DE1235145B

DE1235145B - Actuating device with pressure medium motor, in particular for hydraulic lifting and tilting devices

Info

Publication number: DE1235145B
Application number: DEP25216A
Authority: DE
Inventors: Alfred William Thomas
Original assignee: Plessey Co Ltd
Current assignee: Plessey Co Ltd
Priority date: 1959-06-24
Publication date: 1967-02-23
Also published as: GB950060A

Description

Betätiaunasvorrichtun- mit Druckmittelmotor, insbesondere für hydraulische Hubkippvorrichtungen C, Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtun- mit Druckmittelmotor, insbesondere für hydraulische Hubkippvorrichtungen.Actuating devices with pressure medium motors, in particular for hydraulic ones Lifting and tilting devices C, The invention relates to an actuating device with pressure medium motor, in particular for hydraulic lift and tilt devices.

Bei derartigen Betätigungseinrichtungen ist es oft erwünscht, daß ein Teil unter der Wirkung des Druckmittels zunächst in eine Endstellung bewegt wird und nach Erreichen dieser Endstellung durch den Druckmittelmotor über eine kurze Strecke hin und her bewe-t wird.In such actuators it is often desirable that a part is initially moved into an end position under the action of the pressure medium is and after reaching this end position by the pressure medium motor via a is moved back and forth for a short distance.

Es ist bereits eine derartige Betätigungseinrichtung bekannt, die lediglich mit einem pneumatischen Antriebsmedium arbeiten kann, da hier zur Durchführung des Wippens die elastische Zusammendrückbarkeit von Druckluft ausgenutzt werden soll. Diese bekannte Einrichtung dient zum Kippen eines Wagenkastens. und am Ende der Kippbewegung soll der Wagenkasten gerüttelt werden, um das Abladen von Schüttgut zu erleichtern. Die Rüttel- oder Wippwirkung wird jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung nicht in zuverlässiger Weise erreicht. Es ist ein pneumatischer Arbeitskolben vorgesehen, der mit dem Wagenkasten verbunden ist. In diesem bekannten Kolben sind Ventile vorgesehen, die Betätigungsschäfte haben., die sich gegen das Zylinderende anlegen und die Ventile betätigen. Wenn bei dieser be- kannten Vorrichtung die Vorwärtsbewegung des Kolbens langsam ist, so kommt der Kolben zum Stillstand, sobald die Betätigungsschäfte der Ventile das Zylinderende erreicht haben und beginnen, die Ventile zu öffnen. Es werden sich hierbei nämlich die Ventile zunächst sehr wenig öffnen. Der Kolben wird dann voraussichtlich in einer Stellung zur Ruhe kommen, in welcher die Menge des aus den Ventilen ausströmenden Druckmediums gleich der Druckmittelmenge ist, die dem Zylinderende zugeführt wird. Eine Wippbewegung am Ende des Kolbenhubes tritt dann nicht ein. Falls sich dennoch die Ventile bei der bekannten Vorrichtung etwas mehr geöffnet haben sollten, als es zur Ausbildung eines Kräfteausgleiches erforderlich ist, so wird die Rückhubbewegung des Kolbens meistens, sobald sie begonnen hat, wieder abgestoppt, da ein außerordentlich kurzer Rück-führungshub die Ventile vollständig schließt. Ein Kräfteabgleich, der durch eine Querschnittsverminderung an den Ventilen hervorgerufen wird, wird nach einem kurzen Bewegungshub erreicht. Bei einem pneumatischen Betrieb des Druckkolbens wird eine Wippbewegung bei der bekannten Einrichtung nur dann auftreten, wenn die Trägheit der Last ausreicht, um die Ventile erheblich über die Stellung hinwegzubewegen, in der ein Druckabgleich stattfindet. In diesem Fall hängt die Länge des Hubes der Hin- und Herbewegung von der kinetischen Energie der Masse ab, die mit dem Kolben verbunden ist, und zwar in dem Moment, in welchem die Ventilschäfte das Zylinderende berühren, und weiterhin ist die Bewegung vom Druck und von den Federungseigenschaften des Mediums im Zylinder abhängig. Es kann also festgestellt werden, daß diese bekannte, lediglich für pneumatische Medien geeignete Vorrichtung keinesfalls in zuverlässiger Weise eine Wipp- oder Rüttel- oder Schüttelbewegung am Ende des Arbeitshubes ermöglicht.Such an actuating device is already known which can only work with a pneumatic drive medium, since here the elastic compressibility of compressed air is to be used to carry out the rocking. This known device is used to tilt a car body. and at the end of the tipping movement, the car body should be shaken in order to facilitate the unloading of bulk goods. However, the shaking or rocking effect is not achieved in a reliable manner in this known device. A pneumatic working piston is provided which is connected to the car body. In this known piston valves are provided which have actuating shafts, which rest against the cylinder end and actuate the valves. If in this apparatus the known the forward movement of the piston is slow, the piston comes to a standstill as soon as the operating shafts of the valves have reached the end of the cylinder and begin to open the valves. This is because the valves will initially open very little. The piston is then likely to come to rest in a position in which the amount of pressure medium flowing out of the valves is equal to the amount of pressure medium that is supplied to the end of the cylinder. A rocking movement at the end of the piston stroke then does not occur. If, however, the valves in the known device should have opened a little more than is necessary to establish a balance of forces, the return stroke movement of the piston is usually stopped again as soon as it has started, since an extremely short return stroke completely closes the valves closes. A balance of forces, which is caused by a reduction in the cross section of the valves, is achieved after a short stroke of movement. In the case of pneumatic operation of the pressure piston, a rocking movement will only occur in the known device if the inertia of the load is sufficient to move the valves considerably beyond the position in which a pressure equalization takes place. In this case, the length of the reciprocating stroke depends on the kinetic energy of the mass connected to the piston at the moment the valve stems contact the cylinder end, and furthermore the movement is from pressure and depends on the suspension properties of the medium in the cylinder. It can therefore be stated that this known device, which is only suitable for pneumatic media, in no way reliably enables a rocking or shaking or shaking movement at the end of the working stroke.

Wenn das Druckmedium inkompressibel ist, wie es bei hydraulischen Anlagen der Fall ist, so wird bei der bekannten Vorrichtung keine Wippbewegung auftreten, und - wie bereits dargelegt - wird auch im Fall eines komprimierbaren Druckmediums die Schwingung des Kolbens gedämpft, d. h., die aufeinanderfolgenden Schwingungen werden fortschreitend kürzer.If the pressure medium is incompressible, as is the case with hydraulic systems, no rocking movement will occur in the known device, and - as already stated - the oscillation of the piston is also damped in the case of a compressible pressure medium, i. that is, the successive oscillations become progressively shorter.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-C, grunde, eine Betätigungseinrichtung mit Druckmittelmotor zu schaffen, die am Ende des Betätigungshubes eine Rüttel- oder Schüttelbewegung durchführt, wobei diese Rüttel- oder Schüttelbewegung in sicherer Weise sowohl mit pneumatischen als auch mit hydraulischen Antriebsmedien erzielt werden kann. Erfindungsgemäß besteht eine in bei pneumatischen Hubkippeinrichtungen bekannter Weise vorgesehene, am Hubende des Motorkolbens durch die Kolbenbewegung geöffnete und während der Rückbewegung des Kolbens sich wieder schließende überströmeinrichtung aus einem von der Druckseite des Motorkolbens zu einer Steuerkammer führenden Rückschlagventil und einem in Hubrichtung des Kolbens verschieblichen Ventilglied, welches durch elastische Kräfte in seiner Normalstellung gehalten wird, in der es die Steuerkammer mit der Druckseite des Kolbens verbindet und welches durch eine Stoßstange am Ende des Kolbenhubes in seiner Längsrichtung verschoben wird und dadurch zunächst diese Verbindung unterbricht und dann, nach Durchlaufen eines bestimmten Weges, die Steuerkammer mit einem Druckauslaß verbindet.The object of the present invention is, fundamentally, an actuator to create with a pressure medium motor, which at the end of the actuation stroke a vibration or shaking movement, this shaking or shaking movement in safer Way achieved with both pneumatic and hydraulic drive media can be. According to the invention there is one in pneumatic lifting and tilting devices known manner provided at the end of the stroke of the engine piston by the piston movement overflow device that is open and closes again during the return movement of the piston from a check valve leading from the pressure side of the motor piston to a control chamber and a valve member which is displaceable in the stroke direction of the piston and which is passed through elastic forces is held in its normal position in which there is the control chamber connects to the pressure side of the piston and which by a bumper at the end of the piston stroke is shifted in its longitudinal direction and thereby initially this The connection is interrupted and then, after going through a certain path, the control chamber connects to a pressure outlet.

In vorteilhafter Weise ist die überströmeinrichtung derart ausgebildet, daß nach Öffnung des überströmweo,es dieser voll geöffnet bleibt, bis der Motorkolben eine bestimmte Strecke in rückwärtiger Richtung durchlaufen hat. Eine Dämpfung der oszillierenden Bewegung findet also nicht mehr statt, und ein Betrieb ist sowohl mit pneumatischen als auch mit hydraulischem Antriebsmedium möglich.The overflow device is advantageously designed in such a way that that after opening the überströmweo, it remains fully open until the engine piston has traveled a certain distance backwards. A dampening of the oscillating motion no longer takes place, and an operation is both possible with pneumatic as well as hydraulic drive medium.

In vorteilhafter Weise kann das Ventilglied als Kolbenschieber ausgebildet sein und dadurch in seiner Normalstellung gehalten werden, daß sein der Stoßstange abgekehrtes Ende ständig mit der Druckseite des Motorkolbens verbunden ist.The valve member can advantageously be designed as a piston slide be and thereby be held in its normal position that its the bumper remote end is constantly connected to the pressure side of the engine piston.

Das Rückschlagventil und der Kolbenschieber können im Motorkolben angeordnet sein, wobei die Stoßstange eine Verlängerung des Kolbenschiebers bildet.The check valve and the piston slide can be in the engine piston be arranged, wherein the bumper forms an extension of the piston valve.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. In der Zeichnun- ist F i g. 1 ein Axialschnitt durch den Motorkolben im Verein mit dem äußeren Endteil des Zylinders und Fig.2 ein dazu unter rechtem Winkel geführter Axialschnitt zur Veranschaulichung des Motorkolbens mit dem unteren Teil des Zylinders.The invention is described below using an exemplary embodiment. In the drawing, F i g. 1 shows an axial section through the engine piston in conjunction with the outer end part of the cylinder, and FIG. 2 shows an axial section at right angles to illustrate the engine piston with the lower part of the cylinder.

In den Zeichnungen bezeichnet 1 den Motorkolben. der am Ende einer Betätigungsstange 2 befestigt und in der Längsrichtung eines Zylinders 3 in diesem beweglich ist, während ein Kanal 5 in einem Bodencriied 6 des Zylinders zum Einlassen von Druckmittel in den unteren Teil 4 des Zylinders dient. An der gegenüberliegenden Seite des Motorkolbens ist der Zvlinder mittels eines Deckels 7 verschlossen, und dieser Zylinderraum steht mit dem Sumpf, der Niederdruckseite der Pumpe, einem Behälter oder einem sonstigen Niederdruckanschluß über eine Öffnung 8 in Verbindung. Die Kolbenstange 2 ist mit einem Teil verbunden, das unter der Wirkung des Druckmittels zunächst in eine Endstellung bewegt und nach Erreichen dieser Endstellung über eine kurze Strecke hin- und herbewegt werden soll, und ein solches Teil kann beispielsweise der Einfüllkasten einer Betonmischmaschine sein, wobei unter der hin- und hergehenden Bewegung ein Schütteln des Einfüllkastens herbeigeführt wird, das ein promptes Entleeren desselben gewährleistet.In the drawings, 1 denotes the engine piston. which is attached to the end of an actuating rod 2 and is movable in the longitudinal direction of a cylinder 3 in this, while a channel 5 in a Bodencriied 6 of the cylinder is used for admitting pressure medium into the lower part 4 of the cylinder. On the opposite side of the engine piston, the cylinder is closed by means of a cover 7 , and this cylinder space is connected to the sump, the low-pressure side of the pump, a container or some other low-pressure connection via an opening 8 . The piston rod 2 is connected to a part which, under the action of the pressure medium, is initially moved into an end position and, after reaching this end position, is to be moved back and forth over a short distance, and such a part can be, for example, the filling box of a concrete mixer, with the reciprocating movement causes a shaking of the filler box, which ensures prompt emptying of the same.

Bei der bisher beschriebenen Anordnung ergibt sich, daß beim Zuführen von Flüssigkeit unter Druck durch den Anschluß 5 in den Zylinder der Motorkolben 1 aus dem unteren Teil 6 fort und gegen den Deckel 7 bewegt wird, und zwar allgemein untei Überwindung des Einflusses des Gewichts dei Stange 2 und der von dieser Stange getragenen Last. Zur Erhöhung des Widerstandes gegen diese Bewegung des Motorkolbens im letzten Abschnitt seiner Annäherung an den Deckel kann eine Pufferfeder 9 vorgesehen sein. Durch die Bewegung des Motorkolbens betätigbar ist eine überströmeinrichtung zum Freigeben des Druckmittels aus der Kam-mer 4 in dem Augenblick, in dem der Motorkolben einen vorherbestimmten Punkt in der Nähe des Dekkels 7 erreicht, vorgesehen, so daß der Motorkolben dann unter der Wirkung des auf die Stange 2 wirkenden Gewichts und gegebenenfalls der Pufferfeder 9 nach rückwärts bewegt wird. Diese überströmeinrichtung ist derart angeordnet, daß sie die normalen Druckbedingungen wieder herstellt, sobald der Motorkolben sich um eine vorherbestimmte, verhältnismäßig kurze Strecke zurückbewegt hat. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht sie aus einem Kolbenschieber 10 mit einem Bund, der in der Bohrung 11 des Motorkolbens 1 in der Längsrichtung beweglich angeordnet ist. Der Bund beherrscht einen Schlitz 12, der von der Bohrung 11 in eine Steuerkammer 13 führt, die mit der Hinterseite des Belastungskolbens 14 eines einseitig belasteten Rückschlagventils 15 verbunden ist. Dieses Rückschlagventil beherrscht einen Strömungsweg 16, 17, 18 (F i g. 2), der von der Zylinderkammer 4 zur Niederdruckseite auf der anderen Seite des Motorkolbens 1 führt, und eine leichte Belastungsfeder 19 hält das Rückschlagventil 15 normalerweise in seiner geschlossenen Stellung. Der Kolbenschieber 10 ist mit einer Stoßstange 20 ausgerüstet, die von der Rückseite des Motorkolbens 1 gegen den Deckel 7 vorspringt.In the arrangement described so far, it results that when liquid is supplied under pressure through the connection 5 into the cylinder, the motor piston 1 is moved from the lower part 6 and against the cover 7 , generally by overcoming the influence of the weight of the rod 2 and the load carried by that bar. To increase the resistance to this movement of the motor piston in the last section of its approach to the cover, a buffer spring 9 can be provided. Actuated by the movement of the engine piston is a pressure relief device for releasing the pressure medium from the cham- mer 4 in the moment in which reaches a predetermined point in the vicinity of the cover 7 of the engine pistons, provided so that the engine piston then under the action of on the rod 2 acting weight and possibly the buffer spring 9 is moved backwards. This overflow device is arranged in such a way that it restores the normal pressure conditions as soon as the engine piston has moved back a predetermined, relatively short distance. In the embodiment shown, it consists of a piston valve 10 with a collar, which is arranged in the bore 11 of the engine piston 1 so as to be movable in the longitudinal direction. The collar dominates a slot 12 which leads from the bore 11 into a control chamber 13 which is connected to the rear side of the loading piston 14 of a check valve 15 loaded on one side. This check valve dominates a flow path 16, 17, 18 ( Fig. 2) which leads from the cylinder chamber 4 to the low pressure side on the other side of the engine piston 1 , and a light loading spring 19 normally holds the check valve 15 in its closed position. The piston valve 10 is equipped with a bumper 20 which projects from the rear side of the motor piston 1 against the cover 7 .

Es sei angenommen, daß der Anschluß 5 mit der Lieferseite der Pumpe über eine nicht dargestellte Meßöffnung verbunden sei. Der Motorkolben 1 wird dann vom Boden 6 fort mit einer Geschwindigkeit bewegt, die von dem Lieferdruck der Pumpe sowie dem Querschnitt der Meßöffnung abhängt, und der Druck in der Kammer 4 wirkt auf den Kolbenschieber 10 und hält diesen in der dargestellten Stellung. Eine Weiterbewegung des Kolbenschiebers unter der Wirkung des Druckes in der Kammer 4 wird durch eine Anschlagfläche 21 an der Kolbenstange 2 verhindert, an der das Ende der Stoßstange 20 anliegt. In dem Maß, in dem der Motorkolben sich dem Decke17 nähert, drückt er die Pufferfeder9 (wenn eine solche vorgesehen ist) zusammen, und wenn er sich nur mehr eine kurze Strecke von dem Decke17 entfernt befindet, schlägt die Stoßstange 20 am Dekkel an und verhindert somit eine Teilnahme des Kolbenschiebers 10 an der weiteren Bewegung des Motorkolbens 1. It is assumed that the connection 5 is connected to the delivery side of the pump via a measuring opening (not shown). The motor piston 1 is then moved away from the base 6 at a speed which depends on the delivery pressure of the pump and the cross section of the measuring opening, and the pressure in the chamber 4 acts on the piston valve 10 and holds it in the position shown. A further movement of the piston slide under the action of the pressure in the chamber 4 is prevented by a stop surface 21 on the piston rod 2 against which the end of the push rod 20 rests. As the motor piston approaches the cover 17, it compresses the buffer spring 9 (if one is provided), and when it is only a short distance away from the cover 17, the bumper 20 strikes the cover and prevents it thus participation of the piston valve 10 in the further movement of the engine piston 1.

Die daraus folgende Relativbewegung zwischen dem Motorkolben 1 und dem Kolbenschieber 10 hat ein fast augenblickliches Schließen des Verbindungsweges 12 zwischen dem Inneren des Zylinders 4 und der Steuerkammer 13 an der Hinterseite des Belastungskolbens 14 des Rückschlagventils 15 zur Folge, und nachdem die gesamte Länge des Bundes des Kolbenschiebers 10 an dem Schlitz 12 vorbeigetreten ist, wird dieser durch den freien Querschnitt zwischen der Bohrung 11 und der Stoßstange 20 mit der Niederdruckseite hinter dem Motorkolben 1 in Verbindung gesetzt. Während bis zu diesem Zeitpunkt das Rückschlagventil 15 unter der Wirkung des Zylinderdruckes auf die Fläche an der Hinterseite des Belastungskolbens 14, die größer ist als die Fläche des Ventilsitzes im Kanal 16, fest gegen seinen Sitz angedrückt ist, wird nun der Druck auf die Rückseite des Belastungskolbens 14 beseitigt, so daß der immer noch verliäl',nis-iiäßi- hohe Druck im Kanal 16 das Rückschlagventil 15 von seinem Sitz abhebt und den Durchtritt von Druckflüssigkeit aus der Zylinderkammer 4 durch die Kanäle 17 und 18 gestattet. Dies ermöglicht eine Bewegung des Motorkolbens 1 unter der Belastung der Kolbenstange 2 im Verein mit der Kraft der Pufferfeder 9 in der seiner bisherigen Bewegung entgegengesetzten Richtung. Während dieser Rückwärtsbewegung des Motorkolbens 1 bleibt das Ende der Stoßstange 20 unter der Wirkung des Druckes im Zylinder 4 am Ende des Kolbenschiebers 10 mit dem Deckel 7 in Berührung, bis die Relativstellung des Kolbenschiebers 10 in bezug auf den Motorkolben 1 entsprechend F i g. 1 wiederhergestellt wird, und dann läßt der Schlitz 12 wiederum Flüssigkeit unter dem Restdruck im Zylinder 4 zur Hinterseite des Beiastungskolbens 14 des Rückschlagventils ein, deren Fläche größer ist. Der Druck dieser Flüssigkeit zuzüglich der Kraft einer leichten Belastungsfeder 19 schließt das Rückschlagwentil 15 augenblicklich und versperrt damit den Strömungsweg durch die Kanäle 16, 17, 18, so daß der Druck im Zylinder 4 abermals ansteigt und den Motorkolben nochmals in seiner ursprünglichen Richtung bewegt. Diese hin- und hergehende Bewegung sorgt für die gewünschte Schüttelwirkung und hält so lange an, wie dem Zylinder 4 über den Kanal 5 Druckmittel zugeführt wird.The resulting relative movement between the engine piston 1 and the piston valve 10 has an almost instantaneous closing of the connection path 12 between the interior of the cylinder 4 and the control chamber 13 at the rear of the loading piston 14 of the check valve 15 , and after the entire length of the collar of the Piston slide 10 has passed the slot 12, this is connected to the low-pressure side behind the engine piston 1 through the free cross section between the bore 11 and the bumper 20. While up to this point in time the check valve 15 is firmly pressed against its seat under the action of the cylinder pressure on the surface on the rear side of the loading piston 14, which is larger than the surface of the valve seat in the channel 16, the pressure on the rear side of the Loading piston 14 is eliminated, so that the still low pressure in channel 16 lifts check valve 15 from its seat and allows pressure fluid to pass from cylinder chamber 4 through channels 17 and 18 . This enables the motor piston 1 to move under the load on the piston rod 2 in conjunction with the force of the buffer spring 9 in the direction opposite to its previous movement. During this backward movement of the engine piston 1 , the end of the push rod 20 remains in contact with the cover 7 under the action of the pressure in the cylinder 4 at the end of the piston valve 10 until the relative position of the piston valve 10 in relation to the engine piston 1 corresponds to F i g. 1 is restored, and then the slot 12 again allows liquid under the residual pressure in the cylinder 4 to the rear of the loading piston 14 of the check valve, the area of which is larger. The pressure of this liquid plus the force of a light loading spring 19 closes the check valve 15 instantly and thus blocks the flow path through the channels 16, 17, 18, so that the pressure in the cylinder 4 increases again and moves the engine piston again in its original direction. This back and forth movement provides the desired shaking effect and lasts as long as pressure medium is supplied to the cylinder 4 via the channel 5.

Die Geschwindigkeit, mit der diese Schüttelwirkung erfolgt, hängt von der Geschwindigkeit der Druckmittelzufuhr während der Vorwärtsbewegung des Motorkolbens und von den elastischen Kräften und der während des Abschnittes des Betriebsspiels, in dem die Rückbewegung stattfindet, wirksamen äußeren Reibung ab. Es kann erwartet werden, daß jede Bewegungsumkehr plötzlich erfolgt und eine zusätzliche Erschütterung verursacht, die der durch die Tätigkeit des Kolbenschiebers erzeugten zyklischen Bewegung überlagert ist. Die Amplitude der zyklischeu Hin- und Herbewegung hängt von der Länge des Kolbenschiebers 10 ab und kann daher beim Entwurf der Vorrichtung entsprechend den Bedürfnissen bestimmt werden.The speed at which this shaking action takes place depends on the speed of the pressure medium supply during the forward movement of the motor piston and on the elastic forces and the effective external friction during the section of the operating cycle in which the return movement takes place. Any reversal of movement can be expected to be sudden and cause additional shock to be superimposed on the cyclical movement produced by the action of the spool. The amplitude of the cyclical reciprocating movement depends on the length of the piston valve 10 and can therefore be determined according to requirements when designing the device.

Claims

Claims: 1. Actuating device with pressure medium motor, in particular for hydraulic lift and tilt devices, characterized in that an overflow device (10 ) provided in a manner known in pneumatic lift and tilt devices, opened at the end of the stroke of the motor piston (1) by the piston movement and closes again during the return movement of the piston. 15) consists of a check valve (15 ) leading from the pressure side of the motor piston (1) to a control chamber (13) and a valve member (10) which can be moved in the stroke direction of the piston (1) and which is held in its normal position by elastic forces, in which it connects the control chamber (13) with the pressure side of the piston (1) , and which is moved in its longitudinal direction by a push rod (20) at the end of the piston stroke and thereby first interrupts this connection and then, after having traveled a certain path, the Control chamber (13 ) connects to a pressure outlet (8).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the valve member (10) is designed as a piston slide and is thereby held in its normal position that its end facing away from the bumper (20) is constantly connected to the pressure side of the motor piston (1) . 3. A device according to claim 2, characterized in that the check valve (15) and the piston valve (10) in the engine piston (1) to - ge belongs are, said bumper (20) forms an extension of the piston slide (10).

Documents considered: German Patent No. 966 259.