DE1205390B

DE1205390B - Ventilation device for hydraulic cylinders of machines

Info

Publication number: DE1205390B
Application number: DEW29256A
Authority: DE
Inventors: Julius Woerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-01-13
Filing date: 1961-01-13
Publication date: 1965-11-18

Description

Entlüftungseinrichtung für hydraulische Zylinder von Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungseinrichtung für hydraulische Zylinder von Maschinen, beispielsweise Steuer- oder Arbeitszylinder von Werkzeugmaschinen, bei der zur Beseitigung entstandener Lufteinschlüsse im Kolben ein Verbindungskanalsystem von einer mit Druck beaufschlagten Kolbenseite zur anderen, drucklosen Kolbenseite vorgesehen ist, von welcher die Luft nach außen abfließen kann.Ventilation device for hydraulic cylinders of machines Die The invention relates to a ventilation device for hydraulic cylinders of machines, e.g. control or working cylinders of machine tools, a connecting channel system to remove air pockets that have arisen in the piston from a pressurized piston side to the other, unpressurized piston side is provided, from which the air can flow to the outside.

Beim Arbeitsbeginn einer hydraulisch arbeitenden Maschine, insbesondere Präzisionswerkzeugmaschine, aus dem kalten Zustand heraus macht sich der Nachteil bemerkbar, daß das Öl des Arbeitszylinders sich beim Erkalten zusammenzieht und dabei Luft von außen in den Arbeitszylinder eindringt. Die so eingedrungene Luft bildet Luftkissen, die beim Einregeln eines bestimmten Arbeitsdruckes während dem Arbeitsgang federnd nachgeben. Dadurch entstehen sogenannte Springhübe, die bewirken, daß das Werkzeug einen ruckartigen Vorschub ausführt, wobei es zu überbeanspruchungen des Werkzeuges und daraus resultierenden Brüchen kommen kann. Desgleichen treten Ungenauigkeiten bei automatisch eingesteuerten Bearbeitungshüben auf.When starting work on a hydraulically operating machine, in particular Precision machine tool, out of the cold state, the disadvantage makes itself noticeable that the oil of the working cylinder contracts when it cools and air penetrates into the working cylinder from the outside. The air that penetrated in this way forms air cushions, which when regulating a certain working pressure during the Resiliently give way to the operation. This creates so-called jumping strokes, which cause that the tool performs a jerky feed, whereby it is too stressed of the tool and the resulting breakages. Step in the same way Inaccuracies in automatically controlled machining strokes.

Es sind Entlüftungseinrichtungen für die Arbeitszylinder von Druckflüssigkeitantriebsvorrichtungen od. dgl. bekannt, bei der ein im Kolben angeordnetes Schieberventil vorgesehen ist, welches bei jedem Kolbenhub am Ende desselben zwangläufig durch Berührung mit dem Zylinderdeckel geöffnet wird. Das bedeutet jedoch, daß auch im Betrieb der Maschine bei jedem Kolbenhub eine Verbindung zwischen den beiden Kolbenseiten hergestellt wird. Außerdem ist ein solches bewegliches Ventil störanfällig und gibt zu Stößen und Geräuschen Anlaß.They are ventilation devices for the working cylinders of hydraulic fluid drive devices or the like known, in which a slide valve arranged in the piston is provided, which with each piston stroke at the end of the same inevitably by contact with the Cylinder cover is opened. However, this means that even when the machine is in operation a connection is established between the two sides of the piston with each piston stroke will. In addition, such a movable valve is prone to failure and gives rise to shocks and noises cause.

Eine andere bekannte Maschine weist einen Kolben mit zwei Dichtmanschetten auf, zwischen denen eine Ringnut vorgesehen ist, die direkt über Bohrungen im Kolben und in der Kolbenstange mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht. Die Dichtmanschetten sind hierbei mit ihren abgebogenen Enden nach der jeweils benachbarten Kolbenseite gerichtet, so daß bei der Bewegung des Kolbens der Dichtungsdruck gegenüber derjenigen Kolbenseite, auf die sich der Kolben zubewegt, erhöht wird. Eine Verbindung zwischen einer Kolbenseite und der Ringnut bzw. der Außenatmosphäre soll also aus Dichtungsgründen verhindert werden. Der in die Außenatmosphäre ableitende Verbindungskanal hat lediglich die Aufgabe, etwa trotz der Dichtungen durchsickernde Luft oder ein luftähnliches Medium in die Außenatmosphäre abzuleiten, ohne daß es auf die gegenüberliegende Kolbenseite gelangen kann.Another known machine has a piston with two sealing collars on, between which an annular groove is provided, which directly over holes in the piston and is in communication with the atmospheric air in the piston rod. The sealing sleeves are here with their bent ends to the respective adjacent piston side directed, so that when the piston moves, the sealing pressure is opposite to that Piston side towards which the piston is moving is increased. A connection between a piston side and the annular groove or the outside atmosphere should therefore for sealing reasons be prevented. The connecting channel leading off into the outside atmosphere only has the task, for example air that seeps through despite the seals or something similar to air Discharge medium into the outside atmosphere without affecting the opposite Can reach the piston side.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zur Entlüftung der einen Kolbenseite eine Verbindung zur anderen Kolbenseite hin und damit eine Entlüftung der erstgenannten Kolbenseite zu ermöglichen. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß der Kolben an seiner Mantelfläche mit zwei als Rückschlagventile wirkenden Dichtmanschetten versehen ist, die derart gegeneinander gerichtet auf dem Kolben befestigt sind, daß sie einen Durchtritt nur bei einem überdruck in der jeweils benachbarten Kolbenseite gestatten und daß zwischen den beiden stirnseitig angeordneten Dichtmanschetten am Kolbenumfang eine Ringnut od. dgl. angeordnet ist, welche mit dem Luftkanalsystem im Innern des Kolbens in leitender Verbindung steht.In contrast, the object of the invention is to vent one piston side a connection to the other piston side and thus one To enable venting of the first-mentioned piston side. The invention accordingly exists essentially in the fact that the piston has two non-return valves on its outer surface acting sealing sleeves is provided, which are directed towards one another in such a way are attached to the piston so that they can only pass if there is excess pressure in the allow adjacent piston side and that between the two end faces arranged sealing collars on the piston circumference an annular groove or the like is arranged, which is in conductive connection with the air duct system inside the piston.

Vorzugsweise ist hierbei im Arbeitsbetrieb des Zylinders die zu entlüftende, mit Druck beaufschlagte Kolbenseite eine Niederdruckseite und die beim Entlüften drucklose Seite eine Hochdruckseite. Es kann dadurch in einfacher Weise erreicht werden, daß die zu entlüftende Kolbenseite nur bei Anfahrbeginn, wenn sie einen höheren Druck als die gegenüberliegende Seite hat, erwünschterweise entlüftet wird, und zwar dann, wenn die gegenüberliegende Kolben-Seite noch nicht unter hohem Druck steht, während im Betrieb - bei unter höherem Druck stehender Hochdruckkolbenseite - das Verbindungskanalsystem geschlossen ist. Außerdem können zusätzliche metallische bewegliche Teile vermieden werden.Preferably, when the cylinder is in operation, the one to be vented, the piston side which is pressurized is a low-pressure side and the side when venting pressureless side a high pressure side. It can thereby be achieved in a simple manner be that the piston side to be vented only at the start of the drive if they have a has higher pressure than the opposite side, is desirably vented, when the opposite piston side is not yet under high pressure stands while in operation - when the high pressure piston side is under higher pressure - the connecting duct system is closed. In addition, additional metallic moving parts are avoided.

Infolge der Entlüftung ist die Gewähr dafür gegeben, daß unmittelbar nach Inbetriebnahme einer kalten Maschine dieselbe auch unter Vollast genau arbeitet und während der Arbeitsgänge keine ruckartigen Vorschübe des Werkzeuges eintreten.As a result of the ventilation, there is a guarantee that immediately after commissioning a cold machine, the same works exactly even under full load and no jerky feeds of the tool occur during the work steps.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in den Verbindungskanälen der beiden Kolbenseiten eine Drosselstelle angeordnet, insbesondere ein Regelstift eingepaßt, derart, daß die Drosselstelle bzw. Passung geringe Mengen Luft durchläßt, nicht aber Druckmittel. Die der beim Entlüften drucklosen Kolbenseite benachbarte, vorteilhaft ebenfalls vorgesehene Dichtungsmanschette wird ferner zweckmäßig von den Verbindungskanälen unter Zwischenschaltung der Drosselstelle umgangen.In a particularly preferred embodiment of the invention, in the connecting channels of the a throttle point on both sides of the piston arranged, in particular fitted a control pin, such that the throttle point or fit allows small amounts of air to pass through, but not pressure medium. The at Venting the unpressurized piston side adjacent, advantageously also provided Sealing sleeve is also expediently interposed by the connecting channels bypassed the throttle point.

Das Einregeln eines kontinuierlich mit kleinem Vorschub arbeitenden Arbeitsganges, z. B. einer Arbeitsmaschine, kann zweckmäßig etwa derart erfolgen, daß auf der einen Seite Druckmittel mit Hochdruck von bestimmter Druckhöhe gegen das auf der anderen Seite befindliche Druckmittel mit Niederdruck anströmt, welch letzteres über ein Druckregelventil oder eine Druckregelpumpe langsam abströmt. Fallen dabei die durch kompressible Lufteinschlüsse hervorgerufenen Unsicherheitsfaktoren beim Regeln der bestimmten Druckverhältnisse im Arbeitszylinder weg, so läßt sich demnach auch bei Verwendung einer kaltstehenden Maschine sofort vom ersten Arbeitshub an Präzisionsarbeit leisten.The adjustment of a continuously working with a small feed rate Operation, e.g. B. a work machine, can expediently take place in such a way, that on the one hand pressure medium with high pressure of a certain pressure head against the pressure medium located on the other side flows at low pressure, which the latter slowly flows off via a pressure regulating valve or a pressure regulating pump. The uncertainty factors caused by compressible air inclusions fall when regulating the specific pressure conditions in the working cylinder away, so can therefore, even when using a cold machine, immediately from the first working stroke perform on precision work.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen, bei welcher ein Arbeitszylinder einer hydraulisch arbeitenden Maschine im Längsschnitt dargestellt ist.Further details of the invention are the schematic representation an embodiment can be seen in which a working cylinder is a hydraulic working machine is shown in longitudinal section.

Auf dem Zylinder 10 ist ein Zylinderdeckel 11 mittels eines in eine Ringnut 12 des Zylinders einsetzbaren, zweiteiligen Ringflansches 13 befestigt, beispielsweise verschraubt. Im Zylinderdeckel befindet sich eine Bohrung 14 zum Anschluß der Hochdruckzuleitung 15. Am nicht dargestellten anderen Ende des Zylinders 10 befindet sich beispielsweise ein ebensolcher Zylinderdeckel 11 und eine Zuleitung 15, welche indessen über eine nicht dargestellte Regelpumpe zur Niederdruck-Speisepumpe führt. Natürlich kann auch eine einzige zweistufige Speisepumpe mit einem Niederdruck- und mit einem Hochdruckteil Verwendung finden.A cylinder cover 11 is fastened to the cylinder 10 by means of a two-part annular flange 13 which can be inserted into an annular groove 12 of the cylinder, for example screwed. In the cylinder cover there is a bore 14 for connecting the high pressure supply line 15. At the other end of the cylinder 10, not shown, there is, for example, a similar cylinder cover 11 and a supply line 15, which, however, leads via a control pump, not shown, to the low-pressure feed pump. Of course, a single two-stage feed pump with a low-pressure and a high-pressure part can also be used.

Im Zylinder 10 ist auf einer Kolbenstange 16 ein zweiseitig beaufschlagter Kolben 17 mittels einer Mutter 18 befestigt. In die beiden Stirnseiten sind in ringförmigen Ausnehmungen des Kolbens Dichtmanschetten 19 und 20 unter Zwischenlage von Ringen 21 eingelegt und mit Scheiben 22 und 23 befestigt. Hierzu stützt sich die Scheibe 22 an einer Schulter 24 der Kolbenstange ab. Der Kolben und seine Teile werden durch eine zwischen der Mutter 18 und der Scheibe 23 angeordnete Sicherungsscheibe 25 bekannter Bauart gegen ungewolltes Lösen der Schraubverbindung gesichert.In the cylinder 10, a piston 17 acted upon on both sides is fastened to a piston rod 16 by means of a nut 18. Sealing collars 19 and 20 are inserted into the two end faces in annular recesses of the piston with rings 21 in between and fastened with disks 22 and 23. For this purpose, the disk 22 is supported on a shoulder 24 of the piston rod. The piston and its parts are secured against unintentional loosening of the screw connection by a locking washer 25 of known design arranged between the nut 18 and the washer 23.

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich, ist am äußeren zwischen den beiden Dichtmanschetten gelegenen Kolbenmantel 26 eine Ringnut 27 angeordnet, von der eine Radialbohrung 28 in den inneren Teil des Kolbens führt. Das innere Ende der Radialbohrung 28 ist mit einer Axialbohrung 29 verbunden, welche in eine Radialnut 30 der kolbenseitigen Fläche der Scheibe 23 mündet. Die Radialnut 30 steht dabei mit der hochdruckseitigen Zylinderkammer 31 in leitender Verbindung. In der Axialbohrung 29 liegt ein zylindrischer Paßstift 32, der so eingepaßt ist, daß er kein Druckmittel, jedoch geringe Luftmengen aus der Radialbohrung 28 in die Kammer 31 strömen läßt und dabei als Drossel wirkt. Die Dichtmanschette 20 wirkt als Rückschlagklappe und dichtet die Kammer 31 gegen die andere Kolbenseite ab, umgekehrt wird die niederdruckseitige Zylinderkammer 33 mittels der Manschette 19 in ebensolcher Weise gegen die Hochdruckseite abgedichtet.As can also be seen from the drawing, an annular groove 27 is arranged on the outer piston skirt 26 located between the two sealing collars, from which a radial bore 28 leads into the inner part of the piston. The inner end of the radial bore 28 is connected to an axial bore 29 which opens into a radial groove 30 of the piston-side surface of the disk 23. The radial groove 30 is in a conductive connection with the high-pressure side cylinder chamber 31. In the axial bore 29 there is a cylindrical dowel pin 32 which is fitted in such a way that it does not allow any pressure medium, but allows small amounts of air to flow from the radial bore 28 into the chamber 31 and thereby acts as a throttle. The sealing collar 20 acts as a non-return valve and seals the chamber 31 from the other side of the piston; conversely, the cylinder chamber 33 on the low pressure side is sealed against the high pressure side in the same way by means of the collar 19.

Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist folgende: Unmittelbar bevor beispielsweise nach längerer Arbeitsunterbrechung mit einer kalten Maschine die Arbeit erneut aufgenommen wird, wird die Zylinderkammer 33 mit Niederdrucköl von z. B. etwa 10 atü gefüllt, d. h: das in dieser verbliebene Drucköl wieder auf einen Druck von etwa 10 atü gebracht. Hierbei verschiebt sich der Kolben 16 in Pfeilrichtung a. Lufteinschlüsse, welche sich in der Zwischenzeit durch Zusammenziehen des Öles in der Kammer 33 gebildet haben sollten, werden dabei an der Scheibe 22 vorbei zwischen Dichtmanschette 19 und Zylinderwand 10 hindurchgequetscht und in der Ringnut 27 gesammelt. Von dort können sie unter dem Druck des ebenfalls- bis zur Ringnut 27 und in die Radialbohrung 28 vordringenden Drucköles an der Drosselstelle des Paßstiftes 32 vorbei in die Radialnut 30 und in die noch drucklose Kammer 31 einströmen und durch die Leitung 15 aus dem Arbeitszylinder abfließen. Wie schon erwähnt, ist die Passung des Paßstiftes 32 so gewählt, daß keine nennenswerten Ölmengen aus der Kammer 33 auf die andere Kolbenseite abfließen können und damit ein Druckverlust auf der Niederdruckseite eintreten kann. Damit sind die Lufteinschlüsse auf der Niederdruckseite, wo sie hauptsächlich, wie bereits beschrieben, in störender Weise auftreten können, beseitigt, und die Kammer 31 kann mit Hochdrucköl vom Druck von z. B. etwa 20 atü oder mehr ohne Nachteil beaufschlagt werden, wobei die Kammer 33 mit einem von der nicht dargestellten niederdruckseitigen Regelpumpe eingeregelten Gegendruck von etwa 10 atü ein langsames, gleichmäßiges Verschieben des Kolbens in Pfeilrichtung b zuläßt, welche Bewegung zweckmäßig zum gleichmäßigen, genauen Vorschub eines Werkzeugschlittens ausgenutzt werden kann.The mode of operation of the device shown is as follows: Immediately before work is resumed, for example after a long break in work with a cold machine, the cylinder chamber 33 is filled with low-pressure oil from z. B. filled about 10 atm, d. h: the pressure oil remaining in this is brought back to a pressure of about 10 atmospheres. Here, the piston 16 moves in the direction of arrow a. Air inclusions, which should have formed in the meantime as a result of the contraction of the oil in the chamber 33, are squeezed past the disk 22 between the sealing collar 19 and the cylinder wall 10 and collected in the annular groove 27. From there, under the pressure of the pressurized oil that also penetrates to the annular groove 27 and into the radial bore 28, they can flow past the throttle point of the dowel pin 32 into the radial groove 30 and into the still unpressurized chamber 31 and flow out through the line 15 from the working cylinder. As already mentioned, the fit of the dowel pin 32 is chosen so that no significant quantities of oil can flow out of the chamber 33 to the other side of the piston and thus a pressure loss can occur on the low-pressure side. This eliminates the air inclusions on the low-pressure side, where they can mainly, as already described, occur in a disruptive manner, and the chamber 31 can be filled with high-pressure oil from the pressure of e.g. B. about 20 atm or more can be applied without disadvantage, the chamber 33 with a back pressure of about 10 atm, which is regulated by the low-pressure side control pump, not shown, allows a slow, uniform displacement of the piston in the direction of arrow b, which movement is useful for uniform, precise feed a tool slide can be exploited.

Claims

Claims: 1. Ventilation device for hydraulic cylinders of machines, for example control or working cylinders of machine tools, in which a connection channel system is provided from one side of the piston under pressure to the other, unpressurized piston side, from which the air flows out to remove air pockets that have arisen in the piston can, as -characterized in that the piston (26) is provided on its outer surface with "two sealing collars (19, 20) acting as check valves, which are attached to the piston facing one another in such a way that they can only pass through when there is overpressure the adjacent piston side and that between the two sealing collars (19, 20) on the piston circumference, an annular groove (27) or the like is arranged, which connects to the air duct system (28, 29, 30) inside the piston (26). is in a leading position.

2. Ventilation device according to claim 1, characterized characterized in that the cylinder to be vented, with pressure acted upon piston side (33) a low pressure side and the unpressurized when venting Side (31) is a high pressure side.

3. Ventilation device according to claim 1 and 2, characterized in that a throttle point is arranged in the connecting channels (28, 29, 30) of the two piston sides (33,31) , in particular a control pin (32) is fitted, such that the throttle point or .Fit allows small amounts of air to pass through, but not pressure medium.

4. Ventilation device according to claim 1 to 3, characterized in that the sealing sleeve (20) adjacent to the unpressurized piston side (31) during venting is bypassed by the connecting channels (28, 29, 30) with the interposition of the throttle point (32). Documents considered: German Patent No. 925 080; U.S. Patent No. 2,318,757.