DE1922073C - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Anfahrsprunges bei hydraulisch betätigten Antrieben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhin- Mediums und durch die Elastizität der Ölräume in

derung des Anfahrsprunges bei hydraulisch betätig- der Ablaufseite verbunden. Gleichzeitig tritt ein

ten Antrieben, bei denen eine Bewegung dadurch Volumenverlust durch die Ansprechzeit des itrom-

hervorgerufen wird, daß das Antriebselement ein- regelventil, wie eingangs beschrieben, auf. Diese

seitig mit Druck beaufschlagt wird und bei denen die 5 drei Faktoren bewirken einen Anfahrsprung, der bei

Geschwindigkeit des Vorschubes mittels eines Dros- vielen Aufgaben nicht tragbar ist.

selorgans geregelt wird, welches im wesentlichen aus Der vorliegenden Erfindung hegt die Aufgabe zu-

einer verstellbaren Drossel und bei Bedarf aus einem gründe, das genannte Problem auf relativ einfache

zusätzlichen Differenzdruckregler besteht. Weise zu lösen und die genannten Nachteile zu be-

Eine Vorschubsteuerung mit Drosselregulierung ίο seitigen. .
bei Werkzeugmaschinen besteht im allgemeinen aus Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß einem Stromregelventil, das eine eingestellte Durch- die Druckbeaufschlagung des Antnebselementes zum flußmenge auch bei wechselnden Widerständen am Anfahren nicht nur einseitig, sondern zu gleicher Maschinentisch konstant hält. Dieses Stromregel- Zeit beidseitig erfolgt, derart, daß em Kräftegleiehventjl besteht im Prinzip aus einer verstellbaren 15 gewichtszustand entsteht, der zunächst noch keine Drossel und e^nem Druckregelventil. Die meisten Bewegung des Antriebselementes ertaubt, und die Stromregelventilc benötigen eine gewisse Zeit, um Regelorgane auf der Abflußseite in Funktion bringt, bei der Druckbeaufschlagung von der Ruhestellung und daß nach Erreichen des Kräftegleichgewichtsin die Arbeitsstellung zu gelangen. Diese Zeit wird zustandes die Einspeisung auf die Ablaufseite des mit Reaktionszeit oder Ansprechzeit des Reglers be- 20 Antriebselementes unterbunden wird, wodurch sich zeichnet. Die ölmenge, die dabei ungeregelt durch der Gegendruck über die sich im Ablauf befindlichen den Regler geflossen ist, bewirkt einen Ankufsprung Regelorgane abbaut und die Bewegung des Antriebsam Arbeitstisch. eieirentes mit der Geschwindigkeit einleitet, welche

Um diesen Anlaufsprung zu verhindern, sind Ein- durch die Einstellung der Regelorgane gegeben ist.
richtungen an Stromregelventilen bekannt, die darauf as Zur Durchführung dieses Verfahrens werden Zuhinzielen, einen Reglerkolbeu beim Abschalten des und Ablauf des Antriebselementes durch ein 2/2-Druckes in eine geschlossene Stellung zu bringen, so Wegeventil verbunden, das nach Herstellung des daß beim Wiedereinschalten dc - Druck den Regler Kräftegleichgewichtszustandes am Antriebselement in \ on der geschlossenen Stell-ing her öffnet. seine Schließstellung umgeschaltet wird. Außerdem

In der deutschen Auslegesch ft 1274 806 wird 30 sind in die Zuleitungen nach beiden Seiten des An-

dies dadurch erreicht, daß dem Regler eine Einstell- triebselementes je nach Bedarf Druckminderventile

drossel vorgeschaltet wird, die bei abgeschaltetem eingebaut, die ungleiche Antriebsflächen und/oder

Druck einen Kolben unter Federkraft schließt, wäh- bereits vorhandene einseitige Kräfte ausgleichen,

rend der Reglerkolbcn unter Federkraft öffnet. Wird An einfachen Schaltbildern hydraulischer An-

nun der Druck eingeschaltet, so schließt dieser zuerst 35 triebseinheiten wird die Arbeitsweise gemäß der Er-

über eine Leitung den Reglerkolben und öffnet findung erklärt.

langsam den Durchfluß, indem ein Drosselkolben Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Antriebseinheit

über eine Leitung und eine einstellbare Drossel lang- mit durchgehender Kolbenstange;

sam auf einen vorbestimmten Querschnitt öffnet. F i g. 2 zeigt ein Schaltbild einer senkrechten An-

Ähnlich arbeitet der Regler nach der deutschen 40 triebseinheit mit einseitiger Kolbenstange in zwei

Auslegeschrift 1 268 869, wobei eine Drossel dem Varianten 2 a und 2 b.

Reglerkolben nachgeschaltet ist. Durch einen feder- F i g. 1 zeigt beispielsweise ein Schaltbild für eine

belasteten Kolben und eine Zusatzfeder wird hierbei Antriebseinheit, die aus einem Arbeitszylinder 10

der Reglerkolben in drucklosem Zustand geschlos- mit Kolben 11 und durchgehender Kolbenstange 12

sen. Wird der Druck eingeschaltet, so bringt dieser 45 besteht. In der gezeichneten Stellung des 4/3-Wege-

den Reglerkolben durch einen anderen Kolben von ventils 13 ist die Anlage drucklos. Eine Pumpe 14

der geschlossenen Stellung h°r in Aktion. fördert öl über ein Druckbegrenzungsventil 15 in

Auch die im Katalog »Fluid Power Directory«, den Ölbehälter zurück. Das 2/2-WegeventiI 16, das 1958/1959 (gesammelt von den Herausgebern der die Verbindung der beiden Zylinderräume 17 und 18 Zeitschrift Applied Hydraulics), auf Seite D 184 ge- 50 des Antriebselementes über dir Leitung 24 in druckzeigte Schaltung bei einer hydraulischen Fräs- losem Zustand herstellt, wird durch Federkraft gemaschine, die ein sanftes Anfahren bewirkt, schaltet öffnet, wie im Schaltbild gezeichnet. In der Abflußin Ruhestellung der Maschine einen öistrom durch leitung 19 Hegt das Stromregelventil 20.
ein Stromregelventil, so daß dieses beim Anfahren Wird das 4/3-Wegeventil 13 für eine Bewegung keine Reaktionszeit benötigt. 55 des Ko'bens 11 in Pfeilrichtung 21 nach rechts ge-

AlIe bekannten Verfahren schalten somit nur die öffnet, so stellt sich in den beiden Zylinderräumea Ansprechzeit des Stromregelventils aus. Der Anfahr- 17,18 derselbe Druck ein, d. h., der Kolben bewegt sprung ist aber nur zu einem kleinen Teil durch die sich nicht. Gleichzeitig tritt das Stromregelventil 20 Ansprechzeit des Reglers bedingt. Der überwiegende in Funktion, d. h., der Reglerkolben geht in Arbeits-Teil stammt aus der Elastizität der Leitungen und 60 stellung. Über die Leitung 22 baut sich durch die Zylinderräume sowie der Kompressibilität des Medi- Drossel 23 verzögert am 2/2-Wegeventil 16 ein Druck ums. Beim Einschalten wird das Antriebselement auf, der das Ventil gegen die Federkraft des Ventils einseitig auf der Zulaufseite mit Druck beaufschlagt. schließt. Dadurch wird der Zylinderraum 18 vom Das Antriebselement bewegt sich unkontrolliert so Pumpendruck getrennt, und durch das Absinken des lange in Vorschubrichtung, bis sich in der Ablauf- 65 Druckes im Zylinderraum setzt sich der Kolben in sr;ite der zur Regelung nötige Druck aufgebaut hat. Bewegung, wobei er die im Stromregelventil 20 ein-Du.scr Druckaufbau der Ablaufseite ist mit einer gestellte Geschwindigkeit erreicht.
Volumenänderung durch die Kompressibilität des Der Rücklauf des Antriebselementes erfolgt durch

Umschalten des 4/3-Wegeventils 13 nach links. Dabei wird das Stromregelventil 20 durch das Rückschlagventil 25 umgangen und ein Abströmen des Druckes über die Leitung 24 und das geöffnete 2/2-Wegeventil· 16 durch das Rückschlagventil 26 verhindert. Ein Anfahrsprung braucht hierbei nicht verhindert zu werden, da der Rücklauf im Eilgang erfolgt und nicht auf eine bestimmte Geschwindigkeit geregelt ist.

Durch eine umgekehrte Parallelschaltung der verwendeten Steuerelemente 16 und 26 zwischen den beiden Zylinderräumen 17, 18 könnte auch in umgekehrter Bewegungsrichtung ein Anfahrsprung vermieden werden.

SF i g. 2 zeigt beispielsweise ein Schaltbild für eine senkrechte Antriebseinheit mit einseitiger Kolbenstango, die durch ein Gewicht G belastet ist.

In die Verbindung der beiden Zylinderräume 27 und 28 sind außer dem 2/2-Wegeventil 16 ein Druckminderventil 29 und ein Rückschlagventil 30 geschaltet (s. Fig. 2a). In der Abflußleitung 19 aus dem Zylinderraum 27 liegt das Stromregelventil 20. Das 4/3-Wegeventil 13 ist in gesperrter Mittelstellung gezeichnet.

Das Rückschlagventil 30 verhindert im Ruhezustand ein Absinken des Kolbens 31 über die offene Verbindungsleitung zu Zylinderraum 28. W^:rd .über das 4/3-Wegeventil 13 eine Abwärtsbewegung des Kolbens 31 eingeleitet, so würde sich über die offene Verbindung zwischen den Zylinderräumen 27 und 28 ein gleicher Druck in beiden Räumen einstellen, der infolge der unterschiedlichen Kolbenflächen eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 31 zur Folge hätte. Durch das Druckminderventil 29 wird der Druck im Zylinderraum 27 so eingestellt, daß Kräftegleichheit zwischen Kolbenober- und- Unterseite besteht. Gleichzeitig tritt das Stromregelventil 20 in Funktion. Das 2/2-Wegeventil 16 schließt, verzögert durch die vorgeschaltete Drossel 23, über die Leitung 22 die Verbindung zum Zylinderranm 27, und die Bewegung rtes Kolbens 31 setzt ohne Anfahrsprung ein (wie bereits im Text zu F i g. 1 beschrieben).

Wird durch das Gewicht G auf der Kolbenstange zur Erzielung das Kräftegleichgewichtes auf der Kolbenunterseite ein größerer Druck benötigt als auf dei Kolbenoberseite, so muß an Stelle des Druckminderventils 29 in der Verbindangsleitung der beiden Zylinderräume 27,28 das Druckminderventil 2*/ in die Zuleitung zur Oberseite des Kolbens (Zylinderraum28) eingebaut werden, wie in Fig. 2b dargestellt. Kräftegleichheit wird dann dadurch erreicht, daß der Druck auf der Kolbenoberseite kleiner als der Pumpendruck eingestellt wird.

Die Umkehrung der Bewegungsrichtung wird durch das 4/3-Wegeventil 13 eingeleitet, wobei das Stromregelventil 20 über das Rückschlagventil und das Druckminderventil 29- durch das Rückschlagventil 32 umgangen werden.

Auch hier könnte durch eine zusätzliche parallel umgekehrte Schaltung der Steuerelemente ein An-Sprung im Rücklauf erforderhchenfalls verm.e^deDe^Vr^era^dnDruckmindcrventil29 bzw. W einzustellende Druck läßt sich auf einfache Weise errechnen, wenn ^as Gewicht G, die wirksamen Kolbenflächen

ίο und der Pumpendruck bekannt sind.

In den Schaltbildern zu Fig 1, 2a, 2b wurde als Antriebselement jeweils ein Zylinder mit Kolben gewählt Das beschriebene Verfahren und die betriebenen Schaltanordnungen beziehen sich auch auf

jede andere Art eines hydraulischen Antriebes.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung des Anfairso Sprunges bei hydraulisch betätigten Antrieben. bei denen eine Bewegung dadurch hervorgeruf^, wird, daß das Antriebselement einseitig nut Druck beaufschlagt wird und bei denen die Geschwindigkeit des Vorschubes mittels eines Drosselorgans geregelt wird, welches im wesentlichen aus einer verstellbaren Drossel und bei Bedarf aus einem zusätzlichen Differenzdruckregler besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung des Antriebselementes zum Anfahren nicht nur einseitig, sondern zu gleicher Zeit beidseitig erfolgt, derart, daß ein Kräftcgleichgewichtszustand entsteht, der zunächst noch keine Bewegung des Antriebselementes erlajbt und die Regelorgane auf der Abflußseite in Funktion bringt, und daß nach Erreichen des Kräftegleichgewichtszustandes die Einspeisung auf die Ablaufseite des Antriebselementes unterbunden wird, wodurch sich der Gegendruck über die sich im Ablauf befindlichen Regelorgane abbaut und die Bewegung des Antriebselementes mit der Geschwindigkeit einleitet, welche durch die Einstellung dei Regelorgane gegeben ist.

2. Schaltanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zu- und Ablauf des Antriebselementes durch ein 2/2-Wegeventil (16) verbunden werden, das nach Herstellung des Kräftegleichgewichtszustandes am Antriebselement in seine Schließstellung umgeschaltet wird.

5c

3. Schaltanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen nach beiden Seiten des Antriebselementes je nach Bedarf Druckminderventile (29, 29') eingebaut sind, die ungleiche Antriebsflächen und/oder bereits vorhandene einseitige Kräfte ausgleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen