DE102010020684B3 - Device for synchronization control of two working cylinders of hydraulic drive device, has movable synchronization carrier and main drive for moving synchronization carrier - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung von wenigstens zwei mit hydraulischem Druckfluid betriebenen Arbeitszylindern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for synchronism control of at least two working with hydraulic pressure fluid working cylinders according to the preamble of claim 1.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der
Derartige Vorrichtungen zur Gleichlaufsteuerung dienen dazu, mehrere hydraulische Arbeitszylinder mit verfahrbaren Arbeitskolben derart mit Druckfluid zu versorgen, dass die Arbeitskolben stets parallel bewegt werden und damit der Hub der Arbeitskolben stets gleichgehalten wird. Eine parallele Bewegung der Arbeitskolben soll insbesondere auch dann gewährleistet werden, wenn auf die verschiedenen Arbeitskolben unterschiedliche Arbeitslasten, insbesondere wechselnde Arbeitslasten, wirken.Such devices for synchronization control serve to provide a plurality of hydraulic cylinder with movable piston so with pressurized fluid, that the working piston are always moved in parallel and thus the stroke of the working piston is always the same. A parallel movement of the working piston should also be ensured, in particular, if different working loads, in particular changing working loads, act on the different working pistons.
Vorrichtungen zur Gleichlaufsteuerung der beschriebenen Art finden beispielsweise Einsatz in Stanzmaschinen, Pressen oder Hebebühnen mit mehreren Arbeitszylindern.Devices for synchronism control of the type described find, for example, use in punching machines, presses or lifts with several working cylinders.
In der
Zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden technischen Problems sind in
Für jeden Arbeitszylinder
Bei einer Verschiebung der Trägerstange
Bei unterschiedlichen Arbeitslasten für den Arbeitszylinder
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufsteuerung für mehrere hydraulisch betriebene Arbeitszylinder bereitzustellen, die auch bei ungleichen und/oder wechselnden Arbeitslasten zuverlässig arbeitet.Against this background, the invention has the object to provide a synchronization control for several hydraulically operated working cylinder, which works reliably even with unequal and / or changing workloads.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Vorrichtung dient dabei zur Gleichlaufsteuerung von wenigstens zwei mit hydraulischem Druckfluid betriebenen Arbeitszylindern und weist einen verschiebbaren Gleichlaufträger sowie einen Hauptantrieb zum Verschieben des Gleichlaufträgers auf. Dabei wirkt der Hauptantrieb in einer Hauptstützposition auf den Gleichlaufträger zum Verschieben des Gleichlaufträgers. Die Vorrichtung umfasst außerdem wenigstens zwei Geberzylinder, wobei je ein Geberzylinder einem Arbeitszylinder zu dessen Versorgung mit Druckfluid zugeordnet ist, und wobei jeder Geberzylinder einen parallel mit dem Gleichlaufträger verschiebbaren Geberkolben aufweist, welcher einen Geberdruckraum begrenzt, wobei der Geberdruckraum mit dem zugeordneten Arbeitszylinder zu dessen Versorgung mit Druckfluid druckverbunden ist. An dem Gleichlaufträger ist dabei für jeden Geberkolben jeweils eine Geberstützposition vorgesehen, in welcher der Gleichlaufträger mit dem jeweiligen Geberkolben zu dessen Verschiebung zusammenwirkt. Darüber hinaus ist für jeden Geberzylinder ein zugeordneter Ausgleichszylinder mit einem parallel mit dem Gleichlaufträger verschiebbaren Ausgleichskolben vorgesehen, welcher jeweils einen Ausgleichsdruckraum begrenzt, der mit dem Geberdruckraum des jeweils zugeordneten Geberzylinders druckverbunden ist. An den Gleichlaufträger ist dabei für jeden Ausgleichskolben wiederum eine Ausgleichsstützposition vorgesehen, in welcher der Gleichlaufträger mit dem jeweiligen Ausgleichskolben zu dessen Verschiebung zusammenwirkt. Dabei liegt die Ausgleichsstützposition an dem Gleichlaufträger bezüglich der Hauptstützposition symmetrisch zur Geberstützposition des zugeordneten Geberzylinders.This object is achieved by a device for synchronization control with the features of claim 1. The device serves for synchronism control of at least two working cylinders operated with hydraulic pressure fluid and has a displaceable constant velocity carrier and a main drive for displacing the constant velocity carrier. The main drive acts in a main support position on the constant velocity carrier for moving the constant velocity carrier. The device also comprises at least two master cylinders, each one master cylinder to a working cylinder whose supply is associated with pressurized fluid, and wherein each master cylinder has a parallel with the synchronizing carrier displaceable master piston which limits a transmitter pressure chamber, wherein the transmitter pressure chamber is pressure-connected to the associated working cylinder to the supply of pressurized fluid. In each case, a donor support position is provided on the constant velocity carrier for each master piston, in which the constant velocity carrier cooperates with the respective master piston to its displacement. In addition, for each master cylinder an associated compensating cylinder is provided with a parallel with the constant velocity carrier displaceable balance piston, each of which limits a compensation pressure space, which is pressure-connected to the transmitter pressure chamber of the respective associated master cylinder. At the constant velocity carrier, in turn, a compensation support position is provided for each balance piston, in which the constant velocity carrier cooperates with the respective balance piston to its displacement. In this case, the compensation support position on the constant velocity carrier with respect to the main support position is symmetrical to the encoder support position of the associated master cylinder.
Folglich umfasst die Vorrichtung eine der Anzahl der zu steuernden Arbeitszylinder entsprechende Anzahl von Geberzylindern, sowie eine entsprechende Anzahl von Ausgleichszylindern. Die Hauptstützposition, die Geberstützposition beziehungsweise die Ausgleichsstützposition bezeichnet dabei jene Bereiche des Gleichlaufträgers, auf die eine vom Hauptantrieb, von einem Geberkolben beziehungsweise von einem Ausgleichskolben übertragene Kraft auf den Gleichlaufträger wirkt. Die jeweilige Stützposition kann folglich im Wesentlichen die Gestalt eines Punktes haben, jedoch bei entsprechender Ausgestaltung der Verbindung zwischen Gleichlaufträger und dem jeweiligen Kolben auch einen ausgedehnten Bereich umfassen, beispielsweise in der Gestalt einer Kraftübertragungslinie.Consequently, the device comprises a number of donor cylinders corresponding to the number of working cylinders to be controlled, as well as a corresponding number of compensating cylinders. The main support position, the donor support position or the compensation support position designates those regions of the constant velocity carrier to which a force transmitted from the main drive, from a master piston or from a compensating piston acts on the constant velocity carrier. Consequently, the respective support position can essentially have the shape of a point, but with an appropriate design of the connection between constant velocity carrier and the respective piston also comprise an extended region, for example in the form of a power transmission line.
Durch den Gleichlaufträger sind die verschiedenen Geberkolben untereinander sowie die verschiedenen Ausgleichskolben untereinander und mit den jeweils zugeordneten Geberkolben bewegungsgekoppelt. Durch eine Verschiebung des Gleichlaufträgers mittels des Hauptantriebes werden somit die Geberzylinder und die Ausgleichszylinder parallel verschoben. Dabei wird das in dem Geberdruckraum eines Geberzylinders sowie in dem Ausgleichsdruckraum eines Ausgleichszylinders verdrängte Volumen an Druckfluid dem jeweils zugeordneten Arbeitszylinder zur Verfügung gestellt. Somit kann durch die Bewegungskopplung mittels des Gleichlaufträgers eine Gleichlaufsteuerung für die Arbeitszylinder bereitgestellt werden. Die Verbindung der Geberkolben bzw. der Ausgleichskolben mit dem Gleichlaufträger ist dabei vorzugsweise eine starre, auf Zug und Druck belastbare Verbindung, beispielsweise eine Verbindung durch Verschweißen oder Verschrauben.Due to the constant velocity carrier, the various master piston with each other and the various balance piston with each other and with the respective associated master piston motion coupled. By a shift of the constant velocity carrier by means of the main drive thus the master cylinder and the compensating cylinder are moved parallel. In this case, the volume of pressurized fluid displaced in the master pressure chamber of a master cylinder and in the compensation pressure chamber of a compensating cylinder is made available to the respective associated working cylinder. Thus, a synchronization control for the working cylinder can be provided by the motion coupling means of the constant velocity carrier. The connection of the master piston or the compensating piston with the constant velocity carrier is preferably a rigid, on train and pressure resilient connection, such as a connection by welding or screwing.
Für den Fall, dass auf einen der Arbeitszylinder eine beispielsweise erhöhte Arbeitslast wirkt, herrscht folglich in dem zugeordneten Geberdruckraum sowie in dem zugeordneten Ausgleichsdruckraum ebenfalls ein vergleichsweise erhöhter Druck. Dadurch, dass die Ausgleichsstützposition des betreffenden Ausgleichskolbens bezüglich der Hauptstützposition symmetrisch zur Geberstützposition des betreffenden Geberkolbens an dem Gleichlaufträger angeordnet ist, wirken auf den Gleichlaufträger keine Kippkräfte bezüglich der Hauptstützposition. Insofern kompensieren sich die auf die Geberstützposition und die Ausgleichsstützposition wirkenden Kräfte. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung kann daher selbst bei ungleicher Lastverteilung auf die Arbeitszylinder und/oder wechselnden Lasten auf die Arbeitszylinder ein Verkippen oder Verkanten des Gleichlaufträgers vermieden werden.In the event that, for example, an increased workload acts on one of the working cylinders, a comparatively increased pressure therefore likewise prevails in the associated transmitter pressure chamber and in the associated compensation pressure chamber. Due to the fact that the compensation support position of the respective compensation piston relative to the main support position is arranged symmetrically to the encoder support position of the respective master piston on the constant velocity carrier, no tilting forces with respect to the main support position act on the constant velocity carrier. In this respect, the forces acting on the encoder support position and the compensation support position compensate each other. By the device according to the invention for synchronization control therefore tilting or tilting of the constant velocity carrier can be avoided even with unequal load distribution to the working cylinder and / or changing loads on the working cylinder.
Erfindungsgemäß wird diese selbst bei wechselnden Lasten zuverlässig arbeitende Gleichlaufsteuerung lediglich durch eine mechanische Bewegungskopplung mittels des Gleichlaufträgers und durch eine hydraulische Druckkopplung der Geberzylinder und der Ausgleichszylinder erzielt. Zusätzliche Messsysteme, beispielsweise Systeme zur Überwachung des Hubes der verschiedenen Arbeitszylinder oder Messsysteme für die Arbeitslast auf den jeweiligen Arbeitszylindern, sowie aufwendige Regelungssysteme, können eingespart werden.According to the invention this is achieved even with changing loads reliably working synchronization control only by a mechanical movement coupling means of the constant velocity carrier and by a hydraulic pressure coupling of the master cylinder and the compensating cylinder. Additional measuring systems, for example systems for monitoring the stroke of the various working cylinders or measuring systems for the workload on the respective working cylinders, as well as complex control systems, can be saved.
Zur Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Hauptantrieb als Hydraulikzylinder mit einer verschiebbaren Kolbenstange ausgebildet, wobei die Kolbenstange in der Hauptstützposition mit dem Gleichlaufträger zusammenwirkt, beziehungsweise mit diesem verbunden ist. Bei dieser Anordnung werden über den Gleichlaufträger folglich die Geberkolben und die Ausgleichskolben mit der Kolbenstange des Hauptantriebs bewegungsgekoppelt. Die Verbindung der Kolbenstange mit dem Gleichlaufträger ist dabei vorzugsweise eine starre, auf Zug und Druck belastbare Verbindung, beispielsweise eine Verbindung durch Verschweißen oder Verschrauben.To configure the device, the main drive is designed as a hydraulic cylinder with a displaceable piston rod, wherein the piston rod cooperates in the main support position with the constant velocity carrier, or is connected thereto. In this arrangement, the master piston and the balance piston are thus coupled in motion with the piston rod of the main drive via the constant velocity carrier. The connection of the piston rod with the constant velocity carrier is preferably a rigid, on train and pressure resilient connection, such as a connection by welding or screwing.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich daraus, dass alle Geberkolben gleiche hydraulische Wirkflächen aufweisen, und/oder dass alle Ausgleichskolben gleiche hydraulische Wirkflächen aufweisen, welche insbesondere den hydraulischen Wirkflächen der Geberkolben entsprechen. Dadurch wird erreicht, dass bei Verschiebung des Gleichlaufträgers durch den Hauptantrieb gleiche Volumina an Druckfluid zur Versorgung der zugeordneten Arbeitszylinder bereitgestellt werden, wodurch ein Gleichlauf erzielt wird.Further advantageous embodiments result from the fact that all master piston have the same hydraulic active surfaces, and / or that all compensating piston have the same hydraulic active surfaces, which correspond in particular to the hydraulic active surfaces of the master piston. It is thereby achieved that, upon displacement of the constant velocity carrier by the main drive equal volumes of pressurized fluid to supply the associated working cylinder are provided, whereby a synchronization is achieved.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass die Geberzylinder in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu der Verschiebungsrichtung des Gleichlaufträgers angeordnet sind. Dabei ist die Verschiebungsrichtung der Geberzylinder, und vorzugsweise auch die Verschiebungsrichtung der Ausgleichszylinder, parallel zu der Verschiebungsrichtung des Gleichlaufträgers. Diese Anordnung erlaubt es, die Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung platzsparend in einer Ebene, beispielsweise zwischen den Arbeitszylindern einer Hebebühne, anzuordnen. A particularly preferred embodiment results from the fact that the master cylinder are arranged in a common plane perpendicular to the direction of displacement of the constant velocity carrier. In this case, the displacement direction of the master cylinder, and preferably also the displacement direction of the compensating cylinder, parallel to the displacement direction of the constant velocity carrier. This arrangement allows the device for synchronization control space-saving in a plane, for example, between the working cylinders of a lift, to order.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Geberstützpositionen und die Ausgleichsstützpositionen in den Ecken eines gedachten, symmetrischen Polygons, insbesondere eines symmetrischen Vier, Sechs- oder Achtecks, angeordnet sind, in dessen Symmetriezentrum die Hauptstützposition liegt. Da stets gleich viele Ausgleichszylinder wie Geberzylinder vorgesehen sind, liegen die Geberstützpositionen und die Ausgleichsstützpositionen in den Ecken eines gedachten symmetrischen Polygons, welches eine gerade Anzahl von Ecken aufweist. Der Gleichlaufträger ist dabei derart ausgebildet, dass die entsprechenden Stützpositionen in den Ecken des gedachten Polygons bereitgestellt werden, wobei der Gleichlaufträger selbst nicht die Form eines Polygons aufweisen muss. Denkbar ist beispielsweise eine sternförmige Trägerkonstruktion um ein von der Hauptstützposition gebildetes Zentrum. Auch eine kreisförmige Ausgestaltung des Gleichlaufträgers ist denkbar, wobei die Geberstützpositionen und die Ausgleichsstützpositionen in den Ecken eines gedachten, symmetrischen Polygons liegen.It is particularly preferred if the encoder support positions and the compensation support positions are arranged in the corners of an imaginary, symmetrical polygon, in particular a symmetrical four, six or octagon, in whose center of symmetry the main support position is located. Since the same number of compensation cylinders as the master cylinder are always provided, the encoder support positions and the compensation support positions lie in the corners of an imaginary symmetrical polygon, which has an even number of corners. The constant velocity carrier is designed such that the corresponding support positions are provided in the corners of the imaginary polygon, wherein the constant velocity carrier itself does not have to have the shape of a polygon. It is conceivable, for example, a star-shaped support structure around a center formed by the main support position. A circular configuration of the constant velocity carrier is also conceivable, with the encoder support positions and the compensation support positions lying in the corners of an imaginary, symmetrical polygon.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich daraus, dass der als Hydraulikzylinder ausgebildete Hauptantrieb, die Geberzylinder und die Ausgleichszylinder, parallel wirkend in einer Ebene senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Gleichlaufträgers angeordnet sind, wobei die Geberzylinder und die Ausgleichszylinder in den Ecken eines gedachten, symmetrischen Polygons um den Hauptantrieb angeordnet sind. Bei dieser Anordnung sind folglich die Kolben des Hauptantriebs, der Geberzylinder beziehungsweise der Ausgleichszylinder entlang parallelen Achsen verschiebbar. Vorzugsweise sind der Hauptantrieb, die Geberzylinder und die Ausgleichszylinder dabei derart angeordnet, dass die Hauptstützposition, die Geberstützpositionen sowie die Ausgleichsstützpositionen ebenfalls in einer Ebene senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Gleichlaufträgers in den Ecken eines gedachten, symmetrischen Polygons um die Hauptstützposition liegen. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise mit vergleichsweise geringem Platzbedarf in die Verschiebungsrichtung des Gleichlaufträgers.A further preferred embodiment of the invention results from the fact that designed as a hydraulic cylinder main drive, the master cylinder and the compensating cylinder are arranged to act in parallel in a plane perpendicular to the direction of displacement of the constant velocity carrier, wherein the master cylinder and the balancing cylinder in the corners of an imaginary, symmetrical polygon are arranged around the main drive. In this arrangement, consequently, the pistons of the main drive, the master cylinder or the compensating cylinder along parallel axes are displaced. Preferably, the main drive, the master cylinder and the compensating cylinder are arranged such that the main support position, the encoder support positions and the Ausgleichsstützpositionen are also in a plane perpendicular to the direction of displacement of the constant velocity carrier in the corners of an imaginary, symmetrical polygon to the main support position. This results in a particularly compact design with comparatively small space requirement in the direction of displacement of the constant velocity carrier.
Zur weiteren Ausgestaltung ist der Gleichlaufträger als Trägerstange ausgebildet, wobei die Hauptstützposition in der Mitte der Trägerstange liegt. Vorzugsweise erstreckt sich dabei die Trägerstange senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Gleichlaufträgers, der Geberkolben und/der Ausgleichskolben. Insbesondere liegt dabei entlang der Erstreckungsrichtung der Trägerstange für jede Geberstützposition die zugeordnete Ausgleichsstützposition bezüglich der Hauptstützposition gegenüberliegend und mit gleichem Abstand von der Hauptstützposition, so dass bei Kraftwirkung auf die Geberstützposition und die Ausgleichsstützposition betragsmäßig gleich große, jedoch entgegengesetzt wirkende Hebelarme bereitgestellt werden. Andererseits kann es vorteilhaft sein, wenn der Gleichlaufträger als Trägerplatte ausgebildet ist. Dabei sind wiederum die Ausgleichsstützpositionen bezüglich der Hauptstützposition symmetrisch zu den zugeordneten Geberstützpositionen angeordnet. Vorzugsweise weist die Trägerplatte im Wesentlichen die Form eines symmetrischen Polygons mit einer geraden Anzahl von Ecken auf, wobei die Hauptstützposition im Symmetriezentrum der Trägerplatte liegt, und zugeordnete Paare von Ausgleichsstützposition und Geberstützposition jeweils an gegenüberliegenden Ecken der Trägerplatte liegen.For further embodiment of the constant velocity carrier is designed as a support rod, wherein the main support position is located in the middle of the support rod. Preferably, the carrier rod extends perpendicular to the direction of displacement of the constant velocity carrier, the master piston and / the balance piston. In particular, along the direction of extension of the carrier bar for each donor support position the associated compensation support position with respect to the main support position opposite and equidistant from the main support position, so that when force is applied to the donor support position and the Ausgleichsstützposition equal in magnitude, but oppositely acting lever arms are provided. On the other hand, it may be advantageous if the constant velocity carrier is designed as a carrier plate. In turn, the compensation support positions with respect to the main support position are arranged symmetrically to the assigned donor support positions. Preferably, the support plate is substantially in the form of a symmetrical polygon having an even number of comers with the main support position in the center of symmetry of the support plate and associated pairs of balance support position and donor support position respectively at opposite corners of the support plate.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch eine hydraulische Antriebsvorrichtung, welche wenigstens zwei hydraulische Arbeitszylinder umfasst, welche von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung mit Druckfluid versorgt werden.The object stated in the introduction is also achieved by a hydraulic drive device which comprises at least two hydraulic power cylinders, which are supplied with pressure fluid by a device according to the invention for synchronization control.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, with reference to which the embodiments of the invention shown in the figures are described and explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
In der
Die Versorgung der Arbeitszylinder
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Jeder Geberkolben
Zum Verschieben der Trägerstange
Wie aus
Wird die Trägerstange
Für den Fall, dass beispielsweise auf den Arbeitskolben
In der
Jeder Geberzylinder
Jedem Geberzylinder
Die einander zugeordneten Paare von Geberzylindern
Bei der Vorrichtung
Die Vorrichtung
Schließlich weist die Vorrichtung
Aufgrund der beschriebenen Anordnung der Geberzylinder
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