DE2011570C - Steuersystem für druckmittelbetriebene Antriebe - Google Patents

Description

Fur Vollastbetrieb einer solchen Pumpe bei erforder- F i g. 2 Endlagensteuerventü in Arbeitsstellung, im

lichem Gleichlauf der einzelnen Zylinderpaare sind Schnitt,

bisher aufwendige, zusätzliche Gleichlaufeinrichtun- Fig.3 Endlagensteuerventü in Nullstellung, im

gen erforderlich. Schnitt,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 5 Fig.4 hydraulischer Antrieb für eine doppeltwir-

Steucrsystem 211 finden, das die geschilderten Nach- kende Pumpe, in Endlagenstellung und Druckzustand

teile nicht aufweist, äußerst kurze Beschleunigungs- des Druckmittels,

und Verzögeningswege hat bei voller Druckauswir- F ig. 5 und 6 hydraulischer Antrieb für mehrzyünd-

kung auf den Antriebskolben. rige doppelseitige Pumpen, in Endlagenstellung und

Diese Aufgabe wird überraschenderweise dadurch 10 Druckzustand des Druckmittels,

gelöst, daß am Steuerkolbenfuß, gegenüber dem KoI- Der hydraulische Antrieb nach Fig. 1 besteht im

benkopf, eine Rückholfeder angebracht ist, die den wesentlichen aus dem System für den Antrieb, für die

Steuerkolben ventileinwärts bewegt bei Nachlassen Steuerung und für die Verriegelung. In dem Antriebs-

des Verriegelungsdruckes und daß je eine Verriege- system/1 wird das Druckmittel von einer Pumpe, die

lungsleitung für das Steuermittel zwischen dem Leck- 15 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet ist,

ölanschluß eines jeden Endlagensteuerventils und über das Mehrwege-Ventil 1 abwechselnd den beiden

der Verbindungsleitung zwischen dem Mehrwege- ' Seiten des Antriebszylinders 2 zugeführt. Von der

Ventil und des jeweils anderen Endlagensteuerventils drucklosen Zylinderseite strömt das Mittel über das

angebracht ist. Die Rückholfeder ist am Steuerkolben- Mehrwege-Ventil zum Ansaugbehälter der Pumpe zu-

fuß derart angebracht, daß bei Nachlassen des Steuer- ao rück. Die Pumpe für das Steuerungssystem S, die

mitteldruckes der Steuerkolben sich ventileinwärts be- Pumpe wurde ebenfalls nicht eingezeichnet, erzeugt

wegt.· den konstanten Steuerungsdruck vor den Endlagen-

Um nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfin- Steuerventilen 3 und 3'. Über diese Ventile wird der dung die Arbeitskolben von zwei oder mehreren An- Steuerungsdruck abwechselnd auf das Mehrwegetrieben parallel schalten zu können, werden die End- 35 Ventil wirksam, indem er die Kolben 4 hin- und herbelagensteuerventüe einer Bewegungsrichtung über ihre wegt. Das Verriegelungssystem V verbindet die End-Verriegelungsleitungen miteinander verbunden. Die lagensteuerventüe mit den Steuerleitungen U zwi-Endlagensteuerventile der anderen Bewegungsrica- sehen Endlagensteuerventilen und dem Mehrwegetung bleiben untereinander unverbunden. Ventil. Rücklaufleitungen R an den Endlagensteuer-

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen 3» ventilen ermöglichen die abwechselnde Druckentlainsbesondere darin, daß am Endlagensteuerventü ein stung des Kolbens 4 im Mehrwege-Ventil,
minimaler Ansteuerhub von einem Bruchteil eines ■ Die beiden Endlagensteuerventile, dargestellt in Millimeters genügt, um einen plötzlichen Aussteuer- F i g. 2 und 3, bestehen im wesentlichen aus dem Venhub von mehreren Millimetern zur erhalten und somit tilkörperS, den beiden Deckeln 6 und 7, der Steuerden Druck auf der einen Seite des Arbeitskolben 35 buchse 8, dem Steuerkolben 9 mit daran befestigtem plötzlich zusammenbrechen zu lassen und ihn auf der Kolben 9 und der Rückholfeder 10. Der Ventüköranderen Seite des Arbeitskolbens plötzlich auf?u- per 5 ist versehen mit einem Steuermittelanschluß B, bauen. Durch diese Arbeitsweise ist es bei Kolben- einem Rücklaufanschluß C und einem Anschluß D für oder Plunger-Pumpen möglich, ein fast ideales recht- die Verbindungsleitung U zwischen Endlagensteuereckiges Förderdiagramm zu erhalten. Der Antriebs- 40 ventil und Mehrwege-Ventil. Der Deckel 6 hat einen druck auf den Arbeitskolben bleibt bis zur Endlage Anschluß E für die Verriegelungsleitung. In den bewirksam, bricht plötzlich zusammen und wird gleich- kannten Steuersystemen dient dieser Anschluß als zeitig plötzlich von der anderen Seite her voll wirk- Leckölanschluß.

sam. Bei Werkzeugschlitten bedeutet der Einsatz obi- Als Ruhestellung gibt es für das Endlagensteuer-

gen Steuersystems sehr kurze Totzeiten und damit 45 ventil die Arbeitsstellung und die Nullstellung. In der

verkürzte Fertigungszeiten. Arbeitsstellung ist der Steuerkolben aus dem Ventil

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, ausgefahren und bereit für die Ansteuerung f'nrch die

daß der Steuernocken an der Antriebskolbenstange sich bewegende Antriebsmaschine, z.B. Plunger-

den Kopf des Steuerkolbens nur kurzzeitig berührt Pumpe. In der Nullstellung hat die Rückholfeder den

und um einen Bruchteil eines Millimeters ventüsin- 50 Steuerkolben in das Ventil gezogen, für das Steue-

wärts bewegt. Infolge der dann wirksam werdenden rungssystem bezüglich der Endlagensteuerventile gibt

Kraft der Rückholfeder wird der Kopf des Steuerkol- es einen statischen Zustand, d. h., ein Ventil ist in Ar-

bens sofort vom Steuernocken entfernt. Eine B?*chä- beitsstellung und das andere in Nullstellung, und

digung des Endlagensteuerventils durch den Steuer- einen dynamischen, d. h. der Steuerkolben des einen

nocken bzw. die Antriebskolbenstange kann nicht ein- 55 Ventils geht von Arbeitsstellung in Nullstellung und

treten. der andere Steuerkolben geht von Nullstellung in Ar-

Bei mehrzylindrigen, doppelseitigen Pumpen läßt beitsstellung. Die Steuerungsvorgänge, d. h. die Über-

sich allein durch Verriegelung der Endlagensteuer- gänge von der Arbeitsstellung zur Nullstellung bzw.

ventile einer Bewegungsrichtung aller Antriebe völli- von der Nullstellung zur Arbeitsstellung laufen im

ger Gleichlauf dieser Antriebe erzielen. Zusätzliche 60 einzelnen wie folgt ab:

Gleichlaufeinrichtungen mit eventuellen Störquellen In der Arbeitsstellung wird nach F i g. 2 und 3 in

entfallen. Verbindung mit Fig.4 der Steuerkolben durch den

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Druck in einer Leitung des Verriegelungssystems über

Zeichnungen 1 bis 6 dargestellt und werden im folgen- Anschluß E entgegen der Kraft der Rückholfeder

den näher beschrieben. Es zeigt 65 nach außen gedrückt. Die Rückholfeder ist zusam-

F i g. 1 hydraulischer Antrieb für eine doppelseitige mengedrückt. Anschluß D und C stehen über die KoI-

Pumpe mit den verschiedenen Rohrleitungssystemen, beneindrehung 11 mit der Rücklaufleitung R in Ver-

in Mittenstellung und Fließrichtungsanzeige, bindung und sind daher drucklos. Die bei D ange-

schlossene Steuerleitung 12 zum Mehrwege-Ventil ist gig von der Geschwindigkeit des Antriebskolbens, ebenfalls drucklos. Der am Anschluß B anstehende freigegeben. Der Steuerdruck aus dem System S wird Steuerdruck kann nicht wirksam werden, weil von B nach der Umsteuerung schnell und voll auf den KoI-über die'Kolbeneindrehung 13 kein Durchfluß freige- ben des Mehrwege-Ventils wirksam. Das Druckmittel geben ist. Erfolgt nun durch den Steuernocken 14 an 5 für den Antrieb strömt abwechselnd mit vollem Druck der Antriebskolbenstange die Ansteuerung des Steu- und voller Menge durch das Mehrwege-Ventil in den erkolbens am Kolbenkopf 15, bewegt sich der Steuer- Antriebszylinder. Die schnelle Umsteuerung des Kolkolben einwärts. Dabei wird nach Fig.3 der An- bens des Mehrwege-Ventils bewirkt, daß Belastung Schluß B über die Kolbeneindrehung 13 in Verbin- und Entlastung des Antriebskolbens in der Endlage dung mit dem Anschluß D gebracht. io gleichzeitig und plötzlich erfolgen.

Nach Fig.4 wird am Endlagensteuerventil3' der Das Steuerungssystem für einen mehrzylindrigen Druck von B über D, die Steuerleitung 16 und . Antrieb, z.B. für zwei doppelseitige Pumpen, ist in die Verriegelungsleitung 17 auf den Kolben 4 des F i g. 5 und 6 dargestellt. Die Pumpe für das Druck-Mehrwege-Ventils 1 und auf den Anschluß E des an- mittel ist so groß ausgelegt, daß beide Antriebszylinderen Endlagensteuerventils 3 wirksam. Der Druck 15 der gleichzeitig beaufschlagt werden können. Die Anauf den Kolben 4 im Mehrwege-Ventil bewirkt die triebssysteme A sind bei α an die Druckleitung der Umsteuerung der Fließrichtung des Druckmittels für Pumpe angeschlossen. Jedem Antriebszylinder sind den Antrieb. Im Endlagensteuerventil 3 wird der Steu- ein Mchrwege-Ventil und zwei Endlagensteuerventile erkolben entgegen dem Federdruck herausgedrückt, mit Steuerungssystem und Verriegelungssystem zu- und zwar in Arbeitsstellung. Durch die Verschiebung ao geordnet. Die beiden Steuerungssysteme werden von der Steuerkanten wird die bis jetzt bestehende Verbin- einer Pumpe versorgt und sind über Anschluß b verdung von B nach D unterbrochen und die Verbin- bunden. Gleichlauf der beiden AntriebsRoiben wird dung D nach C hergestellt. Bei C erfolgt Entspannung erreicht durch die Verbindung der beiden Steuerin die Rücklauf leitung. Damit wird die Leitung 12 mit leitungen 12 über die Anschlüsse c. Mit der Verbinder Verriegelungsleitung 18 drucklos, was zum Zu- as dung der Steuerleitungen 12 sind auch die Verriegesammenbruch des Druckes unter der Feder von 3' lungsleitungen 18 verbunden. Die beiden Endlagenführt und die Federkraft sofort wirksam werden läßt. steuerventile 3' für die andere Bewegungsrichtung Der Steuerkolben wird in Nullstellung gebracht. sind nicht untereinander verbunden bzw. verriegelt.
Druckaufbau in Leitung 16 und 17 und Druckabbau Jc nach Größe der Pumpe für das Druckmittel könin Leitung 12 und 18 erfolgen gleichzeitig. Mit Hufe 30 nen mehrere Systeme nach Fig.5 angeschlossen und der Rückholfeder 10, deren Kraft dem Druck am An- die Gesamtförderleistung damit erhöht werden. Durch Schluß E entgegenwirkt, wird kurzer Ansteuerweg und Einbau von Abschalt- bzw. Umschalt-Ventilen in den kurze Ansteuerzeit in langen Aussteuerweg bei sehr Verbindungsleitungen können einzelne Systeme abgekurzer Aussteuerzeit übergeleitet. Die Durchflußquer- schaltet werden, z. B. für Teillastbetrieb oder für Reschnitte der Steuerorgane werden ruckartig, unabhän- 35 paraturzwecke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansnriiche· dosieren von Flüssigkeiten hohen und höchsten Druk- p kes in der Technik eingesetzt werden, bedeutet dies,

1. Steuersystem für druckmittelbetriebene An- daß mit nur zwei Plungern eine fast stetige Förderang triebe eines Aggregates zur Erzeugung gegenläufi- und Eindosierung bei praktisch konstantem Druck erger Bewegungsrichtungen mit druckmitteldurch- S reicht werden muß. Vom Maß der Stetigkeit der Einströmtem Mehrwege-Ventil, das an zwei hydrauli- dosierung von Katalysator in flüssiger Form in Reaksche Endlagensteuerventile angeschlossen ist, wo- tionsräume, z. B. für Verfahren zur Hochdruck-Polybei die Endlagensteuerventile mit Anschlüssen für äthylen Herstellung, ist die Stetigkeit der Temperatur-Steuermittelzufluß, Steuermittelabfluß zum oder führung beim Prozeß abhängig. Die Temperaturfühvom Mehrwege-Ventil, Steuermittelrückfluß und io rung wiederum wirkt sich auf die Qualität des Pro-Lecköl versehen sind und die Endlagensteuer- duktes aus.

ventile im wesentlichen aus Ventilkörper, Steuer- Für Schlitten von Werkzeugmaschinen, die ein

buchse und Steuerkolben bestehen, dadurch Werkstück zur Bearbeitung tragen, bedeuten kurze gekennzeichnet, daß am Steuerkolbenfuß, Beschleunigungswege und Beschleunigungszeiten gegenüber dem Kolbenkopf (15), eine Rückholfe- 15 bzw. Verzögerungswege und -zeiten, daß die sogeder (10) angebracht ist, die den Steuerkolben ven- nannte Totzeit wesentlich vermindert und die Beartileinwärts bewegt bei Nachlassen des Verriege- beitungszeit verkürzt wird.

lungsdruckes und daß je eine Verriegelungsleitung Die richtige Auswahl und Gestaltung des Steuer-

(V) für das Steuermittel zwischen dem Leckölan- systems ist also Voraussetzung für z. B. optimale Verschluß (E) eines jeden Endlagensteuerventils ao fahrensführung bzw. wirtschaftliche Fertigung.
(3,30 und der Verbindungsleitung (U) zwischen Die Endlagen-Steuergeräte können entweder me-

dem Mehrwege-Ventil (1) und des jeweils anderen chanisch direkt oder mittels hydraulischer, pneumau-Endlagensteuerventils (3', 3) angebracht ist. scher oder elektrischer Übertragung auf das

2. Steuersystem für druckmittelbetriebenen Mehrwege-Ventil wirken.

Antrieb mehrerer Aggregate nach Anspruch 1, da- »5 Bei mechanischen Endlagensteuergeräten muß das durch gekennzeichnet, daß die Endlagensteuer- Mehrwege-Ventil in der Nähe dieser Endlagensteuerventile einer Bewegungsrichtung über ihre Ver- geräte angebracht sein, da sie das Mehrwege-Ventil riegelungsleitungen miteinander verbunden sind. direkt betätigen. Diese mechanisch wirkenden End

lagensteuergeräte haben den Nachteil, daß sie nicht

30 plötzlich den gesamten erforderlichen Querschnitt im

Mehrwege-Ventil für die Druckmittelmenge freige-

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für druck- ben, sondern im Maß der Geschwindigkeit des hinmittelbetriebene Antriebe zur Erzeugung gegenläufiger und hergehenden Maschinenteiles. Bei hydraulischen, Bewegungsrichtungen, wie sie vorzugsweise bei KoI- pneumatischen oder elektrischen Endlagensteuergeräben- oder Plunger-Pumpen und Werkzeugmaschinen 35 ten kann das Mehrwege-Ventil räumlich getrennt von vorkommen. ihnen angeordnet werden. Die bekannten hydraulisch-

Bei druckmittelbetriebenen Antrieben wird das wirkenden bzw. pneumatischwirkenden Endlagen-Druckmittel, meistens öl, in einem offenen oder ge- Steuerventile haben jedoch den Nachteil, daß bei ihschlossenen Kreislauf durch den Antriebsmotor mit- nen der Steuerkolben auf seinem ganzen Steuerweg tels einer regelbaren oder fest eingestellten Pumpe 40 vom hin- und hergehenden Maschinenteil betätigt über ein Mehrwege-Ventil abwechselnd den beiden wird, d. h., der Steuerkolben wird mit einer Geschwin-Seiten des Antriebskolbens zugeführt. Der Kolben des digkeit bewegt, die der Geschwindigkeit des hin- und Antriebszylinders bewegt sich dabei jeweils in Rieh- hergehenden Maschinenteiles entspricht. Diese Getung zur drucklosen Zylinderseite und überträgt seine schwindigkeit ist für den Umsteuervorgang jedoch zu Bewegung mittels starrer Verbindungen auf die *5 gering.

eigentliche Arbeitsmaschine, wie z. B. auf die Plunger Bei pneumatisch gesteuerten druckmittelbetriebe-

oder Kolben von Pumpen oder auf Schlitten von nen Antrieben läßt sich eine Verkürzung des Umsteu-Werkzeugmaschinen. ervorganges erzielen, wenn ein pneumatisches Endla-

Endlagensteuerventile oder -schalter bewirken die gensteuerventil mit kleinstem Hubweg und dann Umsteuerung des Mehrwege-Ventils. Strömt die Flüs- 50 daran anschließend mehrere größer werdende pneusigkeit von der Druckmittelpumpe über das matische Verstärker, je nach Größe des hydraulischen Mehrwege-Ventil in den Zylinderraum auf einer Seite Mehrwege-Ventils angeschlossen werden. Dies bedes Arbeitskolbens, so läuft sie drucklos aus dem Zy- deutet zwangsläufig großen Aufwand,
linderraum auf der anderen Seite über das Mehrwege- Schneller Umsteuervorgang kann weiterhin erzielt

Ventil in die Rücklaufleitung ab. 55 werden, wenn das Steuersystem Endlagensteuergerät

Das Steuersystem für druckmittelbetriebene An- — Mehrwege-Ventil elektrisch ausgebildet wird. Jetriebe besteht demnach im wesentlichen aus den bei- . doch bringt der Einsatz von elektrischen Steuergeräden Endlagensteuerventilen bzw. -schaltern, eventuell ten wiederum arteigene Nachteile mit sich, wie da Impuls-Verstärkern und dem Mehrwege-Ventil. z.B. sind: Verschleiß von Steuerschützen, Kontakt-

Bekanntlich wird bei Plunger-Pumpen und bei hin- 60 fehler, schwieriges Herausfinden von Fehlerquellen in und hergehenden Schlitten von Werkzeugmaschinen der elektrischen Anlage und aufwendige Ausbildung ein Bewegungsdiagramm angestrebt, das äußerst kurze in explosionsgefährdeten Räumen oder Anlagen.
Beschleunigungs- und Verzögerungswege und äußerst Für Förder- oder Dosierpumpen wird oft eine vielkurze Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten auf- zylindrige, z. B. 4- oder özylindrige, doppelseitig!; Anweist. Druckabbau und Druckaufbau an den Umkehr- 65 Ordnung gewählt. So kann die Gesamtförderleistung punkten sollen nicht allmählich, sondern kurzzeitig von z. B. 60 l/h auf drei doppelseitige Pumpen von je erfolgen. 20 l/h aufgeteilt werden. Hierdurch lassen sich für

Für Plunger-Pumpen, die zum Fördern und Ein- Teillast oder Reparatur Zylinderpaare abschalten.