DE1935253A1

DE1935253A1 - Hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Vibrationsantrieb

Info

Publication number: DE1935253A1
Application number: DE19691935253
Authority: DE
Inventors: Hilbrands Dipl-Ing Jan Willem
Original assignee: Koeppen & Co KG Maschf
Current assignee: Koeppen & Co KG Maschf
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1969-07-11
Publication date: 1971-02-04
Also published as: CH526998A; AT306474B; US3782246A; AU1738570A; DE1935253B2

Description

DR. MOLLER-BORe DiPL.-ING. GRALFS DR. MANITZ DH. DEUFEL PATENTANWÄLTE t

BrauMdNwig. den 4. Juli 1969

Unser Zeichen: _K ^9 - G/Üe

Maschinenfabrik Eöppern & Co· KG. Hattingen - Ruhr Königsteiner Straße

Hydraulisch, oder pneumatisch, angetriebener Vibrationsantrieb

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch, oder pneumatisch betriebenen Vibrationsantrieb mit einem Schubkolbentrieb, einem Umsteuerventil und mit einer hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Hilfssteuerung zur Umschaltung des Umsteuerventiles in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitskolbens·

Bei hydraulischen Antrieben ist es bekannt, in der Bewegungsbahn des Arbeitskolbens bzw. eines von diesem bewegten Bauteiles als Steuerelemente elektrische Endschalter vorzusehen, mit denen ein magnetbetätigtes Hilfsventil umgeschaltet wird, mit de» dann das Umsteuerventil für den Schubkolbentrieb umgeschaltet wird. Antriebe dieser Art werden vielfach in der Hydraulik eingesetzt, und zwar mit Arbeitsfrequenzen, die wesentlich unter 1 H* liegen.

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Es ist weiter ein weggesteuerter hydraulischer Antrieb für hin- und hergehende Messer an Mähmaschinen bekannt, bei dem gegen Ende eines Hubes des Arbeitskolbens nach Absperrung des Bückölanschlusses durch den Arbeitskolben die in dem Zylinderendraum verbleibende Flüssigkeit komprimiert und damit ein Druckimpuls erzeugt wird, mit dem ein beidseitig hydraulisch gesteuerter Steuerschieber umgeschaltet wird. Dieser beKannte Antrieb arbeitet zuverlässig, nur wenn die durch den Antrieb er-

tische

zeugte kimefEnergie groß genug ist, da nur durch einen steilen Druckanstieg sichergestellt wird, daß der Steuerschieber über die achneidende Stellung hinaus in seine gegenüberliegende Endlage bewegt wird. *Eine Verschmutzung innerhalb des Steuerschiebergehäuses oder ein plötzliches Stehenbleiben der Mähmaschinenmesser durch ein Hindernis kann dazu führen, daß der Steuerschieber nicht vollständig umschaltet und damit der Antrieb stehenbleibt. Dieser bekannte Antrieb kann dann nicht ohne Eingriff von außen wieder in Gang gesetzt werden.

Es ist ferner ein hydraulischer Vibrationsantrieb mit einem . Schubkolbentrieb mit je einem Zylinderendraum, der durch den Arbeitskolben am Ende seines Hubes vom Arbeitsanschluß des Zylinders getrennt ist und mit einem hydraulisch betätigten Steuerventil mit je einem Betätigungsdruckraum an beiden Enden des Steuerschiebers, der jeweils über eine Verbindungsleitung mit einem Zylinderendraum verbunden ist, vorgeschlagen worden, bei dem die Steuerkanten der Ansätze des Steuerschiebers jeweils vor der Endlage des Steuerschiebers mit je einem Flüssigkeitsanschluß zusammenwirken, wobei der der Kolbenseite des Arbeitskolbens zugeordnete Flüssigkeitsanschluß mit dem Arbeitsdruck und der der Stangenseite zugeordnete Flüssigkeitsanschluß mit einem gegenüber dem Arbeitsdruck geringeren Druck

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beaufschlagt ist. Sowohl der bekannte Mähmaschinenantrieb als auch der Vibrationsantrieb nach dem älteren Vorschlag haben den Nachteil, daß speziell ausgebildete Schubkolbentriebe und "Umsteuerventile erforderlich sind»

Aufgabe der Erfindung ist es, einen weggesteuerten Vibrationsantrieb zu schaffen, für dessen Herstellung im wesentlichen handelsübliche Bauteile verwendbar sind und bei dem die Endlagen des Schubkolbentriebes.leicht einstellbar sind. Der Vibrationsantrieb soll weiter mit hohen Arbeitsfrequenzen größer als 1 Hz bis zu einigen -zig Hz arbeiten können. Derartige Antriebe werden beispielsweise als Rüttelantriebe, Antriebe für Ermüdungsmaschinen u. dgl ο benötigt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß als Steuerelemente in der Bewegungsbahn der Kolbenstange des Arbeitskolbens bzw„ eines von diesem bewegten Bauteiles in den beiden jeweils gewünschcen Endlagen jeweils eine pneumatische Fangstrahldüse angeordnet ist, daß ein bistabiler Fluidic-Speicher vorgesehen ist, dem die Signale der Fangstrahldüsen als Umsteuersignale zugeführt werden, und daß die Ausgangssignale des Speichers direkt oder indirekt den Umsehaltelementen des Umsteuerventils zugeführt werden.

Zweckmäßig ist zwischen dem jeweiligen Ausgang des Speichers und den Umsehaltelementen des Umsteuerventiles jeweils ein Signalverstärker angeordnet.

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Vorzugsweise ist.zwischen der Fangstrahldüse und dem Speicher Jeweils ein Verstärker angeordnet. Als Verstärker ist dabei vorzugsweise ein Niederdruck-Normaldruck-Wandler vorgesehen.

Insbesondere bei Ermüdungsmaschinen U₀ dgl. ist es häufig erwünscht, den Antrieb mit einem vorbestimmten Programm mit Abschnitten unterschiedlicher Weglänge zu betreiben,, Dieser Forderung kann bei dem Vibrationsantrieb gemäß der Erfindung dadurch Eechnung getragen werden, daß in der Bewegungsbahn Jeweils eine Mehrzahl von hintereinanderliegenden Fangstrahldüsen angeordnet ist und daß Mittel vorgesehen sind, mit denen Jeweils eine der Düsen in den Steuerkreis einschaltbar ist.

Eine andere Möglichkeit, dieser Forderung zu genügen, besteht darin, daß die Fangstrahldüsen in der Bewegungsbahn verstellbar angeordnet sind»

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel mit einem pneumatisch betriebenen Steuerkreis veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Der in der Zeichnung dargestellte Antrieb weist einen doppelt wirkenden 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. Die Last ist durch die Pfeile L angedeutet.

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Die Zylinderräume 8 und 10 sind über Leitungen 16 und 18 mit den Arbeitsanschlüssen A und B eines üblichen beidseitig durch ein Druckmedium gesteuerten Umsteuerventil es 20 angeschlossen.

Eine fiegelpumpe 22 steht über eine Leitung 24 mit dem Druckanschluß P des Umsteuerventils 20 in Verbindung. An die Leitung 24 ist ein übliches Überdruckventil 26 und ein Druckspeicher 28 angeschlossen.

Vom Bückölanschluß E des Umsteuerventil es 20 führt eine Leitung 30 zum Tank 32. In der Leitung 30 ist eine das Eücköl vorspannende Drossel 31 angeordnet, die auch verstellbar sein kann. Durch die Drossel wird verhindert, daß bei einer elastischen Belastung, die zusammen mit der Hasse des Arbeitskolbene eine Eigenfrequenz hat, diese Eigenfrequenz; die Arbeitsfrequenz des Vibrationsantriebes beeinflußt.

Die Arbeitsfrequenz wird durch die Fördermenge der Pumpe 22 bestimmt.

In der Bewegungsbahn der Kolbenstange 6 oder eines mit diesem fest verbundenen sonstigen Bauteils des Antriebes ist auf beiden Seiten des Schubkolbentriebes 2 jeweils eine pneumatische Fangstrahldüse 34 bzw. 34' angeordnet. Die Fangstrahldüsen sind jeweils über Leitungen 36, 36' niit einem Niederdruck-Normaldruck- Wandler 38, 38' verbunden. Die von diesen Wandlern abgegebenen verstärkten Signale werden über Leitungen 40, 40', in einen Speicher 42 eingegeben, der als bistabiler pneumologisoher Vibrator ausgebildet ist und beispielsweise ein impulsgesteuerter Flip-Flop sein kann.

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Die Ausgänge 44, 44' des Speichers 42 sind über Leitungen 46, 46' mit Verstärkern 48, 48' verbunden, mit denen die .Betätigungsdruckräume 50, 50' des Umsteuerventiles 2Oweohselweise mit einer Druckquelle 52 bzw. einem drucklosen Rückfluß 54 verbunden sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Signale der Hilfssteuerung einschließlich der den Steu~ erkammern 50, 50' zuzuführenden Signale pneumatische Signale. Es wäre selbstverständlich auch möglich, für die Betätigung des Umsteuerventiles 20 ein pneumatisch betätigtes hydraulisches Vorsteuerventil vorzusehen, das direkt, mit den Ausgangssignalen des Speichers 42 betätigt wird.

Der beschriebene Antrieb arbeitet wie folgt.

In dem dargestellten Betriebszustand wird Drucköl von der Pumpe 22 über die Leitung 24, das Umsteuerventil 20 und die Leitung 16 in den Zylinderraum 8 gefördert, während aus dem Zylinderraum 10 das öl über die Leitung 18,. das Umsteuerventil 20 und die Leitung 30 in den Tank 52 zurückfließt. Der Kolben bewegt sich also nach rechts. Bei Erreichen der vorbestimmten rechten Endlage tritt das rechte Ende der Kolbenstange 6 in die Fangstrahldüse 34 ein. In der Leitung 36 erscheint damit ein pneumatisches Signal mit geringem Druck, das in dem Niederdruck-Normaldruck-Wandler 38 verstärkt und über die Leitung 40 dem Speicher 42 zugeführt wird. Dieser Speicher schaltet damit aus dem vorherigen Betriebszustand, in dem am Ausgang 44» ein Signal anstand, in einen Zustand um, in dem der Ausgang 44' signallos wird, während am Ausgang 44 ein Signal erscheint. Dieses Signal wird über die Leitung 46 dem

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Verstärker 48 zugeführt, der dann die Druckluftquelle 52 mit dem Betätigungsdruokraum 50 des Ventils verbindet und dieses Ventil umschaltet.

Das Drucköl strömt dann in den Zylinderraum 10 und der Kolben 4 bewegt sich so lange nach links, bis das linke Ende der Kolbenstange 6 in die Ifangstrahldüse 34-' eintritt, wodurch dem Speicher 42 über die Leitung 40' ein Umschaltsignal zugeführt wird, so daß am Ausgang 44' wieder ein Signal erscheint, während der Ausgang 44 signallos wird. Mit diesem Signal wird dann über den Verstärker 48' das Umsteuerventil 20 wieder umgeschaltet.

Die Fangstrahldüsen 34, ^4" arbeiten zweckmäßig nicht direkt mit der Kolbenstange 6 zusammen, sondern vorzugsweise mit plattenförmigen seitlichen Ansätzen. Bei Verwendung solcher Ansätze können beide Fangstrahldüsen 34, 34-' auch auf einer Seite des Schubkolbentriebes angebracht werden, der somit auch mit einseitiger Kolbenstange ausgebildet sein kann. Der Abstand der beiden Fangstrahldüsen entspricht dann dem vorgegebenen tfeg des Kolbens 4 zwischen zwei Umsteuerungen. Die Fangstrahldüsen können auch mit einem vom Schubkolbentrieb angetriebenen Bauteil zusammenwirken. Dieser Antrieb kann gegebenenfalls auch eine Über- oder Untersetzung einschließen.

Es ist weiter möglich, in der Bahn der Kolbenstange 6 bzw. eines mit diesem fest verbundenen Elementes hintereinander mehrere Fangstrahldüsen anzuordnen und Mittel vorzusehen, mit denen diese Fangstrahldüsen wahlweise wirksam in den Hilfssteuerkreis eingeschaltet werden.

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Auf diese Weise kann durch einfache Umschaltung von einer Fangstrahldüse auf die andere der Weg verändert werden. Eine solche Umschaltung kann auch programmiert vorgenommen werden, so daß beispielsweise auf einer Ermüdungsmaschine ohne weiteres ein vorgegebenes Programm mit unterschiedlichen Wegen des Kolbens 4- durchfahren werden kann.

Ein besonderer Vorteil der Umsteuerung mittels Fangstrahldüsen besteht darin, daß diese berührungslos arbeiten, so daß bei den Arbeitsfrequenzen, die in der Größenordnung zwischen 1 und 100 Hz liegen, der bei mechanisch betätigten Steuerele- menten auftretende Verschleiß entfällt. .

Statt mehrerer hintereinander angeordneter Fangstrahldüsen kann selbstverständlich auch eine einzige verstellbar angeordnete Fangstrahldüse für eine oder beide Endlagen vorgesehen sein, die von einem Stellmotor betätigbar ist. Der Stellmotor kann dann wiederum von einer Programmsteuerung angesteuert werden. Bei dieser Anordnung ist es dann gleichzeitig möglich, in einem Programm den Weg des Antriebes über die Zeit kontinuierlich zu vergrößern oder zu verkleinern.

Es ist weiter möglich, auch einen nur einseitig beaufschlagten Schubkolbentrieb zu verwenden, der beispielsweise durch die aufgebrachte Last rückgeführt wird. In diesem Fall braucht das Umsteuerventil nur ein 2/2 Wegeventil mit einem Betätigungsdruckraum und einer Rückstellfeder zu sein. Der Speicher braucht dann nur einen Ausgang zu haben, der abwechselnd ein Signal führt oder signallos ist.

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Der Steuerkreis ist vorstellend unter Verwendung pneumatisch, betriebener Fluidic-Elemente beschrieben. Er kann auch ganz oder teilweise mit flüssigkeitsbetriebenen Fluidic-Elementen aufgebaut sein.

Ein besonderer Vorteil des Antriebes gemäß der Erfindung besteht noch, darin, daß für die HilfsSteuerung handelsübliche Elemente mit sehr kleinen Abmessungen und geringen Gestehungskosten verwendet werden können, so daß es möglich ist, die
ganze HilfsSteuerung sehr kompakt zu bauen. Weiter wird durch die Verwendung handelsüblicher Elemente die Ersatzteilhaltung wesentlich vereinfacht«

Der Arbeitskreis des Antriebes kann sowohl, wie unter Bezug auf das Ausführungsbeispiel beschrieben, hydraulisch betrieben werden als auch pneumatisch.

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Claims

Ansprüche

draulisch oder pneumatisch betriebener Vibrationsantrieb mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Schubkolbentrieb, einem Umsteuerventil und mit einer hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden HilfsSteuerung zur Umschaltung des Umsteuerventiles in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitskolbens, dadurch gekennzeichnet, daß .als Steuerelemente in der Bewegungsbahn der Kolbenstange (6) des'Arbeitskolbens
(4) bzw. eines von diesen bewegten Bauteiles in den beiden jeweils gewünschten Endlagen jeweils eine Fangstrahldüse
(34, 34-') angeordnet ist, daß ein bistabiler Fluidic-Spei-' eher (4-2) vorgesehen ist, dem die Signale der Fangstrahldüsen als Umsteuersignale zugeführt werden, und daß die
Ausgangssignale des Speichers direkt oder indirekt den
Umschaltelementen (50, 50') des Umsteuerventils (20) zugeführt werden.

2. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem jeweiligen Ausgang (44, 44·) des Speichers (42) und den Umschaltelementen (50, 50') des Umsteuerventiles (20) jeweils Signalverstärker (48, 48') angeordnet sind,

Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch geKennzeichnet, daß zwischen der Fangstrahldüse (34, 34') und dem Speicher (42) jeweils ein Verstärker (38, 38') angeordnet ist»

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4. Vibrationsantrieb nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daii als Verstärker 08,-38') ein Niederdruck-Normaldruck-Wandler vorgesehen ist.

5„ Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da^> in der Bewegungsbahn jeweils eine Mehrzahl von hintereinanderliegenden Fangstrabldüsen (3^·'» 34-'' ) angeordnet ist," und daß Mittel vorgesehen sind, mit denen jeweils eine der Düsen in den Steuerkreis einschaltbar ist.

6. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch geKennzeich.net, daß die Fang strahldüse η (34·» 34·') in der Bewegungsbahn verstellbar angeordnet sindo

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