DE102005052116B4

DE102005052116B4 - Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten

Info

Publication number: DE102005052116B4
Application number: DE102005052116.9A
Authority: DE
Inventors: Nikos Urbanczyk
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: US7669514B2; JP5268243B2; DE102005052116A1; US20070101856A1; JP2007127279A

Abstract

Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten mit einer zeitlich vor einer Sekundär-Verdrängereinheit bewegbaren Primär-Verdrängereinheit, die als Zylinder mit einer ein- und ausfahrbaren, in einem Zylinderkopf geführten Kolbenstange ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylinder (Z) ein durch die Kolbenstange (4) steuerbares, eine Schließstellung und eine Öffnungsstellung aufweisendes Wegeventil integriert ist, das bei nicht vollständig oder nicht annähernd vollständig ausgefahrener Kolbenstange (4) in Schließstellung geschaltet ist und bei vollständig oder annähernd vollständig ausgefahrener Kolbenstange (4) in Öffnungsstellung geschaltet ist und dabei einen Druckraum (1a) des Zylinders (Z) mit einem Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit (2b) verbindet, wobei das Wegeventil mit mindestens einem in die Kolbenstange (4) eingearbeiteten Steuerkanal (13) versehen ist, der beim Ausfahren der Kolbenstange (4) mit einer im Bereich des Zylinderkopfes (3) angeordneten, seitlichen Steueröffnung (7b) in Verbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten mit einer zeitlich vor einer Sekundär-Verdrängereinheit bewegbaren Primär-Verdrängereinheit, die als Zylinder mit einer ein- und ausfahrbaren, in einem Zylinderkopf geführten Kolbenstange ausgebildet ist.
Eine gattungsgemäße Einrichtung ist aus der DE 42 30 716 B4 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Verfügung zu stellen, deren Aufbau vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Zylinder ein durch die Kolbenstange steuerbares, eine Schließstellung und eine Öffnungsstellung aufweisendes Wegeventil integriert ist, das bei nicht vollständig oder nicht annähernd vollständig ausgefahrener Kolbenstange in Schließstellung geschaltet ist und bei vollständig oder annähernd vollständig ausgefahrener Kolbenstange in Öffnungsstellung geschaltet ist und dabei einen Druckraum des Zylinders mit einem Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit verbindet, wobei das Wegeventil mit mindestens einem in die Kolbenstange eingearbeiteten Steuerkanal versehen ist, der beim Ausfahren der Kolbenstange mit einer im Bereich des Zylinderkopfes angeordneten, seitlichen Steueröffnung in Verbindung bringbar ist.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, über die Position der Kolbenstange des Zylinders nachfolgende Komponenten zu steuern, wobei keine zusätzlichen (elektrischen, elektronischen oder mechanischen) Sensoren oder Aktoren erforderlich sind.
Die Sekundär-Verdrängereinheit wird somit erst bei Erreichen einer bestimmten Ausfahrstellung der Kolbenstange der als Zylinder ausgebildeten Primär-Verdrängereinheit mit der Druckmittelversorgung verbunden, so dass die Bewegungsreihenfolge sichergestellt ist.
Sofern die Steueröffnung in dem die Kolbenstange führenden Bereich des Zylinderkopfes angeordnet ist, kann aufgrund der Möglichkeit, dort eine Passung zwischen Zylinderkopf und Kolbenstange vorzusehen, eine gute Abdichtung der Steueröffnung in denjenigen Betriebsstellungen der Kolbenstange erzielt werden, in denen der Steuerkanal nicht mit der seitlichen Steueröffnung fluchtet.
Was die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder angeht, so kann in Weiterbildung der Erfindung der Zylinder einen Zylinderboden aufweisen, der mit einer Einlassöffnung versehen ist, die mit dem Druckraum des Zylinders unmittelbar in Verbindung steht.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Kolbenstange an der zylinderfernen Stirnseite mit einer Einlassöffnung versehen ist, die über eine Axialbohrung mit dem Druckraum des Zylinders in Verbindung steht.
Schließlich kann auch eine Bauweise zur Anwendung kommen, gemäß der in den Zylinderkopf eine Einlassöffnung integriert ist.
In allen beschriebenen Varianten erweist es sich als Vorteil, wenn zwischen den Druckraum des Zylinders und den Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit ein Bypassventil geschaltet ist, das als zu dem Wegeventil paralleles und zum Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit schließendes Rückschlagventil ausgebildet ist. Damit kann beim Ablassen von Hydrauliköl aus den Verdrängereinheiten unabhängig von der Position der Kolbenstange der als Zylinder ausgebildeten Primär-Verdrängereinheit Hydrauliköl zuerst aus der Sekundär-Verdrängereinheit unter Umgehung des Wegeventils zurückfließen.
Zweckmäßigerweise ist das Bypassventil in den Zylinderkopf integriert.
Die Steueröffnung kann in Weiterbildung der Erfindung als Ringkanal ausgebildet sein, der an eine Radialbohrung anschließt. Diese Bauweise ermöglicht eine präzise Funktion des Wegeventils.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge kann grundsätzlich bei allen hydraulischen und pneumatischen Stellzylindersystemen verwendet werden, bei denen erst bei Erreichen der Ausfahrposition eines Primärzylinders nachgeschaltete Sekundärzylinder beeinflusst werden sollen. Besonders bevorzugt wird jedoch die Verwendung in mindestens einem hydraulischen Hubzylinder eines mehrstufigen Hubmastes eines Flurförderzeugs.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels nähere erläutert. Dabei zeigt
1 einen Schaltplan eines Hubgerüstes mit einem Primärzylinder und zwei Sekundärzylindern,
2 einen Schnitt durch einen Zylinder,
3 den Zylinder gem. 2 beim Ausfahren der Kolbenstange,
4 den Zylinder gem. 2 bei Aktivierung des Steuerschiebers,
5 den Zylinder gem. 2 bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange,
6 einen Schnitt durch eine Zylindervariante,
7 einen Schnitt durch einen Zylinder einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
8 den Zylinder gem. 7 beim Ausfahren der Kolbenstange,
9 den Zylinder gem. 7 beim Ausfahren der Kolbenstange kurz vor Erreichen der Öffnungsstellung des Wegeventils,
10 den Zylinder gem. 7 bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange,
11 einen Schnitt durch eine Zylindervariante der erfindungsgemäßen Einrichtung und
12 einen Schnitt durch eine weitere Zylindervariante der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel für den Einsatz in einem Hubmast eines Flurförderzeugs vorgesehen. Hierbei soll ein Primärzylinder 1, der beispielsweise mit einem Gabelträger gekoppelt ist, zeitlich vor zwei Sekundärzylindern 2a, 2b aus- bzw. eingefahren werden. Die Sekundärzylinder 2a und 2b betätigen den aus einem rahmenfesten Standmast (Außenmast) ausfahrbaren Mastschuss (Innenmast), an dem der Primärzylinder 1 samt Gabelträger befestigt ist. Der Primärzylinder 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Reihe zwischen die beiden Sekundärzylinder 2a und 2b geschaltet.
Das von einer gemeinsamen Druckmittelquelle geförderte Hydrauliköl fließt also zunächst in den Sekundarzylinder 2a, durch diesen hindurch zum Primärzylinder 1 und anschließend zum Sekundärzylinder 2b. Ein Rückschlagventil R sorgt dafür, dass beim Ablassen des Hydrauliköls zuerst die beiden Sekundärzylinder 2a und 2b einfahren, bevor auch der Primärzylinder 1 wieder einfährt.
In den 2 bis 4 ist der als Primärzylinder 1 vorgesehene und als Tauchkolbenzylinder (Plungerzylinder) ausgebildete Zylinder Z dargestellt. Dieser verfügt über einen Druckraum 1a, aus dem durch einen Zylinderkopf 3 eine Kolbenstange 4 abgedichtet ausfahrbar ist. Das Ausfahren erfolgt durch Druckmittel, das durch eine Einlassöffnung 5 im Zylinderboden 1b einströmen kann.
Der Zylinderkopf 3 ist mit einer seitlichen Auslassöffnung 6 versehen, durch die der Druckraum 1a des Zylinders Z mit einem Druckraum des Sekundärzylinders 2b verbunden werden kann. Denkbar ist es auch – je nach Gestaltung des Zylinderkopfs 3 – die Auslassöffnung 6 nicht direkt im Zylinderkopf 3 anzuordnen sondern unmittelbar darunter. Die Auslassöffnung 6 ist als Radialbohrung ausgebildet, die an einen als Steueröffnung 7 wirksamen Ringkanal im Zylinderkopf 3 anschließt. In diesem Bereich ist ein hülsenförmiger Steuerschieber 8 angeordnet, der die Kolbenstange 4 konzentrisch umgibt und in Richtung zum Zylinderboden 1b federkraftbeaufschlagt ist (Druckfeder 9). Der Steuerschieber 8 bildet zusammen mit der Steueröffnung 7 ein Wegeventil, das in den Zylinder Z integriert ist.
Der Steuerschieber 8 ist mit Querbohrungen 10 versehen, die radial innen mit dem Druckraum 1a des Zylinders 1 in Verbindung stehen. Radial außen liegen die Querbohrungen 10 gegen die Innenmantelfläche des Zylinderkopfs 3 an. Der Steuerschieber 8 blockiert in dieser Position die Steueröffnung 7.
Durch unter Druck stehendes Hydrauliköl, das durch die Einlassöffnung 5 im Zylinderboden 1b in den Druackraum 1a einströmt, wird die Kolbenstange 4 veranlasst, aus dem Zylinder Z auszufahren (3). Hierbei bleibt die Steueröffnung 7 zunächst blockiert, so dass das Druckmittel nicht in die Steueröffnung 7 und damit nicht in die Auslassöffnung 8 und den Sekundärzylinder 2b weiterfließen kann.
Beim weiteren Ausfahren der Kolbenstange 3 kommt der als Mitnahmeeinrichtung 11 für den Steuerschieber 8 wirkende, am zylinderinneren Ende der Kolbenstange 3 angeordnete Kolbenstangenboden kurz vor Erreichen des Maximalhubes der Kolbenstange 4 in Eingriff mit dem Steuerschieber 8 (siehe 4: „Kontakt”) und verschiebt diesen entgegen Federkraft, so dass die Steueröffnung 7 freigegeben wird (siehe auch 5). Druckmittel kann daher durch die Auslassöffnung 6 zum Sekundärzylinder 2b fließen, so dass dessen Kolbenstange sich in Bewegung setzen kann.
Bei der in 5 dargestellten Position der Kolbenstange 4 ist diese so weit wie möglich aus dem Zylinder Z ausgefahren, wobei sich der Steuerschieber 8 in seiner Endstellung befindet und die Steueröffnung 7 gänzlich frei ist.
In 6 ist eine Variante dargestellt, bei der die Zufuhr von Hydrauliköl nicht durch den Zylinderboden 1b des Zylinders Z erfolgt, sondern kopfseitig. Hierbei ist die als Radialbohrung ausgebildete Einlassöffnung 5 in den Zylinderkopf 3 integriert und befindet sich oberhalb der Auslassöffnung 6.
Bei der Variante gemäß 7, die ebenfalls eine kopfseitige Zufuhr von Hydrauliköl aufweist, ist zur Vereinfachung der Bauweise auf den hülsenförmigen Steuerschieber 8 und die Druckfeder 9 verzichtet worden. Stattdessen sind untere und obere Radialbohrungen 12, 13 in der Kolbenstange 4 vorgesehen, die durch eine Axialbohrung 14 miteinander verbunden sind. Die unteren Radialbohrungen 12 sind unabhängig von der Position der Kolbenstange 4 stets an den Druckraum 1a angeschlossen. Die oberen Radialbohrungen 13 entsprechen in ihrer Funktion den Querbohrungen 10 des Steuerschiebers 8 in der Variante gemäß den 2 bis 5 bzw. den Steuerkanälen 12 in der Variante gemäß 6.
Die Zufuhr von Hydrauliköl erfolgt durch eine in den Zylinderkopf 3 integrierte Einlassöffnung 5, die sich jedoch – im Gegensatz zu der in 6 dargestellten Anordnung – unterhalb der Auslassöffnung 6 befindet. Die Auslassöffnung 6 befindet sich damit in dem die Kolbenstange 4 führenden Bereich des Zylinderkopfs. Solange die Kolbenstange 4 eingefahren bzw. nicht vollständig ausgefahren ist, wird die Auslassöffnung 6 durch eine zwischen die Kolbenstange 4 und den Zylinderkopf 3 eingearbeitete Passung 15 abgedichtet, also verschlossen.
Durch unter Druck stehendes Hydrauliköl, das durch die Einlassöffnung 5 und einen Ringkanal 7a in den Druckraum 1a einströmt, wird die Kolbenstange 4 veranlasst, aus dem Zylinder Z auszufahren (siehe 8). Die oberen Radialbohrungen 13 befinden sich zunächst unterhalb eines als Steueröffnung wirksamen und an die Auslassöffnung 6 angeschlossenen Ringkanals 7b (8 und 9).
Beim weiteren Ausfahren der Kolbenstange 4 (siehe 10) gelangen die oberen Radialbohrungen 13 in den oberen Ringkanal 7b, wodurch Hydrauliköl in die Auslassöffnung 6 strömen kann. Hydrauliköl fließt in diesem Betriebszustand von der Einlassöffnung 5 in die unteren Radialbohrungen 12, danach durch die Axialbohrung 14 zu den oberen Radialbohrungen 13, um von dort über den oberen Ringkanal 7b in die Auslassöffnung 6 zu gelangen. Der Sekundärzylinder 2b wird somit mit Hydrauliköl versorgt und kann seine Kolbenstange ausfahren. Hierbei wirken die oberen Radialbohrungen 13 als in die Kolbenstange eingearbeitete Steuerkanäle und der obere Ringkanal 7b als Steueröffnung, die mit den Steuerkanälen zusammenwirkt.
Bei der in 11 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Einlassöffnung 5 im Zylinderboden 1b angeordnet. Es entfallen die unteren Radialbohrungen 12 in der Kolbenstange 4 und der bei Integration der Einlassöffnung 5 in den Zylinderkopf 3 vorhandene Ringkanal 7a. Das Hydrauliköl fließt von der Einlassöffnung 5 in den Druckraum 1a sowie in die Axialbohrung 14 der Kolbenstange 4. Beim Ausfahren der Kolbenstange 4 wird kurz vor Erreichen der vollständigen Ausfahrposition durch die als Steuerkanäle wirksamen Radialbohrungen 13 eine Verbindung zwischen dem Druckraum 1a und dem als Steueröffnung wirksamen Ringkanal 7b hergestellt und damit der Weg zum Sekundärzylinder 2b frei gegeben.
Gegenstand von 12 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung. Hierbei sind einige Zusatzfunktionen in den Zylinder Z integriert. Ferner ist der Zylinder Z als kolbenstangenbefüllter Zylinder ausgebildet. Die Einlassöffnung 5 befindet sich dabei in der zylinderfernen Stirnseite der Kolbenstange 4 und ist über die Axialbohrung 14 und die Steuerkanäle mit dem Druckraum 1a verbunden.
Es ist ein Bypassventil 16 für die Umgehung der Steueröffnung 7b vorgesehen, damit ein ungestörtes Zurückfließen des Hydrauliköls aus dem Sekundärzylinder 2b in jeder Position der Kolbenstange 4 gewährleistet ist. Das Bypassventil 16 ist als Rückschlagventil ausgebildet, das zum Wegeventil parallel geschaltet ist, jedoch in Fließrichtung vom Druckraum 1a des Zylinders Z zum Sekundärzylinder 2b sperrt und nur in umgekehrter Fließrichtung öffnet.
Darüber hinaus ist eine beim Wiedereinfahren der Kolbenstange wirksame Endlagendämpfung 17 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge stellt in allen beschriebenen Varianten sicher, dass erst bei vollständig oder annähernd vollständig aus dem Zylinder Z ausgefahrener Kolbenstange 4 vom Druckraum 1a dieses als Primärzylinder 1 dienenden Zylinders Z eine Verbindung zum Sekundärzylinder 2b (siehe 1) hergestellt wird. Solange dies nicht der Fall ist, bleibt der Sekundärzylinder 2b verriegelt.

Claims

Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten mit einer zeitlich vor einer Sekundär-Verdrängereinheit bewegbaren Primär-Verdrängereinheit, die als Zylinder mit einer ein- und ausfahrbaren, in einem Zylinderkopf geführten Kolbenstange ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylinder (Z) ein durch die Kolbenstange (4) steuerbares, eine Schließstellung und eine Öffnungsstellung aufweisendes Wegeventil integriert ist, das bei nicht vollständig oder nicht annähernd vollständig ausgefahrener Kolbenstange (4) in Schließstellung geschaltet ist und bei vollständig oder annähernd vollständig ausgefahrener Kolbenstange (4) in Öffnungsstellung geschaltet ist und dabei einen Druckraum (1a) des Zylinders (Z) mit einem Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit (2b) verbindet, wobei das Wegeventil mit mindestens einem in die Kolbenstange (4) eingearbeiteten Steuerkanal (13) versehen ist, der beim Ausfahren der Kolbenstange (4) mit einer im Bereich des Zylinderkopfes (3) angeordneten, seitlichen Steueröffnung (7b) in Verbindung bringbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnung (7b) in dem die Kolbenstange (4) führenden Bereich des Zylinderkopfes (3) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (Z) einen Zylinderboden (1b) aufweist, der mit einer Einlassöffnung (5) versehen ist, die mit dem Druckraum des Zylinders (Z) unmittelbar in Verbindung steht.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) an der zylinderfernen Stirnseite mit einer Einlassöffnung (5) versehen ist, die über eine Axialbohrung mit dem Druckraum (1a) des Zylinders (Z) in Verbindung steht.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylinderkopf (3) eine Einlassöffnung (5) integriert ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnung (7 bzw. 7b) als Ringkanal ausgebildet ist, der an eine Radialbohrung (6) anschließt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Druckraum (1a) des Zylinders und den Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit (2b) ein Bypassventil (16) geschaltet ist, das als zu dem Wegeventil paralleles und zum Druckraum der Sekundär-Verdrängereinheit (2b) öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (16) in den Zylinderkopf (3a) integriert ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung in mindestens einem hydraulischen Hubzylinder eines mehrstufigen Hubmastes eines Flurförderzeugs.