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Die
Erfindung betrifft eine Gleichlaufeinrichtung für eine Gruppe von doppeltwirkender,
hydraulischer Arbeitszylinder mit einseitiger Kolbenstange, wobei
die Arbeitszylinder gleicher Bauform und Nenngröße mit in Reihe zwischengeschalteten
und mechanisch miteinander gekoppelten Dosierzylindern über die
Zylinderräume
mit gleicher Kolbenfläche
hydraulisch verbunden sind.
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Derartige
Gleichlaufeinrichtungen werden vor allem in Hubmechanismen eingesetzt,
bei denen die anzuhebende Last auf eine Vielzahl von Arbeitszylindern
verteilt ist. Bei derartigen Anwendungsfällen ist ein weitgehender Gleichlauf
aller Arbeitszylinder unerlässlich.
Aus der
DD 260 550 A1 ist
eine solche Gleichlaufeinrichtung bekannt, bei der zwischen den
doppelt wirkend ausgebildeten hydraulischen Arbeitszylindern Dosierzylinder
angeordnet sind, deren Kolbenstangen mechanisch miteinander verbunden, hier über einen
Querbalken verbunden sind, sodass die aus den ersten Arbeitszylindern
abströmende
Hydraulikflüssigkeit über diese
zwischengeschalteten Dosierzylinder mengenmäßig vergleichmäßigt den nachgeschalteten
zweiten Arbeitszylindern zugeführt werden
kann, um auch diese gleichmäßig anzuheben.
Voraussetzung ist, dass alle Arbeitszylinder und Dosierzylinder
gleiche Bauform und Nenngröße aufweisen
und dass die Arbeitszylinder mit den Dosierzylindern über die
Zylinderräume
gleicher Kolbenfläche
hydraulisch verbunden sind und dann die Dosierzylinder mit den nachgeordneten
Arbeitszylindern ebenfalls. Dadurch ist grundsätzlich erreicht, dass jeweils
der gewünschte
Gleichlauf zumindest bei den ersten Hüben der Arbeitszylinder gegeben
ist. Es sind auch verschiedene Maßnahmen vorgesehen, um Leckölverluste
auszugleichen und um Schwingungen zu vermeiden, wobei allerdings
bei allen derartigen Maßnahmen von
Nachteil ist, dass der jeweilige Stand der Kolbenstangen der Arbeitszylinder nicht
ermittelt werden kann. Von daher können Maßnahmen zum Ausgleich, wenn überhaupt,
erst nach Ablauf des Arbeitstaktes eingeleitet werden und dann auch
noch sehr ungenau, weil nicht erkennbar ist, welcher der Arbeitszylinder
welchen Fehler erzeugt hat oder aufweist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Gleichlauf von einer
Vielzahl von Arbeitszylindern einer Zylindereinheit auf einfache
und nachprüfbare
Art sicherzustellen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
mindestens einer der Arbeitszylinder mit einer Wegemesseinrichtung
ausgerüstet
ist, die einen optisch und/oder elektrisch/elektronisch auswertbaren
Messwert erfassend und darstellend ausgebildet ist.
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Da
gemäß der vorliegenden
Lösung
zumindest einer der Arbeitszylinder eine Wegemesseinrichtung aufweist, über die
die jeweilige Position der Kolbenstange genau nachgeprüft und festgehalten werden
kann, besteht nun die Möglichkeit,
frühzeitig und
genau zu erkennen, welcher der im Einsatz befindlichen Arbeitszylinder
welchen Fehler durch Leckölverlust
oder Ähnliches
erzeugt hat. Mit Hilfe dieser Wegemesseinrichtung und der nachgeschalteten
Messwerterfassung und -auswertung kann bereits mit dieser verhältnismäßig einfachen
Einrichtung bleibend sichergestellt werden, dass alle Arbeitszylinder
einer Zylindereinheit optimal gleich ausfahren und auch wieder eingefahren
werden können. Solche
optimal ausgerichteten und ausgebildeten Gleichlaufeinrichtungen
ermöglichen
dann auch den Einsatz beispielsweise in Hütten- und Stahlwerken, wo enorm
große
Lasten nun über
mehrere kleinere Hydraulikzylinder bewegt und eingestellt werden können, wozu
bisher wenn überhaupt
nur sehr große Zylindereinheiten
zur Verfügung
standen. Vorteilhaft ist, dass mit Hilfe einer derartigen Gleichlaufeinrichtung
sehr schnell, frühzeitig
und genau Fehler ermittelt und behoben oder ausgeglichen werden
können.
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Besonders
zweckmäßig ist
es gemäß der Erfindung,
wenn jedem der Arbeitszylinder eine solche Wegemesseinrichtung zugeordnet
ist. Damit ist die Möglichkeit
gegeben, nicht nur den Fehler im System zu erkennen, sondern ihn
auch genau einem der Arbeitszylinder oder eben mehreren zuzuordnen,
um dann den Fehler geschickt und schnell zu beheben.
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Über ein
dem Arbeitszylinder zugeordnetes entsperrbares Rückschlagventil ist nach dem
Stand der Technik die Möglichkeit
gegeben, zu überprüfen, ob
der jeweilige Arbeitszylinder oder auch alle Arbeitszylinder ihren
oberen Endpunkt erreichen, weil dann durch das entsperrbare Rückschlagventil
der Arbeitszylinder überbrückt wird.
Hier wird nun diese Sicherung erfindungsgemäß optimiert, indem die Arbeitszylinder über ein
entsperrbares Rückschlagventil überbrückbar sind,
das in einem Umlaufzweig angeordnet und einen mit der zugeordneten
Wegemesseinrichtung verbundenen Empfänger aufweist. Über diese
Einrichtung besteht nun die Möglichkeit,
auch beispielsweise nach Betätigung
des mechanischen Signalgebers, d. h. dem Öffnen des Rückschlagventils hier noch eine
Zwischenpause einzulegen, um beispielsweise einen anderen Arbeitszylinder
weiter zu fahren, um den „Gleichklang" wieder herzustellen, also
den Gleichlauf aller Arbeitszylinder. Somit können mit Hilfe dieser Einrichtung
Fehler nicht nur erkannt, sondern geschickt und auch gezielt behoben werden,
wenn sich nämlich
nicht alle Signale bezüglich
der Empfänger
in den Rückschlagventilen
im vorgesehenen Rhythmus melden.
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Um
diese eintreffenden Fehlermeldungen auch gezielt und richtig auszuwerten
und Gegenmaßnahmen
einleiten zu können,
sieht die Erfindung vor, dass die Wegemesseinrichtung einen den
Verfahrweg registrierenden und vergleichenden Datenspeicher aufweist,
wobei natürlich
auch ein einziger Datenspeicher für alle Arbeitszylinder zum
Einsatz kommen kann, wenn in einer entsprechend großen Gruppe
mit mehreren Wegemesseinrichtungen gearbeitet wird. Vorteilhaft
ist dabei, dass die eintreffenden Daten schnell und sicher gespeichert
und ausgewertet werden können
und zwar für
das gesamte System bzw. die gesamte Zyindereinheit.
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Ein
Leckölverlust
ist leicht zu erfassen und zu beheben, wenn wie erfindungsgemäß vorgesehen in
dem, dem jeweiligen Arbeitszylinder zugeordneten Umlaufzweig ein
Drosselventil vorgesehen ist, das schaltungstechnisch mit der zugeordneten
Wegemesseinrichtung verbunden, mit einem Empfänger ausgerüstet und über diesen ansprechbar und/oder einstellbar
ist. Mit diesen Drosselventilen können gleichzeitig unerwünschte Schwingungen
der Zylinder um die obere Endlage vermieden werden aber vor allem
eben ein bleibender Leckölverlust
auch mit Belastung und ungleicher Lastverteilung bis zum richtigen
Verhältnis.
Vorteilhaft ist weiter dabei, dass nun auch der jeweilige Arbeitszylinder
leicht ermittelt werden kann, bei dem ein solcher Leckölverlust
aufgetreten ist, um nach Ablauf des Arbeitshubes oder der Arbeitshübe den Fehler
schnell und sicher beheben zu können.
Auch hier ist die Verbindung mit dem Datenspeicher gegeben, sodass
die entsprechenden Daten zentral gesammelt, dokumentiert und ausgewertet
werden können.
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Um
sicherzustellen, dass beim Ansprechen der Einrichtungen im Umlaufzweig
bzw. im Rückschlagventil
keine Hydraulikflüssigkeit
in die übrigen Leitungen
eindringen kann, insbesondere nicht in die Versorgungsleitungen,
ist vorgesehen, dass in den Umlaufzweig jeden Arbeitszylinders ein
Rückschlagsicherungsventil
integriert ist, das den Rücklauf
in die Versorgungsleitung sperrend ausgebildet und angeordnet ist.
Hier handelt es sich also um ein Rückschlagventil einfacher Bauart,
das dementsprechend auch sicher arbeitet und die Versorgungsleitung
absperrt, wenn der Umlaufzweig entsprechend aktiviert ist. Der eigentliche
Arbeitszylinder ist dann sicher ausgesperrt und kann durch entsprechende
Druckflüssigkeit
nicht ausgefahren, eingefahren oder sonst wie beeinflusst werden.
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Weiter
vorne ist darauf hingewiesen worden, dass auftretende Leckölverluste
oder aber auch andere Probleme durch den Datenspeicher sicher aufgenommen
und ausgewertet werden, wobei gemäß einer Weiterführung vorgesehen
ist, dass der Wegemesseinrichtung ein Notsignalgeber zugeordnet
ist, der insbesondere so geschaltet ist, dass er bei problematischen,
d. h. bei gefährlichen
Leckölverlusten beispielsweise
sofort anspricht, sodass die Bedienungsmannschaften sofort eingreifen
und den Schaden beheben können.
Natürlich
kann ein solches Notsignal auch an eine Zentrale gegeben werden, um
je nach Intensität
des Notsignals alle auch nur irgendwie denkbar notwendigen Maßnahmen
schnell und sicher einzuleiten.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausbildung
sieht vor, dass die Wegemesseinrichtungen aller Arbeitszylinder
mit einer Auswerteeinheit verbunden sind, die ihrerseits mit dem
Schaltventil in Verbindung steht. Diese Auswerteeinheit kann identisch
mit dem weiter vorne schon erwähnten
Datenspeicher sein, kann aber auch eine Sondereinrichtung sein,
um gezielt auf das Schaltventil einwirken zu können. Denkbar ist beispielsweise,
dass im Gefahrenfall das Schaltventil sofort angesprochen und gesperrt
wird, sodass weiterer Schaden nicht eintreten kann. Die Auswerteeinheit
hat aber nicht nur diese Funktion, sondern kann gleichzeitig auch
die gemeldeten Arbeitstakte überprüfen und
bei Unsicherheiten oder Unklarheiten gezielt tätig werden und beispielsweise auch
den Takt des Schaltventils beeinflussen, wenn dies notwendig ist.
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Bekannt
ist es, jeweils die Kolbenstangen der einzelnen Dosierzylinder miteinander
mechanisch zu verbinden, um auf diese Art und Weise den Gleichlauf
der einzelnen Arbeitszylinder, die miteinander eine Zylindereinheit
bilden, sicherzustellen. Um eine solche Koppeleinheit von Dosierzylindern
im Bedarfsfalle auch verändern,
insbesondere vergrößern zu
können,
sieht die Erfindung vor, dass die Kolbenstangen der Dosierzylinder über eine
aufsteckbare Koppelstange mechanisch miteinander verbunden sind.
Damit ist es möglich,
die Koppelstange entweder entsprechend gleich für mehrere Dosierzylinder auszubilden
oder aber bei Hinzukommen von weiteren Dosierzylindern eine andere
Koppelstange aufzustecken, um so die gewünschte Einheit zu erreichen.
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Die
Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Gleichlaufeinrichtung
geschaffen ist, die für
die verschiedensten Zwecke einsetzbar ist, insbesondere solche,
in denen große
Einheiten angehoben werden müssen,
was nun durch die vorliegenden Erfindung mit verhältnismäßig kleinen
Arbeitszylindern möglich
ist, die zu einer Einheit, d. h. einer Zylindereinheit zusammengeschlossen werden
können,
die die nötige
Leistung sicher erbringt und zwar so im gleichen Takt, dass Probleme beim
Anheben oder Senken schwerer Lasten nicht auftreten können. Dabei
werden die einzelnen Arbeitszylinder nicht nur auf Gleichlauf getrimmt
und gehalten, sondern die jeweiligen Arbeitstakte werden auch festgehalten
und ausgewertet, sodass eventuell auftretende optisch gar nicht
sichtbare Probleme sicher ermittelt und behoben werden könne. Vorteilhaft ist
aber vor allem, dass die so gebildeten Zylindereinheiten einfach
ausgebildet und ausgerüstet
werden können,
d. h. ohne allzu große
Investitionen. Vorteilhaft ist schließlich, dass wie schon erwähnt hier
mit verhältnismäßig kleinen
Arbeitszylindern große
Zylindereinheiten zusammengestellt werden können, die nicht nur von den
Investitionskosten vorteilhaft zu beurteilen sind, sondern auch
bezüglich
des Platzbedarfes und ähnlicher
Maßnahmen.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der zugehörigen
Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu
notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
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1 ein
Schaltbild für
insgesamt vier Arbeitszylinder, die zu einer Zylindereinheit zusammengefasst
sind,
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2 eine
Optimierung des Schaltbildes nach 1 durch
Hinzunahme weiterer Wegemesseinrichtungen und
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3 ein
Schaltbild mit insgesamt sechs Arbeitszylindern.
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1 zeigt
das Schaltbild einer Gleichlaufeinrichtung 1, bestehend
aus den Arbeitszylindern 2, 9, 21, 22,
wobei jeweils zwischen die Arbeitszylinder 2 und 9 ein
Dosierzylinder 10 und zwischen die Arbeitszylinder 21 und 22 ein
Dosierzylinder 23 geschaltet ist. Diese Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 können beispielsweise
einem Hubwagen zugeordnet werden, mit den Einrichtungen eines Stahlwerks
in unterschiedliche Positionen verbracht werden können. Diese
Gleichlaufeinrichtung 1, deren Schaltbild die 1 bis 3 wiedergeben,
ergibt eine Zylindereinheit, die praktisch aus einer beliebigen
Zahl von Arbeitszylindern bestehen kann.
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Die
Arbeitszylinder 2 und 9 mit ihrem Dosierzylinder 10 wie
auch die Arbeitszylinder 21, 22 mit ihrem Dosierzylinder 23 sind
hydraulisch in Reihe geschaltet. Diese Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 und
auch die Dosierzylinder 10 und 23 weisen die gleiche
Bauform und Nenngröße auf,
sodass das beim Öffnen des
Schaltventils 20 in den Arbeitszylinder 2 einströmende Öl bzw. die
Hydraulikflüssigkeit
dafür Sorge trägt, dass
das aus dem Arbeitszylinder 2 abströmende Medium in den Dosierzylinder 10 gelangt
und zwar auf der gleichen Kolbenseite. Alle Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 weisen
ein gleich ausgebildetes Zylindergehäuse 3 auf, in dem
der Kolben 5 mit der Kolbenstange 4 über das
Medium hin- und herbewegt wird. Gemäß der dargestellten Einrichtung
und deren Ausbildung sind jeweils die Zylinderräume 6 mit der Kolbenstange 4 beim
Arbeitszylinder 2 und Dosierzylinder 10 bzw. beim
Dosierzylinder 10 und Arbeitszylinder 9 die Zylinderräume 7 ohne
die Kolbenstange 4 hydraulisch miteinander verbunden.
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Auf
diese Weise ist sichergestellt, dass die einzelnen Zylinder bzw.
die daran angeordneten Kolben 5 und Kolbenstange 4 den
gleichen Verfahrweg 31 zurücklegen. Entsprechend sorgt
das aus dem Dosierzylinder 10 verdrängte Medium wiederum das Ausfahren
der Kolbenstange 4 des Arbeitszylinders 9 um denselben
Betrag des Fahrweges 31 und analog der Reihenschaltung
der Arbeitszylinder 21, 22 mit dem Dosierzylinder 23.
Dadurch wird der Gleichlauf zwischen den Arbeitszylindern 2 und 9 ebenso
wie zwischen den Arbeitszylindern 21 und 22 hydraulisch zwangsläufig realisiert,
wozu die Kolbenstangen 4 der Dosierzylinder 10 und 23 mechanisch
gekoppelt sind. Der Gleichlauf aller vier Arbeitszylinder bei Zuführung des
Mediumstromes ist so sichergestellt.
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Im
Falle der ungleichen Aufteilung der Gesamtlast auf die vier Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 ändern sich
nur die statischen Druckverhältnisse
und die Kräfte
der Kolbenstangen der Dosierzylinder 10 und 23 auf
die mechanische Verbindung. Die Gleichlaufeigenschaften des Systems
unter Betriebsdruck bleiben erhalten.
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Die
Versorgungsleitung vom Schaltventil 20 zum Arbeitszylinder 2 ist
mit 11 bezeichnet, die Weiterführungsleitung vom Arbeitszylinder 2 zum
Dosierzylinder 10 mit 12 und die Koppelleitung
zwischen Dosierzylinder 10 und Arbeitszylinder 9 trägt das Bezugszeichen 13.
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Jeder
dieser Zylinder 2, 9, 10 ist mit einem Umlaufzweig 15 ausgerüstet. In
diesem Umlaufzweig 15 sorgt das entsperrbare Rückschlagventil 16 dafür, dass
bei Leckölverlust
eines der Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 die
korrekt ausgerüsteten
bzw. versorgten Arbeitszylinder überbrückt werden
bzw. eine bestimmte Zeit vom Mediumzufluss abgeschaltet sind, bis
auch der fehlerhafte Arbeitszylinder sein Problem behoben bzw. in
die Endstellung gefahren worden ist. Da dieser Fehler registriert
wird und zwar über
den zugeordneten Datenspeicher 38, kann der erkannte Fehler
auch schnell und sicher behoben werden.
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Darüber hinaus
verfügt
der Umlaufzweig 15 über
ein Drosselventil 17, das notwendig ist, um unerwünschte Schwingungen
der Zylinder zu vermeiden, dass aber auch bei einem Leckölausgleich
dafür Sorge
trägt,
dass durch die Drosselwirkung der Betriebsdruck in diesem Bereich
erhöht
werden kann. Das Rückschlagventil 18 schließlich ist
als Sicherung dafür
vorgesehen, dass das Öl
bzw. Medium bei Veränderung
des statischen Druckgefälles
nicht in die Versorgungsleitung 11 oder die Weiterführungsleitung 12 oder
die Koppelleitung 13 zurückfließen kann. Weiter oben ist bereits
erwähnt,
dass jeder der Zylinder 2, 9, 10 wie
auch 21, 22, 23 über einen solchen Umlaufzweig 15, 15' verfügt und dementsprechend
auch über
entsperrbare Rückschlagventile 16, 16', Drosselventile 17, 17' und Rückschlagssicherungsventile 18, 18'.
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Die
einzelnen Kolbenstangen 4', 4'' der Dosierzylinder 10, 23 sind
mechanisch über
eine Koppelstange 24 miteinander verbunden. Entsprechendes
zeigt 1.
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Nach 1 verfügt der Arbeitszylinder 9 über eine
Wegemesseinrichtung 30, nach 2 sind alle
Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 mit
einer solchen Wegemesseinrichtung 30 ausgerüstet. Rein
theoretisch besteht natürlich
auch die Möglichkeit,
den Dosierzylindern 10, 23 eine solche Wegemesseinrichtung 30 zuzuordnen,
notwendig ist dies aber nicht.
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Diese
Wegemesseinrichtung 30 überprüft bzw.
hält den
Verfahrweg 31 der einzelnen Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 nach,
wozu den Kolbenstangen 4 ein Wegemessarm 32 mit
Armverlängerung 33 zugeordnet
ist bzw. die Enden der Kolbenstangen 4 sind entsprechend
mit solchen Messteilen ausgerüstet. Weiter
verfügt
der Wegemessarm 32 über
einen Druckgeber 34, über
den der Stößel 35 des
entsperrbaren Rückschlagventils 16 angesprochen
wird, wenn ein entsprechender Verfahrweg 31 vollzogen ist.
Das entsperrbare Rückschlagventil 16 ist
mit einem Empfänger 37 ausgerüstet, der
seinerseits mit dem Datenspeicher 38 in Verbindung steht.
Dadurch ist die Möglichkeit
gegeben, den Stößel 35 zu
arretieren oder sonst wie das entsperrbare Rückschlagventil 16 zu
beeinflussen, wenn der Datenspeicher 38 eine entsprechende
Empfehlung oder Anweisung gibt. So ist die Möglichkeit gegeben, trotz Ansprechen
des Stößels 35 den
jeweils zugeordneten Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 weiter
in Betrieb zu halten und nicht zu überbrücken, wenn dies für den Betrieb zweckmäßig und
notwendig ist.
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Der
Datenspeicher 38 ist mit einer Messwertanzeige 39 verbunden,
um auch optisch den jeweiligen Stand der Wegemesseinrichtung 30 oder
besser gesagt der zugeordneten Kolbenstange 4 sichtbar
zu machen. Außerdem
ist ein Notsignalgeber 40 angeschlossen, über den
bei Gefahr ein Notsignal abgesetzt wird, um so die Bedienungsmannschaften rechtzeitig über Probleme
informieren zu können.
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Weiter
zeigt 1, dass neben oder statt des Datenspeichers 38 auch
gleich eine Auswerteeinheit 41 so zugeordnet und angeordnet
sein kann, dass im Bedarfsfalle auch Einfluss auf das Schaltventil 20 ausgeübt werden
kann, beispielsweise über die
Einstelleinheit 42.
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Auch
das Drosselventil 17 ist gemäß der in 1 wiedergegebenen
Ausbildung mit einem Empfänger 36 versehen,
um so auf einfache und zweckmäßige Art
und Weise das Drosselventil 17 einstellen zu können, wenn
sich dies aufgrund der Gegebenheiten als notwendig erweisen sollte.
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2 zeigt
das Schaltbild nach 1, nur dass hier jedem der Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22 eine Wegemesseinrichtung 30, 30', 30'', 30''' zugeordnet ist.
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3 schließlich zeigt
eine Gleichlaufeinrichtung für
insgesamt sechs Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22, 25, 26.
Auch hier sind die Arbeitszylinder 25, 26 über einen
Dosierzylinder 27 miteinander verbunden, sodass der Gleichlauf
insbesondere auch durch die mechanische Verbindung über die
Koppelstange 24' sichergestellt
ist. Jeder der Arbeitszylinder 2, 9, 21, 22, 25, 26 verfügt über eine
Wegemesseinrichtung 30, 30', 30'', 30''', 30'''', 30'''''.
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Alle
genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden,
werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.