WO1991019108A1 - Piston-cylinder control device - Google Patents

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Günther Schwerin
Walter Gerschwitz
Hans Aichele
Friedrich-Wilhelm Höfer
Günter DRIEDGER
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Robert Bosch Gmbh
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    • F15B13/01—Locking-valves or other detent i.e. load-holding devices

Abstract

The invention concerns a double-acting piston cylinder (10) in which the piston movements are transmitted by a displacement sensor (14) to an electronic control system (16). Acting on the piston rod (13A) is a mechanical brake (46). The pressure spaces (11, 12) in the cylinder are connected via check valves (25, 25A) to a 4/3-way valve (17). The 4/3-way valve (17), the check valves (25, 25A) and the cylinder (48) of the brake (46) are connected via a 3/2-way valve (34) to a pressure-medium reservoir (41). The multi-way valves are controlled by the electronic control system (16).

Description

Steuereinrichtung für einen Arbeitszylinder Control device for a working cylinder
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen, bekannten Einrichtung nach der DE-OS 38 16 509 ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Konstruktion des Wegeventils, außerdem bereitet die Positionierung und Arretierung der Kolbenstange noch gewisse Schwierigkeiten.The invention relates to a control device according to the type of the main claim. With such a known device according to DE-OS 38 16 509 there are difficulties with regard to the construction of the directional control valve, and the positioning and locking of the piston rod also present certain difficulties.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Steuerung des Arbeitszylinders funktionssicher ist und eine sichere Arretierung der Kolbenstange gewährleistet ist.The control device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the control of the working cylinder is reliable and reliable locking of the piston rod is guaranteed.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung wiedergegeben. Letztere zeigt in den Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele von hydraulischen Steuer¬ einrichtungen in schematischer Darstellung. Beschreibung des ErfindungsbeispielsTwo embodiments of the invention are shown in the following description and drawing. The latter shows, in FIGS. 1 and 2, two exemplary embodiments of hydraulic control devices in a schematic representation. Description of the invention example
In Figur 1 stellt 10 einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder dar, dessen beide Druckräume mit 11, 12 bezeichnet sind. Die Stellung des Kolbens 13 wird mit Hilfe eines Weggebers 14 an einer Kolbenstange 13A erfaßt und über eine elektrische Leitung 15 einem elektronischen Steuersystem 16 signalisiert.In Figure 1, 10 represents a double-acting cylinder, the two pressure chambers are designated 11, 12. The position of the piston 13 is detected with the aid of a displacement sensor 14 on a piston rod 13A and is signaled to an electronic control system 16 via an electrical line 15.
Der Arbeitszylinder 10 wird durch ein 4/3-Wegeventil 17 gesteuert, das mit Hilfe eines Doppelhub-Proportional-Elektromagneten 18 betätigt wird, der wiederum über elektrische Leitungen 19, 20 vom elektronischen Steuergerät 16 angesteuert wird. Das Wegeventil 17 wird durch zwei Federn 21, 22 in NeutralStellung II zentriert.The working cylinder 10 is controlled by a 4/3-way valve 17, which is actuated with the aid of a double-stroke proportional electromagnet 18, which in turn is controlled by the electronic control unit 16 via electrical lines 19, 20. The directional control valve 17 is centered in neutral position II by two springs 21, 22.
An das Wegeventil 17 sind zwei Leitungen 23, 24 angeschlossen, die jeweils mit einem Sperrventil 25 bzw. 25A verbunden sind, die beide gleich ausgebildet sind und deren Ventilkörper 27 bzw. 27A jeweils von mit Stößeln 26 bzw. 26A versehenen Aufstoßkolben 28 bzw. 28A betätigt werden. Auf die Aufstoßkolben 28 bzw. 28A und die Ventil¬ körper 27 bzw. 27A wirken jeweils in entgegengesetzter Richtung Druckfedern 29, 30 bzw. 29A, 30A. Die Betätigung der Sperrventile 25 bzw. 25A erfolgt durch zwei Steuerleitungen 31, 32, die mit einer Leitung 33 verbunden sind. Diese Leitung 33 ist an ein 3/2-Wege- ventil 34 angeschlossen, das durch einen Elektromagneten 35 betätigt wird, der über eine elektrische Leitung 36 vom elektronischen Steuersystem 16 angesteuert wird. Das 3/2-Wegeventil wird mit Hilfe einer Feder 37 in Neutralstellung I zentriert.Two lines 23, 24 are connected to the directional control valve 17, each of which is connected to a check valve 25 or 25A, both of which have the same design and whose valve bodies 27 and 27A each have plungers 28 and 28A provided with tappets 26 and 26A be operated. Compression springs 29, 30 and 29A, 30A act on the push-open pistons 28 and 28A and the valve bodies 27 and 27A in opposite directions. The check valves 25 and 25A are actuated by two control lines 31, 32 which are connected to a line 33. This line 33 is connected to a 3/2-way valve 34 which is actuated by an electromagnet 35 which is controlled by the electronic control system 16 via an electrical line 36. The 3/2-way valve is centered in neutral position I by means of a spring 37.
Von der gegenüberliegenden Anschlußseite des 3/2-Wegeventils 34 führt eine Leitung 38, in der eine Drossel 39 und ein Rückschlag¬ ventil 40 angeordnet sind, zu einer Druckmittelquelle 41, insbe¬ sondere einem Druckspeicher, der von einer nicht dargestellten Pumpe aufgeladen wird. Eine weitere Leitung 42 führt von derselben Anschlußseite des 3/2-Wegeventils 34 zu einem Behälter 43. In die Druckräume 11, 12 des Arbeitszylinders 10 münden Leitungen 44, 45, die jeweils so an die Sperrventile 25 bzw. 25A angeschlossen sind, daß sie bei geöffneten Sperrventilen mit den Leitungen 23, 24 in Verbindung stehen.A line 38, in which a throttle 39 and a check valve 40 are arranged, leads from the opposite connection side of the 3/2-way valve 34 to a pressure medium source 41, in particular a pressure accumulator, which is charged by a pump (not shown). Another line 42 leads from the same connection side of the 3/2-way valve 34 to a container 43. Lines 44, 45 open into the pressure chambers 11, 12 of the working cylinder 10 and are each connected to the check valves 25 and 25A in such a way that they are connected to the lines 23, 24 when the check valves are open.
Auf die Kolbenstange 13A des Arbeitszylinders 10 wirkt eine mechanische Bremse 46, die durch eine Feder 47 betätigt wird. Die mechanische Bremse 46 wird entgegen der Federwirkung durch einen Zylinder 48 abgehoben, der durch eine Leitung 49 ebenfalls mit der Leitung 33 verbunden ist. Eine Leckölleitung 70 führt vom Zylinder 48 über die Rücklaufleitung 50 zur Rücklaufleitung 42.A mechanical brake 46, which is actuated by a spring 47, acts on the piston rod 13A of the working cylinder 10. The mechanical brake 46 is raised against the spring action by a cylinder 48, which is also connected to the line 33 by a line 49. A leak oil line 70 leads from the cylinder 48 via the return line 50 to the return line 42.
Das Wegeventil 17 ist über eine Rücklaufleitung 51, in der eine Drossel 52 angebracht ist, ebenfalls an die Rücklaufleitung 50 angeschlossen. Über eine Leitung 53, in der eine Drossel 54 ange¬ ordnet ist, ist das Wegeventil 17 mit der Leitung 33 verbunden.The directional control valve 17 is also connected to the return line 50 via a return line 51, in which a throttle 52 is attached. The directional control valve 17 is connected to the line 33 via a line 53 in which a throttle 54 is arranged.
Der Arbeitszylinder 10 ist in der dargestellten Schaltstellung des Wegeventils 34 hydraulisch verriegelt, da beide Sperrventile 25, 25A, durch die Verbindung ihrer Steuerleitungen 31, 32 mit dem Behälter 43, geschlossen sind. Gleichzeitig wird der Arbeitszylinder 10 mechanisch verriegelt, da der Zylinder 48 der Bremse 46 ebenfalls über die Leitung 49 mit dem Behälter 43 verbunden ist. Zusätzlich ist das Wegeventil 17 von der Druckversorgung 41 abgeschnitten - also drucklos.The working cylinder 10 is hydraulically locked in the switching position of the directional control valve 34 shown, since both check valves 25, 25A are closed by the connection of their control lines 31, 32 to the container 43. At the same time, the working cylinder 10 is mechanically locked, since the cylinder 48 of the brake 46 is also connected to the container 43 via the line 49. In addition, the directional control valve 17 is cut off from the pressure supply 41 - that is to say without pressure.
Soll der Kolben 13 des Arbeitszylinders 10 beispielsweise nach links bewegt werden, wird das Wegeventil 17 in Schaltstellung III geschal¬ tet, wenn das 3/2-Wegeventil 34 schon in Schaltstellung II steht. Druckmittel gelangt so über die Leitungen 33 und 49 zum Zylinder 48 der Bremseinrichtung 46, die von der Kolbenstange 13A abgehoben wird. Gleichzeitig werden über die Steuerleitungen 31, 32 die Sperr¬ ventile 25 bzw. 25A geöffnet, so daß die Druckräume 11, 12 des Arbeitszylinders 10 mit dem Wegeventil 17 verbunden sind. In Schalt¬ stellung III des Wegeventils 17 wird dadurch der Druckraum 12 mit Druckmittel versorgt, während gleichzeitig der Druckraum 11 über die Leitung 23 und das Wegeventil 17 sowie die Leitungen 51, 50, 42 mit dem Behälter 43 in Verbindung steht.If the piston 13 of the working cylinder 10 is to be moved to the left, for example, the directional control valve 17 is switched to switch position III when the 3/2-way valve 34 is already in switch position II. Pressure medium thus reaches the cylinder 48 of the braking device 46 via the lines 33 and 49, which is lifted off the piston rod 13A. At the same time, the check valves 25 and 25A are opened via the control lines 31, 32, so that the pressure chambers 11, 12 of the Working cylinder 10 are connected to the directional control valve 17. In switch position III of the directional control valve 17, the pressure chamber 12 is thereby supplied with pressure medium, while at the same time the pressure chamber 11 is connected to the container 43 via the line 23 and the directional control valve 17 as well as the lines 51, 50, 42.
Soll die Kolbenbewegung nach rechts erfolgen, bleibt das 3/2-Wege- ventil 34 ebenfalls in Schaltstellung II und das Wegeventil 17 wird in Schaltstellung I geschaltet. Sinngemäß erfolgt der gleiche Vor¬ gang wie bei der Kolbenbewegung nach links.If the piston movement is to the right, the 3/2-way valve 34 also remains in switch position II and the directional valve 17 is switched in switch position I. The same procedure analogously takes place as for the piston movement to the left.
Die sichere Verriegelung des Arbeitszylinders 10 ist auch bei Aus¬ fall der Stromversorgung und/oder der Hydraulikversorgung gewähr¬ leistet. In stromlosem Zustand werden die Wegeventile 17, 34 durch Federkraft in ihre Neutralstellungen gedrückt, was zur Verriegelung des Arbeitszylinders 10 führt. Bei Ausfall der Hydraulikversorgung schließen die hydraulisch betätigten Sperrventile 25 bzw. 25A automatisch.The secure locking of the working cylinder 10 is ensured even in the event of a power supply and / or hydraulic supply failure. In the de-energized state, the directional control valves 17, 34 are pressed into their neutral positions by spring force, which leads to the locking of the working cylinder 10. If the hydraulic supply fails, the hydraulically operated shut-off valves 25 and 25A close automatically.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das zusätz¬ lich zu dem in Figur 1 dargestellten ein 4/3-Wegeventil 55 enthält, welches über einen Doppelhub-Elektroschaltmagneten 56 betätigt wird, der wiederum durch elektrische Leitungen 57, 58 vom elektronischen Steuergerät 16 gesteuert wird. Dieses Ventil wird durch zwei Druck¬ federn 59, 60 in seiner Neutralstellung II zentriert. Die Feder 60, deren Federkraft größer als die der Feder 59 ist, stößt bei Neutral¬ stellung II des Ventils 55 mit einer Abschlußplatte 61 an einen Anschlag 62 und gewährleistet somit ein sicheres Einstellen der Neutralstellung II des Ventils 55.FIG. 2 shows a further exemplary embodiment which, in addition to the one shown in FIG. 1, contains a 4/3-way valve 55 which is actuated via a double-stroke electric switching magnet 56, which in turn is supplied by electrical lines 57, 58 from the electronic control unit 16 is controlled. This valve is centered in its neutral position II by two compression springs 59, 60. The spring 60, the spring force of which is greater than that of the spring 59, abuts a stop 62 with an end plate 61 in the neutral position II of the valve 55 and thus ensures a safe setting of the neutral position II of the valve 55.
Das 4/3-Wegeventil 55 ist über eine Rücklaufleitung 63 mit der Rücklaufleitung 42 verbunden. Ein zweiter Anschluß 64 an dieser Seite des Wegeventils 55 verbindet es mit der Leitung 33. Von der gegenüberliegenden Anschlußseite führt die Leitung 49 zum Zylinder 48 der Bremse 46, so daß dieser keine direkte Verbindung zur Leitung 33 hat. Die Leitung 53 am Wegeventil 17 ist ebenfalls an dieser Anschlußseite an das 4/3-Wegeventil 55 angeschlossen, so daß diese ebenfalls keine direkte Verbindung zur Leitung 33 hat.The 4/3-way valve 55 is connected to the return line 42 via a return line 63. A second connection 64 on this side of the directional control valve 55 connects it to the line 33. From the opposite connection side, the line 49 leads to the cylinder 48 of the brake 46, so that it has no direct connection to the line 33. The line 53 on the directional control valve 17 is also connected to the 4/3-way valve 55 on this connection side, so that this likewise has no direct connection to the line 33.
In der Neutralstellung II des 4/3-Wegeventils 55 verbindet es die Leitungen 53 und 49 mit der Rücklaufleitung 63 und entlastet damit den Zylinder 48 der Bremse 46 und das Wegeventil 17. Der Arbeits- zylinder 10 wird somit unabhängig von der Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 34 hydraulisch verriegelt.In the neutral position II of the 4/3-way valve 55, it connects the lines 53 and 49 to the return line 63 and thus relieves the cylinder 48 of the brake 46 and the directional valve 17. The working cylinder 10 is thus independent of the switching position of the 3 / 2-way valve 34 hydraulically locked.
In Schaltstellung I verbindet das 4/3-Wegeventil 55 die Leitungen 53 und 49 mit der Leitung 33, so daß die Bewegungen des Arbeits¬ zylinders 10 analog zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungs¬ beispiel gesteuert werden.In switch position I, the 4/3-way valve 55 connects the lines 53 and 49 to the line 33, so that the movements of the working cylinder 10 are controlled analogously to the embodiment shown in FIG.
In Schaltstellung III verbindet das 4/3-Wegeventil 55 die Leitung 53 mit der Leitung 33 und die Leitung 49 mit der Rücklaufleitung 63. Dadurch ist eine Funktionsprüfung der Bremse möglich, da diese druckentlastet ist und somit an die Kolbenstange 13A gedrückt wird, während gleichzeitig einer der beiden Druckräume 11, 12 des Arbeits- zylinders 10 über das Wegeventil 17 mit Druckmittel versorgt werden kann.In switch position III, the 4/3-way valve 55 connects the line 53 to the line 33 and the line 49 to the return line 63. This makes it possible to test the function of the brake, since it is relieved of pressure and is therefore pressed against the piston rod 13A while simultaneously one of the two pressure chambers 11, 12 of the working cylinder 10 can be supplied with pressure medium via the directional control valve 17.
Die Funktion der Sperrventile 25, 25A wird vom 4/3-Wegeventil 55 nicht beeinflußt, so daß diese Sperrventile auch dann funktions¬ tüchtig bleiben, wenn sich beispielsweise der Druck aus der Leitung 49 nicht entfernen läßt (die Bremseinrichtung 46 würde dann nicht wirken) . The function of the check valves 25, 25A is not influenced by the 4/3-way valve 55, so that these check valves remain functional even if, for example, the pressure from the line 49 cannot be removed (the braking device 46 would then not work) .

Claims

Ansprüche Expectations
1. Hydraulische Steuereinrichtung für die beiden Arbeitsräume (11, 12) eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders (10) mittels eines Wege- ventiles (17), wobei jedem der Arbeitsräume ein gegen unbeabsichtig¬ tes Verschieben des Kolbens (13) dienendes und durch einen druck¬ mittelbeaufschlagten Aufstoßkolben (28, 28A) betätigtes Sperrventil (25, 25A) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kolbenstange (13A) eine Bremseinrichtung (46) vorgesehen ist, die durch eine Feder (47) aktiviert und durch einen ArbeitsZylinder (48) gelüftet wird und daß mindestens ein zusätzliches Wegeventil (34) vorgesehen ist, mit dem die Sperrventile (25, 25A) und der Arbeits¬ zylinder (48) der Bremseinrichtung (46) betätigbar sind.1. Hydraulic control device for the two working spaces (11, 12) of a double-acting working cylinder (10) by means of a directional valve (17), each of the working spaces serving against the unintentional displacement of the piston (13) and being pressurized by a pressure medium The pusher piston (28, 28A) actuated check valve (25, 25A) is assigned, characterized in that a braking device (46) is provided for the piston rod (13A), which is activated by a spring (47) and released by a working cylinder (48) and that at least one additional directional valve (34) is provided with which the check valves (25, 25A) and the working cylinder (48) of the braking device (46) can be actuated.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (17) mittels eines Doppelhub-Proportional-Magneten (18) elektromagnetisch betätigbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the directional valve (17) can be actuated electromagnetically by means of a double-stroke proportional magnet (18).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Wegeventil (55) vorgesehen ist, das zwischen dem zusätzlichen Wegeventil (34) und dem Wegeventil (17) angeordnet ist, mit dem die Bremseinrichtung (46) unabhängig von der Stellung des Wegeventils (34) zum Rücklauf (63) hin betätigbar ist und mit dem eine Funktionsüberprüfung der Bremsanlage ermöglicht wird. 3. Device according to claim 1 and / or 2, characterized in that a further directional control valve (55) is provided which is arranged between the additional directional control valve (34) and the directional control valve (17) with which the braking device (46) independently of the position of the directional valve (34) towards the return (63) can be actuated and with which a functional check of the brake system is made possible.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (55) durch einen Doppelhub-Magneten (56) elektromagnetisch betätigbar ist.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the directional control valve (55) can be actuated electromagnetically by a double-stroke magnet (56).
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten (18, 35, 56) der Wegeventile (17, 34, 55) durch eine elektronische Steuereinrichtung (16) angesteuert werden.5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the electromagnets (18, 35, 56) of the directional control valves (17, 34, 55) are controlled by an electronic control device (16).
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale des Weggebers (14) an der Kolbenstange (13A) zur elek¬ tronischen Steuereinrichtung (16) übertragen werden.6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the signals of the displacement sensor (14) on the piston rod (13A) are transmitted to the electronic control device (16).
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (48) der Bremseinrichtung (46) stromabwärts und die Aufstoßkolben (28, 28A) der Sperrventile (25, 25A) stromaufwärts vom Wegeventil (55) angeschlossen sind, wobei das Wegeventil (34) noch weiter stromaufwärts liegt.7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the working cylinder (48) of the braking device (46) downstream and the push piston (28, 28A) of the check valves (25, 25A) are connected upstream from the directional control valve (55), the Directional control valve (34) is still upstream.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (46) nur dann mittels des weiteren Wegeventils (55) mit der Druckversorgung (41) verbindbar ist, wenn das zusätz¬ liche Wegeventil (34) elektromagnetisch betätigt ist. 8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that the braking device (46) can only be connected to the pressure supply (41) by means of the further directional valve (55) when the additional directional valve (34) is actuated electromagnetically.
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