-
Beschreibung
-
Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Hydraulikzylinder oder einem
unter Mediumdruck angetriebenen hydraultschen Kolben, und zwar insbesondere mit
einer automatischen Steuervorrichtung für einen Hydraulikzylinder.
-
Das Hin- und Hergehen ist eine der Hauptbewegungsarten im Maschinenbau
und wird häufig entweder durch meçhZ sche oder elektrische Leistung oder durch eine
Koghination beider gesteuert.
-
Die Verwendung der Mediumleistung zum Antrieb für die hin- und hergehende
Bewegung ist als recht effektiv und gut arbeitend bekannt, und zwar aufgrund ihrer
vergleichsweise geringen Reibungseigenschaften, so daß die hin-und hergehende Bewegung
eines doppelt wirkenden Zylinders gewöhnlich durch eine Kombination aus elektrischer
Leistung und Medium-(Fluid-)Leistung für Anwendungszwecke benutzt wird, die eine
derartige Einrichtung als Antrieb für eine Werkzeugmaschine benutzen.
-
Bei den bekannten Anordnungen an hin- und hergehenden Zylindern, die
durch die erwähnte Kombination betrieben werden, ist der Totpunkt des vollen Kolbenhubes
in dem Zylinder durch Betätigung eines Grenzschalters gegeben, der an der einen
oder anderen Seite des Zylinders angeordnung und mit einem Umschaltventil elektrisch
gekoppelt ist, welches die Strömungsrichtung von unter Druck stehendem Öl umkehrt,
so daß die Mediumleistung nacheinander und abwechselnd der einen oder anderen Seite
der Kolben zugeführt werden kann und ermöglicht, daß der Kolben
kontinuierlich
in dem Zylinder sich hin- und herbewegt.
-
Diese bekannten Einrichtungen erfordern nicht nur wenigstens ein Paar
Endschalter, sondern außerdem noch elektrische Stromkreise für die Endschalter,
damit das Umschaltventil automatisch zur Umstellung der Strömung 5 richtung des
unter Druck stehenden Mediums geschaltet werden kann.
-
Weiter verursacht die Stelle, an der der Grenzschatterf insbesondere
der Auslöser des Grenzschalters, angeordnet ist, schwierige Probleme im Hinblick
auf eine genaue Auslösung durch den Kolben und die erforderliche leckage freiheit.
-
Daher ist eine auf diese Weise aufgebaute, eine hin- und hergehende
Bewegung erzeugende Einrichtung relativ kompliziert und kann nicht preiswert in
einfachem Verfahren hergestellt werden. Weiter ist es bekannt, daß diese Einrichtungen
aufgrund ihrer geringen Festigkeit relativ leicht beschädigt werden können, verglichen
mit der Einrichtung, die die Mediumleistung unabhängig ausnutzt.
-
Daher wurde aufgrund der Eigenschaften der beschriebenen Mediumleistung
eine unabhängige Verwendung der Mediumleistung zur automatischen Steuerung der Hin-
und Herbewegung vorgeschlagen. Beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung
40-18525 ist ein doppelt-wirkender Zylinder mit einem Kolben beschrieben, der eine
Kolbenstange auf beiden Seiten besitzt, wobei ein durch einen Fühler betätigtes,
normalerweise geschlossenes 4-Wege-Ventil sowie ein sequentielles Steuerventil vorgesehen
sind.
-
Der Durchmesser einer Kolbenstange von einem Kolbenstangenpaar ist
kleiner als der Durchmesser der anderen Kolbenstange, so daß eine wirksame Druckdifferenz
zwischen
dem Auswartshup und dem Einwärtshub aufgrund des Unterschiedes
der Wirksamen Kolbenflächen auf beiden Selten des Kdlbens vqçhanden ist, wenn der
gleiche öldruck gleichzeitig zugeführt wird und auf beide Kolbenflächen wirkt.
-
Weiter hat die dünnere Kolbenstange, die normalerweise einen Nebenßchlußkanal
an der Außenseite des Zylindermantels schließt, einen genuteten Abschnitt, so dß
der Pilotdruck in noch zu erläuternder Weise an Atmosphäre abgeführt wird, wenn
der Kolben voll ausfährt. Eine Kammer A eines Abschnittpaares, das durch den Kolpen
in dem doppelt wirkenden Zylinder unterteilt und von einer größeren wirksamen Kolbenfläche
an einem Längsende verschlossen wird, ist mit der ersten ölwanne oder einem Ölreservoir
über das normalerweise geschlossene 4-Wege-Ventil verbunden, während die Ruhekammer
B direkt mit der Hydraulikpumpe verbunden ist. Der die Öffnung des normalerweise
geschlossenen 4-Wege-Ventils betätigende Pilotdruck kann mit der zweiten Wanne und
der Kammer B über ein sequentielles Steuerventil verbunden werden, wodurch das normalerweise
geschlossene 4-Wege-Ventil nur mit der Hydraulikpumpe in Verbindung steht, wenn
es durch den Pilotdruck betätigt wird, der durch das sequentielle Steuerventil unter
noch zu erläuternden Umständen übertragen wird.
-
Diese Einrichtung steuert die Hin- und Herbewegung wie folgt: Wenn
der Kolben seinen vollen Hub durch die Mediumleistung beendet, die in die Kammer
fl eingeführt worden ist, dann öffnet die danach noch weiter in die Kammer B eingeführte
überschüssige Meuiumleistung das entsprechend angeordnete sequentielle Steuerventil
und danach sorgt das normalerweise geschlossene 4-Wege-Ventil dafür, daß die Kammer
A
mit der Hydraulikpumpe über das normalerweise geschlossene 4-Wege-Ventil
in Verbindung treten kann. Wenn der Kolben seinen vollen Hub aufgrund der Druckdifferenz
beendet, nachdem der spezifische statische Druck in beiden Kammern durch die erwähnte
Schaltung sich ausgeglichen hat, wobei der genutete Abschnitt der dünneren Kolbenstange
den Kurzschlußkanal öffnet, dann wird die Kammer A erneut mit der ersten Wanne über
das im Ruhezustand geschlossene 4-Wege-Ventil in Verbindung treten, da der jetzt
auf das Innere des sequentiellen Steuerventils beschränkte Pilotdruck wieder an
Atmosphäre (zweite Wanne) durch den erwähnten Nebenschlußkanal freigelassen werden
kann.
-
In der beschriebenen Einrichtung ist es jedoch ziemlich schwierig,
den momentanen Zustand der Schaltung richtig einzustellen, damit die Kammer A mit
der Hydraulikpumpe über die Kombination des 4-Wege-Ventils und des sequentiellen
Steuerventils nicht mehr in Verbindung steht, wenn die Mediumleistung auf beiden
Seiten des Ventilkörpers des sequentiellen Steuerventils sich ausgleicht.
-
Wenn die Schaltung nicht in der richtigen Weise zusammengesetzt ist,
wird die Öffnung des mit der Hydraulikpumpe verbundenen 4-Wege-Ventils durch die
elastische Kraft der inneren Feder in dem 4-Wege-Ventil leicht geschlossen bevor
der Pilotdruck auf das Innere des Kanals beschränkt ist, der die auslösende Öffnung
des 4-Wege-Ventils mit der zweiten Wanne über das sequentielle Steuerventil durch
den erwähnten Ausgleich verbindet. Wenn daher das System der Mediumleistung nicht
die konstruktive Einfachheit besitzt, ist, wie deutlich geworden ist, die Einrichtung
stets nicht ordnungsgemäß leistungsfähig.
-
Aus der japanischen Patentanmeldung 52-21668 ist eine andere Antriebseinrichtung
für eine automatische durch
Mediumleistung gesteuerte hin- und hergehende
Bewegung bekannt, welche einen spulenförmigen Ventilkörper in einem.Ventilgehäuse
aufweist, der eine innere Nut besitzt, wobei ein Kolben ebenfalls eine innere Nut
aufweist und ein doppelt wirkender Zylinder mit einem Ablaßventil vorgesehen ist,
das den Abfluß des Öls erlaubt.
-
Das erwähnte Ventilgehäuse weist einen Haupteinlaß für unter Druck
stehendes Öl, einen Auslaß zur Versorgung der Stirnseite des Kolbens in dem Zylinder
mit Drucköl sowie eine mit einer Ölwanne (oeltank) verbundene Ablaßöffnung für das
Öl, eine Pilotdruck-Anschlußeinrichtung und einen hinteren Hauptverbinder für unter
Druck stehendes Öl auf, während der Zylinder einen mit dem Ausgang des Ventilgehäuses
zur Aufnahme des unter Druck stehenden Öls verbundenen Eingang besitzt und ein Pilotdruckauslaß
mit dem Pilotdruckverbinder gekoppelt ist. Der erwähnte Spulenventilkörper zeichnet
sich dadurch aus, daß er nicht nur durch den Pilotdruck gesteuert wird, sondern
auch einen Kanal herstellen soll, der zur Ablaßöffnung führt, um das Öl von der
Vorderseite des Kolbens in dem Zylinder während des Rückhubes des Kolbens abzulassen,wobei
während des Vorwärtshubes des Kolbens in dem Zylinder der Kolben in dem Ventil gehäuse
einen Kanal mit dem Haupteinlaß für unter Druck stehendes Öl und den erwähnten Versorgungsauslaß
für unter Druck stehendes Öl herstellt, um Mediumleistung der Stirnseite des Kolbens
in dem Zylinder zuzuführen.
-
Ferner steht das Ablaßventil1 das mit dem Pilotdruckauslaß verbunden
ist, mit dem Pilotdruckverbinder in Verbindung, wenn der Kolben in dem Zylinder
am Totpunkt des Vorwärtshubes des Kolbens steht, um den Pilotdruck des Öls dem Ventilkörper
durch den erwähnten Pilotdruckverbinder zuzuführen.
-
Obgleich die erwähnte Einrichtung sowohl den auslösenden Teil wie
auch den Steuerteil in einer einzigen Einheit enthält, weist insbesondere der Steuerteil
viele im Inneren liegende Nuten an mehreren unabhängigen Bauteilen sowie weiteren
in der erwähnten Patentanmeldung nicht dargestellten Bauteilen auf, die den erwähnten
Kolben mit der in ihm verschiebbar angeordneten Spule verbindet und auslösen soll.
-
Daher findet eine innere Leckage unter Druck stehenden Mediums, das
auf die einzelnen Teile beschränkt ist, in unerwünschtem Umfange statt und ein nennenswerter
Druckabfall in dem System kann nicht vermieden werden, wenn die Belastung schwerer
wird, obgleich bei der Herstellung dieser Teile eine außerordentliche Präzision
erforderlich ist.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung
für einen automatischen Hydraulikzylinder zu schaffen, der mit einem strömungsfähigen
Medium arbeitet und nur mittels einer Mediumschaltung betätigt und gesteuert wird.
Weiter soll die Erfindung eine automatische Steuereinrichtung für einen hin- und
hergehenden Antrieb schaffen, die eine leicht und schnell ansprechende Steuerung
ohne Schwingungen und innere Leckage besitzt. Weiter soll die erfindungsgemäße Steuereinrichtung
von möglichst einfachem Aufbau und hochwirksam sein und sich mittels möglichst einfacher
Verfahren billig herstellen lassen.
-
Dazu schafft die Erfindung eine automatische Steuervorrichtung für
einen doppelt wirkenden, an einer Seite offenen und einen Kolben enthaltenden Hydraulikzylinder,
mit einer Hydraulikpumpe zur Versorgung der Vorrichtung und des Zylinders mit unter
Druck stehendem Medium, mit
einem 2-Stellungs-Schaltventil mit
einem mit dichtenden Stegen versehenen spulenförmigen Ventilkörper, dessen eines'Ende
offen und fest mit einem Ende des doppelt wirkenden Zylinders verbunden ist, mit
einem auf Pilot-oder Schaltdruck ansprechenden 4-Wege-2Stellungsventil mit Rückholfeder,
das durch den Pilotdruck durch das Schaltventil ausgelöst wird und die Mediumschaltungen
so umstellt, daß die Zufuhr von unter Druck stehendem Medium auf die dann andere
Seite des Kolbens umgestellt wird, sowie mit einer geschlossenen Pilotdruck-Schaltung,
welche von einer Entladeschaltung für das unter Druck stehende Medium kurzgeschlossen
ist und an jedem Pilotdruck-Einlaßport des durch den Pilotdruck ausgelösten Ventils
endet, sowie mit einer Verbindungsschaltung für unter Druck stehendes Medium, welche
eine Innenseite des anderen Endes des Schaltventils mit dem doppelt wirkenden Zylinder
verbindet.
-
Die Spule des Schaltventils wird durch die Mediumleistung in eine
erste Stellung verschoben, welche über die Druckschaltung übertragen wird, und schaltet
das durch den Pilotdruck ausgelöste Ventil in eine Ruhestellung, wenn der Kolben
voll ausgefahren ist. Bei der entgegengesetzten Stellung wird der spulenförmige
Ventilkörper des Schaltventils an einem Ende betätigt, das an dem einen Ende des
Schaltventils angeordnet ist, und zwar wird es betätigt durch den Kolben und wird
durch die Mediumleistung in der betätigten Stellung gehalten, die einer Innenseite
eines Endes des Schaltventils übertragen wird, um den in einen Teil der geschlossenen
Pilotschaltung übertragenen Pilotdruck abzuschalten und darauf zu beschränken, so
daß das durch den Pilotdruck betätigte Ventil durch den Pilotdruck betätigt wird,
wenn der Kolben voll zurückgefahren ist.
-
Im einzelnen sitzt der Spulenkörper, der einen Kragen an seiner vom
anderen Ende entfernten Innenstellung aufweist, zwischen einer inneren Feder zwischen
dem Kragen und einer Innenwand im Inneren des anderen Endes des Schaltventils, wodurch
der spulenförmige Ventilkorper von der Feder zurückgeholt wird und in die erste
Stellung durch eine Federkraft der im Inneren angeordneten Feder verschoben wird,
wenn der Kolben voll ausgefahren ist.
-
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben am anderen
Ende des Ventilkörpers vorgesehen.
-
Der Kolben ist im Inneren des anderen Endes des Schaltventils verschiebbar
eingefangen und besitzt eine größere wirksame Querschnittsfläche als die wirksamen
Querschnittsflächen der dichtenden Stege, während die Innenseite des anderen Endes
des Schaltventils mit der Druckschaltung über eine Öffnung verbunden ist, die an
der geschlossenen Stirnwand des Schaltventils wie auch an der Innenseite des anderen
Endes des Schaltventils vorgesehen ist und mit einer Stangenendöffnung versehen
ist, die in Atmosphäre (Ölwanne) mündet. Durch die erwähnte Anordnung verschiebt
sich der Ventilkörper in die erste Stellung durch eine Differenz von Drucken, die
auf beide Längsseiten wirken, wenn der Kolben voll ausfährt.
-
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, nützt die erfindungsgemäße
automatische Steuervorrichtung Mediumleistung aus und bewirkt eine hin- und hergehende
Bewegung und steuert diese, bei der der Kolben des Zylinders kontinuierlich aus
fährt und durch die Mediumleistung wieder zurückfährt und mechanisch durch ein die
Schaltung umstellendes Ventil, d.h. ein 4-Wege-2-Stellungs Pilotdruck-Ventil mit
Rückholfeder gesteuert wird. Im einzelnen wird das Umstellen der Mediumschaltung
durch das Umschaltventil automatisch durch den durch das Schaltventil eingeführten
Pilotdruck
gesteuert, das selbst auf kleine Veränderungen des Pilotdruckes des unter Druck
stehenden Mediums wie auch die geringfügige Bewegung des Kolbens anspricht.
-
Daher wird eine genaue und exakte hin- und hergehende Bewegung des
Kolbens aufgrund der vollständigen Steuerung des die Schaltung umschaltenden Ventils
selbst dann erwartet, wenn der Zylinder nur gering belastet ist.
-
Da die erfindungsgemäße automatische Mediumleistung ausnutzende Steuervorrichtung
keine teuren Endschalter erfordert, die leicht ausfallen, und auch keine zugehörigen
Schaltungen braucht, ist die Anordnung von relativ einfacher Struktur, kompakt in
der Form, kann leicht arbeiten und noch leichter hergestellt werden, wobei für ein
relativ einfaches Herstellungsverfahren nur ganz geringe Kosten aufgewendet werden
müssen.
-
Weitere mit der Erfindung erzielbare Vorteile sowie Merkmale der Erfindung
gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt
durch einen Hydraulikzylinder mit automatischer Mediumdruck ausnutzender Steuereinrichtung,
wobei der doppelt wirkende Zylinder im hinteren Totpunkt steht; Fig. 2 eine der
Fig. 1 ähnliche Darstellung, wobei der doppelt wirkende Zylinder jedoch im vorderen
Totpunkt steht; Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer abgewandelten
Ausführungsform eines doppelt wirkenden Zylinders in der hinteren Totpunktstellung;
Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung eines doppelt wirkenden Zylinders in
der vorderen Totpunktstellung; und
Fig. 5 eine der Fig. 1 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
-
Von den Zeichnungen erläutern Fig. 1 und 2 eine automatische Steuer
einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein doppelt wirkender
Zylinder 1, ein Schaltventil 2, das an einem Ende des doppelt wirkenden Zylinders
1 fest befestigt ist, ein 4-Wege 2 Stellungs (4/2)-Pilotventil 3 mit Rückholfeder,
eine Hydraulikpumpe 4 zur Versorgung der Einrichtung mit unter Druck stehendem Öl,
Tanks bzw. ölwanne 5, 6 und 7 sowie eine äußere Last 38 vorgesehen sind.
-
Gemäß Fig. 1 setzt sich der doppelt wirkende Zylinder 1 aus einem
beiderseits offenen Zylinderrohr 8, einem im Inneren des Zylinderrohrs 8 verschiebbaren
Kolben 9 und einer Kolbenstange 10, deren eines Ende sich durch eine stangenseitige
Kappe 37 des Zylinderrohres 8 erstreckt und mit der äußeren Last 38, etwa in Form
einer Pumpe o. dgl. verbunden ist. Dadurch ist das Innere des doppelt wirkenden
Zylinders 1 in zwei Kammern a und b durch den Kolben 9 unterteilt, wobei die Kammer
a mit dem Ventilgehäuse 11 des Schaltventils 2 in Verbindung steht.
-
Weiter sind an der Wand des Zylinderrohres 8 zwei Öffnungen 26 und
20 (die letztere ist die stangenseitige Öffnung ) für unter Druck stehendes Medium
vorgesehen, deren Bedeutung und Funktion noch erläutert werden wird.
-
Wie erwähnt, ist an dem einen offenen Ende des Zylinderrohres 8, das
dem mit der stangenseiten Kappe 37 verschlossenen Ende gegenüberliegt, das Schaltventil
2
befestigt, welches das 4/2-Pilotventil 3 mit Rückholfeder steuert.
In der Ventilkammer 12, die im Inneren des Ventilgehäuses 11 ausgebildet ist, ist
ein Ventilkörper 13 mit mehreren an seiner außenseite vorgesehenen Dichtrippen 28
und 29 sowie einem Kragen 17 verschiebbar enthalten. Die beiden Dichtrippen 28 und
29 haben einen vorgegebenen Abstand voneinander, und der Kragen 17 ist in vorbestimmtem
Abstand von einem Ende des Ventilkörpers positioniert und nimmt eine innere Feder
18 auf, die zwischen dem Kragen 17 selbst und der Innenwand des Ventilgehäuses 11
angeordnet ist.
-
In der den Ventilraum bzw. die Ventilkammer 12 des Schaltventils 2
umgebenden Wand sind drei Öffnungen 30, 31 und 32 vorgesehen. Diese Öffnungen stehen
unabhängig voneinander mit der Ventilkammer 12 in Verbindung und können durch die
beiden Dichtringe 28 und 29 auf dem Ventilkörper 13 wie noch erläutert wird gegeneinander
abgedichtet werden.
-
Die erste Öffnung 30 ist mit der ölwanne 6 direkt verbunden, während
die zweite Öffnung 31 und die dritte Öffnung 32 jeweils mit einem von zwei Drucköffnungen
des 4/2-Ventils 3 durch je einen Pilotdruckkanal 15 bzw. 14 verbunden sind. Die
Positionen dieser drei Öffnungen in der die Ventilkammer 12 umgebenden Wand und
die Positionen der Dichtringe 28 und 29 sind so gewählt, daß bei der in Fig. 1 dargestellten
linken Endstellung des Ventilkörpers die Öffnung 32 durch den Dichtring 29 des Ventilkörpers
13 abgedichtet ist, während bei der in Fig. 2 dargestellten rechten Endstellung
die Öffnung 30 von dem ersten Dichtring 28 des Ventilkörpers 13 abgedichtet oder
verschlossen ist.
-
In einer im Inneren des äußersten Endabschnittes des Schaltventils
2 angeordneten Mediumkammer 16, die von der inneren Stirnwand des Ventilgehäuses
11 und dem ersten Dichtring 28 des Ventilkörpers 13 begrenzt ist, ist eine Ventilfeder
18 zwischen der inneren Stirnwand des Schaltventils 2 und dem Kragen 17 zwischengelegt,
welcher wie erläutert auf dem Ventilkörper 13 vorgesehen ist.
-
Bei der so weit erläuterten Einrichtung ist die Ventilfeder 18 zwischen
den beiden erwähnten Bauteilen in einer Weise zwischengeschaltet, daß die Federkraft
der Druckfeder 18 den Ventilkörper 13 nach rechts in Längsrichtung drückt, so daß
der Kanal im Inneren des Ventilgehäuses 11 oder in der Ventilkammer 12 durch die
erste Öffnung 30 verschlossen ist, wenn die Ausdehnung der Ventilfeder 18 beendet
ist, wobei dann die zweite und dritte Öffnung 31 und 32 miteinander verbunden sind,
wie das Fig. 2 im einzelnen zeigt.
-
Da das andere Ende des Ventilkörpers 13, das zur linken Seite des
Kolbens 9 weist und sich gleichmäßig in das Innere des Zylinderrohres 8, wie in
Fig. 2 dargestellt, erstreckt, übt der Kolben 9 eine Kraft auf das Ende des Ventilkörpers
13 bei Annähern an seine linke Totpunktstellung aus, unter deren Wirkung der Ventilkörper
13 sich in Längsrichtung nach links bewegt und die Ventilfeder 18 gegen ihre Federkraft
zusammendrückt, bis die linke Seite des Kolbens 9 gegen die äußere rechte Anschlagfläche
des offenen Endes des Schaltventils 2 anliegt.
-
Am inneren Totpunkt des erwähnten Rückhubes des Kolbens 9 ist die
dritte Öffnung 32 von der Dichtrippe 29 des Ventilkörpers 13 verschlossen, während
die erste Öffnung 30 und die zweite Öffnung 31 wie in Fig. 1 dargestellt mit einander
in Verbindung stehen.
-
Das Ventilgehäuse 11 hat eine weitere Öffnung 19, die eine Art Stangenendöffnung
für den doppelt wirkenden Zylinder ist und mit der Kammer a am rechten Endabschnitt
in Verbindung steht, während die oben erwähnte Öffnung 20 in der umgebenden Zylinderwand
8 mit der Kammer b in Verbindung steht.
-
Die Öffnung 19 ist mit der Hydraulikpumpe 4 und der Olwanne 5 über
einen Oldruckkanal 21 wie auch mit dem 4/2-Ventil 3 verbunden, während die Öffnung
20 mit der ölwanne 5 über eine zugehörige Öldruckleitung 22 ebenfalls über das erwähnte
4/2-Ventil 3 verbunden ist.
-
Das 4/2-Ventil 3 mit Rückholfeder wird von Pilotdruck ausgelöst und
ist so angeordnet, daß es die in Fig. 1 dargestellte Schaltung in ihrer rechten
Stellung hält, solange ihre Ventil feder 23 von links aus durch einen äußeren Druck
betätigt und dann zusammengedrückt gehalten wird. Zwei Pilotdruckkanäle 14 und 15
sind mit den beiden Öffnungen 132 bzw. 131 des Ventils 3 verbunden.
-
Wie Fig. 1 und 2 weiter zeigen, ist die mit der dritten Öffnung an
einem Ende verbundene Pilotdruckleitung 14 in zwei Zweige unterteilt, von denen
einer mit der erwähnten Öffnung 132 des Ventils 3 und der andere mit einer Ölablaßleitung
24 aus der Hydraulikpumpe 4 verbunden ist und als Nebenschluß entweder mit der Oldruckleitung
21 oder 22 am vorderen Ende der Hydraulikpumpe je nach Stellung des Ventils 3 verbunden
ist. Das andere Ende des Pilotdruckkanals 15 ist mit der erwähnten zweiten Öffnung
131 verbunden.
-
Weiter ist sowohl eine Öffnung 25 vorgesehen, die sich durch die Wand
der Mediumkammer 16 erstreckt, die direkt
mit der Öffnung 26 auf
der rechten Seite des Zylinderrohres 8 verbunden ist, und zwar über eine Oldruckleitung
27, so daß die Öffnung 26 mit der Kammer a nur im vorderen Umkehrpunkt des Kolbens
in Verbindung steht, wie das Fig. 2 im einzelnen zeigt. An der anderen Stellung
des Kolbens ist die erwähnte Öffnung 26 mit der Kammer b in Verbindung.
-
Das Betriebsverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Hauptteile
vorstehend beschrieben wurden, ist das Folgende: Wenn wie in Fig. 1 dargestellt
die Hydraulikpumpe 4 durch das 4/2-Ventil 3, das durdiseine Rückholfeder in der
dargestellten rechten Stellung gehalten wird, betätigt wird, wird das von der Pumpe
4 abgegebene unter Druck stehende Öl in die Kammer a über die Oldruckleitung 24,
Ventil 3 und Öldruckleitung 21 durch Öffnung 19 eingeleitet, wodurch der Kolben
9 von der auf ihn übertragenen Mediumleistung nach rechts ausfährt und das in der
Kammer b befindliche Öl in die ölwanne 7 durch offnung 20 und Öldruckleitung 22
zurückströmt. Da das in die Kammer a eingeführte unter Druck stehende Öl den öldruck
auch auf die rechte Fläche des zweiten Dichtrings 29 des Ventilkörpers 13 ausübt,
bleibt der Ventilkörper in der in Fig. 1 dargestellten linken Stellung gegen die
Federkraft der Ventilfeder 18, die zusammengedrückt ist.
-
Die erwähnte Haltesituation wird aufgrund einer offenen Schaltung
betreffend die Öffnung 26 aus der Mediumkammer 16 erreicht, bei der die MediuXWammer
16 mit der normalerweise zur Atmosphäre hin offenen ölwanne 7 über die Öffnung 25,
die Öldruckleitung 27, die Öffnung 26, die Kammer b und Öffnung 20 in Verbindung
steht.
-
Weiter wird in der erwähnten Situation und gemäß Darstellung von Fig.
1 nicht nur die erste Öffnung 30 und die zweite Öffnung 31 miteinander in Verbindung
gebracht, sondern es wird auch die dritte Öffnung 32 durch die Dichtrippe 29 des
Ventilkörpers 13 verschlossen.
-
Da der Pilotdruckkanal 15 weder mit der Öldruckleitung 21 noch der
Öldruckleitung 14 in der erwähnten Stellung in Verbindung steht und zur Atmosphäre
durch die erste und zweite Öffnung 31, 32 und die ölwanne 6 hin offen ist, kann
das von der Hydraulikpumpe 4 gelieferte unter Druck stehende Öl nicht zum Pilotdruckkanal
15 übertragen werden, wodurch die auf die Pilotdruckleitung 14 beschränkte Mediumleistung
nur eilse statische Kraft auf die Ventilfeder 23 von links her ausübt und das Ventil
wie in Fig. 1 dargestellt in der rechten Stellung hält.
-
Sobald der Kolben 9 sich voll in seine ausgefahrene Stellung in dem
Zylinderrohr 8 bewegt hat, so daß die mit der Kammer 16 in Verbindung stehende Öffnung
26 gemäß Fig. 2 aus der Innenseite der Kammer a unter Druck stehendes Öl der Mediumkammer
16 über die Öffnung 26, Oldruckleitung 27 und Öffnung 25 zuführt, halten sich die
in der Kammer 16 und in der Kammer a wirkenden Mediumleistungen das Gleichgewicht,
so daß die im wesentlichen longitudinalen Kräfte auf den Ventilkörper von beiden
Richtungen wirken und sich ebenfalls das Gleichgewicht halten.
-
Daher verschiebt sich der Ventilkörper 13 aufgrund der von der Ventilfeder
18 ausgehenden Druckkraft nach rechts, bis der Kragen an der rechten Schulter der
Mediumkammer 16, wie Fig. 2 zeigt, anliegt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Totpunktstellung
ist die erste Öffnung 30 durch die erste Dichtrippe 28 des verschobenen Ventilkörpers
13
verschlossen, während die zweite und dritte Öffnung 31 und 32
miteinander in Verbindung stehen.
-
Sobald daher die zweite und dritte Öffnung 31 und 32 miteinander in
Verbindung stehen, kann jetzt unter Druck stehendes Öl aus der Hydraulikpumpe 4
zur rechten Seite des Ventils 3 durch die zweite und dritte Öffnung 32 und 31 sowie
die Pilotdruckleitung 15 als Pilotdruck übertragen werden, so daß die Mediumschaltung
durch das Ventil 3, das jetzt in seine neue linke Position unter der Wirkung der
Ventilfeder 23 verschoben wird, umgestellt wird, da die dem Ventil 3 zugeführte
Mediumleistung diesem von beiden Richtungen aus den Pilotdruckleitungen 14 und 15
zugeführt wird und sich gegenseitig aufhebt, so daß die Betätigung des Ventils 3
daher beendet ist.
-
Danach beginnt der Kolben 9 unter der Wirkung der Mediumleistung aus
dem unter Druck stehenden Öl, das in die Kammer b von der Hydraulikpumpe 4 durch
den Oldruckkanal 22 eingeleitet wird, sich zurückzuziehen, während der Ventilkörper
in seiner rechten Stellung mangels Betätigung verbleibt.
-
Wenn der Kolben 9 voll in die Kammer a sich zurückbewegt und seine
linke Fläche eine Kraft auf das rechtsseitige Ende des Ventilkörpers 13 ausübt,
wobei die auf den Kolben 9 wirkende Mediumleistung die elastische Kraft der Ventilfeder
18 und die über die Kammer b in die Kammer 16 übertragene Mediumleistung übersteigt
und den Ventilkörper 13 wieder in seine in Fig. 1 dargestellte linke Stellung verschiebt.
-
Daher werden jetzt die erste Öffnung 30 und die zweite Öffnung 31
miteinander in Verbindung stehen, während die dritte Öffnung 32 durch die Dichtrippe
29 erneut verschlossen
wird, wodurch wie vorstehend beschrieben
das unter Druck stehende Öl die Mediumleistung nur der linken Seite des 4/2-Ventils
3 zuführt, wodurch dann die Stellung des Ventils 3 sich wieder verändert und das
Ventil 3 in die in Fig. 1 dargestellte rechte Stellung übergeht gegen die Kraft
der Ventilfeder 23.
-
Der Kolben hat jetzt einen vollen Zyklus ausgeführt. Es ist deutlich,
daß der Zylinder durch Wiederholen der vorstehend erläuterten Arbeitsweise aus dem
kontinuierlichen Hin- und Hergehen veranlaßt werden kann.
-
In Fig. 3 und 4 ist eine modifiziert Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei der nicht nur der Querschnitt der Mediumkammer 16' am linken Ende
des Ventilgehäuses 11 größer als der Querschnitt der Ventilkammer 12 ist, sondern
bei der auch das linke Ende des Ventilkörpers 13' mit einem Kolben 35 versehen ist,
der seinerseits in der Mediumkammer 16' verschiebbar ist. Weiter ist eine Öffnung
25' in der linken Stirnwand der Mediumkammer 16' vorgesehen, während die Mediumkammer
16' eine Öffnung 33 besitzt, die sich über einen Kanal 16" zur Atmosphäre öffnet.
-
Obgleich bei dieser Ausführungsform die Ventilfeder 18 aus der vorhergehenden
Ausführungsform weggelassen ist, arbeitet diese Ausführungsform der Erfindung in
gleicher Weise wie jene.
-
Sobald gemäß Fig. 3 der Kolben 9 in seiner hinteren Totpunktstellung
sich befindet, betätigt er den Ventilkörper 13', der zur linken Stellung verschoben
wird, und dadurch wird die Öffnung 25' durch den Kolben 35 verschlossen und das
Ventil 3 wird umgestellt. Diese Situation entspricht der in Fig. 1 dargestellten
Situation.
-
Wenn die Öffnung 26 geöffnet wird, wenn der Kolben 9 voll ausgefahren
ist, dann wird die in der Kammer a herrschende Mediumleistung in die Mediumkammer
16' über die Öffnung 26, die Mediumleitung 27 und die Öffnung 25' übertragen, wodurch
auf den Kolben 35 eine Mediumkraft ausgeübt wird, die eine größere wirksame Schnittfläche
hat als die des Dichtringes 29, so daß der Ventilkörper 13' zur rechten Stellung,
wie Fig. 4 zeigt, verschoben wird.
-
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der nicht
nur ein Schaltventil 2" zum Steuern des 4/2-Ventils 3 mit Rückholfeder in der Kammer
b des doppelt wirkenden Zylinders 1 angeordnet ist, sondern es ist auch das vordere
Ende des Ventilkörpers 13' so ausgebildet, daß es auf die Rückseite des Kolbens
9 zuweist und von diesem eine Kraftwirkung übertragen erhält.
-
Obgleich der Spulenkörper 13' selbst bereits durch den Kolben 9 verschoben
worden ist, wird das 4/2-Ventil 3 noch nicht umgeschaltet, wie Fig. 5 zeigt.
-
Im Gegensatz zu den vorstehend erläuterten Ausführungsformen der Erfindung
wird der Ventilkörper 13' des Schaltventils 2" in eine Ruhestellung (nicht betätigte
Stellung) durch die über die Mediumleitung 27 übertragene Mediumleistung verschoben,
um das 4/2-Ventil 3 in die Normalstellung oder Ruhestellung zu überführen, wenn
der Kolben 9 voll zurückgezogen ist.
-
Daher wird im Gegensatz zu der vorstehend erwähnten Situation der
Ventilkörper 13' des Schaltventils 2" vom Kolben 9 an einem Ende betätigt und in
der betätigten Stellung durch den Mediumdruck gehalten, der dem Inneren
eines
Endes des Schaltventils 2" zum Abschließen des Pilotdruckes übertragen wurde, welcher
in einem Teil der geschlossenen Pilotdruckschaltung herrscht, so daß das 4/2-Ventil
3 durch den abgeschlossenen Pilotdruck betätigt wird, wenn der Kolben 9 voll ausgefahren
ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die der in Fig. 5
dargestellten ähnlich ist, kann der Ventilkörper auch durch eine Feder wie in den
Fig. 1 und 2 dargestellt zurückgeholt werden. Durch die vorstehend beschriebene
Einrichtung führt auch diese Ausführungsform der Erfindung die hin- und hergehende
Bewegung des Kolbens in dem Zylinder aus.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung eine
automatische mit dem Mediumdruck arbeitende Steuereinrichtung schafft, die eine
hin- und hergehende Bewegung in dem Zylinder erzeugt und steuert, wobei sich der
Kolben unter dem Einfluß des Mediumdruckes kontinuierlich ausdehnt und zurückzieht
und mechanisch durch Umschalten des Ventils, d.b. des 4/2-Ventils mit Rückholfeder,
gesteuert wird. Das Umschalten der Mediumschaltung durch das Umschaltventil wird
automatisch durch den Pilotdruck gesteuert, der durch das Schaltventil erzeugt wird,
welches selbst auf geringe Veränderungen des Druckes in dem unter Druck stehenden
Öl wie auch auf eine kleine Bewegung des Kolbens anspricht.
-
Es kann daher eine genaue hin- und hergehende Bewegung des Kolbens
im Zylinder durch die perfekte Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung selbst
dann erwartet werden, wenn der Zylinder nur unter geringer Last steht.
-
Da die erfindungsgemäße Steuerschaltung keine teuren Endschalter benötigt,
die sich abnützen können und ausfallgefährdet
sind, und auch ohne
die zugehörigen Schaltungskomponenten auskommt, ist die Vorrichtung selbst sehr
einfach im Aufbau, kompakt in der Größe und problemlos im Betriebsverhalten und
kann durch einfache Verfahren sehr billig hergestellt werden.
-
Natürlich ist die Erfindung auf Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsformen
nicht beschränkt, vielmehr sind Abweichungen vorstellbar, die im Rahmen der Erfindung
liegen.
-
Insgesamt wurde eine automatische Steuervorrichtung für einen Hydraulikzylinder
beschrieben, die mit Mediumdruck arbeitet, und eine Einheit eines doppelt wirkenden
Zylinders sowie ein Schaltventil, ein 4/2-Ventil mit Rückholfeder und auf einen
Pilotdruck ansprechend, eine geschlossene Pilotdruckschaltung mit Nebenschluß zur
Abgabe von unter Druck stehendem Öl und eine Öldruckschaltung aufweist, die den
doppelt wirkenden Zylinder intern mit dem Schaltventil so koppelt, daß das Schaltventil
in seine Ruhestellung übergeht, wenn der Kolben des doppelt wirkenden Zylinders
voll ausfährt.
-
Sobald der Kolben zurückfährt, betätigt er das Schaltventil, das den
übertragenen Pilotdruck abschließt, wodurch der in einem Teil der erwähnten Schaltung
abgeschlossene Pilotdruck das 4/2-Ventil betätigt und zur Umschaltung veranlaßt.
-
L e e r s e i t e