DE2153476C2 - Hydraulisches Steuerelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In bestimmten Verwendungsfällen ist es erwünscht, die Umsteuerung eines Steuerventils nach Zufuhr des entsprechenden Eingangs- oder Steuersignals erst mit einer gewissen Zeitverzögerung wirksam werden zu lassen. Bei einer solchen bekannten Ausführung eines hydraulischen Steuerventils, wie sie in der US-PS 26 88 337 beschrieben ist, befindet sich in einem als Druckkammer wirksamen Zylinder ein federbelasteter Kolben, der bei Beaufschlagung durch die zugeführte Druckflüssigkeit erst nach Durchlauf eines bestimmten, verhältnismäßig großen Hubes die Druckzufuhrleitung, z. B. zu einem Ölbrenner, freigibt und somit gleichzeitig als Steuer- und als Verzögerungskolben wirksam ist. Da die Zylinder-/Kolbenanordnung einen relativ großen Durchmesser aufweist und die Zufuhrleitung für die Druckflüssigkeit mit geringem Querschnitt bemessen ist, kann man mit der bekannten Anordnung beträchtliche Verzögerungswerte erreichen. Hierbei baut sich infolge des zunehmenden Spannens der auf den Kolben wirksamen Druckfeder unvermeidlich ein wachsender Druck auf, bis die Umsteuerung wirksam wird, mit der Folge, daß die Druckflüssigkeit im Moment der Freigabe der zu öffnenden Zuführleitung unter einem entsprechend hohen Druck steht.

Dies ist zwar in manchen Anwendungsfällen erwünscht, in bestimmten Fällen jedoch häufig von Nachteil oder sogar schädlich. Außerdem ist entsprechend dem Funktionsprinzip dieser Anordnung ein schneller Umschaltvorgang am Ende der Verzögerungsphase nicht möglich, da die vom gleichen Kolben ausgeführten Verzögerungs- und Umschaltfunktionen hinsichtlich des zeitlichen Abkufs direkt voneinander abhängig sind, die Umschaltöffnungszeit also proportional zur Verzögerungszeit ist

Bei einer weiteren bekannten Ventilausführung gemäß dem DE-GM 19 49 554 wird die Verzögerung bei der Betätigung eines Schaltkolbens mittels gedrosselter

ίο Zufuhr der Druckflüssigkeit in einem Verzögerungsraum erzielt, indem sich nur allmählich der Verstelldruck aufzubauen und die auf die entgegengesetzte Kolbenfläche wirksame Gegenkraft zu überwinden vermag.

Diese bekannten Verzögerungsventilausführungen eignen sich nicht für solche Anwendungen, bei denen zwar eine Schaltverzögerung erforderlich oder erwünscht ist die Umsteuerung jedoch in möglichst kurzer Zeit erfolgen soll. Denn die beschriebenen Ausführungen weisen infolge ihres Funktionsprinzips notwendigerweise verhältnismäßig große Kolbendurchmesser auf, und zwar in einem Fall, um überhaupt eine ausreichende Verzögerung zu erreichen, und im anderen Fall, um die nötige Stellkraft des Kolbens verfügbar zu haben. Infolge der entsprechenden, relativ langsamen Kolbenbewegung nimmt daher das öffnen und Schließen der zu steuernden Leitungen eine gewisse Zeit in Anspruch bzw. erfolgt die Stellbewegung zwangsläufig nur recht langsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Steuerelement mit verzögerter Schaltfunktion zu schaffen, bei dem am Ende der Verzögerungsphase eine sehr schnelle Umsteuerung erfolgt, derart, daß ein eindeutiger Druckimpuls unmittelbar wirksam wird. Derartige Steuerelemente werden insbesondere für hydraulisch und hydraulisch-pneumatisch betriebene, logische Schaltungen benötigt, bei denen es darauf ankommt, daß die zugeführten Steuerimpulse möglichst steile Flanken haben, also die Umschaltung von Nicht-Druck auf Druck bzw. umgekehrt in kürzester Zeit, nämlich möglichst verzögerungsfrei, ausgeführt wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerelementes ist, daß der Zufluß der den Steuerimpuls übertragenden Druckflüssigkeit zum Kolben des Steuerventils an sich ungedrosselt ist; es wird jedoch, bevor die Gegenkraft der Feder des Steuerventils überwunden wird, der Verzögerungskolben beaufschlagt und führt eine Hubbewegung über die gesamte Länge des ihn aufnehmenden Zylinders aus. Hierbei ist keine nennenswerte Gegenkraft wirksam, so daß sich vor dem Kolben des Steuerventils kein Betätigungsdruck aufbaut, solange der Verzögerungskolben seine Bahn durchläuft. Hat dieser jedoch seine entgegengesetzte Endstellung erreicht, steigt der Druck in der Zufuhrleitung des Steuersignals zum Steuerventil rapide an und wird als starker Impuls zur Umsteuerung des Steuerventils wirksam. Dabei kann der Kolben des Steuerventils, wie bei hydraulischen und hydraulischpneumatischen logischen Schaltungen allgemein üblich, im Interesse einer geringen Masse mit sehr kleinem Durchmesser ausgebildet werden, und seine Umschaltbewegung ist weitgehend unabhängig davon, wie schnell der Steuerimpuls zugeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Steuerelementes kann in der Steuerleitung vor der Abzweigung des zusätzlichen Zylinders ein Drosselrückschlagventil mit Zulaufdrosselung angeordnet werden, mittels dessen Querschnitt das Minimum der eiTeichbaren Verzögeiung maßgeblich bestimmt wird. Die zum Füllen des Hubvolumens des Verzögerungskolbens erforderliche Zeit läßt sich dann mit dem Druck der zugeführten Druckflüssigkeit vorgeben.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung begeht darin, daß von der Steuerleitung zwischen Drosselrückschlagventil und Anschluß des zusätzlichen Zylinders eine durch Absperrmittel verschließbare Entnahmeleitung abzweigt Solange diese geöffnet ist, wird jeweils die Betätigung des Steuerelementes zusätzlich verzögert, bis die Entnahmeleitung geschlossen wird. Ist diese jedoch bei Zufuhr des Steuersignals bereits geschlossen, so wird die minimale Verzögerungszeit, wie sie durch die Verzögerungskolbenanordnung gegeben ist, wirksam. Es ist hierza zu bemerken, daß das Verdrängen der Druckflüssigkeitsmenge aus dem Verzögerungskolben führenden Zylinder ohne nennenswerten Widerstand vor sich geht

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung mit einem hydraulischen Steuerelement,

Fig.2 ein Diagramm für zwei Arbeitszyklen zur Darstellung der Lage der Teile in der Schaltung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 die Aneinanderreihung der F i g. 3A bis 3E, F i g. 3A bis 3D ein Schaltbild einer speichergesteuerten, hydraulisch-pneumatischen Stelleinrichtung und

Fig.3E eine Detaildarstellung eines Drosselrückschlagventils mit Zulaufdrosselung.

F i g. 1 zeigt ein hydraulisches Steuerventil 69, bestehend aus einem Zylinder 269 mit darin geführten, durch eine Kolbenstange miteinander verbundenen Kolben 250, 251 und 252. Diese werden durch eine Feder 53, die an der Unterseite des Kolbens 251 wirksam ist, in ihrer oberen Lage gehalten, in welcher der mittlere Kolben 252 sich oberhalb einer zentralen Zuführung 16 in Form eine Ringnut im Zylinder 269 befindet. Die zentrale Zuführung 16 ist mit einer Druckleitung 116 verbunden, die mittels einer Druckzufuhrleitung an eine Pumpe angeschlossen ist.

In der in F i g. 1 dargestellten Steuerventilstellung besteht von eier Druckleitung 116 über die zentrale Zuführung 16 und die Bohrung 253 des Zylinders 269 eine Verbindung zu einer Ausgangsleitung 254. Da sich der Kolben 250 oberhalb der Auslaßnut R und der Kolben 252 oberhalb der zentralen Zuführung 16 befindet, ist bei dieser Steuerventilstellung eine Ausgangsleitung 71 über die Bohrung 255 des Zylinders 269 mit der Auslaßnut R verbunden und damit an ein Entlüftungssystem angeschlossen, also drucklos.

Wird der Kolben 250 des Steuerventils 69 von der Oberseite über eine Steuerleitung 89 druckbeaufschlagt, dann werden die im Zylinder 269 befindlichen Kolben unter Zusammendrücken der Feder 53 nach unten verstellt, wobei die Ausgangsleitung 71 mit der zentralen Zuführung 16 verbunden wird und der Kolben 250 die Auslaßnut R verschließt. Die Rückleitung 38 ist drucklos, wenn die Steuerleitung 89 druckbeaufschlagt ist, da über ein Zweiwegeventil 39 Druck entweder nur zur Rückleitung 38 oder zur Steuerleitung 688 gelangt. Die Funktion dieser Anordnung ist, die Verstellung des Steuerventils 69 nach unten jeweils mit einer bestimmten Zeitverzögerung einzuleiten, nachdem das Zweiwegeventil 39 die Steuerleitung 688 an das Drucksystem angeschlossen hat und dadurch die Steuerleitung 89 unter Druck gesetzt wird, sowie nach der Durchführung weiterer, mit der Steuerleitung 89 in Verbindung stehender Schaltvorgänge, nämlich dem gleichzeitigen Schließen der Absperrmittel, z.B. der Ventile 256,36 und 258, die zwischen die Steuerieitung

ίο 89 und eine Rückleitung 46 geschaltet sind, oder nur des Ventils 36, wenn die Ventile 256 und 258 weggelassen sind.

Die gewünschte Zeitverzögerung wird durch einen in einem Zylinder 268 geführten Verzögerungskolben 68 erzielt, welcher vom Zweiwegeventil 39 über die Steuerleitung 688 und durch eine Drossel 703 eines ürosselrückschlagventils 70 druckbeaufschlagt wird. Das Drosselrückschlagventil 70 enthält außer der Drossel 703 ein parallelgeschaltetes Rückschlagventil 702, welches einen widerstandsarmen Rückfluß aus der Entnahmeleitung 24 in die Steuerieitung 688 ermöglicht, beispielsweise, wenn das Ventil 36 geöffnet ist und Drucköl durch die Drossel 703 und die Entnahmeleitung 24 sowie das Ventil 36 zur Rückleitung 46 strömt Wenn die Ventile 36, 256 und 258 geschlossen sind, wird der Verzögerungskolben 68 innerhalb kürzester Zeit nach unten verstellt, da die Rückleitung 38 mit der Rückleitung 95 verbunden und daher drucklos ist Sobald die Entnahmeleitung 24 mittels der Ventile 36, 256 und 258 geschlossen ist, verstellt, sobald der Verzögerungskolben 68 am unteren Ende des Zylinders 268 angelangt ist, der in der Steuerieitung 89 herrschende Druck das Steuerventil 69 gegen die Kraft der Feder 53 nach unten und stellt dadurch eine Verbindung zwischen der Druckleitung 116 und der Ausgangsleitung 71 her. Maßgeblich für die erzielte Zeitverzögerung sind hierbei der Durchflußquerschnitt der Drossel 703, das vom Verzögerungskolben 68 zu verdrängende Volumen und der von der Druckquelle P über die Druckleitung 116 zugeführte Druck. Durch entsprechende Bemessung dieser drei Größen kann die Zeitverzögerung bestimmt werden, die nach dem Schließen der Ventile 256,36 und 258 stattfindet, bis das Steuerventil 69 in der beschriebenen Weise umgeschaltethat.

Beim Betrieb der beschriebenen Schaltung befindet sich zunächst der Verzögerungskolben 68, da die Rückleitung 38 unter Druck steht am oberen Ende des Zylinders 268. Nun wird das Zweiwegeventil 39 — mittels dessen entweder die Rückleitung 38 oder die Steuerleitung 688: an Druck angeschlossen ist, während die andere entlüftet ist — umgeschaltet, so daß die Rückleitung 38 drucklos und die Steuerleitung 688 an die Druckquelle Pangeschlossen wird. Die Folge ist, daß der Verzögerungskolben 68 durch den über die Drossel 703 gelangenden Durchfluß des Drucköls nach unten verstellt wird. Ist zu dieser Zeit die Entnahmeleitung 24 mittels der Ventile 256, 36 und 258 verschlossen, so benötigt der Verzögerungskolben 68 für seine Abwärtsbewegung ein Minimum an Zeit, welches maßgeblich bestimmt ist durch die für den Durchfluß des Drucköls durch die Drossel 703 benötigte Zeit. Das entgegengesetzte, untere Ende des Zylinders 268 ist zu dieser Zeit über die Rückleitung 95 mit der Atmosphäre verbunden, so daß von der Unterseite des Verzögerungskolbens 68 kein nennenswerter Gegendruck dessen Verstellbewegung behindert.
Wenn der Verzögerungskolben 68 bei verschlossener

Entnahmeleitung 24 seine untere Stellung erreicht, baut sich unter der Wirkung der durch die Drossel 703 zugeführten Druckflüssigkeit in dem Bereich oberhalb des Verzögerungskolbens 68 und des Kolbens 2S0 des Steuerventils 69 sehr schnell ein Druck auf, unter dessen Wirkung das Steuerventil 69 in seine untere Lage verstellt wird. Ist hingegen die Entnahmeleitung 24 zur Rückleitung 46 geöffnet, so läuft die Abwärtsbewegung des Verzögerungskolbens 68 wesentlich langsamer ab, ohne daß sich an seiner Oberseite ein Druckfeld aufbauen kann. Dies ist erst möglich, sobald die Entnahmeleitung 24 mittels der Ventile 236,36 und 238 verschlossen wird.

Der besondere Vorteil der Drossel 703 in Verbindung mit der freien Beweglichkeit des Verzögerungskolbens 68 ist. daß man eine gesteuerte Verzögerung erreicht, ohne daß sich oberhalb des Verzögerungskolbens 68 ein nennenswerter Druck aufbauen kann, bis der Verzögerungskolben 68 seine unterste Stellung erreicht hat.

Wie bereits erwähnt, gewährleistet bei Umschaltung des Druckes auf die Rückleitung 38 das parallel zur Drossel 703 im Drosselrückschlagventil 70 angeordnete Rückschlagventil 702 eine sehr schnelle Rückstellung des Steuerventils 69, während die Steuerleitung 688 durch Verbindung mit der Rückleitung 95 an den Ölbehälter angeschlossen, also drucklos wird.

Die in dem Diagramm nach Fig.2 verwendeten Abkürzungen für die dargestellten Zustände der Drücke und der beiden Kolben, nämlich des Verzögerungskolbens 68 und des im Steuerventil 69 geführten Kolbens, haben die folgende Bedeutung:

P = Druck U = oben O = offen

R = kein Druck D = unten C = geschlossen

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Weiterhin bedeuten die Kennzeichnungen S= Schalten, W— Wechsel und A — Ausgangssignal. Man kann anhand des Diagramms, das zwei Schaltzyklen darstellt, die Länge der Phasen verfolgen, die für die einzelnen Betriebszustände aufrechterhalten werden. So zeigen die mit S bezeichneten Linienzüge für die Rückieitung 38 und die Steuerleitung 688 die Einschaltzeit für das Zweiwegeventil 39, die mit W bezeichneten Kurvenzüge der Entnahmeleitung 24 den Wechsel des Schaltzu-Standes der Ventile 256, 36 und 258 sowie die mit A bezeichneten Abschnitte für die Ausgangsleitungen 71 und 254 deren Öffnungszeiten und dementsprechend die daraus resultierenden Verzögerungsintervalle Vl bzw. V2, wie sie sich als Folge des Umschaltzeitpunktes für die Entnahmeleitung 24 ergeben.

Wird, wie im rechten Teil des Diagramms nach F i g. 2 dargestellt, die Entnahmeleitung 24 vor dem Ende der (konstanten) minimalen Verzögerungszeit V_m;„ verschlossen, so wird mit dem Erreichen der unteren Endstellung des Verzögerungskolbens 68 das Steuerventil 69 unmittelbar umgeschaltet Wird hingegen das Verschließen der Entnahmeleitung 24 erst nach dem Ende der Minimumverzögerung V_w,„ vorgenommen (linke Diagrammhälfte), so wird die Umschaltung des Steuerventils 69 durch das Schließen der Entnahmeleitung 24 bewirkt Zum Vergleich ist der Kurvenzug für die Umschaltung des Steuerventils 69 im ersten Zyklus des Diagramms für den im zweiten Zyklus dargestellten Fall gestrichelt dargestellt Es ist zu bemerken, daß die Umschaltung der Ventile 256, 36 und 258 in Abhängigkeit von bestimmten Änderungen in einem Steuersystem erfolgt, von dem die in F i g. 1 dargestellte Schaltung einen Teil bildet und die im folgenden im einzelnen anhand der F i g. 3A bis 3D beschrieben wird.

Bei dem Steuersystem gemäß den Fig.3A bis 3D handelt es sich um einen Kolbenaddierer, bei dem jede einzelne Einheit einen Verzögerungskolben entsprechend dem Verzögerungskolben 68 sowie eine Drossel entsprechend der Drossel 703 nach F i g. 1 aufweist.

Bei der in den Fig.3A bis 3D dargestellten Stelleinrichtung muß, bevor mittels eines Startventils 55 (F i g. 3B) ein Steuerventil 59 und ein Verzögerungskolben 67 druckbeaufschlagt werden, eines der Schwenkabfühlventile 202 oder 203 (F i g. 3D) geschlossen werden, in dessen Folge an beiden Enden des Steuerventils 59 sich der gleiche Druck aufbaut; daher wird die Feder 87 auf das obere Ende des Kolbenschiebers des Steuerventils 59 wirksam und verstellt diesen nach unten. Weiterhin kann, nach der Umschaltung des Steuerventils 59 und der dadurch ausgelösten Beaufschlagung des Verzögerungskolbens 68 mit nachfolgender Verstellung des Steuerventils 69, das letztere (vgl. Fig. 1) nicht in seine untere Lage zurückgestellt werden, bis die Entnahmeleitung 24 zum Ventil 36, im folgenden als Bewegungsabfühlkolben 36 bezeichnet, geschlossen ist, zur Anzeige, daß der Kolbenaddierer 15 und die Dämpfungseinheit 18 (Fig.3D) einen vollständigen Bewegungszyklus des Kolbenaddierer-Antriebssystems abgeschlossen haben. In diesem Fall erfoigt die Beaufschlagung des Steuerventils 59 durch den an der Abzweigung 64 herrschenden Druck, welcher eine größere Verstellkraft erzeugt als die Feder 87 am entgegengesetzten Ende des Steuerventils 59. Sobald sich in FluBrichtung hinter der Drossel 65 ein Druck aufbaut und der Verzögerungskolben 67 in seiner oberen Lage angelangt ist, drückt die Feder 87 den Kolben des Steuerventils 59 nach unten, wenn die Entnahmeleitung 25 mittels des Wechselabfühlkolbens 35 verschlossen ist.

Dem in den F i g. 3A bis 3D dargestellten hydraulischen Stelleinrichtung werden von einer (nicht gezeigten) Lochband-Abtastvorrichtung über Luftleitungen 12 (F i g. 3C) pneumatische Druckimpulse zugeführt und in pneumatisch-hydraulischen Wandlern 13 in hydraulische Signale umgeformt. Als solche werden sie hydraulischen binären Ventilen 14 zugeführt, die in Abhängigkeit von der auf dem Lochband abgetasteten Information jeweils in eine der Stellungen »0« oder »1« eingestellt werden. Die ausgangsseitigen Anschlüsse der hydraulischen binären Ventile 14 sind über Leitungen 141 und 142 mit einem Kolbenaddierer 15 verbunden, bestehend aus einer Anzahl zusammenwirkender Kolben und Zylinder, welcher zur Betätigung einer Schubstange 156 in Abstufungen dient die einer binären Zahlenreihe entsprechen.

Ein Geschwindigkeits-Steuerventii 17 (in F i g. 3D nur teilweise dargestellt) ist zwischen die Leitungen 142 und Leitungen 342 zum Kolbenaddierer 15 geschaltet und bestimmt jeweils die Verstellgeschwindigkeit der Einheiten des Kolbenaddierers 15. Weiterhin ist eine Dämpfungseinheit 18 (Fi g. 3D) vorgesehen, welche die Funktion hat, nach der Einstellung der Schubstange 156 in die gewünschte Einstellage bei der Rückstellung der Einheiten des Kolbenaddierers 15 in ihre Ausgangsstellung einen Überhub während eines Wechselintervalls zu vermeiden bzw. zumindest auf' ein Minimum zu beschränken. Das Wechselintervall ist diejenige Zeit, während welcher die Schubstange 156 sowie der Kolbenaddierer 15 rückgestellt werden und in dem Umfang erneut eingestellt werden, daß bestimmte

ausgewählte Kolben in ihrer Ausgangslage festgehalten und andere verstellt werden. Während eines solchen Wechselintervalls bleibt das Geschwindigkeits-Steuerventil 17 voll geöffnet, um den Positionswechsel innerhalb kürzester Zeit zu ermöglichen, während der Kolbenaddierer 15 unbelastet ist.

Zur Versorgung der Einrichtung mit Druckflüssigkeit über die Druckzufuhrleitung 47 führt diese zu einer Strömungsabfühleinheit 23 sowie über die Druckleitung 116 unmittelbar zu den einzelnen Ventilen. Die Strömungsabfühleinheit 23 steuert ihrerseits die Entnahmeleitungen 24 und 25 und enthält Eingangskanäle 42 und 49 sowie zwei Bohrungen 44 und weiterhin Drosseldurchflüsse 50. Mittels eines Ventilsitzes 41 und eines Ventilkegels 40 kann der Durchflußwiderstand für die Druckflüssigkeit zum Kolbenaddierer 15 verändert werden. Weiterhin wird von der Strömungsabfühleinheit 23 über die Entnahmeleitung 25 der hydraulische logische Schaltblock 20 gesteuert, welcher seinerseits die Lage des Ventilkegels 40 verändert und dadurch den Durchflußwiderstand zur Strömungsabfühleinheit 23 und zum Kolbenaddierer 15 variiert.

Der Wechselabfühlkolben 35 sowie der Bewegungsabfühlkolben 36 der Strömungsabfühleinheit 23 stehen unter der Kraft von Federn 43 in den erweiterten Bohrungen 44, und beide Kolben sind mit einer Ringnut 45 versehen, durch welche die Entnahmeleitungen 24 und 25 mit einer Rückleitung 46 und über diese mit der Druckseite der Pumpe 115 verbunden werden können. Der Bewegungsabfühlkolben 36 ist an die Entnahmeleitung 24 angeschlossen und fühlt jeweils das Ende einer Einstelloperation des Kolbenaddierers 15 ab.

Die Dämpfungseinheit 18 hat die Funktion, nach der Einstellung der Schubstange 156 in die gewünschte Einstellage bei der Rückstellung der Einheiten des Kolbenaddierers 15 in ihrer Ausgangsstellung mittels hydraulischer Dämpfung den Überhub zu vermeiden bzw. auf ein Minimum zu beschränken; hierzu wird die Dämpfungseinheit 18 über eine Leitung 75 durch den hydraulischen logischen Schaltblock 20 gesteuert.

Zur Versorgung der Einrichtung mit Druckflüssigkeit vorbestimmten Druckes gelangt z. B. Drucköl durch die Leitung 600 und die Druckleitung 116 zu den einzelnen Wählventileinheiten, und zwar zu den zentralen Zuführungen 16 der in den F i g. 3A und 3B dargestellten Ventileinheiten sowie zu den Ventilen in F i g. 3C. Über eine Druckzufuhrleitung 47 wird außerdem die Strömungsabfühleinheit 23 druckbeaufschlagt, die ihrerseits die Entnahmeleitungen 24 und 25 zum Schaltblock 20 steuert, und zwar in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit durch die Druckzufuhrleitung 47, die Strömungsabfühleinheit 23 und die Leitung 52 zu den Ventilen i4, die, wie erwähnt, mit dem Koibenaddierer 15 verbunden sind. Fällt die Druckflüssigkeitszufuhr zum Kolbenaddierer 15 unter einen bestimmten Minimalwert ab, so werden die Entnahmeleitungen 24 und 24 durch die Strömungsabfühleinheit 23 geschlossen. Über die Rückleitung 38 vom Schaltblock 20 wird ein Kanal innerhalb der Strömungsabfühleinheit 23 zur Beeinflussung von einer von deren Abfühlteileinheiten gesteuert.

Der hydraulische logische Schaltblock 20 ist gesondert ein- und ausschaltbar. Über eine Vorschub-Steuerleitung 76 (F i g. 3A), welche nach dem Einschalten des Startschalters den Vorschub des die Einrichtung steuernden Lochbandes bewirkt, wird zum Ende eines Einstellzyklus durch den Schaltblock 20 die Luftzufuhr gesperrt, sobald der Schalter 54 des Startventils 55 (F i g. 3B) betätigt wird. Eine Leitung 94 dient dazu, eine (nicht dargestellte) Decodiereinheit zu betätigen, die ihrerseits Feststellelemente zum Arretieren der einzelnen durch die Schubstange 156 einzustellenden Teile betätigt.

Eine Anzahl Schwenkabfühleinheiten 33 (Fig.3D) und ein Schwenkzylinder 34 sind vorgesehen, ein auf einem Träger 190 befindliches Werkstück über Zuführleitungen 198 und 200 von einem der Ventile 14 um eine Achse 191 zu schwenken. Die Schwenkabfühleinheit 33 ist an die Entnahmeleitung 25 angeschlossen.

Im folgenden wird die Positionswechsel- und die Geschwindigkeitssteuerung in ihren Einzelheiten beschrieben.

Die Strömungsabfühleinheit 23 weist einen Wechselabfühlkolben 35, einen Bewegungsabfühlkolben 36 und einen Entiastungskolben 37 auf (F i g. 3B). Letzterer wird durch den Druck in der Rückleitung 38 gesteuert, die an den unteren Ausgang des Steuerventils 59 angeschlossen ist. Befindet sich der Entlastungskolben 37 in seiner linken Stellung, so liegt sein Ventilkegel 40 auf dem Ventilsitz 41 an und schließt die Zufuhr zum Wechselabfühlkolben 35 ab. Dieser sowie der Bewegungsabfühlkolben 36 stehen ständig unter der Kraft von Federn 43 in den erweiterten Bohrungen 44 der Kolben 35 und 36. Beide Kolben sind mit einer Ringnut 45 versehen, welche durch die Entnahmeleitungen 24 und 25 mit der Rückleitung 46 und dadurch mit der Saugseite der Pumpe 115 verbunden werden.

Ober die Leitung 47 ist der Eingangskanal 48 der Strömungsabfühleinheit 23 ständig an die Druckseite angeschlossen, und von dort besteht eine Verbindung über den Eingangskanal 49 zum Bewegungsabfühlkolben 36. Die Kolben 35 und 36 enthalten jeder am druckseitigen Kolbenende einen axialen Drosseldurchfluß 50, welche den Eingangskanälen 42 bzw. 49 gegenüberliegen. Die Größe dieser Drosseldurchflüsse 50 ist so gewählt, daß, wenn der auf die Drosseldurchflüsse 50 wirksame Differentialdruck einen vorherbestimmten Wert überschreitet, der betreffende Kolben gegen die Kraft der Feder 43 aufwärtsgedrückt wird, bis die Ringnut 45 mit der Entnahmeleitung 24 bzw. 25 ausgerichtet ist und diese damit an die Rückleitung 46 angeschlossen werden.

Der Entlastungskolben 37 bietet die Möglichkeit, wahlweise den Wechselabfühlkolben 35 zu betätigen. In diesem Fall kann die Strömungsabfühleinheit 23 auf zwei Arten betrieben werden, je nachdem, ob die Einheiten des Kolbenaddierers 15 als Antrieb oder zum Positionswechsel bewegt werden. Weiterhin ist, da die axialen Drosseldurchflüsse 50 im wesentlichen gleichen Durchmesser und gleiche Länge aufweisen, der Durchfluß widerstand in beiden Fällen eiwä der gleiche. Sind beide Kolben 35, 36 parallel geschaltet, so ist der Durchflußwiderstand annähernd halbiert bzw. umgekehrt der Durchfluß nahezu verdoppelt Die Ausgangsleitungen 51 der beiden Abfühlkolben 35 und 36 sind an die Leitung 52 angeschlossen. Wegen der Parallelschaltung der beiden Kolben und somit ihrer axialen Drosseldurchflüsse 50 gelangt daher bei geöffnetem Ventilkegel 40 durch beide Kolben eine etwa gleich große Strömungsmenge in die Leitung 52, durch die infolgedessen, eine ausreichende Dimensionierung vorausgesetzt, die doppelte Druckflüssigkeitsmenge geleitet wird. Somit gelangt, wenn durch den Entlastungskolben 37 der Wechselabfühlkolben 35 betätigt ist, von den Ausgangsleitungen 51 durch die Leitung 52 zum Kolbenaddierer 15 eine entsprechend große Druckflüs-

sigkeitsmenge pro Zeiteinheit, so daß die Verstellgeschwindigkeit des Kolbenaddierers in diesem Fall wesentlich erhöht ist.

Im folgenden wird der hydraulische logische Schaltblock 20 in seinem Aufbau beschrieben.

Der Schaltblock 20 enthält eine Anzahl Steuerventile mit in Zylindern geführten Verzögerungskolben, und die Verstellung der Steuerventile von der einen in die andere Einstellage erfolgt daher mit einer gewissen Zeitverzögerung. Weiterhin sind Drosselrückschlagventile vorgesehen, deren Aufbau in F i g. 3E dargestellt ist. In einem Teil der Ventile stehen die Kolben unter Federdruck, wie in den Fig.3A und 3B sichtbar. Die anderen Ventile werden hydraulisch in ihrer Grundstellung gehalten. Eine Verriegelung in dieser Grundstellung wird mittels der an die Druckleitung !16 angeschlossenen Leitungen 600 erzielt, die als Ringkammern in den entsprechenden Zylindern angeordnet und unabhängig von der Stellung des Kolbens unter Druck gehalten werden. Durch die radial wirksamen Druckkräfte wird infolge der Reibung eine Haltekraft erzeugt, die während der Verstellbewegungen der Kolben abstellbar ist.

Wenn bei geöffnetem Schalter 54 mittels des Druckes in der Leitung 12 die Startmembran 56 betätigt und entweder von den Startlochungen im Lochband über eine Leitung 29 oder über ein Ventil 27 pneumatischer Druck zugeführt wird, wird der Kolben des Startventils 55 nach oben verstellt und verbindet dadurch die Leitungen 57 mit dem höheren Druck in den zentralen Zuführungen 16 des Ventils. Infolgedessen gelangt Druck zur Abzweigung 58 zwischen den Drosselrückschlagventilen 59 und 60 in den Verbindungsleitungen zum Steuerventil 61, einem Verzögerungskolben 62 und einem Verzögerungskolben 63. Links vom Startventil 55 führt die Leitung 57 zu einer Abzweigung 64 nahe dem unteren Ende des Steuerventils 59 und einem Drosselrückschlagventil 65 in einer Leitung 66 mit Verbindung zu einem Verzögerungskolben 67. Die Leitung 66 ist an die Entnahmeleitung 25 angeschlossen, und diese beiden Leitungen sind mit dem oberen Ende des Steuerventils 59 verbunden, dessen Kolben unter Federkraft in der unteren Stellung gehalten wird. Wenn daher der Verzögerungskolben 67 nach etwa 60 ms in seine obere Stellung verschoben ist, wird, sobald der Wechselabfühlkolben 35 die Entnahmeleitung 25 von der Rückleitung 46 abgeschaltet hat, der Druck in der Entnahmeleitung 25 und somit auch am oberen Ende des Steuerventils 59 ansteigen und dessen Kolben unter der Wirkung der Feder 87 in seine in Fig.3B dargestellte untere Lage zurückgestellt. Es wird daher, sobald das Startventil 55 hptätict worden !S* OSS Steuerventil **" nOcr^VmltAt iinr!

Druck von desstn zentraler Zuführung 16 über die Rückleitung 38 dem Entlastungskolben 37 zugeführt der dann so lange in geöffneter Stellung bleibt, bis das Steuerventil 59 in seine Ausgangslage zurückgestellt wird. Da die Rückleitung 38 mit der Unterseite des Zylinders eines Verzögerungskolbens 68 und mit der unteren Seite eines Steuerventils 69 verbunden ist, in dem sich eine auf den Ventilkolben nach oben wirksame Feder 53 befindet, wird das Steuerventil 69 unter der Wirkung der Feder 53 unmittelbar nach der Aufwärtsverstellung des Steuerventils 59 nach oben umgeschaltet Später, bei Umkehrung der Strömungsrichtung, arbeitet sodann der Verzögerungskolben 68 mit einem Drosselrückschlagventil 70 zusammen, wodurch eine beträchtliche Zeitverzögerung erreicht wird, bevor das Steuerventil 69 gegen die Kraft der Feder 53 nach unten rückgestellt wird.

Mit der Aufwärtsumschaltung des Steuerventils 69 fällt der Druck in der Ausgangsleitung 71 ab und infolgedessen auch der Druck am oberen Ende des Wechselventils 72, das nunmehr, nach der durch die Verzögerungskolben bewirkten Zeitverzögerung, von unten druckbeaufschlagt und nach oben umgeschaltet wird. Das mit einer Dämpfungseinrichtung 18 verbundene Steuerventil 73 hat ebenfalls an der Unterseite eine Druckfeder und schaltet kurz nach der Betätigung des Wechselventils 72 um, wodurch der Druck unterhalb des Ventils sich entspannt. Das Steuerventil 73 ist mittels einer Leitung 75 mit der Dämpfungseinheit 18 verbunden, die ihrerseits mit dem einen Ende des Kolbenaddierers 15 gekuppelt ist. Bei jedem Einstellzyklus der Einrichtung fällt daher der Druck vor dem Dämpfungsstellkolben 80 der Dämpfungseinheit 18 ab. Die Dämpfungseinheit 18 ist daher für die Dauer des Einstellwechsels unwirksam.

Nach einer Zeit von etwa 20 ms für die Einstellung der Steuerkolben 85 in den pneumatisch-hydraulischen Wandlern 13 entsprechend den vom Lochband abgetasteten Daten hat der Verzögerungskolben 62 in seinem Zylinder die entgegengesetzte Lage erreicht. Infolgedessen baut sich am unteren Ende des Steuerventils 61 ein Druck auf, der die Gegenkraft der Feder 86 am oberen Ventilende überwindet und daher den Kolben nach oben verstellt, wodurch Druck aus der zentralen Zuführung 16 über die Ringkammer 82 in die Prüfleitung 81 gelangt, während die Rückleitung 83 verschlossen wird. Die Prüfleitung 81 führt zu den Eingängen 84 der Wandler 13 und bewirkt den Aufbau eines Druckes in deren zentralen Ringkammern. Der Prüfdruck dient dazu, die hydraulischen binären Ventile 14 in Überein-Stimmung mit den vom Leser abgetasteten Binärwerten einzustellen. Diese befinden sich jeweils in der Lage, die der zuletzt abgetasteten Information entspricht.

Etwa 40 ms nach dem Einschalten gelangt der Verzögerungskolben 63 in seinem verhältnismäßig langen Zylinder in seine oberste Lage, der dadurch unterhalb von ihm aufgebaute Druck wird zur Unterseite des Steuerventils 61 übertragen und der Kolben des Steuerventils 61 geht, da oberhalb und unterhalb der gleiche Druck herrscht, unter der Wirkung der Feder 86 in die untere Lage zurück, wodurch die Prüfleitung 81 wiederum drucklos wird. Damit ist jedoch der Einstellwechsel des Kolbenaddierers 15 noch nicht beendet der unter der Steuerung der Ventile 14 steht, die in derjenigen Position verbleiben, in die sie während der Prüfoperation des Steuerzyklus des Schaltblockes 20 gelangten. Solange der Positionswechsel andauert bleibt der Wechselabfühlkolben 35 gegen die Kraft der Feder 43 in seiner oberen Stellung, ebenso wie der Bewegungsabfühlkolben 36.

Zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt wenn der Durchfluß durch die Kolben 35 und 36 aufhört, werden beide unter der Kraft der Federn 43 in ihre untere Lage zurückgestellt Als Folge davon werden die Entnahmeleitungen 24 und 25 geschlossen, und die Entnahmeleitung 25 bleibt bis zum Ende des Zyklus in dem Schaltblock 20 geschlossen. Die Entnahmeleitung 25 verursacht dadurch den Druckaufbau am oberen Ende des Steuerventils 59, wie bereits erwähnt und die Feder 87 bewirkt die Abwärtsverstellung des Steuerventils 59.

Gleichzeitig bildet sich in der Entnahmeleitung 24 und der Steuerleitung 89 von der zentralen Zuführung 16 und der Steuerleitung 688 durch das Steuerventil 59 Druck. Der Verzögerungskoiben 68 und das Drossel·

rückschlagventil 70 verzögern jedoch den Druckaufbau in der Entnahmeleitung 24 und in der Steuerleitung 89 zur Verstellung des Steuerventils 59, so daß das Steuerventil 69 zu dieser Zeit nicht betätigt wird, da kurze Zeit später die Entnahmeleitung 24 durch den Bewegungsabfühlkolben 36 erneut mit der Rückleitung 46 verbunden wird und die Steuerleitung 89 entlüftet. Die Steuerleitung 688 leitet den Druck unmittelbar zu der zentralen zylindrischen Kammer 188 des Wechselventils 72, das infolge des Druckes in der Rückleitung 38 in seiner oberen Stellung steht und daher über die Leitung 90 zum unteren Ende des Ausrichtverriegelungsventils 74 Druck leitet.

Das Ausrichtverriegelungsventil 74 wird aufwärts verstellt, da dessen mit der Leitung 75 verbundenes Ende drucklos ist, wie zuvor beschrieben. Das Ausrichtverriegelungsventil 74 bewirkt daher die Entlüftung der Leitung 91, so daß das zum Ausrichten dienende Steuerventil 92 unter der Wirkung seiner Feder 93 nach oben verschoben wird. Dadurch gelangt aus der zentralen Zuführung 16 dieses Ventils Druck in die Leitung 189 zur Rückstellung des Startventils 55, während über die Druckleitung 116 und die Rückstelleitung 88 sämtliche Steuerkolben 85 der Wandler 13 zurückgestellt werden. Durch das Abschließen der Leitung 94, die mit den Feststellern 31 verbunden ist, kann nunmehr eines der Einstellglieder des Kolbenaddierers 15 angetrieben werden. Die Leitung 94 ist auch mit dem Geschwindigkeits-Steuerventil 17 verbunden, so daß während der Antriebsperiode der Durchflußquerschnitt zum Kolbenaddierer reduzierbar ist. Mit der Freigabe der Bewegung der Abtriebsseite kann der Kolbenaddierer 15 betätigt werden, so daß der Strömungsfluß in der Leitung 52, wie oben im Zusammenhang mit der Entnahmeleitung 24 erwähnt, wieder einsetzt und somit der Druck im Bewegungsabfühlkolben 36 wieder aufgebaut wird, so daß der Kolben ungehindert durch den Druck in der Entnahmeleitung 24 aufwärts bewegt wird.

Der Entlastungskolben 37 steht nun nicht mehr unter Druckwirkung aus der Rückleitung 38, da das Steuerventil 59, wie erwähnt, abwärts verstellt ist und dabei die Rückieitung 38 mit der Rückleitung 95 verbindet. Der in der Vorschub-Steuerleitung 76 herrschende Druck vom Ausrichtverriegelungsventil 74 gemäß Fig.3A ist auf die Vorschubeinrichtung des Lochstreifenlesers wirksam. Der der Vorschub-Steuerleitung 76 zugeführte Druck betätigt weiterhin ein Paar Kolben zum Antrieb eines Reinigungsventils, so daß der Druck in die Reinigungsleitungen 101 gelangt, die mit den Eingängen zu den Membranen 102 im Wandler 13 (F i g. 3C) verbunden sind. Durch die Reinigungsleitungen 101 wird Druckluft auf die Membran 102 der Wandlereinheiten des Wandlers 13 geblasen, welche durch die Luftleitungen 12 des Lochstreifenlesers zurückgeführt wird und diese von Verschmutzungen, Ölresten usw. freihält

Der Druck in der Vorschub-Steuerleitung 76 bleibt aufrechterhalten, bis die Stellbewegungen der einzelnen Kolben des Kolbenaddierers 15 beendet sind und das Steuerventil 69 durch das Schließen der Entnahmeleitung 24 infolge des Schließens des Bewegungsabfühlkolbens 36 abwärts verstellt wird. Infolgedessen bewirkt die Ausgangsleitung 71 die Abwärtsbewegung des Wechselventils 72, wodurch der Druck in der Leitung 90 abfällt und gleichzeitig der Leitung 103 durch das Drosselrückschlagventil 104 Druck zugeführt wird, und zwar mit einer durch den Verzögerungskolben 105 verursachten Verzögerung von 90 ms. Infolgedessen wird das Steuerventil 73 gegen die Wirkung seiner Feder abwärts verstellt und Druck auf die Leitung 75 gegeben, so daß nun auch das Ausrichtverriegelungsventil 74 nach unten eingestellt und die Vorschub-Steuerleitung 76 drucklos wird. Gleichzeitig gerlangt hierbei Druck in die Leitung 91 und durch das Drosselrückschlagventil 106 zum Steuerventil 92, das infolge des Verzögerungskolbens 107 mit einer Verzögerung von weiteren 120 ms nach unten verstellt wird. Eine endgültige Ausrichtung kann daher noch nicht stattfinden.

Unter Bezugnahme auf F i g. 3C ist das dort dargestellte rechte, mit 14-5 bezeichnete Ventil für die Betriebsart Schwenken der zu betätigenden Einrichtung, z. B. des Antriebes für einen Werkstückträger, vorgesehen. Der Träger 190 der Schwenkvorrichtung ist in F i g. 3D links unten gezeigt. Er ist um eine senkrechte Achse 191 schwenkbar gelagert und eine Kolbenstange 193 ist mittels eines Zapfens 192 als Kurbelarm mit dem Träger 190 verbunden.

Der Antrieb der Kolbenstange 193 erfolgt mittels eines in einem Zylinder 195 geführten Kolbens 194, der wahlweise in der einen oder der anderen Richtung über Leitungen 196 bzw. 197 beaufschlagbar ist Wenn über eine Zufuhrleitung 198 Druck zugeführt wird, gelangt dieser über das Drosselrückschlagventil 199 in die Leitung 196, so daß der Träger 190 unter voller Wirksamkeit des zugeführten Druckes entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Im anderen Fall gelangt Druck aus der Zufuhrleitung 200 durch das Drosselrückschlagventil 201 und die Leitung 197 in den Zylinder 195, so daß der Träger 190 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Ein Schwenkabfühlventil 202 ist über eine Leitung 205 mit einem weiteren Schwenkabfühlventil 203 in Reihe geschaltet. Die Funktionen der Ventile 202 und 203 werden im folgenden erläutert. Das Steuerventil 69 kann nicht wirksam werden, bevor der Bewegungsabfühlkolben 36 mit Beendigung des Kolbenaddiererwechselvorgangs seine Ausgangsleitung geschlossen hat (F i g. 3A und 3B). Diese Abhängigkeit der beiden Abfühlventile setzt voraus, daß der Schwenkvorgang beendet sein muß, bevor die Antriebsbewegung des Kolbenaddierers beginnt. Steht die Zuführleitung 198 unter Druck, so wird der Kolben im Schwenkabfühlventil 202 von rechts druckbeaufschlagt, nämlich im gleichen Sinn wie die Wirkungsrichtung einer Dämpfungsfeder 210 ist Diese Bewegung wird mittels der Kolbenstange 2Oii über einen an der Außenkante des Trägers 190 befestigten Arm 207 auf den Träger übertragen, wodurch dieser einen Impuls zur Einleitung seiner Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn erhält. Gleichzeitig wird die Entnahmeieitung 25 in der beschriebenen Weise mit der Rückieitung 204 verbunden. Sobald der Träger 190 seine Endstellung in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn erreicht hat treibt der Arm 207 die Kolbenstange 209 des Schwenkabfühlventils 203 nach unten und schließt dadurch die Verbiindung zwischen der Rückleitung 2C4 und der Entnahmeleitung 25 über die Leitung 205, unter gleichzeitiger Abwärtsbewegung des Kolbens gegen die Kraft der Dämpfungsfeder 210 am unteren Ende des Schwenkabfühlventils 203. Dadurch wird die Verbindung zur Leitung 211 geschlossen und das Drosselrückschlagventil 201 wirksam.

Bei der in F i g. 3E gezeigten symbolischen Darstellung eines Drosselriickschlagventiis deuten zwei in eine bestimmte Durchlaßrichtung gerichtete suhräge Linien

700 und 701 eine Drosselung der Durchflußgeschwindigkeit in dieser Richtung an. Wie bereits anhand von F i g, 1 erläutert, gewäiirteistet ein in einer Umwegleitung angeordnetes Rückschlagventil 702, daß die Durchflußgeschwindigkeit bei Durchflußrichtung von 704 nach 705 mittels einer Drossel 703 verringert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Steuerelement mit einem gegen die Kraft einer Feder aus einer ersten Lage in eine zweite Einstellage hydraulisch umsteuerbaren Steuerventil, dessen Stellkolben durch Füllen eines zusätzlichen Volumens mit der Druckflüssigkeit mit einer bestimmten Zeitverzögerung die zweite Einstellage erreicht und die entsprechende Schaltfunktion auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Volumen von einem zusätzlichen Zylinder (268) gebildet ist, in de.Ti ein frei beweglicher Verzögerungskolben (68) geführt ist, wobei der zusätzliche Zylinder (268) einerseits an die das Eingangsdrucksignal für das Steuerventil (69) zuführende Steuerleitung (89,688) und andererseits an eine nur für die Dauer Aer Umsteuerung des Steuerventils (69) in die zweite Einstellage drucklose Rückleitung (38) angeschlossen ist

2. Steuerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung (688) vor der Abzweigung des zusätzlichen Zylinders (268) ein Drosselrückschlagventil (70) mit Zulaufdrosselung angeordnet ist

3. Steuerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß von der Steuerleitung (89,688) zwischen Drosselrückschlagventil (70) und Anschluß des zusätzlichen Zylinders (268) eine durch Absperrmittel (36,256,258) verschließbare Entnahmeleitung (24) abzweigt.