DE1804054B2 - Folgesteuervorrichtung fuer zwei doppelwirkende antriebsmotoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Folgesteuervorrichtung für zwei doppeltwirkende Antriebsmotoren mit einer Druckmittelquelle zur Beaufschlagung der Antriebs- 3$ motoren, mit einem Folgesteuerventü zur Betätigung des zweiten Antriebsmotors nach dem ersten Antriebsmotor in Abhängigkeit vom Druckanstieg in dem dem ersten Antriebsmotor zugefiihrten Druckmittel, welches Folgesteuerventil ein Abflußsteuerventil mit einem Ventüglied in der Abflußleitung des zweiten Antriebsmotors sowie einen auf den Druck im ersten .Antriebsmotor ansprechenden Schieberkolben zum Öffnen des Abflußsteuerventüs aufweist.

Eine bekannte Folgesteuervorrichtung hat vom Druckmittel unmittelbar beaufschlagbare Schieber, die jeweils zum Öffnen eines im Ruhezustand mit seinem Eigengewicht auf seinem Ventilsitz sitzenden Ventilgliedes dienen, wodurch bei einem Druckwechsel die Ventilglieder schlagartig von ihrem Sitz abgehoben werden, was zu einer abrupten Betätigung des AntriebsHiotors führt und auch ein Abheben des Ventügliedes bei einer Drucksteigerung bewirken kann, ohne daß der zuerst angetriebene Motor voll betätigt wurde (deutsche Auslegeschiift 1,069,971).

Bei einem selbsttätigen Steuerventil ist bekannt, eine zu einer Stirnseite des Schiebers führende Drosselstelle vorzusehen, die ein allmähliches Öffnen einer Abflußleitung bewirkt. Der bekannte Schieber steht unter der Wirkung einer Feder, die ihn an einer Gehäusewand zu halten sucht. Die Drosselstelle ist in einem innerhalb des Schiebers verschiebbar gelagerten Drosselkörper vorgesehen, wobei eine zwischen dem Grund des Schiebers und dem Drosselkörper eingespannte Feder diesen Körper in einer bestimmten Lage zu halten sucht (deutsche Auslege.schrift 1,060.681).
Ein bekanntes zwischen einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Wegeventil einerseits und einem doppelt wirkenden Arbeitszylinder andererseits eingeschaltetes Steuerventil hat einen Schieberkolben, der an seinen beiden Endseiten durch je eine in Riehtung auf sebe neutrale Stellung vorgespannte Feder abgestützt ist Zwischen dem Arbeitszylinder und der Stirnseite des Schieberkolbens ist je eine Drosselstelle vorgesehen. Die Lage des Schieberkolbens hängt von der Differenz zwischen den Drücken in den Kammern des Arbeitszylinders ab (deutsche Auslegeschrift 1,031,136).

Ein bekannter Verstellpropeller für einen Schiffsantrieb mit verstellbaren Propellerflügeln weist in seiner hydraulischen Verstelleinrichtung zwei durch einen Verstellkolben steuerbare Rückschlagventile auf. Der Verstellkolben hat kegelförmige Steuerflächen zur Anlage je einer auf das Schließglied des Rückschlagventils wirkenden Kugel. Der Verstellkolben ist an seinen beiden Enden durch Federn abgestützt, die ihn in der Mitte zu halten suchen. Ein auf eines der Enden des Verstellkolbens wirkender Druck führt zu dessen rascher Betätigung, so daß das betreffende Schließglied des Rückschlagventils rasch angehoben oder gesenkt wird (USA.-Patentschrift 2,355,039).

Ein bekanntes Steuergerät für einen einfach wirkenden Arbeitszylinder hat ein schaftförmiges Betätigungsglied, an dem im Abstand voneinander zwei Schließglieder angebracht sind. Zusätzlich ist noch eine kegelförmige Steuerfläche für die Betä'igung eines als Vorsteuerventü dienenden steuerbaren Rückschlagventils vorgesehen. Da ein Vorsteuerventü nur für einen geringen Druckmitteldurchfluß ausgebüdet ist, ist dessen langsame oder schnelle Betätigung von untergeordneter Bedeutung in bezug auf Druckwellen und Druckschläge im Druckmittelsystem (USA.-Patentschnft 2,644,429).

Es ist ferner auch bekannt, für die Betätigung des Ventilgliedes einer Steuervorrichtung eine im Sinne des Öffnens verjüngt ausgeführte Steuernut vorzusehen (schweizer Patentschrift 318,959).

Es liegt die Aufgabe vor, bei einer Folgesteuervorrichtung der eingangs umrissenen Art ein abruptes Betätigen des zweiten Antriebsmotors sowie schlagartige Drucksteigerungen im Hydrauliknetz weitgehend zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Der Schieberkolben ist an seinen beiden Stirnseiten durch je eine in Richtung auf seine Neutralstellung vorgespannte Feder abgestützt, wobei zwischen dem ersten Antriebsmotor und den Stirnseiten des Schieberkolbens je eine Drosselstelle vorgesehen ist;

b) der Schieberkolben weist für die Betätigung des Ventilglieds des Abflußsteuerventüs eine Steuernut auf, die im Sinne des öffnens dieses Ventügliedes verjüngt ausgeführt ist.

Entsprechend dem Druckaufbau auf einer Seite des Schieberkolbens legt dieser entgegen der Wirkung der Feder einen bestimmten Weg zurück, ehe das Abflußventil zum Ansprechen kommt, so daß geringe Verschiebewege des Schieberkolbens im Bereich seiner Mittellage wie sie während des Betriebes häufig vorkommen, ohne wesentlichen Einfluß sind. Die Anordnung der Steuernut ergibt ein sanftes Abheben des Ventügliedes von seinem Ventilsitz. Hierdurch wird ein sanfter Übergang in der aufeinanderfolgenden Betätigung der gesteuerten Motoren und eine weitge-

hende Sicherheit gegenüber Druckwellen und Druckschlägen im Druckmittelsystem geschaffen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt j

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Lastengreifers, der einen waagerecht ausschiebbaren Schieberahmen und einen Greifer im Bereich seines unteren Endes aufweist, wobei ein Teil des Schieberahmens zur Darstellung eines zur Betätigung des Greifers dienenden Arbeitszylinders ausgebrochen ist;

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Lastengreifer nach Fig. 1 mit leicht angeschobenem Schieberahmen, wobei ein Teil des Lastengreifers ausgebrochen ist und π

Fig. 3 eine schematische Ansicht des Hydrauliksystems zur Betätigung des Schieberahm^ns und des Greifers.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Gestellrahmen im gesamten mit 10 bezeichnet, welcher am vorderen Ende eines Hubladers am Hubwagen ange bracht ist, von dem ein mit 12 bezeichneter Teil dar gestellt ist. An dem unteren Ende des Gestellrahmens sind nach vorne weisende Lastgabeln 13 angeordnet, wobei das rückwärtige Ende nur einer solchen Gabel in F i g. 1 dargestellt ist

Ein im gesamten mit 14 bezeichneter Schieberahmen ist an dem Gestellrahmen mittels einer ausfahrbaren und nach Art einer Nürnberger Schere ausgebildeten Verschiebevorrichtung 16 angebracht (Fig. 2). Die Verschiebevorrichtung weist hier vier feste Arme 20, 22, 24, 26 auf, die von Lagern 28, 30 und 32 aufgenommen werden. Die Arme 20, 22 sind mit ihren rückwärtigen Enden an je einer lotrechten Schwenkachse 34 bzw. 36 angebracht, welche an den Seiten des Gestellrahmens 10 gelagert sind. Die vorderen Enden der Arme 24, 26 sind innerhalb von waagerechten, nicht dargestellten Verschiebebahnen gleitbar aufgenommen, die auf der Rückseite des Schieberahmens 14 vorgesehen sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist in der Nähe der Seiten des Gestellrahmens 10 ein Paar doppelt wirkender Arbeitszylinder 40, 41 angeordnet, die als Antriebsmotoren zum Auseinanderfahren und Zusammenfahren der Verschiebevorrichtung 16 und des Schieberahmens 14 dienen. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, weist jeder Arbeitszylinder 40, 41 einen Zylindermantel 40b bzw. 41b und einen Kolben 40a bzw. 41a mit Kolbenstange auf. Das Ende jedes Arbeitszylinders 40, 41 ist mittels eines Z?pfengelenks so 42 mit dem Gestellrahmen 10 und das Stangenende der Kolbenstangen jedes Zylinders 40, 41 mit einem Hubarm 44 schwenkbar verbunden. Diese Hubarme sind ihrerseits an den Schwenkachsen 34, 36 befestigt, welche die Arme der Verschiebevorrichtung tra- 5 gen. Die Verbindung des Arbeitszylinders 41 mit der ihm zugeordneten Schwenkachse 36 mittels eines Hubarmes ist ausgebrochen worden, um die darunterliegende Befestigung des Armes 20 mit der Schwenkachse 36 zu zeigen.

Beim Ausfahren der Arbeitszylinder werden die Hubarme von dem Gestellrahmen weggeschwenkt; sie verursachen dabei eine Drehbewegung der Schwenkachsen und eine Schwenkbewegung der Arme 20, 22 zum Ausfahren der Verschiebevorrich- 6 tung, welche den Schieberahmen gegenüber dem Gestellrahmen verschiebt.
Ein im Bereich des Bodens des Schieberahmens angebrachter Greifer 48 weist eine untere Greifbacke 50 von C-förmigem Querschnitt, die an ihrem oberen Rand am Boden des Schiebershmens angebracht ist, und ein senkrecht bewegbares Greifstück 52 auf. Sowohl die untere Greifbacke 50 als auch das Greifstück 52 erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Breite des Schieberahmens 14.

Ein Paar doppeltwirkender Arbeitszylinder 56 als Antriebsmotoren für den Greifer ist innerhalb des Schieberahmens 14 befestigt, wobei jeweils ein Arbeitszylinder jeder Seite des Schieberahmens benachbart ist. Wie sich am besten aus Fig. 3 ergibt, hat jeder Arbeitszylinder einen Zylindermantel 56b und eirsn Kolben 56a mit einer Kolbenstange. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß jeder Arbeitszylinder 56 so angeordnet ist, daß sein Stangenende sich nach unten erstreckt und an dem Greifstück 52 angebracht ist. Bei Betätigung der Arbeitszylinder 56 zum Ausfahren der Kolbenstangen bewegt sich das Greifstück 52 nach unten in Richtung zur unteren Greifbacke 50, wodurch irgendeine Platte, zum Beispiel eine dazwischen liegende Platte einer Palette, gegriffen werden kann.

Das schematische Diagramm in Fig. 3 zeigt das Hydrauliksystem zur Betätigung der Arbeitszylinder 40, 41 und der Arbeitszylinder 56 als Folgesteue rung, wobei die Arbeitszylinder 40, 41 erst nach der Betätigung der Arbeitszylinder 56 betrieben werden. Das System weist einen Vorratsbehälter 70 mit einem Paar daran angeschlossener Leitungen 72, 74 auf. Eine Pumpe 76 in der Leitung 72 dient zum Fördern von Druckflüssigkeit durch das System, während die Leitung 74 als Rücklaufleitung ausgebildet ist. Die Leitungen 72, 74 sind mit einer Seite eines Steuerventils 78 verbunden, und an die entgegengesetzte Seite des Ventils sind ein Paar Leitungen 80, 82 angeschlossen.

Das Ventil 78 ist in seiner neutralen Lage darge stellt, in der also der Durchfluß durch das Ventil blockiert ist, wie in dem mittleren Block des das Ventil 78 darstellenden Rechteckes gezeigt ist. Das Ventil 78 ist durch an seinen Enden angebrachte Stellorgane 83 betätigbar, welche zum Einstellen des Schiebers des Ventils in die Arbeitsstellungen betätigt werden. Wenn der Schieber seine rechte Steuerlage eingenom men hat, fördert die Pumpe 76 durch die Leitung 72 Druckmittel in die Leitung 80, während der Druckmittelrückfluß durch die Leitung 82 zur Leitung 74 erfolgt. Wenn der Schieber seine Unke Steuerlage einnimmt, wird Druckmittel zur Leitung 82 gefördert und aus der Leitung 80 abgeführt.

Die Leitung 80 ist mit Zweigleitungen 80a, 80b, 80c und die Leitung 82 mit Zweigleitungen 82a, 82b, 82c verbunden. Die Zweigleitungen 80a und 82a sind jeweils für sich mit einander gegenüberliegenden Enden des einen Arbeitszylinders 56 auf der linken Seite verbunden, während die Zweigleitungen 80b und 82b mit. den einander entgegengesetzten Enden des anderen Arbeitszylinders 56 verbunden sind (Fig. 3). Die Zweigleitungen 80c und 82c sind mit einer Seite eines Folgesteuerventils 68 verbunden.

Ein Paar Leitungen 84, 86 sind mit ihren einen Enden an die Seite des Folgesteuerventiles angeschlossen, welche an diesem der Seite gegenüberliegt, an die die Zweigleitungen 80c und 82c angeschlossen sind; mit ihren anderen Enden sind die Leitungen 84, 86 mit den Arbeitssylindern 40, 41 verbunden, wie in F i g. 3 dargestellt ist. Eine andere Leitung 88 verbin-

det einander entgegengesetzte Enden der beiden Arbeitszylinder 40, 41.

Das Folgesteuerventil 68 weist ein Gehäuse 94 mit einer Durchgangsbohrung 96 auf. An den einander gegenüberliegenden Enden der Durchgangsbohrung 96 sind die Endbohrungen 98, 100 vorgesehen. Ein erstes Paar in Abstand voneinander angeordneter Anschlußbohrungen 104, 106 und ein zweites Paar in Abstand voneinander angeordneter Anschlußbohrungen 108 und 110 durchsetzen das Gehäuse und münden an ihren inneren Enden in die Durchgangsbohrung 96. Die Leitung 84 ist an die Anschlußbohrung 104, die Leitung 86 an die Anschlußbohrung 106, die Zweigleitung 80c an die Anschlußbohrung 108 und die Zweigleitung 82c an die Anschlußbohrung 110 angeschlossen (Fig. 3).

Ein Rückschlagventil als Auslaßsteuerventil ist im gesamten mit 114 bezeichnet und innerhalb der Anschlußbohrung 106 untergebracht Dieses Rückschlagventil ist in seiner geschlossenen Lage dargestellt, in der eine Kugel 116 als Ventilglied auf einer Einschnürung am unteren Ende der Anschlußbohrung 106 sitzt und in die Durchgangsbohrung 96 etwas hineinragt. Ein innerhalb der Anschlußbohrung 106 verschiebbar gelagerter Käfig 118 wird durch eine Feder 120 nachgiebig nach unten gedrückt und sucht die Kugel in Schließlage zu halten. Ein in der gleichen Weise ebenfalls als Auslaßsteuerventil ausgebildetes Rückschlagventil 122 ist in der Anschlußbohrung 104 vorgesehen und weist als Ventilglied eine Kugel 124 auf, die ebenfalls etwas in die Durchgangsbohrung 96 hineinragt

Ein länglicher Schieberkolben 126 ist innerhalb der Bohrung 96 axial hin- und herverschiebbar gelagert Der Schieberkolben 126 hat ein Paar in Abstand voneinander angeordnete Ringnuten 130, 132 als Steuernuten. Bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel bilden die Anschlußbohrungen 104 und 108 und die Ringnut 130 einen ersten Flüssigkeitsdurchgang, der sich durch das Gehäuse des Folgesteuerventils zwischen der Leitung 84 und der Zweigleitung 80c erstreckt, während die Anschlußbobrungen 106 und HO und die Ringnut 132 einen zweiten Flüssigkeitsdurchgang bilden, der sich durch das Gehäuse des Folgesteuerventils zwischen der Leitung 86 und der Zweigleitung 82c erstreckt.

Die Ringnuten 130, 132 bilden Steuerflächen 134 bzw. 136, welche sich rings um den Schieberkolben 126 erstrecken. Die Steuerflächen sind so ausgebildet, daß beim Bewegen des Schieberkolbens aus seiner in Fig. 3 dargestellten neutralen Lage in seine Unke Betätigungslage die Steuerfläche 134 nach kurzem Weg des Schieberkolbens die Kugel 124 erfaßt and das Rückschlagventil öffnet Das gleiche geschieht, wenn der Schieberkolben in Fig. 3 nach rechts bewegt wird; dann öffnet die Steuerfläche 136 über die Kugel 116 das Rückschlagventil 114.

Za den einander gegenüberliegenden Enden des Kolbens 126 sind Flüssigkeitsdurchgänge oder Zweigverbindungen 138, 140 vorgesehen. Jede Zweigverbindraig besteht jeweils zwischen einem Ende des Schieberkolbens und der zugehörigen Ringnut Die Druckflüssigkeit wird zum Verschieben des Schieberkolbens in der Bohrung 96 nach rechts oder finks benutzt Drossekteuen 144, 146 sind in den Zwe^verbindungen 138 bzw. 140 gebildet Hierdurch wird eine Zeitverzögerung beim Durchfluß von Flüssigkeit durch die Zweigverbindungen erreicht

In Gewindeteilen der Endbohrungen 98, 100 sind Stopfen 148 eingeschraubt, welche flüssigkeitsdichte Kammern im Bereich der einander gegenüberliegenden Enden des Schiebekolbens bilden. Ein Paar Federstützglieder 150 sind innerhalb der Endbohrungen 98, 100 gleitbar angeordnet und werden von Bohrungen 151 durchsetzt. Jeweils zwischen den Stopfen 148 und den Stützgliedern 150 eingespannte Druckfedern 152 halten über die Stützglieder den Schieberkol- ben in der in Fig. 3 dargestellten neutralen Lage.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt· Um die Palette und die Last auf die Gabeln zu bewegen, wird das Ventil 78 zunächst so eingestellt daß die Pumpe Druckflüssigkeit zur Leitung 80 fördert,

is von wo die Druckflüssigkeit zu den oberen Enden der Arbeitszylinder 56 gelangt. Aus den unteren Enden der Arbeitszylinder 56 tritt die Flüssigkeit aus und gelangt zum Behälter 70, wobei die Stangenen den ausfahren und den Greifer betätigen. Druckflüs sigkeit wird auch durch die Zweigleitung 80c, die Anschlußbohrung 108, die Ringnut 130 und die Anschlußbohrung 104 in die Leitung 84 und von da zum oberen Ende des Arbeitszylinders 40 gefördert. Im unteren Ende des Arbeitszylinders 40 befindliche Flüssigkeit wird durch die Leitung 88 dem oberen Ende des Arbeitszylinders 41 zugeführt, während Flüssigkeit vom unteren Ende des Arbeitszylinders 41 über die Leitung 86 abzufließen versucht Das Rückschlagventil 114 verhindert jedoch einen solchen Abfluß aus den Arbeitszylindern 40, 41 und verhin dert dabei die Betätigung dieser Arbeitszylinder. Beim Zufließen von Druckflüssigkeit zu den Arbeitszylin dem 56 und bei deren ungehindertem Ausfahren, da aas Greifstück 52 noch keinen Widerstand überwin den muß, ist der Flüssigkeitsdruck in der Ringnut 130 nicht groß, und die Drosselstelle 144 verzögert den Aufbau eines Flüssigkeitsdruckes in der Kammer am linken Ende des .Schieberkolbens. Wenn das Greifstück die Last berührt, wird dem ausfahrenden Arbeitszylinder 56 ein Widerstand entgegengesetzt. Der Flüssigkeitsdruck in der Ringnut 130 steigt von diesem Moment ab stark an, und in der Kammer am Unken Ende des Schieberkolbens baut sich ein ent sprechend großer Flüssigkeitsdruck auf. Dieser Druck schließlich verschiebt den Kolben 126 entgegen der Wirkung der nachgiebigen Feder am rechten Ende des Schieberkolbens nach rechts, wobei in der Kammer am rechten Ende des Kolbens 126 vorhandene Flüssigkeit über die Zweigverbindung 140 in die

Jö Zweigleitung 82c abgeführt wird. Wenn der Schieber kolben nach rechts bewegt wird, berührt die Steuerfläche 136 die Kugel 116 und zwingt sie in ihre das Röckschlag ventil 114 öffnende Lage weich nach oben. Dadurch kann Flüssigkeit aus den Arbeitszylin

JS dem 40, 41 abfließen, und diese Arbeitszylinder können von der Druckflüssigkeit ans der Leitung 84 betätigt werden. Hierdurch werden die Stangenenden dieser Arbeitszylinder eingefahren, so daß die Verschiebevorrichtung unter Zurückfahren des Schieberah

«ο mens eingezogen wird.

Beim Einstellen des Steuerventils 78 in die im rech ten Block in diesem Ventil dargestellte Stellung der Vobindungsleitnngen ist die Betätigungsfolge gleich, das heißt die Arbeitszylinder 56 werden vor den Ar betezylindem 40, 41 betätigt In diesem Fane werden jedoch die Arbeitszylinder 56 beim Betätigen eingefahren und die Arbeitszylinder 40, 41 ausgefahren. Wenn Druckflüssigkeit durch das Ventil 78 hindurch

zur Leitung 82 fließt, geht der Flüssigkeitsdurchgang an der Kugel 116 vorbei durch die Anschlußbohrung 106 hindurch zum unteren Ende des Arbeitszylinders 41. Das Abführen des Druckmittels vom oberen Ende des Arbeitszylinders 41 wird jedoch verhindert, da der Arbeitszylinder 41 mit dem Arbeitszylinder 40 durch die Leitung 88 verbunden ist, der Abfluß von Druckmittel aus dem Arbeitszylinder 40 aber durch die Kugel 124 gesperrt wird, welche den Flüssigkeitsdurchgang durch die Anschlußbohrung 104 steuert. Die Flüssigkeit fließt also durch die Zweigleitungen

82a und 82b zu den bodenseitigen Enden der Arbeitszylinder 56. Wenn diese Arbeitszylinder eingefahren sind, baut sich nun in der Kammer am rechten Ende des Schieberkolbens der Folgesteuervorrichtung ein Flüssigkeitsdruck auf, der den Schieberkolben entgegen der Wirkung der Feder 152 am linken Ende des Schieberkolbens nach links bewegt, wobei die Steuerfläche 134 dann die Kugel 124 in eine die Anschlußbohrung 104 öffnende Lage bringt, so daß die Abfuhr von Flüssigkeit durch diese Anschlußbohrung jetzt in die Leitung 80 möglich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

!209537/202

Claims (1)

1. ν' Patentanspruch:

   Folgesteuervorrichtung für zwei doppeltwirkende Antriebsmotor«!, mit einer Druckmittelquelle zur Beaufschlagung der Antriebsmotoren, mit einem Folgesteuerventü zur Betätigung des zweiten Antriebsmotors nach dem ersten Antriebsmotor in Abhängigkeit vom Druckanstieg in dem dem ersten Antriebsmotor zugefuhrten Druckmittel, welches Folgesteuerventü ein Abflußsteuerventil mit einem Ventüglied in der Abflußleitung des zweiten Antriebsmotors sowie einen auf den Druck im ersten Antriebsmotor ansprechenden Schieberkolben zum Öffnen de»' Abflußsteuerventils aufweist, gekennzeichnet durch die Korn- π bination folgender an sich bekannter Merkmale:

   a) der Schieberkolben (126) ist an seinen beiden Stirnseiten durch je eine in Richtung auf seine Neutralstellung vorgespannte Feder (152) abgestützt, wobei zwischen dem ersten Antriebsmotor (56) und den Stirnseiten des Schieberkolbens (126) je eine Drosselstelle (144, 146)vorgesehen ist;

   b) der Schieberkolben (126) weist für die Betätigung des Ventilglieds (116, 124) des Abflußsteuerventils (114, 122) _ eine Steuernut (130, 132) auf, die im Sinne des Öffnens dieses Ventilglieds (116, 124) verjüngt ausgeführt ist.