DE10139938A1

DE10139938A1 - Block cylinder with piston speed damping

Info

Publication number: DE10139938A1
Application number: DE2001139938
Authority: DE
Inventors: Klaus Diehl; Klaus Richter
Original assignee: A Roemheld GmbH and Co KG
Current assignee: A Roemheld GmbH and Co KG
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-02-27
Also published as: EP1286060A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Blockzylinder mit hydraulisch betätigten Kolben und einer Kolbengeschwindigkeitsdämpfung im Endlagenbereich. In dem Zylinderraum sind Verdrängungsräume 7 mit Abflusskanälen 11; 13 gebildet, die durch Dämpfungsringe abgeschlossen sind. Jeder Dämpfungsring weist einen Spalt 10 zur Mantelfläche des Kolbens 4 auf. Dem Kolben sind Dämpfungsflächen 15 zugeordnet, die in Abhängigkeit der Kolbenbewegung den Spalt 10 verschließen und damit einen Abflusskanal 13 freigeben, der drosselbar ist. Die Kolben werden von Sensoren 6 überwacht, die jede Kolbenposition erfassen und anzeigen oder Signale zur direkten Ansteuerung der Drosseln 8 abgeben.The invention relates to a block cylinder with hydraulically operated pistons and a piston speed damping in the end position range. Displacement spaces 7 with drainage channels 11; 13 formed, which are completed by damping rings. Each damping ring has a gap 10 to the outer surface of the piston 4. Damping surfaces 15 are assigned to the piston, which, depending on the piston movement, close the gap 10 and thus release an outflow channel 13 which can be throttled. The pistons are monitored by sensors 6, which detect and display each piston position or emit signals for direct control of the throttles 8.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Blockzylinder mit hydraulisch betätigten Kolben und Kolbengeschwindigkeitsdämpfung im Endlagenbereich. The invention relates to a block cylinder with hydraulically operated pistons and piston speed damping in the end position range.

Blockzylinder mit hydraulisch betätigten Kolben die Werkzeugen zugeordnet sind, deren Aufgabe darin besteht mit hohen Geschwindigkeiten an ein Werkstück heranzufahren und mit großem Druck auf dieses einzuwirken, sind besonderen Bedingungen ausgesetzt. Nach Vollendung des Arbeitsvorganges bleibt die hohe Kolbengeschwindigkeit in der Regel aufrecht erhalten und die Kolben werden mit dem noch voll anstehenden Hydraulikdruck in ihre Endlagen beschleunigt gefahren. Dieses führt zu hohen Verschleißerscheinungen. Block cylinders with hydraulically operated pistons that are assigned to tools, their job is to work at high speeds on a workpiece moving up and acting on it with great pressure are special Conditions exposed. After completion of the work process, the high remains Piston speed is usually maintained and the pistons are with accelerated to the full hydraulic pressure in their end positions. This leads to high signs of wear.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit hohen Kolbengeschwindigkeiten und großen Massenbeschleunigungen, wie z. B. beim Stanzen, Pressen oder Verformen, ist es erforderlich unmittelbar nach Vollendung des Arbeitsganges dämpfend auf die Kolbenbewegung einzuwirken. Eine solche Dämpfung ist somit bei allen schnellen Bewegungen und Hubgeschwindigkeiten in beiden Richtungen erforderlich und auch dann, wenn die Massen beim Ein- und Ausfahren der Kolben unterschiedlich groß ist. When machining workpieces with high piston speeds and large mass accelerations such. B. when punching, pressing or shaping, it is necessary to dampen the damping immediately after completion of the operation Affect piston movement. Such damping is therefore quick for all Movements and lifting speeds required in both directions and also then when the masses of different sizes when the pistons are retracted and extended is.

Jeder Kolben, der in zwei Richtungen betrieben wird und damit in zwei Druckräumen angesteuert wird, muß den Hydraulikdruck in dem Zylinderraum wieder abbauen, gegen den er gerade gefahren wird. Ist dieser Zylinderraum so gestaltet, dass die Hydraulikflüssigkeit schlagartig abfließen kann, wird dem Kolben in seiner Bewegungsrichtung kein wesentlicher Widerstand entgegengesetzt, so dass er voll durchschlagen würde. Andererseits darf der Bewegungsablauf des Kolbens erst dann beeinflusst werden, wenn die von ihm zu verrichtende Arbeit getan ist. Hierzu kommt, dass der Kolben in Augenblick des Auftreffens des Werkzeuges auf das Werkstück durch den damit verbundenen Widerstand kurzzeitig abgebremst wird und dann infolge des anstehenden Drucks mit vermehrter Kraft und vermehrter Beschleunigung seinen Weg fortsetzen will. Hier muß die Dämpfung einsetzen, die dieses verhindert oder stark vermindert. Every piston that is operated in two directions and therefore in two pressure chambers is activated, the hydraulic pressure in the cylinder chamber has to be reduced again, against which he is currently being driven. Is this cylinder space designed so that the Hydraulic fluid can drain suddenly, the piston is in its Direction of movement is not opposed to significant resistance, making it full would break through. On the other hand, the sequence of movements of the piston may only then be influenced when the work to be done by him is done. For this comes that the piston at the moment the tool hits the Workpiece is briefly braked by the associated resistance and then as a result of the pressure present with increased force and increased Acceleration wants to continue on its way. Here the damping must start this prevents or greatly diminishes.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den Kolben in einem Blockzylinder so in seiner Ablaufgeschwindigkeit zu beeinflussen, dass die dämpfende Wirkung zunächst langsam aufgebaut und dann zu einem bestimmten Zeitpunkt voll wirksam wird. Dieses soll durch Erfassung der Kolbengeschwindigkeit und Kolbenbewegung und Lage erfolgen, mit der Möglichkeit daraus abgeleitete Erfassungsdaten zu einer Steuerung zu nutzen. It is therefore an object of the invention, the piston in a block cylinder in his Flow rate affect that dampening effect initially builds up slowly and then becomes fully effective at a certain point in time. This is done by recording the piston speed and piston movement and Location, with the possibility of derived data on a Control.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten. The solution to the problem is in the characterizing features of the claims contain.

In den Zeichnungen ist die Erfindung näher beschrieben: The invention is described in more detail in the drawings:

Fig. 1 zeigt einen einfach wirkender Kolben; Fig. 1 shows a single-acting piston;

Fig. 2 zeigt einen zweifach wirkender Kolben. Fig. 2 shows a double-acting piston.

In dem Gehäuse 1 ist ein Zylinderraum 3a; b eingelassen. In diesem Zylinderraum wird der Kolben 4 geführt, dessen Beaufschlagung mit Druck über die Leitungsanschlüsse 12a; b erfolgt. Dem Kolben 4 ist einseitig eine Kolbenstange 5 zugeordnet. In the housing 1 is a cylinder chamber 3 a; b let in. In this cylinder chamber, the piston 4 is guided, the application of pressure via the line connections 12 a; b takes place. A piston rod 5 is assigned to the piston 4 on one side.

In einem Blockzylinder sind für den Kolben 4 zwei Verdrängungsräume 7a; b gebildet. Diese Verdrängungsräume dienen zum Abbau der Hydraulikflüssigkeit, und zwar in Abhängigkeit der Kolbenbewegung und Kolbengeschwindigkeit. Der Abbau erfolgt über ein System von zwei Abflusskanälen derart, dass ein Kanal 13a; b gedrosselt wird und der andere Kanal 11a; b Zeit- und wegabhängig beeinflussbar ist. In a block cylinder for the piston 4 two displacement spaces 7 a; b formed. These displacement spaces serve to break down the hydraulic fluid, depending on the piston movement and piston speed. The degradation takes place via a system of two drainage channels in such a way that a channel 13 a; b is throttled and the other channel 11 a; b can be influenced depending on time and distance.

Den Verdrängungsräumen 7 sind Drosseln 8a; b zugeordnet. Diese Drosseln sind unmittelbar in den Drosselkanälen 13a; b wirksam und haben damit einen direkten Zugang zu den Verdrängungsräumen 7. Diese Drosseln sind einstellbar, so dass die Durchflussmenge der Hydraulikflüssigkeit in der Zeiteinheit den gegebenen Verhältnissen an passbar ist. Diese Drosselwirkung kann auch so gestaltet sein, dass sie während des Ablaufs eines Arbeitsganges veränderbar ist. Diese Veränderung kann nach einem vorgegebenen Programm ablaufen oder in Abhängigkeit einer Signalsteuerung vorgenommen werden. Diese Signalsteuerung geht von zwei dem Blockzylinder zugeordneten Sensoren 6a; b aus. Diese Sensoren messen den Weg und die Geschwindigkeit des Kolbens 4 während des Arbeitsvorganges. Die von ihnen erfassten Messdaten werden in Signale umgewandelt. Die Sensoren können auch zur Lagebestimmung der Kolben eingesetzt werden, indem sie die Kolbenposition erfassen und damit eine Endlagenbestimmung der Kolben ermöglichen. Die Positionserfassung gestattet darüber hinaus weitere Funktionen mit den Sensoren einzuleiten, dieses in Abhängigkeit von Störeinflüssen, z. B. wenn die Kolben infolge schadhafter Werkzeuge hängen bleiben. The displacement spaces 7 are chokes 8 a; b assigned. These chokes are directly in the throttle channels 13 a; b effective and thus have direct access to the displacement rooms 7 . These throttles are adjustable so that the flow rate of the hydraulic fluid in the time unit can be adapted to the given conditions. This throttling effect can also be designed so that it can be changed during the course of an operation. This change can take place according to a predetermined program or can be carried out as a function of a signal control. This signal control goes from two sensors 6 a assigned to the block cylinder; b off. These sensors measure the path and speed of the piston 4 during the work process. The measurement data they collect is converted into signals. The sensors can also be used to determine the position of the pistons by detecting the piston position and thus enabling the pistons to be determined in the end position. The position detection also allows other functions to be initiated with the sensors, depending on interference, e.g. B. if the pistons get stuck due to defective tools.

In jedem Verdrängungsraum 7a; b ist ein Dämpfungsring 9a; b eingelegt. Dieser Dämpfungsring 9 bildet zwischen seiner Innenfläche und der Kolbenmantelfläche einen Spalt 10a; b. Hinter dem Spalt 10 des Dämpfungsrings 9 sind die direkten Abflusskanäle 11a; b angeordnet. Über diese Kanäle 11 wird die Hydraulikflüssigkeit direkt abgeleitet. Die Drosselkanäle 13a; b der Drosseln 8a; b sind unmittelbar vor den Dämpfungsringen 9a; b zu Inneren der Zylinderräume 3 hin angeordnet. Der Kolben 4 ist mit zwei Dämpfungsflächen 14; 15 bestückt, die über einen vorgegebenen Bereich des Kolbens eine Querschnittsverdickung bilden. In each displacement space 7 a; b is a damping ring 9 a; b inserted. This damping ring 9 forms a gap 10 a between its inner surface and the piston surface; b. Behind the gap 10 of the damping ring 9 are the direct drain channels 11 a; b arranged. The hydraulic fluid is drained off directly via these channels 11 . The throttle channels 13 a; b of the chokes 8 a; b are immediately in front of the damping rings 9 a; b arranged towards the interior of the cylinder spaces 3 . The piston 4 is provided with two damping surfaces 14 ; 15 equipped, which form a cross-sectional thickening over a predetermined area of the piston.

Die Fig. 2 zeigt einen durchgehenden Kolben 4 in Form eines Doppelkolbens, dem beidseitig je eine Kolbenstange 5 zugeordnet ist und der somit beidseitig einsatzfähig ist. Alle Funktionsabläufe innerhalb des Blockzylinders sind identisch mit denen des einfach wirkenden Kolbens. FIG. 2 shows a continuous piston 4 in the form of a double piston, to which a piston rod 5 is assigned on both sides and which is thus usable on both sides. All functional processes within the block cylinder are identical to those of the single-acting piston.

Gem. Fig. 1 erfolgt der Funktionsablauf, indem der Kolben 4 mit Druck über Leitungsanschluss 12a beaufschlagt wird. Der Kolben 4 wird dadurch bewegt, und zwar aus dem Gehäuse 1 nach rechts heraus. Damit wird im Zylinderraum 3b und im Verdrängungsraum 7b ein Druck auf die darin befindliche Hydraulikflüssigkeit ausgeübt. Die Hydraulikflüssigkeit wird einmal in den Abflusskanal 11b geleitet und von da abgeleitet. Zum anderen wird ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aber bereits über den Drosselkanal 13b der Drossel 8b zugeführt und von da mit vorgegebener Drosselung, die zu diesem Zeitpunkt noch klein gehalten ist, abgeführt. Sobald der Kolben 4 mit seiner Dämpfungsfläche 15 in den Spalt 10b eindringt, läuft seine Dämpfungsfläche 15 auf die auf die Innenfläche des Dämpfungsringes 9b auf und verschließt damit den Verdrängungsraum 7b zum Abflusskanal 11b hin. Nunmehr kann die Hydraulikflüssigkeit nur noch über den Drosselkanal 13b zur Drossel 8b abfließen und unterliegt somit voll der Drosselwirkung in der Drossel 8b. 1, the functional sequence takes place in that the piston 4 is pressurized via line connection 12 a. The piston 4 is thereby moved, namely out of the housing 1 to the right. Thus, a pressure is exerted on the hydraulic fluid therein in the cylinder space 3 b and in the displacement space 7 b. The hydraulic fluid is once led into the drain channel 11 b and is discharged from there. On the other hand, part of the hydraulic fluid is already supplied to the throttle 8 b via the throttle duct 13 b and is discharged from there with a predetermined throttling, which is still kept small at this time. As soon as the piston 4 penetrates b into the gap 10 with its damper surface 15, its damping surface 15 runs on the b on the inner surface of the damping ring 9 and closes the displacement chamber 7 b to the drain channel 11 b out. Now the hydraulic fluid can only flow through the throttle duct 13 b to the throttle 8 b and is therefore fully subject to the throttling action in the throttle 8 b.

Die Drossel 8b entfaltet ihre Drosselwirkung entweder nach einem vorgegebenen Programm oder in Abhängigkeit von Signalen, die von den Sensoren 6a; b abgegeben werden, und zwar in Abhängigkeit der erfassten Daten für Weg und Geschwindigkeit des Kolbens. Damit lässt sich eine zeitabhängige Steuerung für die Dämpfung des Kolbens aufbauen, die vom Weg und der Geschwindigkeit abhängig ist und somit alle Gegebenheiten der unterschiedlichen Massenbewegungen und Massenbeschleunigungen erfasst. The throttle 8 b develops its throttling effect either according to a predetermined program or depending on signals from the sensors 6 a; b, depending on the data recorded for the path and speed of the piston. In this way, a time-dependent control for the damping of the piston can be set up, which is dependent on the path and the speed and thus captures all conditions of the different mass movements and mass accelerations.

Claims

1. Block cylinder with hydraulically operated pistons and piston speed damping in the end position range, characterized in that two displacement spaces ( 7 ) with drainage channels ( 11 ; 13 ) for the hydraulic fluid are formed in the cylinder space of the piston ( 4 ), each with a damping ring ( 9 ) are completed, which has a gap ( 10 ) to the outer surface of the piston ( 4 ) and that the piston ( 4 ) is equipped with damping surfaces ( 15 ) which slide in dependence on the piston movement into the damping rings ( 9 ) and the gap ( 10 ) and thus close the drain channel ( 11 ).

2. Block cylinder according to claim 1, characterized in that the discharge channel ( 11 ) assigned to each displacement space ( 7 ) is provided with a throttle ( 8 ) through which the cross section of the drain channel can be changed.

3. Block cylinder according to claims 1 and 2, characterized in that the pistons ( 4 ) are monitored by two sensors ( 6 ), for detecting the piston position and or the piston travel and the piston speed and that signals can be derived from the sensors, each function display.

4. Block cylinder according to claim 3, characterized in that the of the measured data recorded by the sensors can be converted into signals which are used for direct control of the chokes.

5. Block cylinder according to claims 1 to 3, characterized in that the throttle setting depending on the piston movement is changeable.

6. Block cylinder according to claims 1 to 4, characterized in that the cylinder housing ( 1 ) has a continuous cylinder bore into which the piston ( 4 ) is designed as a double piston and can be inserted with two piston rods ( 5 ) in both directions.