem rohrförmigen Teil 24 eine oder mehrere Öffnungen auf. Die Öffnungen wirken als Drosseln. Bei diesem Anwendungsfall kann die Lüftungsanordnung 44 auch durch ein im Kolben 13.1 des äußeren Zylinderteils 11 angeordnetes Reduzierungsventil ersetzt werden.
Im Allgemeinen kann man daher sagen, dass die Bewegung der Spindel 49 druckgesteuert erfolgt, und noch spezifischer mit Druckdifferenzsteuerung. Die Rückkopplung erfolgt intern, d. h. sie erfolgt auf Basis der Kräfte und Druckdifferenzen im Inneren des hydraulischen Stellantriebs 10, die beispielsweise über die Druckfläche 67.3 direkt auf die Ventilspindel 49 wirken. Die Kräfte wirken direkt auf das Ventil 46, bewegen es von einer axialen Position in eine andere und belasten es zusätzlich, um es in einer bestimmten axialen Position zu halten. Durch die druckgesteuerte Bewegung wird der Durchflussanschluss 18.2, 18.3 zum Kammerraum A, B abhängig von den Drücken in den Kammerräumen A, B bzw. deren Differenzen abwechselnd geschlossen oder geöffnet. Letztlich werden die Drücke durch den auf das Arbeitsglied 43 ausgeübten Widerstand beeinflusst, der sich während des Arbeitszyklus ändern und somit den Betrieb des Stellantriebs 10 und seiner Zylinderteile 11, 12 dynamisch steuern kann. Dank der Rohrspindel 49' bildet das Ventil 46 in der Längsrichtung des Stellantriebs 10 am ersten Anschluss 18.2 einen überraschenden koaxialen Kanal, im Gegensatz zu beispielsweise herkömmlichen Sitz- und Schieberventilen mit geschlossener Spindel. In diesem Fall befindet sich der erste Anschluss 18.2 am Außenumfang der Spindel 49 und an entsprechender Stelle innerhalb der Rohrspindel 49' ist ein Kanal 24 angebracht, über den das Druckmedium zum inneren Zylinderteil 12 geleitet werden kann.
7 zeigt einen Anwendungsfall des Arbeitsgeräts 42, auf den die Erfindung auch anwendbar ist und bei der der erfindungsgemäße hydraulische Stellantrieb 10 zum Einsatz kommt. Das Arbeitsgerät 42 kann einen oder mehrere hydraulische Stellantriebe 10 umfassen, die dazu geeignet sind, das zum Arbeitsgerät 42 gehörende bewegliche Arbeitsglied 43 anzutreiben.
7 zeigt einen beispielhaften Energieholzgreifer 40, in dem der hydraulische Stellantrieb 10 verwendet werden kann und der nun als Beispiel für ein Arbeitsgerät 42 dient. So kann das einem Anwendungsfall entsprechende Arbeitsgerät 42 ein Energieholzgreifer 40 sein. Der Energieholzgreifer 40 umfasst einen Rahmen 52, eine am Rahmen 52 angebrachte Schneidvorrichtung 41 zum Schneiden von Holz und einen hydraulischen Stellantrieb 10 zum Betreiben der Schneidvorrichtung 41, die ein bewegliches Arbeitsglied 43, wie beispielsweise eine Zange 50, umfasst. Bei dem hydraulischen Stellantrieb handelt es sich nun beispielsweise um einen der vorher dargestellten hydraulischen Stellantriebe 10. Darüber hinaus umfasst der Energieholzgreifer 40 Steuervorrichtungen 34 zum Steuern des Betriebs des hydraulischen Stellantriebs 10. Die Steuervorrichtung 34 kann beispielsweise auch ein Wegeventil sein.
Die Schneidvorrichtung 41 kann beispielsweise eine funktionelle Einheit sein, die aus der in der Figur dargestellten Zange 50 und dem Schneidmesser 51 besteht. In diesem Fall kann der hydraulische Stellantrieb 10 beispielsweise auf die Zange 50 wirken, die als Arbeitsglied 43 dient. Somit ist der hydraulische Stellantrieb 10 dazu ausgelegt, das Arbeitsglied 43, wie beispielsweise die Zange 50, zu bewegen. Die Schneidvorrichtung 41 kann beispielsweise auch mit dem Guillotine-Schnitt arbeiten. In diesem Fall bewegt sich deren Messer und der hydraulische Stellantrieb 10 wirkt auf deren Messer. Der Energieholzgreifer 40 kann auch über Entastungsvorrichtungen verfügen, beispielsweise über ein Entastungsmesser (nicht dargestellt).
Im Anwendungsfall der 7 handelt es sich um einen Einfachgreifer, bei dem das Holz mit einer Zange 50 gegen das Messer 51 gedrückt wird. Die Zange 50 begrenzt mit dem Rahmen 52 das Maul 53. Das Holz drückt gegen das schräge Messer 51 und bricht gleichzeitig. Am schmalen Ende des Rahmens 52 wird der Energieholzgreifer 40 beispielsweise am Ausleger eines Baggers befestigt. Dazwischen kann sich ein Rotator befinden, also die Schwenkvorrichtung des Energieholzgreifers 40.
Die Zange 50 des Einfachgreifers kann mit einem einzigen hydraulischen Stellantrieb 10 betrieben werden, der in einem gehäuseartigen Rahmen 52 platziert ist. In diesem Fall ist der hydraulische Stellantrieb 10 beispielsweise an seinem am Ende des zylindrischen Teils 17.1 angebrachten Verbindungsglied 33.2 am Rahmen 52 des Energieholzgreifers 40 befestigt. An seiner gegenüberliegenden Seite ist der hydraulische Stellantrieb 10 mit dem Verbindungsglied 33.1 am Ende der Kolbenstange 14.2 des inneren Zylinderteils 12 an einer an der Zange 50 angebrachten Öse befestigt. Somit ist der Stellantrieb 10 gut geschützt. Gleichzeitig kann ein kurzer, aber großer Zylinder verwendet werden. Mit dem in der Anmeldung dargestellten hydraulischen Stellantrieb 10 kann die Bewegung der Zange 50 schnell und gleichzeitig effizient gestaltet werden, um auch dickes Holz zu schneiden.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Energieholzgreifers 40 sowie des daran angeordneten, beispielsweise in den 2 - 6 dargestellten hydraulischen Stellantriebs 10 erläutert. Bei geöffneter Zange 50 befinden sich die Stellglieder 15, 16 des Stellantriebs 10 überwiegend innerhalb der zylindrischen Teile 17.1, 17.2, so dass sich der Stellantrieb 10 in seiner kürzesten Längsposition befindet (4a). Dabei können ihre Kolben 13.1, 13.2 aneinander liegen und auf der Seite des Verbindungsglieds 33.2 des zylindrischen Teils 17.1. Wenn der Energieholzgreifer 40 an das Holz herangeführt ist, wird die Zange 50 geschlossen. Dabei wird das Druckmedium vom Anschluss 18.1 des Stellantriebs 10 über den mit diesem verbundenen Kanal 63 zum Ventil 46 und von dort zur Kammer B des inneren Zylinderteils 12 geleitet. Dadurch beginnt das Stellglied 16 des inneren Zylinderteils 12 nach außen zu drängen, d. h. seine Bewegung M2 wird erzeugt. In diesem Fall blockiert das druckdifferenzgesteuerte Ventil 46 den Fluss des Druckmediums in den nun durch die Spindel 49 verschlossenen Anschluss 18.2 und damit auch in die Kammer A des äußeren Zylinderteils 11. Der kleine Kolben 13.2 beginnt sich somit zuerst zu bewegen, da das Spindelventil 47 zwischen dem ersten Kanal 63 und dem zweiten Kanal 36 zunächst den Durchfluss zum Kammerraum B steuert. Dieser Schritt ist in 4b dargestellt.
Falls das Holz bereits bei der Arbeitsbewegung M2 des inneren Zylinderteils 12 bricht, ist die Arbeitsbewegung M1 des äußeren Zylinderteils 11 gar nicht erst erforderlich. Der Schnitt, der nur mit dem inneren Zylinderteil 12 erzeugt wird, ist pro Vorgang relativ schnell, beispielsweise im Vergleich zum Schneiden des Holzes mit einem herkömmlichen einphasigen Zylinder.
Falls das Holz dagegen bei der Arbeitsbewegung M2 des inneren Zylinderteils mit kleinem Durchmesser noch nicht bricht, wird dessen Bewegung entweder verlangsamt oder kommt sogar vollständig zum Stillstand. Dadurch steigt der Druck in der Leitung 36, die das Druckmedium in den Kammerraum B des ersten Zylinderteils 12 leitet, allgemeiner im Druckkreislauf. In diesem Fall öffnet das druckdifferenzgesteuerte Spindelventil 47 für den Kammerraum A und das Druckmedium kann somit vom Kanal 63 durch den Anschluss 18.2 des Ventils 46 in den Kammerraum A des äußeren Zylinderteils 11 strömen. Dadurch wird die Bewegung M1 für das Stellglied 15 des äußeren Zylinderteils 11 erzeugt.
Das bereits vorher in den Kammerraum B des inneren Zylinderteils 12 geleitete Druckmedium verbleibt dort aufgrund der Ausführung des Ventils 46. Dabei schiebt der Kolben 13.1 des Stellglieds 15 des äußeren Zylinderteils 11 den Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 durch das Druckmedium des Kammerraums B und bewegt so auch das Stellglied 16 des inneren Zylinderteils weiter, dessen Ende an der Zange 50 gelenkig angebracht ist. Dieser Schritt wird in 4c dargestellt. Auf diese Weise wird mit Hilfe des äußeren Zylinderteils 11 mit größerem Durchmesser eine größere Kraft erzeugt, mit der das Holz sicher geschnitten werden kann, wenn der kleinere innere Zylinderteil 12 dazu noch nicht in der Lage war. Sobald also die der Bewegung des kleineren Kolbens 13.2 entgegenwirkende Last zu groß wird, steigt der Druck infolge der Last in der Hydraulikleitung an und das Spindelventil 47 öffnet den Durchflussweg des hydraulischen Druckmediums zum größeren Kolben 13.1, also zu Kammer A.
Zum Schneiden wird nicht unbedingt die gesamte verfügbare Hublänge und/oder Kraft des hydraulischen Stellantriebs 10 benötigt. Dies kann beim Einbau des hydraulischen Stellantriebs 10 in den Energieholzgreifer 40 berücksichtigt werden. Darüber hinaus können beispielsweise die Hublängen der Stellglieder 15, 16 der Zylinderteile 11, 12 begrenzt werden. Wird beispielsweise die Höchstkraft nicht im gesamten Bewegungsbereich benötigt, so kann die Bewegung des Kolbens 13.1 des äußeren, also größeren Zylinderteils auf eine kürzere Bewegung begrenzt werden. Somit kann der Stellantrieb 10 so konstruiert werden, dass seine maximale Länge nicht, wie bei Teleskopzylindern, der Summe der Bewegungsstrecke der Zylinderteile 11, 12 entspricht, sondern der Stellantrieb 10 stoppt, wenn eines der Zylinderteile 11, 12 seine Hublänge erreicht hat.
Dementsprechend wird das Öffnen der Zange 50 durch die Rück- oder Negativbewegung des hydraulischen Stellantriebs erreicht. Dabei wird das Druckmedium aus den Kammern B und A geleitet und dementsprechend wird das Druckmedium von den Anschlüssen 18.4 und 18.6 durch die Kanäle weiter zu den mit ihnen verbundenen Kammern 69, 71 geleitet. Dabei können beide Stellglieder 15, 16 beeinflusst werden, was ein sicheres Öffnen der Zange gewährleistet, auch wenn das geschnittene Holz beispielsweise in der Schneidvorrichtung 41 eingeklemmt ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung kann eine Arbeitsmaschine sein, wofür ein Beispiel in 8 dargestellt ist. Jetzt ist die Arbeitsmaschine ein Bagger 90. Der Bagger 90 oder eine andere ähnliche Forstmaschine umfasst einen Ausleger 91, eine am Ende des Auslegers 91 angebrachte Drehvorrichtung 94, die auch als Rototilt bezeichnet werden kann, und einen erfindungsgemäßen Energieholzgreifer 40, der an der Drehvorrichtung 94 angebracht ist. Der Ausleger 91 ist am Unterwagen 92 befestigt, der beispielsweise mit Gleisketten 93 fahren kann.
Bei den vom Antragsteller durchgeführten Pilotversuchen mit dem Energieholzgreifer wurde festgestellt, dass an bestimmten Standorten (z. B. Grabenränder von Feldern) bei der Energieholzernte mit dem inneren, also kleineren und damit auch schnelleren Zylinderteil 12 bis zu 80 % der Bäume abgeholzt werden können. Bei dem Greifer gemäß dem Beispiel kann allein das kleinere Zylinderteil 12 etwa 10 cm dickes Holz schneiden. In diesem Fall beschleunigt die Erfindung die Ernte erheblich und erhöht somit ihre Produktivität.
Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung und des hydraulischen Stellantriebs 10 kann mit dem inneren, also kleineren Zylinderteil 12, und insbesondere dessen Stellglied 16 bei geringerer Belastung mehr Bewegungsgeschwindigkeit erzielt werden und eine größere Oberfläche, d. h. der äußere und damit größere Zylinderteil 11, und insbesondere dessen Stellglied 15 werden nur bei Bedarf eingesetzt, wodurch eine größere Leistung erzielt wird. Somit kann der Stellantrieb 10 als Wechselkraftstellantrieb bezeichnet werden.
Eine Fachkraft versteht, dass beim Einleiten eines Druckmediums in eine Kammer das Druckmedium aus der gegenüberliegenden Kammer entnommen wird. Darüber hinaus können die Druckflächen der Kolben 13.1, 13.2 so ausgelegt werden, dass für jeden Anwendungsfall das optimale Verhältnis von Kraft und Bewegungsgeschwindigkeit erreicht wird. Beispielsweise können die Durchmesser der Kolben 13.1, 13.2 130 mm und 80 mm betragen. Allgemeiner gesagt kann der Kolben 13.2 des inneren Zylinderteils 12 beispielsweise 40 - 70 % und spezieller 50 - 70 % des Durchmessers des Kolbens 13.1 des äußeren Zylinderteils 11 betragen.
Mit dem erfindungsgemäßen Stellantrieb 10 werden mehrere wesentliche Vorteile erzielt. Mit ihm lässt sich eine in den hydraulischen Stellantrieb 10 integrierte interne Steuerung realisieren. Der Aufbau ist beispielsweise im Vergleich zu externen Ventilen kompakter, um die Bewegung des Arbeitsglieds 43 des Zylinders 10 kontinuierlich zu gestalten, wobei als Beispiele hierfür ein externes druckgesteuertes Ventil, beispielsweise ein Absperrventil oder Reduzierungsventil, oder ein elektrisch gesteuertes Ventil oder ein Folgeventil oder ein logikgesteuertes elektrisches Ventil genannt werden können. Somit wird bei der Ausführung kein Kapital in Form von externer Ventilausrüstung gebunden. Durch die Konstruktion wird eine in den inneren, d. h. kleineren Zylinder 12 integrierte Verriegelungsfunktion hergestellt. In diesem Fall dehnt sich der kleine Zylinder 12 nicht aus, wenn der größere Zylinder 11 in Betrieb geht, d. h. es gibt keine Verzögerung, wenn der große Zylinder 11 in Betrieb geht. Darüber hinaus wird mit der Konstruktion in der extremen Länge des Stellantriebs 10 eine Begrenzung der Höchstkraft sowie eine mechanische Zwangssteuerung des Rückschlagventils erreicht. Dadurch werden die Bauteile geschützt. Mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Stellantrieb 10 wird beispielsweise beim Einsatz eines Energieholzgreifers eine unnötige Belastung des Greiferrahmens vermieden.
9 zeigt als weiteres Beispiel eines Arbeitsgeräts einen Holzspalter 80 oder noch genauer eine Spaltvorrichtung, wie sie beispielsweise Teil eines Holzspalters sein kann. In diesem Fall kann die Anwendung des Stellantriebs 10 ähnlich wie bei einem Energieholzgreifer 40 erfolgen. Dabei wirkt der Stellantrieb 10 auf das zu spaltende Holz 81, indem er beispielsweise das zum Holzspalter 80 gehörende Spaltmesser 82 dagegen drückt. Zwischen dem Holz 81 und dem Stellantrieb 10 kann sich ein Anschlagschieber 83 befinden, der nun als Arbeitsglied 43 dient. Der hydraulische Stellantrieb 10 und das Spaltmesser 82 sind am Rahmen 84 der Spaltmaschine 80 abgestützt. Dies kann beispielsweise zum Arbeitsglied 43 gesehen vom gegenüberliegenden Ende 33.2 des Stellantriebs 10 erfolgen. Der Anschlagschieber 83 kann in einem Schlitten 85 liegen, der beweglich am Rahmen 84 angebracht ist. Vor dem Spalten des Holzes 81 kann der Holzspalter 80 auch eine Schneidvorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Kettensäge oder auch um einen ähnlichen Guillotinenschnitt wie beim oben erwähnten Energieholzgreifer handeln. In diesem Fall kann der erfindungsgemäße hydraulische Stellantrieb 10 auch für das eventuell erfolgende Schneiden eingesetzt werden. Allgemeiner gesagt handelt es sich bei dem Arbeitsgerät 42 um einen Holzspalter 40, der einen Rahmen 84 und eine am Rahmen 84 angebrachte Spaltvorrichtung 86 zum Spalten des Holzes 81 umfasst. Die Spaltvorrichtung 86 umfasst ein Messer 82 und einen hydraulischen Stellantrieb 10, die dafür ausgelegt sind, das Holz 81 mit dem Messer 82 zu spalten. Somit kann das Messer 82 auch durch den Stellantrieb gegen das Holz 81 geschoben werden.
Die durch den Stellantrieb 10 erzielten Kraft- und Geschwindigkeitsvorteile beim Spalten des Holzes 81 entsprechen denen des als Beispiel dargestellten Energieholzgreifers. Der erfindungsgemäße Stellantrieb 10 kann in jeder Anwendung, also in jedem Arbeitsgerät, eingesetzt werden, ohne sich auf die in dieser Anmeldung als Beispiele genannten Energieholzgreifer oder Holzspalter zu beschränken.
Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße hydraulische Stellantrieb 10 beispielsweise in Einsatzbereichen mit geringerem Druck und kleinerem Volumenstrom, etwa beim Einsatz eines Energieholzgreifers mit beispielsweise einem Rotator, also einer Drehvorrichtung.

[1]: https://www.koneviesti.fi/artikkelit/muuttuvavoimainensylinteri-1.165938

Claims

Hydraulischer Stellantrieb (10), bestehend aus - zwei oder mehreren ineinander angeordneten Zylinderteilen (11, 12), d. h. dem inneren Zylinderteil (12) und dem äußeren Zylinderteil (11), wobei zu jedem Zylinderteil (11, 12) ein Kolben (13.1, 13.2) und eine Kolbenstange (14.1, 14.2) gehören, die als Stellglied (15, 16) angeordnet sind, und einem zylindrischen Teil (17.1, 17.2), in dessen Inneren das Stellglied (15, 16) angeordnet ist, und in dessen innerem Zylinderteil (12) der Kolben (13.2) in der Kolbenstange (14.1) des äußeren Zylinderteils (11) angeordnet ist, - für beide Zylinderteile (11, 12) ausgebildeten Kammerräumen (A, B), - einer Anordnung der Druckmediumversorgung (19) zum Erzeugen der Arbeitsbewegung (M1, M2) des Stellglieds (15, 16) mittels des in die Kammerräume (A, B) geleiteten Druckmediums, bestehend aus einem mit einem Anschluss (18.1) ausgestatteten ersten Kanal (63) im zylindrischen Teil (17.1) des äußeren Zylinderteils (11), und einem am ersten Kanal (63) angeschlossenen zweiten Kanal (36), der dazu ausgelegt ist, durch die Kolben (13.1, 13.2) zu verlaufen, um eine Druckmediumverbindung zum Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) herzustellen, - Steuervorrichtungen (20) zum Steuern des Betriebs des hydraulischen Stellantriebs (10), dadurch gekennzeichnet, dass zu den Steuervorrichtungen (20) ein zwischen dem ersten Kanal (63) und dem zweiten Kanal (36) angeordnetes druckdifferenzgesteuertes Ventil (46) gehört, das zur Steuerung der Druckmediumversorgung zwischen den Kammerräumen (A, B) ausgelegt ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (46) von seinem Funktionsprinzip her ein druckdifferenzgesteuertes Spindelventil (47) ist, zu dem ein Gehäuse (48) mit Anschlüssen (18.2, 18.3) zu den Kammerräumen (A, B) gehört und eine im Gehäuse (48) hin und her bewegbare Spindel (49) zum Öffnen und Schließen der Anschlüsse (18.2, 18.3) zur wahlweisen Erzeugung einer Arbeitsbewegung (M2, M1) mit dem Stellglied (15, 16) des inneren oder äußeren Zylinderteils (12, 11).
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den besagten Anschlüssen (18.2, 18.3) - der erste Anschluss (18.2) an der Seite des Kammerraums (A) des äußeren Zylinderteils (11) des Gehäuses (48) angeordnet ist, um die Druckmediumverbindung zum Kammerraum (A) des äußeren Zylinderteils (11) herzustellen, - der zweite Anschluss (18.3) im Gehäuse (48) am gegenüberliegenden Ende zur besagten Seite des Kammerraums (A) des äußeren Zylinderteils (11) angeordnet ist, um die Druckmediumverbindung zum Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) herzustellen.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gehäuse (48) dazu ausgelegt ist, den zylindrischen Teil (17.1) des äußeren Zylinderteils (11) zu bilden, und der erste Kanal (63) dazu ausgelegt ist, am Gehäuse (48) anzuschließen, - die Spindel (49) eine Rohrspindel (49') ist und mit dem zweiten Kanal (36) verbunden ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Rohrspindel (49') im Gehäuse (48) in Längsrichtung des Stellantriebs (10) verschiebbar ist, - die Rohrspindel (49') über den zweiten Kanal (36) mit dem Druckmedium des Kammerraums (B) des inneren Zylinderteils (12) beeinflussbar ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rohrspindel (49') eine oder mehrere Druckflächen (67.3) angebracht sind, die über den zweiten Kanal (36) mit dem auf den im inneren Zylinderteil (12) angeordneten Kammerraum (B) wirkenden Druckmedium beaufschlagbar sind.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrspindel (49') einen an dem im Gehäuse (48) des inneren Zylinderteils (12) befindlichen Anschluss (18.3) angeordneten Eintritt (27') aufweist, der aus einer oder mehreren Öffnungen (27) gebildet ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrspindel (49') an ihrem Ende (26.2) eine geschlossene Verlängerung (28) aufweist, zu der eine Druckfläche (67.3) gehört, die mit dem auf den Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) wirkenden Druckmedium beaufschlagbar ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrspindel (49') an ihrem Ende (26.2) eine geschlossene Verlängerung (28) für die Lüftungsanordnung (44) der Rohrspindel (47) aufweist.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (28) eine Druckfläche (39) außerhalb des Spindelventils (47) zur Lüftung des Spindelventils (47) aufweist, die mit dem Druck der Tankleitung während der Arbeitsbewegung des Arbeitsglieds (43) beaufschlagbar ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (28) eine Druckfläche (39) außerhalb des Spindelventils (47) aufweist, die während der Rückbewegung des hydraulischen Stellantriebs (10) mit dem Druck beaufschlagbar ist, der die Rückbewegung der Stellglieder (15, 16) der Zylinderteile (11, 12) bewirkt.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verlängerung des besagten, auf der Rohrspindel (49') angeordneten Gehäuses (48) ein weiteres Gehäuse (38) für die Verlängerung (28) ausgebildet ist, die für den Anschluss eines für die besagte Lüftung und/oder den durch die Rückbewegung bewirkten Druck ausgelegten Kanals (37) ausgelegt ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (46) hinsichtlich einer oder mehrerer Anschlüsse (18.3) als Schieberventil ausgebildet ist, in dem als Verlängerung des auf der Rohrspindel (49') angeordneten Gehäuses (48) ein weiteres Gehäuse (38) ausgebildet ist, in dessen Bereich der für den inneren Zylinderteil (12) der Rohrspindel (49') angeordnete Eintritt (27') verschließbar ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (46) hinsichtlich eines oder mehrerer Anschlüsse (18.2, 18.3) ein Sitzventil ist, zu dem mindestens ein Sitz (59.1, 59.2) gehört und mindestens eine für einen Sitz (59.1, 59.2) vorgesehene Anlagefläche (60.1, 60.2) .
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der zu den Kammerräumen (A, B) öffenbar verschließbaren Anschlüsse (18.2, 18.3) - die Rohrspindel (49') an ihren gegenüberliegenden Enden Anlageflächen (60.1, 60.2) aufweist für die im Gehäuse (48) hierfür vorgesehenen Sitze (59.1, 59.2), - das Gehäuse (48) zwei Sitze (59.1, 59.2) umfasst, die an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (48) zur Ausbildung der Anschlüsse (18.2, 18.3) angeordnet sind.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass - am ersten Sitz (59.1) eine erste Anlagefläche (60.1) anliegt, die sich vom Gehäuse (48) zum Kammerraum (A) des äußeren Zylinderteils (11) des Druckmediumanschlusses öffnet und schließt, - am zweiten Sitz (59.2) eine zweite Anlagefläche (60.2) anliegt, die sich vom Gehäuse (48) zum Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) des Druckmediumanschlusses über die Rohrspindel (49') öffnet und schließt.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Anlagefläche (60.1) auf der am Außenumfang der Rohrspindel (49') angeordneten Schulter (25) liegt, - die zweite Anlagefläche (60.2) am zweiten Ende (26.2) der Rohrspindel (49') angeordnet ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (46) ein kombiniertes Schieber- und Sitzventil ist, in dem - der erste Anschluss (18.2) nach dem Sitzventilprinzip ausgeführt ist, - der zweite Anschluss (18.3) nach dem Schieberventilprinzip ausgeführt ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 4-18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (36) einen zu besagtem Ventil (46) gehörenden funktionellen Teil bildet, über den zur Steuerung der Druckmediumversorgung auf eine axial hin und her bewegbare Rohrspindel (49') eingewirkt werden kann, um die Arbeitsbewegung (M1, M2) wahlweise mit dem Stellglied (15, 16) des inneren oder äußeren Zylinderteils (12, 11) zu bewirken.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 4-19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (36) dazu ausgelegt ist, sich mit der Rohrspindel (49') axial hin und her zu bewegen.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des zweiten Kanals (36) ein Anschlagelement (65) angeordnet ist, das mit dem Kolben (13.2) des inneren Zylinderteils (12) zusammenwirkt, um die Arbeitsbewegung des hydraulischen Stellantriebs (10) zu stoppen.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Anschlagelement (65) dazu ausgelegt ist, mindestens eins oder mehrere der Folgenden zu bewirken: - die Arbeitsbewegung (M2) des inneren Zylinderteils (12) mechanisch zu stoppen, - die durch den Kolben (13.2) des inneren Zylinderteils (12) erzeugte Kraft zum Stoppen der Arbeitsbewegung (M1) des äußeren Zylinderteils (11) über den zweiten Kanal (36) des Spindelventils (47) zu übertragen.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 2-22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (48) Verschlussmittel (21) umfasst um zu verhindern, dass das Druckmedium aus dem ersten Kanal (63) in das Gehäuse (48) gelangt.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 7-23, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Rohrspindel (49') gehörende am inneren Zylinderteil (12) angeordnete Eintritt (27') dazu auslegt ist, zwischen dem Gehäuse (48) und der Rohrspindel (49') den Druchfluss des Druckmediums zu drosseln.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 4-24, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (47) ein Lastelement (62) umfasst, das dazu ausgelegt ist, auf die Rohrspindel (49') entgegengesetzt zu der für das auf den Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) wirkende Druckmedium angelegten einen oder mehreren Druckflächen (67.3) zu wirken.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Rohrspindel (49') wirkende Lastelement (62) im Verhältnis zu einer oder mehreren Druckflächen (67.3) so dimensioniert ist, dass - bei Unterschreiten des eingestellten Druckkriteriums das Lastelement (62) den Druckmediumanschluss (18.3) zum Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) offen hält und den Druckmediumanschluss (18.2) zum Kammerraum (A) des äußeren Zylinderteils (11) schließt, - bei Überschreiten des eingestellten Druckkriteriums die auf eine oder mehrere Druckflächen (67.3) des Druckmediums des Kammerraums (B) des inneren Zylinderteils (12) so ausgelegt ist, dass sie die durch das Lastelement (62) ausgeübte Kraft überwindet und den Druckmediumanschluss (18.2) zum Kammerraum (A) des äußeren Zylinderteils (11) öffnet und den Druckmediumanschluss (18.3) zum Kammerraum (B) des inneren Zylinderteils (12) schließt.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 3-26, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (47) einen schließbaren Deckel (58) umfasst an der Seite des Kammerraums (A) des äußeren Zylinder (11) des Gehäuses (48), an dem der besagte erste Anschluss (18.2) angeordnet ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1-27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (63) in einem Winkel zur Längsseite des Stellantriebs (10) liegt.
Arbeitsgerät, bestehend aus - einem Rahmen (52), - einem oder mehrere am Rahmen (52) beweglich angeordnete Arbeitsglieder (43), - einem oder mehreren hydraulischen Stellantrieben (10) zum Bewegen von einem oder mehreren Arbeitsgliedern (43), dadurch gekennzeichnet, dass sich unter den besagten einem oder mehreren Stellantrieben ein oder mehrere hydraulische Stellantriebe (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-28 befinden.
Arbeitsgerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerät (42) ein Energieholzgreifer (40) ist, bestehend aus - einem Rahmen (52), - einer am Rahmen (52) angebrachten Schneidvorrichtung (41) zum Schneiden von Holz, - besagtem hydraulischen Stellantrieb (10) zum Betreiben der Schneidvorrichtung (41), die besagtes bewegliches Arbeitsglied (43) umfasst.
Arbeitsgerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerät (42) ein Holzspalter (40) ist, bestehend aus - einem Rahmen (84), - einer am Rahmen (84) angebrachten Spaltvorrichtung (86) zum Spalten von Holz (81), die ein Messer (82) und besagten hydraulischen Stellantrieb (10) umfasst zum Spalten des Holzes (81) mit dem Messer (82).
Energieholzgreifer, bestehend aus - einem Rahmen (52), - einer am Rahmen (52) angebrachten Schneidvorrichtung (41) zum Schneiden von Holz, die ein bewegliches Arbeitsglied (43), wie beispielsweise eine Zange (50), umfasst. - einem hydraulischen Stellantrieb (10) zum Bewegen des Arbeitsglieds (43), wie beispielsweise einer Zange (50), dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Stellantrieb ein hydraulischer Stellantrieb (10) nach einem oder mehrere der Ansprüche 1-28 ist.