DE1904778A1

DE1904778A1 - Hydraulic vibration drive

Info

Publication number: DE1904778A1
Application number: DE19691904778
Authority: DE
Inventors: Hilbrands Dipl-Ing Jan Willem
Original assignee: Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG
Priority date: 1969-01-31
Filing date: 1969-01-31
Publication date: 1970-08-20

Description

sydrauljscher Vjbrationsantrieb Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Vibrationsantrieb mit einem doppelt wirkenden Schubkolbentrieb und einem beidseitig hydraulisch betätigten Umsteuerkolbenventil, mit dem die beiden Zylinderräwme abwechselnd mit der Druckölquelle und dem drucklosen Rücklauf verbunden sind. sydrauljscher Vjbrationsantrieb The invention relates to a hydraulic Vibration drive with a double-acting piston drive and one on both sides hydraulically operated reversing piston valve with which the two cylinder spaces alternate are connected to the pressurized oil source and the pressureless return.

Es ist bereits ein hydraulischer Antrieb für hin- und hergehende Messer an Mähmaschinen bekamt, bei dem gegen Ende eines Hubes durch Eintauchen des Arbeitskolbens in das Zylinderende nach Uberfibren einer Ringnut die verbliebene Flüssigkeit komprimiert und damit ein Druckimpuls erzeugt wird, mit dem ein angeschlossener Steuerschieber in seine entgegengesetzte Stellung bewegt werden soll. Die aus dem Zylinderende durch den Arbeitskolben verdrängte Flüssigkeit wird dabei gleichzeitig einem Druckspeicher zugeführt, der eine Druckspitze aufnehmen soll.It is already a hydraulic drive for reciprocating knives on mowers, when the working piston dipped in towards the end of a stroke the remaining liquid is compressed into the end of the cylinder after overfibrating an annular groove and thus a pressure pulse is generated with which a connected control slide to be moved to its opposite position. The one from the end of the cylinder The fluid displaced by the working piston becomes a pressure accumulator at the same time fed to receive a pressure peak.

An dem anderen Ende des Arbeitszylinders ist ebenfalls ein gleichartiger Druckspeicher angeschlossen, der bei dem vorhergehenden Hub des Kolbens voll aufgeladen wurde und auf die gegenüberliegende Stirnseite des Steuerschiebers wirkt. Das hier beschriebene System arbeitet offensichtlich nur, wenn die durch den Antrieb-beschleunigte Masse groß ist, da nur durch einen steilen Druckanstieg in der zur Steuerkammer des Umsteuerventils führenden Leitung sichergestellt werden kann, daß der Steuerschieber auch tatsächlich über die schneidende Stellung hinaus in seine gegenüberliegende Endlage befördert wird. Eine Verschmutzung innerhalb des der Mähmaschinenmesse oder ein plötzliches Stehenbleiben der B der Steuerschieb durch ein Hindernis kann dazu führen, daß der Steuerschieber nicht mehr umschaltet und der Antrieb somit stehenbleibt. -Dieser bekannte Antrieb kann in dann nach einem Stehenbleiben nicht ohne Eingnff von außen wieder in Gang gesetzt werden, insbesondere wenn der Steuerschieber sich in der schneidenden Stellung befindet.There is also a similar one at the other end of the working cylinder Accumulator connected, fully charged in the previous stroke of the piston and acts on the opposite face of the control spool. This one The system described only works if the the Propulsion-accelerated mass is large, since only through a steep increase in pressure in the line leading to the control chamber of the reversing valve must be ensured can that the control slide actually also beyond the cutting position is conveyed to its opposite end position. A pollution within of the mower fair or a sudden stop of the B of the control slide an obstacle can result in the control spool no longer switching and the drive stops. -This well-known drive can then after a Standing still cannot be restarted without external intervention, in particular when the spool is in the cutting position.

(Deutsche Patentschrift 1 , er arbe Ein derartigerAntrieb ist zwar in sich gesteuert, er arbeitet aber wegabhät, er arbeitet aber wegabhängig d.h. die Umsteuerung erfolgt nur, wenn ein vorbestimmter Weg zurückgelegt ist.(German patent specification 1, he arbe Such a drive is indeed controlled in itself, but it works path-dependent, but it works path-dependent i.e. the reversal only takes place when a predetermined distance has been covered.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen in sich gesteuerten hydraulischen Antrieb zu schaffen, der mit Arbeitsfrequenzen bis zu einer Größenordnung von 100 Hz arbeiten kann und der bei jedem Arbeitshub eine vorbestimmte Last aufbringt.The object of the invention is to provide a self-controlled hydraulic To create a drive with working frequencies of up to 100 Hz can work and which applies a predetermined load with each working stroke.

Derartige Antriebe werden beispielsweise für d Tiefziehmaschin maschinen, insbesondere Ermüdungsmaschinen und Tiefziehmaschinen, benötigt. -Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Steuerung des Umsteuerventils für jeden Betätigungadruckraum ein Pilotventil vorgesehen ist1 dessen Steuerkolben an beiden Enden in jeweils einer gesonderten Steuerkammer stirnseitig beaufschlagt ist, wobei ein Kolbenende gleichzeitig einstellbar feder belastet ist und das andere Kolbene mit Steuerkanten versehen ist, die jeweils vor der Kolbenendlage mit einem Flüssigkeitsanschluß zusammenwirken, daß dieser Flüssigkeitsanschluß über einen durch den Druck im Flüssigkeitsanschluß betätigtes Wechselventil mit dem betreffenden Betätigungsdruckraum des Umsteuerventils verbunden ist, wobei das Wechaelvent-il bei drucklosem Anschluß den Betätigungsdruckaum mit dem Tank verbindet, und daß die Steuerkammer des federbelasteten Kolbenendes eines Pilotventiles- jeweil mit der Steuerkammer des rein hydraulisch belasteten Kolbenendes des anderen Pilotventiles und gleichzeitig jeweils mit einem der Arbeitsanschlüsse des Umsteuerventils verbunden ist.Such drives are used, for example, for deep-drawing machines, especially fatigue machines and deep drawing machines. -According to the invention the object is achieved in that for the control of the reversing valve a pilot valve is provided for each actuation pressure chamber1 whose control piston acted on at both ends in a separate control chamber on the face side is, with one end of the piston is adjustable spring loaded and the other at the same time Piston is provided with control edges, each in front of the piston end position with a fluid connection cooperate that this fluid connection over a changeover valve operated by the pressure in the fluid connection with the relevant one Actuating pressure chamber of the reversing valve is connected, the Wechaelvent-il when the connection is depressurized, the actuating pressure chamber connects to the tank, and that the control chamber of the spring-loaded piston end of a pilot valve with each the control chamber of the purely hydraulically loaded piston end of the other pilot valve and at the same time connected to one of the working connections of the reversing valve is.

Vorzugsweise ist in der Rückölleitung zwischen dem Umsteuerventil und dem Tank eine einstellbare Drossel angeordnet.Preferably there is in the return oil line between the reversing valve and an adjustable throttle arranged on the tank.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht und i.m nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated in the drawing in one embodiment and i.m described below in detail with reference to the drawing.

Der in der Zeichnung dargestellt.e Antrieb weist einen doppe].twirkenden Schubkolbentrieb 2 mit einem Kolben 4 und einer durchgehenden Kolbenstange 6 auf. Die Beaufschlagungsfläche ist damit in beiden Zylinderräumen 8 und 10 des Schubkolbentriebes gleich.The drive shown in the drawing has a double acting Push piston drive 2 with a piston 4 and a continuous piston rod 6. The impingement surface is thus in both cylinder chambers 8 and 10 of the thrust piston drive same.

Die Last, die in der Zeichnung durch Federn 12 und 14 symbolsi.es t ist, kann an beiden Seiten des Schubkolentriebes oder auch einseitig aufgebracht werden.The load represented in the drawing by springs 12 and 14 symbolsi.es t can be applied on both sides of the thrust piston drive or on one side will.

Die Zylinderräume 8 und 10 sind übe Leitungen 16 und 18 mit den Arbeitsanschlüssen A und eines @@@@blichen beidseitig gesteuerten Umsteuerventiles 20 angeschlossen. hydraulisch Eine Regelpumpe 22 ist über eine Leitung 24 an den Drucknschluß P des Umsteuerventiles 20 angeschlossen. An die Leitung 24 ist ein übliches Überdruckventil 26 und ein Druckspeicher 28 angeschlossen.The cylinder spaces 8 and 10 are via lines 16 and 18 with the working connections A and a @@@@ usual reversing valve 20 controlled on both sides connected. hydraulic A regulating pump 22 is connected to the pressure port P des via a line 24 Reversing valve 20 connected. A conventional pressure relief valve is attached to line 24 26 and a pressure accumulator 28 connected.

Vom Rückölanschluß R des Umsteuerventiles 20 führt eine Leitung 30 zum Tank 32.A line 30 leads from the return oil connection R of the reversing valve 20 to tank 32.

In die Leitung 30 ist ein regelbares Drosselventil 34 eingeschaltet.A controllable throttle valve 34 is switched into the line 30.

Zur Betätigung des Umsteuerventiles 20 sind zwei Pilotventile 36, 38 und zwei Wechselventile 40, 42 vorgesehen, die im nachstehenden im einzelnen zu beschreiben sein werden.To operate the reversing valve 20, two pilot valves 36, 38 and two shuttle valves 40, 42 are provided, which are detailed below will have to be described.

In dem Gehäuse 44 des Pilotventiles 36 ist eine Führungsbohrnng 46 für einen Steuerkolben 48 vorgesehen, dessen linkes Ende -in einer Steuerkammer 50 und dessen rechtes Ende in einer Steuerkammer 52 liegt. Das in der Steuerksmmer 52 liegende Ende des Steuerkolbens 48 ist durch eine einstellbare Feder 54.A guide bore 46 is located in the housing 44 of the pilot valve 36 for a control piston 48, the left end of which -in a control chamber 50 and the right end of which lies in a control chamber 52. That in the tax account 52, the end of the control piston 48 is located by an adjustable spring 54.

belastet, die sich auf einem Federteller 56 abstützt, der auf dem Ende des Steuerkolbens befestigt ist.loaded, which is supported on a spring plate 56 on the End of the control piston is attached.

Im Abstand von der Steuerkammer 50 befindet sich rechts davon ein Flüssigkeitsanschluß 58, der hier in Form einer Ringkammer dargestellt ist, aber auch eine einfache Anbohrung der Führungsbohrung 46 bilden kann. Die Stirnfläche 60 des Steuerkolbens 48 bildet eine Steuerkante, die mit dem Flüssigkeitsanschluß 58 zusammenwirkt und nach entsprechender Bewegung des Steuerkolbens 48 eine Verbindung zwischen der Steuerkammer 50 und dem Flüssigkeitsanschluß 58 freigibt. -DieSteuerkammer 50 ist an die Leitung 18 und die Steuerkaninier 52 an die leitung 16 angeschlossen.At a distance from the control chamber 50, there is a to the right of it Fluid connection 58, which is shown here in the form of an annular chamber, but can also form a simple drilling of the guide bore 46. The frontal area 60 of the control piston 48 forms a control edge that connects to the fluid connection 58 cooperates and after a corresponding movement of the control piston 48 a connection between the control chamber 50 and the fluid connection 58 releases. -The control chamber 50 is connected to line 18 and the control cabin 52 to line 16.

Der Flüssigkeitsanschluß 58 ist t mit.dem Wechselventil 40 verbunden, in dem als Verschlußglied eine Kugel 62 angeordnet ist, die durch eine Feder 64 belastet ist, welche die Kugel in einen Ventilsitz 66 drtickt und damit den Anschluß 68 des Wechselventils 40 zum Flüssigkeitsanschluß 58 des Pilotventiles 30 absperrt.The liquid connection 58 is connected to the shuttle valve 40, in which a ball 62 is arranged as a closure member, which is supported by a spring 64 is loaded, which presses the ball into a valve seat 66 and thus the connection 68 of the shuttle valve 40 to the fluid connection 58 of the pilot valve 30 shut off.

Dem Ventilsitz 66 gegeüber ist ein weiterer Ventil sitz 70 angeordnet, über den eine Verbindung 72 zum Tank abgesperrt werden kann. Zwischen den beiden Ventilsitzen ist das Wechselventil mit einem seitlichen Anschluß 74 versehen, der über eine Verbindung 76 mit dem rechten~Betätigungsrallm 78 des Umsteuerventils 20 verbunden ist. -Dasilotventil 38 und das Wechselventil 42 entsprechen in Anordnung und Aufbau dem oben besprochenen Pilotventil 36 und dem Wechselventil 40. Die Einzelteile des Pilotventiles 38 und des Wegeventiles 42 sind daher mit den gleichen Bezugszeichen mit einem Index-Strich versehen. Die Steuerkammer 52' ist mit der Leitung 18 und die Steuerkammer 50' mit der Leitung 16 verbunden.A further valve seat 70 is arranged opposite the valve seat 66, Via which a connection 72 to the tank can be shut off. Between the two Valve seats, the shuttle valve is provided with a side connection 74, the Via a connection 76 to the right operating arm 78 of the reversing valve 20 is connected. The pilot valve 38 and the shuttle valve 42 correspond in arrangement and construction of the pilot valve 36 and the shuttle valve 40 discussed above. The individual parts the pilot valve 38 and the directional control valve 42 are therefore given the same reference numerals provided with an index line. The control chamber 52 'is connected to the line 18 and the control chamber 50 'is connected to the line 16.

Der beschriebene Antrieb arbeitet wie folgt.The drive described works as follows.

In der dargestellten Schaltstellung gelangt Drucköl aus der Pumpe 22 über die Leitung 16 in den Zylinderraum 8, während gleichzeitig aus dem Zylinderraum 10 Flüssigkeit über die Leitung 18 und die Drossel34 in den Tank abfließt. Die Druckdifferenz zwischen den Zylinderräumen 8 und 10 steht gleichzeitig über die Anschlußleitungen der beiden Pilotventile auf den Stirnseiten der Steuerkolben 48, 48 an. In dem Pilotventil 36 drückt die Druckdifferens, unterstützt durch die Feder 54, den Steuerkolben 48 in die linke Endlage. In dem Pilotventil )E steht der Arbeitsdruck in der Steuerkammer 50t an der Stirnseite 60' des Steuerkolbens 48 an, wahrend auf die gegenüberliegende gleich große Stirnseite des Steuerkolbens 48' der Druck der aus dem Zylinderraum 10 abströmenden Flüssigkeit wirkt, zu der die Kraft der Feder 54' hinsukommt. Mit zunehmender Belastung des Schubkolbentriebes steigt die Druckdifferenz über dem Kolben 4 und damit die Druckdifferenz über dem Steuerkolben 48'. Der Steuerkolben 48' wird dabei nach links verschoben, bis bei Erreichen des vorbestimmten Höchstdruckes des Antriebes und damit der vorgesehenen maximalen Kraft die Steuerkanten der Stimufläche 60' die Verbindung zu dem Flüssigkeitsanschluß 58' freigeben. Aus der Leitung 16 strömt dann Flüssigkeit in den schluß 68' des Wechselventiles 42. i»irch diesen Druck wird die Ventilkugel 62 auf den Sitz 70 gedrückt und damit der Abfluß zum Tank abgesperrt. Die Flüssigkeit gelangt dann über die Leitung 76' in den Betätigungsiruckra1lm 78' des Umsteuerventils 20 und steuert dieses um. Das dabei aus der Steuerkammer 78 verdrängte Öl gelangt über die Leitung 76 und das Wechselventil 40 in den tanks Der Tankanschluß des Wechselventiles 40 ist geöffnet, da die Kugel 62 durch die Feder 64 angehobenist. Durch das gleichzeitige Aufsetzen der Kugel auf den Ventilsitz 66 wird verhindert, daß in den Flüssigkeitsanschluß 58 des Pilotventiles 36 Luft gelangt.In the switching position shown, pressurized oil comes out of the pump 22 via the line 16 into the cylinder chamber 8, while at the same time out of the cylinder chamber 10 liquid flows through the line 18 and the throttle 34 into the tank. The pressure difference between the cylinder chambers 8 and 10 is at the same time via the connecting lines of the two pilot valves on the front sides of the control pistons 48, 48. In the pilot valve 36, the pressure difference, supported by the spring 54, presses the control piston 48 in the left end position. The working pressure in the control chamber is in the pilot valve) E 50t on the end face 60 'of the control piston 48, while on the opposite the same size end face of the control piston 48 'is the pressure from the cylinder chamber 10 outflowing liquid acts, to which the force of the spring 54 'is added. With with increasing load on the piston drive, the pressure difference increases over the Piston 4 and thus the pressure difference across the control piston 48 '. The control piston 48 'is shifted to the left until when reaching the predetermined Maximum pressure of the drive and thus the intended maximum force the control edges of the stimulating surface 60 'release the connection to the fluid connection 58'. the end the line 16 then flows liquid into the circuit 68 'of the shuttle valve 42. With this pressure, the valve ball 62 is pressed onto the seat 70 and thus the Drain to tank shut off. The liquid then enters via line 76 ' the actuation pressure 78 'of the reversing valve 20 and reverses it. That oil displaced from the control chamber 78 passes through the line 76 and the Changeover valve 40 in the tanks The tank connection of the changeover valve 40 is open, since the ball 62 is raised by the spring 64. By putting them on at the same time the ball on the valve seat 66 is prevented from entering the fluid connection 58 of the pilot valve 36 reaches air.

ach dem Umschalten des Ventiles wiederholt sich das Arbeitsspiel in entgegengesetzter Richtung.After switching over the valve, the work cycle is repeated in opposite direction.

Die Frequenz des Antriebes wird durch Einstellung der Fördernenge der Pumpe 22 eingestellt, also durch die Flüssigkeitsmenge, die pro Zeiteinheit in das System eingespeist wird. Durch die einstellbare Drossel 34, die auch ein einstellbarer Mengenregler ein kann, wird das Massenfedersystem aus Antriebskolben und ast gezwungen, mit der gewünschten Frequenz zu oszillieren.The frequency of the drive is determined by setting the delivery rate the pump 22 adjusted, so by the amount of liquid that per unit of time fed into the system. By the adjustable throttle 34, which is also a adjustable flow regulator, the mass spring system is made up of drive pistons and ast forced to oscillate at the desired frequency.

Eine wesentliche Voraussetzung für die Funktion des beschriebenen Systems ist die Bedingung, daß die Resonanzfrequenz des Massenfedersystems der- Pilotventile höher sein muß als die mittels er Pumpe eingestellte Arbeitsfrequenz. Diese Bedingung garantier , aß zwischen dem Aufbau der Druckdifferenz über dem Steuerkolben es jeweils wirksamen Pilotventils und der Bewegungsrichtung iieses Kolbens ein Phasenwinkel von Annähernd Null herrscht, so aß keine zeitlichen Verzögerungen zwischen diesen beiden parametern auftritt.An essential requirement for the function of the described System is the condition that the resonance frequency of the mass spring system Pilot valves must be higher than the operating frequency set by means of the pump. This condition guarantees ate between the build-up of the pressure difference across the control piston each effective pilot valve and the direction of movement iieses piston a phase angle is close to zero, so did not have any time delays between them occurs in both parameters.

Die von dem Antrieb aufzubringende Kraft wird durch die Federn 54, 54' eingestellt, mit der die Druckdifferenz über den Steuerkolben 48, 48' der Pilotventile 36, 38 einstellbar ist.The force to be applied by the drive is generated by the springs 54, 54 'is set with which the pressure difference across the control piston 48, 48' of the pilot valves 36, 38 is adjustable.

Wie leicht ersichtlich, kann der dargestellte und beschriebene Antrieb damit in seinen beiden Arbeitsrichtungen mit unterschiedlicher Lastamplitude arbeiten. Wenn statt des dargestellte Schubkolbentriebes mit durchgehender liolbenstange und damit gleichen Beaufschlagungsflächen auf beiden Seiten des Kolbens ein DifferentiaLcolben mit einseitiger Kolbenstange verwendet wird, kann über die Federn 54, 54' für beide Arbeitsrichtungen die gleiche Lastamplitude eingestellt werden Es ist weiter möglich, durch Sinstellung der Federvorspannung der Steuerventile 48, 48' statt einer Wechselbelastung auch eine einseitig schwellende Belastung einzustellen.As can be easily seen, the drive shown and described work with different load amplitudes in its two working directions. If instead of the piston drive shown with a continuous liolbenstange and a differential piston is thus the same on both sides of the piston with one-sided piston rod is used, springs 54, 54 'can be used for both Working directions the same load amplitude can be set It is also possible to by adjusting the spring preload of the control valves 48, 48 'instead of an alternating load also set a unilateral swelling load.

Bei einseitig schwellender Belastung niedriger Frequenz kann der Antrieb beispielsweise auch als antrieb einer iefziehmaschine verwendet werden, bei der für das Arbeiten eine vorbestimmte sich stets reproduzierende Kraft erwünscht ist, Der beschriebene Antrieb arbeitet zuverlässig mit Frequenzen bis 100 Hz.In the case of a one-sided, increasing load at a low frequency, the drive can can also be used, for example, as a drive for a deep-drawing machine in which a predetermined, constantly reproducing force is desired for the work, The drive described works reliably with frequencies up to 100 Hz.

Es ist selbstverständlich möglich, die in der Zeichnung getrennt dargestellten Ventile in einem Ventilgehäuse zusammenzubauen, oder auch jeweils einzelne der Ventile in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen.It is of course possible to use those shown separately in the drawing Assemble valves in a valve housing, or each of the valves to be arranged in a common housing.

Claims

Expectations

1. Hydraulic vibration drive with a double-acting piston drive and a reversing piston valve, hydraulically operated on both sides, with which the two Cylinder chambers alternately connected to the pressurized oil source and the pressureless return are, characterized in that for controlling the reversing valve (20) for Each actuating pressure chamber (78; 78 ') is provided with a pilot valve (36; 38) whose Control piston (48; 48 ') at both ends in a separate control chamber (50, 52; 50 ', 521) is acted upon on the front side, with one piston end at the same time adjustable spring-loaded and the other end of the piston with control edges (60; 602) is provided, each in front of the piston end position with a fluid connection (58; 58 ') cooperate that this fluid connection via a pressure Shuttle valve (40; 42) actuated in the fluid connection with the relevant actuating pressure chamber (78; 78 ') of the reversing valve is connected, the shuttle valve when the Connection connects the actuating pressure chamber with the tank (32), and that the control chamber (52; 52 ') of the spring-loaded piston end of a pilot valve each with the control chamber (50g 502) of the purely hydraulically loaded piston end of the other pilot valve and at the same time with one of the working connections (A, 3) of the reversing valve connected is.

2. Vibration drive according to claim 1, characterized in that in the return oil line (30) leading from the reversing valve (20) to the tank (32) an adjustable Throttle (34) is provided.