DE1550725B1 - Synchronisiertes hydraulisches System - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein synchronisiertes hydrau- ausgleich in beiden Endlagen der synchron arbeitenlisches System mit mehreren Arbeitszylindern, die den Arbeitszylinder durch ein von Endschaltern gejeweils einen gleitbeweglichen Arbeitskolben ent- schaltetes Wegeventil, Verwendung von Mengenhalten, der zur Betätigung eines hydraulisch angetrie- begrenzungsventilen bei Anfahren der Arbeitskolben benen Glieds dient, wobei die Arbeitskolben so an- 5 gegen feste Anschläge, Ergänzen der Leckmengen geordnet sind, daß sie sich mit einem vorgegebenen durch eine Niederdruckpumpe bzw. durch einen Geschwindigkeitsverhältnis bewegen, mit mehreren Speicher.

Synchronisierzylindern, deren Zahl gleich der der Es ist ferner ein hydraulisches System bekannt-Arbeitszylinder ist und die Synchronisierkolben ent- geworden (vgl. Zeitschrift »Messen, Steuern, Regeln«, halten, mit einer hydraulischen Pumpe, von der io 1964, H. 2, S. 20 bis 24, insbesondere S. 21, 22), in Druckflüssigkeit über eine erste Leitung der einen dem Öl von je einem Synchronisierzylinder in je Kammer jedes Synchronisierzylinders zugeführt wird, einen Arbeitszylinder eingeleitet wird, um die Synso daß die Synchronisierkolben um eine vorgegebene chronisation vorzunehmen, wonach das Öl über ein Strecke bewegt werden, um die Druckflüssigkeit aus hydraulisch geöffnetes Rückschlagventil am oberen der anderen Kammer jedes Synchronisierzylinders 15 Ende jedes Arbeitszylinders ergänzt wird. Die Rücküber zweite Leitungen der einen Kammer jedes Ar- Stellbewegung der Arbeitskolben wird durch das beitszylinders zuzuführen, während die Druckflüssig- Eigengewicht der zu synchronisierenden Lasten vorkeit in der anderen Kammer jedes Arbeitszylinders genommen, so daß die Synchronisation nur in verüber eine dritte Leitung in einen Tank abgelassen tikaler Richtung erfolgen kann. Ferner ist dort zwar wird, und mit einer Synchronisations-Kompensations- 20 allgemein von der Beeinträchtigung des Synchroneinrichtung, laufs durch Leckverluste, Zusammendrückung des

Durch ein derartiges synchronisiertes hydraulisches Ölvolumens und der eventuell eingeschlossenen Luft

System werden die Arbeitszylinder, die zum hydrau- sowie durch Ausdehnung der Gefäßwände die Rede,

lischen Antrieb z. B. einer Werkzeugmaschine oder als Mittel zur Verhütung dieser Beeinträchtigung ist

einer Fördereinrichtung dienen, synchronisiert, so 25 jedoch lediglich angegeben, daß »die Anwendung

daß sie grundsätzlich dieselbe Geschwindigkeit oder von Schläuchen nicht angebracht ist«. Außerdem sei

ein vorgegebenes Geschwindigkeitsverhältnis bei- es sehr vorteilhaft, eine Druckvorspannung des Syn-

behalten. chronisierkreises vorzusehen, so daß die hauptsäch-

Bei einem bekannten System zur Synchronisation lichste Zusammendrückung der Luft schon stark einmehrerer hydraulischer Arbeitszylinder besitzen die 30 geschränkt werde und auch die Gefäßwände bereits Arbeitszylinder gleichen Bohrungsdurchmesser und unter eine Vorspannung gebracht würden,
gleiches Innenvolumen. Über ein Steuerventil wird In einem anderen bekannten hydraulischen System den Arbeitszylindern dieselbe Druckflüssigkeits- (vgl. deutsche Patentschrift 803 020) werden die menge von einer hydraulischen Pumpe zugeführt, so identischen Arbeitskolben synchronisiert, indem in daß sich die Kolben in den Arbeitszylindern im 35 der Haltestellung der Steuerung eine Preßpumpe in wesentlichen synchron in die gewünschte Lage be- an die (identischen) Arbeitszylinder angeschlossene wegen. Bei einem derartigen System ist üblicherweise Abzweigleitungen unter gleichzeitigem Lüften von in zwischen jedem Steuerventil und dem entsprechen- diesen befindlichen Rückschlagventilen an diejenigen den Arbeitszylinder ein Durchflußregelventil vor- Stellen fördert, die Druckflüssigkeit durch Undichtgesehen, das die hindurchströmende Flüssigkeits- 40 heiten verloren haben. Die Rückschlagventile werden menge regelt und auf diese Weise die Arbeitszylinder am Ende der Hubbewegung der Arbeitszylinder gesynchronisiert. Es ist auch bekannt, statt eines sol- schlossen, um ein Zurückfließen der Druckflüssigkeit chen Regelventils einen hydraulischen Motor zu be- aus den Arbeitszylindern zu verhindern. Da die nutzen. Diese bekannten Systeme sind jedoch mit Rückstellbewegung der Arbeitskolben durch das erheblichen Nachteilen behaftet, beispielsweise sind 45 Eigengewicht der von allen Arbeitskolben gemeinsam die sich der Gleitbewegung der Kolben entgegen- angetriebenen Last vorgenommen wird, ist also eine setzenden Reibungswiderstände in den einzelnen Synchronisation ebenfalls nur in vertikaler Richtung Arbeitszylindern nicht gleich. Es ist ferner schwierig, möglich. Außerdem ist keine Einrichtung zur Komdie Stellungen einer Anzahl von Durchflußregel- pensation von Synchronisationsfehlern vorgesehen, ventilen durch Prüfung zu bestimmen, ob sie sich 5° Schließlich ist bei einem anderen bekannten hyin einem synchronisierten Zustand befinden oder draulischen System (vgl. Zeitschrift »Ölhydraulik und nicht. Zu diesen Herstellungs- und Betriebsschwierig- Pneumatik«, 1958, S. 132, Bild 1) der Differentialkeiten kommt noch ein weiteres Problem hinzu. Hy- kolben einer Synchronisiereinrichtung mit einer draulisch angetriebene Maschinen, beispielsweise Kompensationseinrichtung ausgerüstet, die am Ende Werkzeugmaschinen, sind häufig exzentrisch wirken- 55 jedes Hubes eventuell unterschiedliche Leckölmengen den Belastungen ausgesetzt, so daß auf die einzelnen (zwischen insbesondere zwei Arbeitszylindern) aus-Arbeitszylinder unterschiedliche Lastanteile ent- gleicht und die ursprünglichen Verhältnisse wiederfallen. Selbst wenn kein Druckflüssigkeitsverlust auf- herstellt. Über die Kompensationseinrichtung selbst treten würde, ist es schon aus diesem Grunde schwie- sind jedoch keine näheren Angaben gemacht. Ferner rig, bei diesem bekannten System die einzelnen Ar- 60 kann die Synchronisierfehlerkompensation nur an beitszylinder genau zu synchronisieren. einem Ende des Hubes vorgenommen werden.

Für den Ausgleich von aus den Arbeitszylindern Außerdem ist es auch hier nachteilig, daß die Rückeines hydraulischen Systems unterschiedlich aus- Stellung der Arbeitskolben nur durch das Eigengetretenen Leckmengen sind bereits verschiedene, gewicht der von den Arbeitskolben angetriebenen keine Synchronisierzylinder vorsehende Maßnahmen 65 Last vorgenommen wird.

bekannt (vgl. Zeitschrift »Ölhydraulik und Pneu- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein synchroni-

matik«, 1958, S. 273 bis 282, insbesondere S. 274 siertes hydraulisches System anzugeben, bei dem

bis 276, Bild 20 bis 25), unter anderem Leckmengen- einerseits die Arbeitszylinder nicht eine vertikale

3 4

Lage einzunehmen brauchen und das andererseits Die Zylinder 3,3'besitzen ein gleiches Innenvolumen eine praktisch realisierbare Synchronisations-Kom- und sind im unteren Bereich mit Druckmittel-Einlaßpensationseinrichtung hat, die zudem bei großen öffnungen 6, 6' und im oberen Bereich mit Auslaß-Leckverlusten an beiden Enden des Hubes der Ar- öffnungen 7, T versehen. In den Zylindern 3, 3' bebeitszylinderkolben betätigbar ist, wobei es nicht 5 finden sich Arbeitskolben 4, 4' von gleichem Durcherforderlich ist, daß die Arbeitszylinderkolben am messer. Sie nehmen beide etwa dieselbe Lage ein maximal möglichen Hubende umkehren. (Abstand y vom oberen Zylinderende). Die Kolben

Ein synchronisiertes hydraulisches System der ein- 4, 4' sind mit Kolbenstangen 5, 5' verbunden, deren gangs genannten Art ist gemäß der Erfindung da- freie Enden an das Arbeitswerkzeug einer hydraudurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis der io lischen Maschine angeschlossen sind. Die Kolben Synchronisierkolben dem Geschwindigkeitsverhältnis 4, 4' weisen denselben Kolbenhub auf und sind so der Arbeitskolben entspricht, daß die den einen angeordnet, daß sie sich gleichphasig bewegen und Kammern der Arbeitszylinder zugeführten Flüssig- gleichzeitig das Hubende erreichen. Ein Synchronikeitsmengen proportional dem Flächenverhältnis der sierzylinderkörper 8 ist mittels einer Zwischenwand Synchronisierkolben sind, daß alternativ die Druck- 15 30 in zwei Synchronisierzylinder 9, 9' von gleichem flüssigkeit von der hydraulischen Pumpe der anderen Bohrungsdurchmesser und gleichem Innenvolumen Kammer jedes Arbeitszylinders über die dritte Lei- unterteilt. Die Zylinder 9, 9' besitzen ferner dasselbe tung zugeführt und die Druckflüssigkeit in der einen Innenvolumen wie die Arbeitszylinder 3, 3'. Sie entKammer jedes Arbeitszylinders in die andere Kam- halten Synchronisierkolben 10,10', die innerhalb der mer jedes Synchronisierzylinders über die zweiten 20 Zylinder 9, 9' durch eine Kolbenstange 11 von kon-Leitungen geleitet wird, so daß die Synchronisier- stantem Durchmesser verbunden sind. Diese Kolbenkolben in umgekehrter Richtung bewegt werden, wo- stange 11 greift strömungsmitteldicht durch die Zwidurch die Druckflüssigkeit in der einen Kammer schenwand3Ö und durch die Stirnwände des Zyjedes Synchronisierzylinders über die erste Leitung linderkÖrpers 8 hindurch. Die auf diese Weise verin den Tank abgelassen wird, um das Geschwindig- 25 bundenen Kolben 10, 10' bewegen sich auf diese keitsverhältnis der Arbeitskolben aufrechtzuerhalten; Weise gleichphasig, da der Abstand χ zwischen den daß die Arbeitskolben und die Synchronisierkolben rechten Stirnwänden 20, 20' der Zylinder 9, 9' und so angeordnet sind, daß sie das Ende ihres Hubes den rechten Seitenflächen 22, 22' der Kolben 10, 10' gleichzeitig mindestens in einer Hubrichtung er- stets derselbe ist (vgl. Fig. 2). Die Kolben 10, 10' reichen, und daß die Synchronisations-Kompen- 30 erreichen daher ihr Hubende gleichzeitig,
sationseinrichtungen ein Rückschlagventil enthalten, Die Zylinder 9, 9' sind mit Druckmitteleinlaß-

das einerseits die Verbindung zwischen den Kam- Öffnungen 12, 12' und Auslaßöffnungen 13, 13' vermern der entsprechenden Synchronisierzylinder und sehen. Die Einlaßöffnungen 12, 12' stehen mit der damit die Druckflüssigkeitsströmung zwischen der Druckmittelzuführleitung 1 des Steuerventils 2 in ersten Leitung und den zweiten Leitungen unter- 35 Verbindung, während die Auslaßöffnungen 13, 13' bricht, bis die Synchronisierkolben das Ende ihres über Leitungen III, IV mit den Einlaßöffnungen 6, 6' Hubes erreichen, und das andererseits mechanisch der Arbeitszylinder 3 verbunden sind. Die Auslaßdurch die Synchronisierkolben bei deren Hubende öffnungen 7, T dieser Zylinder 3, 3' stehen über eine geöffnet wird, so daß die erste Leitung mit den Rücklaufleitung II mit dem Steuerventil 2 in Verbinzweiten Leitungen verbunden und damit der Syn- 40 dung. Auf diese Weise können die Arbeitskolben chronisationsfehler kompensiert wird. 4,4' und die Synchronisierkolben 10,10' in jeder Be-

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des wegungsrichtüng das Hubende gleichzeitig erreichen. Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt Im folgenden wird die Synchronisations-Kompen-

Fig. 1 ein Schema eines ersten Ausführungs- sationseinrichtungJ) näher erläutert. Durch die Kolbeispieles des erfindungsgemäßen hydraulischen 45 ben 10, 10' sind in axialer Richtung Bohrungen hin-Systems, durchgeführt, in denen je zwei Rückschlagventile 14,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Synchronisier- 14' und 15, 15' so angeordnet sind, daß sie durch zylinder gemäß Fig. 1, einen von außen wirkenden Druck geöffnet werden.

Fig. 3 ein Schema eines weiteren Ausführungs- Zwischen den beiden Rückschlagventilen jedes beispieles der Erfindung, 50 Paares ist eine Feder 18 bzw. 18' angeordnet. Jedes

Fig. 4 ein Detailschema des Synchronisierzylin- Rückschlagventil weist ferner einen Endteil 16, 16' ders und der Kompensationsemrichtung gemäß bzw. 17, 17' auf, der etwas über die äußere Kolben-Fi g. 3, fläche 22, 21, 22', 2Γ vorsteht. Wenn sich daher

Fig. 5 ein Schema eines dritten Ausführungs- beispielsweise die Kolben nach rechts bewegen, so beispieles der Erfindung, 55 kommen am Ende des Hubes die Endteile 16,17 zur

F i g. 6 ein Detailschema des Synchronisierzylin- Anlage an den Zylinderstirnseiten 20, 20', während ders und der Kompensationseinrichtung gemäß bei einer Kolbenbewegung nach links die Endteile F i g. 5, 16', 17' sich (gleichfalls kurz vor dem Hubende) an

Fig. 7 ein Schema eines vierten Ausführungs- die Zylinderstirnseiten 19, 19' anlegen. Hierbei werbeispieles der Erfindung, 60 den die betreffenden Endteile nach innen gedrückt

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein Detail des und die zugehörigen Sperrventile am Ende des Hubes Synchronisierzylinders gemäß F i g. 7. geöffnet.

Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen Ausführungs- ""Die Ausführung gemäß Fig. 1 enthält ferner einen beispiele, bei denen die Kolben der Arbeitszylinder Motor M zum Antrieb der hydraulischen Pumpe 1, mit gleicher Geschwindigkeit betätigt werden. 65 ein Entlastungsventil R, Durchflußsteuerventile F zur

Die Ausführung gemäß Fig. 1 enthält eine hy- Steuerung des Druckmittelstromes in den LeitungenI draulische Pumpe 1, ein Vierwege-Steuerventil 2 mit und II, ein Rückschlagventil V, ein Filter STR und den Stellungen A, B, C sowie Arbeitszylinder 3, 3'. einen Flüssigkeitstank T.

5 6

Die Wirkungsweise der zur Synchronisation der keit in die Kammern b, d verhindern, werden infolge-

Arbeitszylinder 3, 3' dienenden hydraulischen Ein- dessen geöffnet. Bei geöffneten Rückschlagventilen

richtung ist folgendermaßen: 14, 15 stehen die Kammern α und c mit den Kam-

Das Steuerventil2 (Fig. 1) wird in die Stellung A mernb und d in Verbindung, da die weiteren Rückbewegt und die hydraulische Pumpe 1 eingeschaltet. 5 schlagventile 14', 15' durch den Flüssigkeitsdruck

Druckflüssigkeit strömt dann durch die Leitung I zu in den Kammern α und c ohnehin geöffnet sind. Es

den Einlaßöffnungen 12, 12' der Synchronisierzylin- wird infolgedessen Druckflüssigkeit aus den Kam-

der 9, 9'; deren Kammern α und c werden somit mern α und c in die Kammern b und d und über die

etwa dieselben Flüssigkeitsmengen zugeführt. Die Öffnungen 13, 13' und die Leitungen III, IV in die Kolben 10, 10' bewegen sich infolgedessen gleich- io unteren Kammern e und / der Arbeitszylinder 3, 3'

zeitig nach rechts. Dadurch wird Flüssigkeit aus den übertragen. Die Kolben 4, 4' werden infolgedessen

Kammern b und d der Zylinder 9, 9' über die Lei- weiter in Richtung auf das Hubende bewegt und auf

tungenin und IV sowie die Einlaßöffnungen 6, 6' diese Weise jegliche Fehler in der Synchronisation

den unteren Kammern e, f der Arbeitszylinder 3, 3' der Kolben kompensiert.

zugeführt. Die Menge der diesen Kammern e, f der 15 Werden die Kammern α und c wie erläutert über Zylinder 3, 3' zugeführten Flüssigkeitsmengen ent- die Einlaßöffnungen 12, 12' mit Druckflüssigkeit gespricht der Verschiebung der Kolben 10, 10; die speist, so werden die Rückschlagventile 14', 15' durch Kammern e, f erhalten somit gleiche Flüssigkeits- den Flüssigkeitsdruck in den Kammern α und c gemengen, so daß sich die Kolben 4, 4' gleichmäßig öffnet, während die Rückschlagventile 14 und 15 nach oben bewegen und über ihre Kolbenstangen 20 normalerweise in der geschlossenen Stellung gehalten 5, 5' identische Kräfte ausüben. werden, da der Flüssigkeitsdruck der Kammern b Da also die Synchronisierzylinder 9, 9' gleichen und d wegen des Leitungsdruckes niedriger als der Bohrungsdurchmesser und gleiches Innenvolumen Druck in den Kammern α und c ist und da ferner aufweisen, die Kolbenstange 11 über ihre ganze die Federn 18, 18' die Ventile in der Schließstellung Länge einen konstanten Durchmesser besitzt und die 25 zu halten suchen. Die Rückschlagventile 14 und 15 Kolben 10, 10' in einander entsprechenden Lagen werden infolgedessen nur dann geöffnet,, wenn die angeordnet sind, werden den Arbeitszylindern 3, 3' vorstehenden Endteile 16, 17 zur Anlage an den genau gleiche Flüssigkeitsmengen zugeführt. Da die Stirnseiten 20, 20' kommen, so daß eine Verbindung Zylinder 3, 3' gleichen Bohrungsdurchmesser auf- zwischen den Kammern α und c und den Kammern b weisen, werden die Kolben 4, 4' gleichzeitig und 30 und d hergestellt wird. Wegen des Strömungswidergleichmäßig verschoben, wenn den Zylindern 3, 3' Standes der Leitungen herrscht auch in diesem Falle gleiche Flüssigkeitsmengen zugeführt werden. Auf in den Kammern α und c ein etwas größerer Druck diese Weise ist somit eine exakte Synchronisation als in den Kammern b und d, so daß die Kolben 10, erzielt, selbst wenn die Kolbenstangen 5, 5' unter- 10' mit Sicherheit ihr Hubende erreichen,
schiedlich belastet sind und selbst dann, wenn die 35 Werden die Kolben 10, 10' nach links bewegt, so Reibungskräfte zwischen den Kolben 4, 4' und den arbeiten die Rückschlagventile in gleicher Weise; Arbeitszylindern 3, 3' stark unterschiedlich sind. jegliche Abweichungen in der Synchronisation der Die Kolben 4> 4' können in ihre ursprüngliche Kolben 4, 4' werden also auch ain anderen Hub-Lage zurückgeführt werden, indem Druckflüssigkeit ende ausgeglichen. .

in umgekehrter Richtung zugeführt wird. Zu diesem 4° Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel besitzen

Zweck wird das Steuerventil 2 in die Stellung B ge- die Arbeitszylinder 3, 3' und die Synchronisierzylin-

bracht. Die Druckflüssigkeit strömt dann von der der 9, 9' gleiches Innenvolumen, und die Kolben

Pumpe 1 den Auslaßöffnungen 7, 7' der Arbeits- 4, 4', 10, 10' sind so angeordnet, daß sie gleichzeitig

zylinder 3, 3' zu, so daß die Kolben 4, 4' nach unten ihr Hubende erreichen. Wenn, die Kolben 4, 4' der

bewegt und die in den unteren Kammern e und / 45 Arbeitszylinder 3^ 3' ihren vollen (maximalen) Hub

der Zylinder 3, 3' enthaltenen Flüssigkeitsmengen ausführen, wenn sie also bei jedem Arbeitszyklus

durch die Leitungen III und IV den Kammern b beide Hubenden erreichen, so erfolgt während jedes

und d der Synchronisierzylinder 9, 9' zugeführt wer- Arbeitszyklus eine doppelte Kompensation des

den. Die Kolben 10, 10' werden dann nach links Synchronisationsfehlers. Erreichen die Kolben 4, 4^A

bewegt, und die Flüssigkeit aus den Kammern a 50 dagegen nur das eine Hubende, so erfolgt pro Periode

und c strömt über die Leitung I und das Steuer- nur ein Kompensationsvorgang. In beiden Fällen

ventil 2 in den Tank T zurück. wird jedoch in jedem Arbeitszyklus zumindest eine

Bei einem derartigen System addieren sich jedoch Synchronisationskompensation vorgenommen; die

bei einer wiederholten Betätigung kleine Leckverluste erläuterte Ausführung erfüllt daher höchste Syn-

an Druckflüssigkeit in den einzelnen Bauteilen und 55 chronisationsanforderungen.

Leitungen, wodurch sich ein gewisser Fehler in der Erreichen die Kolben 4, 4' nicht ihre Hubenden,

Synchronisation der beiden Arbeitszylinder ergeben so läßt sich die Fehlerkompensation nicht in der

kann. Erfindungsgemäß ist nun zur Kompensation erläuterten Weise ausbilden. In diesem Falle werden

dieser Fehler eine Kompensationseinrichtung D für alle Synchronisationsfehler zwischen den Arbeits-

jeden Zylinder 9, 9' vorgesehen. Werden die Syn- 60 zylindern 3 und 3'visuell oder in sonstiger geeigneter

chronisationskolben 10, 10' der Zylinder 9, 9' bei- Weise festgestellt. Dann wird die hydraulische Ma-

spielsweise nach rechts (Fig. 2) bewegt, so kommen schine entlastet, und es werden die Kolben4, 4' an

die vorstehenden Endteile 16, 17 der Rückschlag- das Hubende bewegt, so daß der festgestellte Syn-

ventile 14, 15 in Berührung mit den Stirnwänden 20, chronisationsfehler kompensiert wird.

20', ehe sich die Kolben 10,10' an diese Stirnflächen 65 Es ist jedoch vom Standpunkt der Herstellung

20, 20' anlegen. Die Rückschlagventile 14, 15, die aus nicht zweckmäßig, die Arbeitszylinder 3, 3' und

normalerweise geschlossen sind und einen Übertritt die Synchronisierzylinder 9, 9', die dasselbe Innen-

von in den Kammern a, c enthaltener Druckflüssig- volumen besitzen, so auszubilden und die Kolben

7 8

4, 4', 10, 10' derart anzuordnen, daß sie gleichzeitig hindert der Ventilkörper 27' eine Druckmittelan den Hubenden ankommen. Es ist im allgemeinen Strömung von der Leitung I durch die Synchronisierherstellungstechnisch zweckmäßiger, das Volumen zylinder 9, 9' zu den Leitungen III und IV. Das der Zylinder 9, 9' kleiner als das der Zylinder 3, 3' Rückschlagventil 25' weist den gleichen Aufbau wie zu wählen, und zwar um einen Betrag, der den Her- 5 das Rückschlagventil 25 auf. Die Ventilkörper 27,27' Stellungstoleranzen entspricht. Auf diese Weise kön- sind mit Betätigungs-Druckstangen 26, 26' versehen, nen die Kolben 10, 10' das Ende ihres Hubes etwas Zur Betätigung dieser Stangen 26, 26' dienen Betätivor den Kolben 4, 4' erreichen, so daß die Synchroni- gungselemente 23, 23', die an einander entgegensations-Kompensationseinrichtung arbeiten kann. gesetzten Enden der Kolbenstange 11 vorgesehen Auf diese Weise können die bei der Herstellung io sind.

auftretenden Toleranzen die Synchronisation nicht Werden beispielsweise die Kolben 10, 10' nach

beeinträchtigen. links bewegt, so kommt das Betätigungselement 23'

Erfindungsgemäß müssen ferner die Arbeitszylin- mit der Stange 26' kurz vor dem Ende des Kolbender 3, 3' nicht notwendigerweise dasselbe Volumen hubes in Berührung und drückt die Stange 26' nach wie die Synchronisierzylinder 9, 9' besitzen; ferner 15 innen, so daß der Ventilkörper 27' gegen die Wirist es nicht erforderlich, daß die Kolben 4, 4' ihre kung der Feder 28' in die Öffnungsstellung geführt Hubenden gleichzeitig mit den Kolben 10, 10' er- wird. Die Leitung I wird auf diese Weise mit den reichen. Wenn die Arbeitszylinder 3, 3' verhältnis- Leitungen III und IV verbunden. In den Leitungen, mäßig groß oder verhältnismäßig klein sind, erfolgt die das Rückschlagventil 25' mit den Leitungen III eine Synchronisation üblicherweise nur, wenn die 20 und IV verbinden, sind Rückschlagventile 29, 29' Kolben 10,10' arbeiten. Im erstgenannten Falle kann vorgesehen. Sie sind so angeordnet, daß sie durch die Synchronisations-Kompensationseinrichtung zwar den vom Rückschlagventil 25' zugeführten Flüssigarbeiten, die Synchronisation ist jedoch instabil. Im keitsdruck geöffnet werden und auf diese Weise das letzteren Falle läßt sich zwar eine Synchronisation Rückschlagventil 25' mit den Leitungen III und IV erreichen, die Kompensationseinrichtung arbeitet 25 verbinden, während sie eine Druckflüssigkeitsjedoch nicht. strömung von den Arbeitszylindern 3, 3' über die

Wenn jedoch in einem solchen Falle eine der Kam- Leitungen III und IV zum Rückschlagventil 25 vermern jedes Synchronisierzylinders 9, 9' und die ent- hindern. In den Leitungen, die das Rückschlagventil sprechende Kammer des Arbeitszylinders 3, 3' ein 25 mit den Leitungen III und IV verbinden, sind gleiches Volumen besitzen, so daß die Kolben 4 30 Rückschlagventile 30, 30' vorgesehen, die — ver- oder 4' und 10 oder 10' gleichzeitig die Kammer- glichen mit den Rückschlagventilen 29, 29' — in der enden erreichen, so kann der Synchronisationsfehler entgegengesetzten Richtung öffnen. Bei diesem Beian diesen Kammerenden kompensiert werden. Die spiel wird ein Synchronisationsfehler in den Arbeits-Kammern b und d der Synchronisierzylinder 9, 9' zylindern 3, 3' am Ende des Hubes der Kolben 10, und die unteren Kammern e, f der Arbeitszylinder 35 10' wie beim zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel 3, 3' werden beispielsweise so bemessen, daß sie kompensiert.

gleiches Volumen aufweisen, so daß die Kolben 10, Im Betrieb wird das Steuerventil 2 in die Stel-

10' die rechten Stirnseiten 20, 20' der Synchronisier- lung A gebracht, so daß Druckflüssigkeit von der

zylinder 9, 9' zum gleichen Zeitpunkt erreichen wie Pumpe 1 über die Leitung I den Kammern α und c

die Kolben 4, 4' die oberen Stirnwände der Arbeits- 40 der Synchronisierzylinder 9, 9' zufließt. Die Kolben

zylinder 3, 3'; in diesem Falle kann der Synchroni- 10, 10' werden infolgedessen gleichzeitig nach links

sationsfehler an diesen Hubenden kompensiert wer- bewegt, so daß aus den Kammern b und d der Syn-

den. In einem derartigen Falle kann ein einziges chronisierzylinder 9, 9' gleiche Flüssigkeitsmengen

Sperrventil für jede Synchronisations-Kompensations- über die Leitungen III und IV den unteren Kam-

einrichtung an der den Kammern b und d benach- 45 mern e und / der Arbeitszylinder 3, 3' zuströmen und

barten Seite vorgesehen werden. die Kolben 4, 4' synchron betätigt werden. Diese

An Hand der Fig. 3 und 4 wird im folgenden ein Bewegungen der Kolben 4, 4' werden über die Kolweiteres Ausführungsbeispiel zur Aufrechterhaltung benstangen 5, 5' auf das Arbeitswerkzeug der hyeiner gleichen Arbeitsgeschwindigkeit einer Vielzahl draulischen Maschine übertragen. Um die Kolben von Arbeitszylindern erläutert. 50 4, 4' in ihre Ausgangslage zurückzuführen, wird das

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Steuerventil 2 in die Stellung B (wie beim zuvor ersind die Rückschlagventile der Kompensations- läuterten Ausführungsbeispiel) bewegt. Bewegen sich einrichtung in Löchern vorgesehen, die durch die die Kolben 10, 10' nach links, so betätigt das EIe-Kolben 10, 10' der Synchronisierzylinder hindurch- ment 23' am Ende des Kolbenhubes die Druckstange führen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 55 26' und öffnet damit das Rückschlagventil 25'. Druck-F ig. 3 und 4 sind demgegenüber die Kompensations- flüssigkeit strömt infolgedessen durch das geöffnete einrichtungen an der Außenseite der Synchronisier- Rückschlagventil 25' und öffnet die Ventile 29, 29'. zylinder angeordnet. Die Kammer c des Zylinders 9' steht dann mit den

Bei der Anordnung gemäß den F i g. 3 und 4 sind Leitungen III und IV in Verbindung, so daß die

in den Leitungen IV und III, die zwischen den Syn- 60 gleiche Funktion wie bei der Kompensationseinrich-

chronisierzylindern 9, 9' und den Arbeitszylindern tung des zuvor erläuterten Ausführungsbeispieles

3, 3' angeordnet sind, Kompensationseinrichtungen E erzielt wird.

angeordnet. Jede dieser Kompensationseinrichtun- Wie im Zusammenhang mit den beschriebenen

gen E enthält ein Rückschlagventil 25 bzw. 25'. Das Ausführungsbeispielen (bei denen die Kolben 10,10'

Rückschlagventil 25 bzw. 25' enthält einen Ventil- 65 der Arbeitszylinder synchron mit gleicher Geschwin-

körper27 bzw. 27' sowie einer Feder 28 bzw. 28', digkeit bewegt werden) erläutert wurde, sind erfin-

die den Ventilkörper 27 bzw. 27' in die Schließ- dungsgemäß zwischen einem Steuerventil und einer

Stellung zu führen sucht. In der Schließstellung ver- Anzahl von Arbeitszylindern mit Kompensations-

9 10

einrichtungen versehene Synchronisierzylinder ange- richtung E zur Synchronisationskompensation ist in ordnet, deren Zahl der der Arbeitszylinder entspricht. den die Synchronisierzylinder 9, 9' mit den Arbeits-Die Kolben 4, 4' der Arbeitszylinder und die Kolben zylindern 3, 3' verbindenden Leitungen III und IV 10, 10' der Synchronisierzylinder sind so angeordnet, angeordnet. Die Einrichtung E enthält Rückschlagdaß sie wenigstens bei der Bewegung in einer Rieh- 5 ventile 25, 25' mit Ventilgliedem 27, 27' und Federn tung das Hubende erreichen. Die Rückschlagventile 28, 28', die die Ventilglieder 27, 27' in der normalen der Kompensationsemrichtungen sind im Bereich des Schließlage zu halten suchen, in der sie eine Druckgenannten Endes des Kolbenhubes angeordnet und flüssigkeitsströmung von der Pumpenleitung I über werden in Abhängigkeit von den Bewegungen der die Kammern α und c der Synchronisierzylinder 9, 9' Kolben 4, 4' geöffnet, kurz bevor die Kolben ihren io in die Leitungen III und IV verhindern. Die Rück-Hub beenden. Hierbei wird die Leitung I mit den schlagventile 25, 25'sind weiterhin mit Druckstangen Leitungen ΙΠ und IV verbunden. Mit diesen Anord- 26, 26' versehen, durch die die Ventilglieder 27, 27' nungen kann jeglicher Synchronisationsfehler auto- gegen die Wirkung der Federn 28, 28' in die öffmatisch und rasch in Abhängigkeit von den Bewe- nungsstellung bewegt werden können. Die die KoI-gungen der Kolben 10, 10' an den Hubenden mit 15 ben 10, 10' miteinander verbindende Kolbenstange großer Genauigkeit korrigiert werden. Bei den erläu- 11 ist an ihren durch die Stirnwände der Zylinder terten Ausführungsbeispielen sind zwei Arbeits- 9, 9' hinausragenden Enden mit Betätigungsgliedern zylinder vorgesehen. Es versteht sich jedoch, daß 23, 23' versehen, die auf die Druckstangen 26, 26' die gleiche Anordnung auch bei Systemen mit mehr einwirken. Bei einer Bewegung der Kolben 10, 10' als zwei Arbeitszylindern anwendbar ist. 20 nach links kommt das Betätigungsglied 23' am Ende

Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des Kolbenhubes zur Anlage an der Druckstange 26'

der Erfindung erläutert, bei denen eine Anzahl von und führt auf diese Weise das Ventilglied 27' gegen

Arbeitszylindern mit gegebener Arbeitsgeschwindig- die Wirkung der Feder 28' in die Öffnungsstellung,

keit und ohne jede Phasendifferenz synchron meh- Die Leitung I wird auf diese Weise über das Rück-

rere hydraulische Antriebseinrichtungen einer Ar- 25 schlagventil 25' mit den Leitungen III und IV ver-

beitsmaschine betätigen. bunden. Die Rückschlagventile 29, 29', die in den

Die Anordnung gemäß F i g. 5 enthält eine hydrau- vom Ventil 25' zu den Leitungen ΠΙ und IV führenlische Pumpe 1, ein Vierwege-Steuerventil 2 mit den den Leitungen vorgesehen sind, werden durch die Stellungen A, B und C sowie Arbeitszylinder 3 und 3' vom Ventil 25' freigegebene Druckmittelströmung mit gleichem Bohrungsdurchmesser. Die unteren 3° geöffnet und verhindern eine Druckmittelströmung Kammern e und / der Arbeitszylinder 3, 3' weisen von den Arbeitszylindern 3, 3' über die Leitungen ΙΠ Druclcflüssigkeitseinlaßöffnungen 6, 6' auf, während und IV zum Sperrventil 25'. Das Sperrventil 25 wird die oberen Kammern mit Auslaßöffnungen 7, 7' ver- bei einer Bewegung der Kolben 10, 10' nach rechts sehen sind. In den Zylindern 3, 3' sind Arbeitskolben am Ende des Kolbenhubes durch das Betätigungs-4, 4' gleitbeweglich, die Kolbenstangen 5, 5' ent- 35 glied 23 und die Druckstange 26 geöffnet. Rückhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Hub schlagventile 30, 30', die in den Verbindungsleitundes Kolbens 4 viermal so groß wie der des KoI- gen zwischen den Leitungen ΙΠ und IV und dem bens 4'. Bezeichnet man den Abstand des oberen Ventil 25 vorgesehen sind, öffnen in einer gegenüber Endes des Zylinders 3' vom Kolben 4' mit y, so ist den Rückschlagventilen 29,29'umgekehrten Richtung, der entsprechende Abstand im Zylinder3 gleich Ay. 4° Die Anordnung gemäß Fig. 5 enthält im übrigen Die Kolbenstangen 5, 5' sind an ihren freien Enden noch einen Motor M zum Antrieb der hydraulischen mit den hydraulisch angetriebenen Teilen x, x' ver- Pumpe 1, ein Entlastungsventil R, ein Durchflußbunden. Die Kolben 4, 4' werden — wie im folgen- steuerventil F zur Steuerung der durchströmenden den näher erläutert wird — synchron in einem Ge- Flüssigkeitsmenge, ein Rückschlagventil V, ein Filter schwindigkeitsverhältnis von 4:1 angetrieben und 45 STR und einen Flüssigkeitstank T.
erreichen gleichzeitig ihre Hubenden. Zum synchronen Antrieb der Arbeitszylinder 3, 3'

Der in F i g. 5 dargestellte Synchronisierzylinder- in einem vorgegebenen Geschwindigkeitsverhältnis körper 8 ist durch eine Zwischenwand 30 in zwei (im angenommenen Falle 4: 1) wird das Steuer-Zylinder 9, 9' unterteilt, die Synchronisierkolben 10, ventil 2 in die Stellung A gebracht und die Pumpe 1 10' enthalten. Diese Kolben sind durch eine Kolben- 5° eingeschaltet. Druckflüssigkeit strömt dann von der stange 11 miteinander verbunden, die durch die Leitung I durch die Einlaßöffnungen 12, 12' in die Zwischenwand und die einander abgewandten Stirn- Kammern α und c der Synchronisierzylinder 9, 9' und wände der Zylinder 9, 9' hindurchgefiihrt ist. Die bewegt die Kolben 10, 10' nach links. Durch diese Kolben 10, 10' bewegen sich daher synchron in den Verschiebung der Kolben 10, 10' wird Druckflüssig-Zylindern 9, 9' und erreichen gleichzeitig das jewei- 55 keit aus den Kammern b und d der Zylinder 9, 9' lige Hubende. Das Verhältnis der wirksamen Flächen über die Leitungen III und IV und die Einlaßöffnunder Kolben 10, 10' beträgt 4:1. Die Kammern α gen 6, 6' den unteren Kammern β und / der Arbeitsund c der Zylinder 9, 9' sind mit Druckflüssigkeits- zylinder 3, 3' zugeführt. Das Verhältnis des den einlaßöffnungen 12, 12' versehen, während die Kam- Kammern e und / zugeführten Flüssigkeitsvolumens memo und d der Zylinder9, 9' Auslaßöffnungen 60 entspricht dem Verhältnis der Flächen der Kolben 13, 13' aufweisen. Die Einlaßöffnungen 12, 12' sind 10 und 10', d. h. im angenommenen Falle 4:1. Die über die Leitung I mit dem Steuerventil 2 verbunden, Kolben 4, 4' in den Zylindern 3, 3' werden infolgewährend die Auslaßöffnungen 13, 13' über die Lei- dessen mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsrungen III und IV mit den Einlaßöffnungen 6, 6' der verhältnis angetrieben (im angenommenen Falle 4:1, Arbeitszylinder 3, 3' in Verbindung stehen. Die Aus- 65 da die Kolben 4, 4' gleichen Durchmesser aufweisen), laßöffnungen 7, 7' der Zylinder 3, 3' sind über die Die angetriebenen Teile x, x' werden über die KoI-Rückflußleitung II mit dem Steuerventil 2 verbunden. benstangen 5, 5' synchron in einem vorgegebenen

Die in Fig. 6 im einzelnen veranschaulichte Ein- Geschwindigkeitsverhältnis (4:1) bewegt.

Um die Kolben 4, 4' in die Ausgangslage zurückzuführen, wird das Steuerventil 2 in die Stellung B gebracht. Infolgedessen gelangt Druckflüssigkeit von der Pumpe 1 über die Leitung II und die Öffnungen 7, 7' in die oberen Kammern der Arbeitszylinder

3, 3', so daß sich die Kolben 4, 4' nach unten bewegen. Die in den unteren Kammern e und / enthaltene Flüssigkeit wird über die Leitungen III und IV und die Öffnungen 13,13' den Kammern b und d der Zylinder 9, 9' zugeführt. Die Kolben 10, 10' werden infolgedessen nach rechts bewegt und drücken Flüssigkeit aus den Kammern α und c über die Leitung I in den Tank T. Da die Kolben 10 und 10' über die Kolbenstange 11 starr miteinander verbunden sind, bewegen sie sich synchron und erreichen gleichzeitig das jeweilige Hubende. Die Arbeitszylinder 3, 3' brauchen nicht denselben Durchmesser zu besitzen, da das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis durch Wahl des Flächenverhältnisses der Kolben 10 und 10' erreicht wird.

Bei einem derartigen System können sich jedoch kleine Druckflüssigkeits-Leckverluste in den einzelnen Bauteilen und Leitungen bei der wiederholten Betätigung addieren und dadurch kleine Synchronisationsfehler hinsichtlich der Arbeitsweise der Zylinder 3 und 3' verursachen. Zur Korrektur derartiger Fehler dient die im folgenden erläuterte Synchronisations-Kompensationseinrichtungls.

Jegliche Synchronisationsfehler zwischen den Arbeitszylindern 3, 3' werden am Hubende der Kolben

4, 4' korrigiert. Werden die Kolben 10, 10' nach links bewegt, so kommt das Betätigungsglied 23' kurz vor dem Hubende zur Anlage an der Druckstange 26' und öffnet damit das Ventil 25'. Die Kammer c des Synchronisierzylinders 9' wird infolgedessen über das Rückschlagventil 25' sowie die Rückschlagventile 29, 29' mit den Leitungen III und IV verbunden. Wenn daher in den Leitungen III und IV Druckflüssigkeit benötigt wird, so wird sie zusätzlich von der Leitung I geliefert. Die Kolben 4, 4' werden infolgedessen mit Sicherheit bis zum Hubende bewegt. Wird das Steuerventil 2 in die Stellung B gebracht, so daß Druckflüssigkeit von der Pumpe 1 über die Leitung II den oberen Kammern der Zylinder 3, 3' zuströmt, so werden die Kolben 10, 10' nach rechts bewegt und das Rückschlagventil 25 am Hubende geöffnet, so daß die Leitungen III und IV über die Rückschlagventile 30, 30', das Rückschlagventil 25 und die Kammer c des Zylinders 9' mit der Leitung I verbunden werden.

Bei dem in den F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Korrektur des Synchronisationsfehlers an den beiden Hubenden; es genügt jedoch, wenn eine derartige Korrektur nur an einem Hubende vorgenommen wird. In diesem Falle können die Arbeitskolben 4, 4' und die Synchronisierkolben 10, 10' so angeordnet werden, daß sie nur das eine Hubende gleichzeitig erreichen.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Kompensationseinrichtung außerhalb der Synchronisierzylinder angeordnet; sie kann jedoch auch in diesen Zylindern vorgesehen werden. Eine derartige Ausführung ist in den F i g. 7 und 8 dargestellt. Von dieser Anordnung wird im folgenden lediglich die Synchronisations-Kompensationseinrichtung D erläutert, da das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 und 8 nur insoweit von der zuvor beschriebenen Ausführung abweicht. Die eine dieser Einrichtungen enthält zwei Rückschlagventile 14, 15, die in einem in axialer Richtung verlaufenden Loch im Synchronisierkolben 10 des Zylinders 9 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Zwischen den Rückschlagventilen 14, 15 ist eine Feder 18 vorgesehen, die die Rückschlagventile 14 und 15 in der Schließlage zu halten sucht. Die Rückschlagventile 14, 15 sind mit Ansätzen 16, 17 versehen, die über die Stirnseite des Kolbens 10 vorstehen. Bei einer Bewegung des KoI-bens 10 nach rechts kommt der Ansatz 16 am Hubende mit der Stirnwand in Berührung und öffnet das Rückschlagventil 14. Das Rückschlagventil 15 ist durch die über die LeitungI der Kammer« zugeführte Druckflüssigkeit bereits geöffnet, so daß die Leitung I mit der Leitung III in Verbindung steht.

Eine gleichartige Kompensationseinrichtung D mit zwei Rückschlagventilen ist im Kolben 10' vorgesehen und verbindet am rechten Hubende die Leitung I mit der Leitung IV. Die Leitung I kommt infolgedessen am rechten Hubende der Kolben 10, 10' mit den Leitungen III und IV in Verbindung, so daß die Kolben 4, 4' mit Sicherheit bis zum Hubende bewegt werden. Bewegen sich die Kolben in entgegengesetzter Richtung, so kann ein Synchronisationsfehler in gleicher Weise korrigiert werden.

Sind die Geschwindigkeiten der Kolben 4 und 4' verschieden, so können sie — wie bereits erläutert — bei einem vorgegebenen Kolbengeschwindigkeitsverhältnis genau synchronisiert werden. In einem solchen Falle wird das Flächenverhältnis der Synchronisierkolben 10, 10' so gewählt, daß man das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis der Kolben 4, 4' erreicht.

Während bei den erläuterten Ausführungsbeispielen nur zwei Arbeitszylinder vorgesehen sind, so können statt dessen selbstverständlich auch eine größere Anzahl von Arbeitszylindern Verwendung finden.

Das erfindungsgemäße hydraulische Synchronisiersystem ermöglicht eine sehr exakte Werkstückbearbeitung, Transportbewegung od. dgl. bei Werkzeugmaschinen, Fördereinrichtungen usw.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Synchronisiertes hydraulisches System mit mehreren Arbeitszylindern, die jeweils einen gleitbeweglichen Arbeitskolben enthalten, der zur Betätigung eines hydraulisch angetriebenen Glieds dient, wobei die Arbeitskolben so angeordnet sind, daß sie sich mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsverhältnis bewegen, mit mehreren Synchronisierzylindern, deren Zahl gleich der der Arbeitszylinder ist und die Synchronisierkolben enthalten, mit einer hydraulischen Pumpe, von der Druckflüssigkeit über eine erste Leitung der einen Kammer jedes Synchronisierzylinders zugeführt wird, so daß die Synchronisierkolben um eine vorgegebene Strecke bewegt werden, um die Druckflüssigkeit aus der anderen Kammer jedes Synchronisierzylinders über zweite Leitungen der einen Kammer jedes Arbeitszylinders zuzuführen, während die Druckflüssigkeit in der anderen Kammer jedes Arbeitszylinders über eine dritte Leitung in einen Tank abgelassen wird, und mit einer Synchronisations-Kompensationseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis der Synchronisierkolben (10, 10') dem Geschwindigkeitsverhältnis

   der Arbeitskolben (4, 4') entspricht, daß die den einen Kammern (e, f) der Arbeitszylinder (3, 3') zugeführten Flüssigkeitsmengen proportional dem Flächenverhältnis der Synchronisierkolben (10, 10') sind, daß alternativ die Druckflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe (1) der anderen Kamder jedes Arbeitszylinders (3, 3') über die dritte Leitung (II) zugeführt und die Druckflüssigkeit in der einen Kammer jedes Arbeitszylinders (3,3') in die andere Kammer (b, d) jedes Synchronisier-Zylinders (9, 9') über die zweiten Leitungen (III, IV) geleitet wird, so daß die Synchronisierkolben (10, 10') in umgekehrter Richtung bewegt werden, wodurch die Druckflüssigkeit in der einen Kammer (a, c) jedes Synchronisierzylinders (9,9') über die erste Leitung (I) in den Tank abgelassen wird, um das Geschwindigkeitsverhältnis der Arbeitskolben (4, 4') aufrechtzuerhalten; daß die

   Arbeitskolben (4,4') und die Synchronisierkolben (10, 10') so angeordnet sind, daß sie das Ende ihres Hubes gleichzeitig mindestens in einer Hubrichtung erreichen, und daß die Synchronisations-Kompensationseinrichtungen (D; E) ein Rückschlagventil (14, 14'; 15, 15'; 25, 25') enthalten, das einerseits die Verbindung zwischen den Kammern (a, b; c, d) der entsprechenden Synchronisierzylinder (9, 9') und damit die Druckflüssigkeitsströmung zwischen der ersten Leitung (I) und den zweiten Leitungen (III, IV) unterbricht, bis die Synchronisierkolben (10, 10') das Ende ihres Hubes erreichen, und das andererseits mechanisch durch die Synchronisierkolben (10, 10') bei deren Hubende geöffnet wird, so daß die erste Leitung (I) mit den zweiten Leitungen (III, IV) verbunden und damit der Synchronisationsfehler kompensiert wird (Fig. 1, 2; 3, 4).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen