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Bezeichnung: Gleichlaufschaltung für hydraulische
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Kolben-Zylinder-Aggregate Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine
Gleichlaufschaltung für hydraulische Kolben-Zylinder-Aggregate, bei der in Reihenschaltung
Räume gleicher Kolbenflächen verbunden sind.
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Für hydraulische Zylinder ist eine Vielzahl von Anweisungen für Gleichlaufschaltungen
und -anordnungen bekannt. In der Buchreihe "ölhydraulik und pneumatik" von Dr. techn.
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H. Zoebl, Krausskopf-Verlag Mainz 1973 sind solche Schaltungen auf
den Seiten 106 bis 124 behandelt. Es gibt bisher drei Arten, den Gleichlauf hydraulischer
Zylinder, also das gleichmäßige Aus- und Einfahren der Kolbenstangen zu erreiar
Dabei geht es stets darum, die Volumina so zu bemessen, daß sie unter Berücksichtigung
der jeweils beaufschlagten Kolbenfläche oder Kolbenringfläche zu den gewünschten
gleichen Bewegungen führen. Die einfachste Anordung sieht Arbeitszylinder mit durchgehender
Kolbenstange vor. Dadurch wird die Einbaulänge der Anordnung um eine Hublänge vergrößert,
was oft konstruktiv nicht möglich ist. Außerdem erhöht sich die Zahl der Dichtungen
und damit die Möglichkeiten für Fehler und Leckverluste. Ferner gibt es hydraulische
Mengenteilungsanordnungen, die einen entsprechenden Aufwand an Schalt- und Steuerelementen
erfordern. Der vielfach übliche Weg sieht eine Reihenschaltung von Arbeitszylindern
mit einseitiger Kolbenstange vor. Dabei ist jedoch stets die Ringfläche des einen
Zylinders auf die im Kolbenraum liegende ganze Kolbenfläche des anderen Zylinders
abzustimmen. Das muß sehr genau geschehen. Es heißt deshalb auf Seite 117 des vorgenannten
Werks:" iweit konstruktive Gründe die Verwendung durchgehender Kolbenstangen nicht
zulassen, können keine Normzylinder mehr eingesetzt werden, sondern nur solche,
deren Durchmesser diesen Richtlinien entsprechend genau aufeinander abgestimmt sind."
Entsprechend diesem Vorurteil hat man bei Gleichlaufschaltungen deshalb stets auf
die preiswerten Normzylinder verzichtet und Sonderzylinder angefertigt, sofern nicht
in Einzelfällen zufällig Normzylinder benützt werden konnten. Dabei sind jedoch
auch die Höhe der zur Verfügung stehenden Drücke und die erforderlichen Vorschubkräfte
sowie die Einbauabmessungen zu berücksichtigen. Es ist also, will man Normzylinder
verwenden, stets ein großer Auswahlaufwand erforderlich. Die
Erfindung
soll diese Nachteile vermeiden und die Vorteile bisher bekannter Lösungen soweit
als möglich erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufschaltung
der oben genannten Art verfügbar zu machen, die mit beliebigen Kolben-Zylinder-Aggregaten
verwirklicht werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zwei oder je zwei
Kolben-Zylinder-Aggregate mit gleichen Kolbendurchmessern und einseitigen Kolbenstangen
gleichen Durchmessers paarweise als Zug- und Druckzylinder angeordnet und jeweils
Kolbenstangenräume bzw. Kolbenräume miteinander verbunden sind.
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Durch die Erfindung wird nun das Vorurteil gegen die Verwendung gleich
großer Kolben-Zylinder-Aggregate mit einseitigen Kolbenstangen dadurch überwunden,
daß vorgeschlagen wird, jeweils einen Zylinder als Druckzylinder und den zugehörigen
anderen als Zugzylinder arbeiten zu lassen. Sie sind dann je nach der gewünschten
Bewegung des zu verschiebenden Teiles gegenläufig anzuordnen, was für Hubvorrichtungen
sowie viele Steuer- und Schaltzwecke problemlos möglich und oft sogar konstruktiv
viel einfacher zu verwirklichen ist, weil in die Bahn des zu bewegenden Teiles weitere
Güter oder Elemente von einer Seite eingeschoben und nach derselben Seite herausgenommen
werden müssen. Auch bei Durchlaufanordnungen, die von einer Seite zu bedienen sind,
kann es konstruktiv sehr vorteilhaft sein, das eine Kolben-Zylinder-Aggregat unter
der Arbeitsebene und das andere über der Arbeitsebene liegen zu haben. Es sind somit
für Gleichlaufschaltungen keinerlei besondere hydraulische, nicht genormte oder
serienmäßig erhältliche Teile notwendig und die Auswahl kann wesentlich vereinfacht
werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert
und beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Schalt- und Anordnungsschema für zwei Arbeitszylinder,
welche auf einen Balken wirken; Fig. 2 ein Schalt- und Anordnungsschema für vier
Arbeitszylinder.
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In der Anordnung nach Fig. 1 wirken auf einen in den beiden Richtungen
des Doppelpfeiles 11 gleichmäßig zu verschiebenden Balken 10 zwei Arbeitszylinder
12.1 und 12.2.
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Diese hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregate werden nach dem allgemein
üblichen Sprachgebrauch mit Hydraulikzylinder oder Arbeitszylinder bezeichnet, obwohl
sie aus Zylinder und Kolben bestehen. Es handelt sich um doppelt wirkende Zylinder,
die gleiche Kolbendurchmesser und gleiche Kolbenstangendurchmesser haben. Der Raum,
in dem die Kolbenstange liegt, wird als Kolbenstangenraum bezeichnet. Der Raum,
in dem die ganze Kolbenfläche wirkt, wird als Kolbenraum bezeichnet. Der Kolbenstangenraum
12.5 des Hydraulikzylinders 12.1 ist über die Verbindungsleitung 13 mit dem Kolbenstangenraum
12.6 des Hydraulikzylinders 12.2 verbunden. Die Zu- und Ablaufleitung 14 führt vom
Kolbenraum 12.7 des Hydraulikzylinders 12.1 zum Steuerventil 16, bei dem Druckmittelquelle
und Vorratsbehälter angedeutet sind und welches in üblicher Weise zu betätigen ist.
Die Zu- und Ablaufleitung 15 führt vom Kolbenstangenraum 12.8 zum Steuerventil 16.
In den Kolben können Kolbenbodenventile als Ausgleichsventile für Leckverluste in
üblicher Weise vorgesehen sein. Sie sind nicht dargestellt.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Wie ersichtlich, arbeiten die Kolben
12.3 und 12.4 gegenläufig, d. h., während der eine Kolben ausfährt, wird der andere
eingezogen. So ist jeweils ein Zylinder im Zugeinsatz,
während der
andere im Druckeinsatz ist. Sie wirken also paarweise als Zug- und Druckzylinder.
In der dargestellten Anordnung mit oberer Totpunktlage des Balkens 10 wird zur Rückbewegung
in die Leitung 15 Druckmittel eingeführt, welches die Kolbenstange 12.4 aus dem
Zylinder 12.2 herausdrückt. Gleichzeitig wird das im Kolbenstangenraum 12.befindliche
Druckmittel über die Verbindungsleitung 13 dem mit gleicher Ringfläche versehenen
Kolbenstangenraum 12.5 des nun als Zugzylinder arbeitenden Zylinders 12.1 zugeführt,
so daß die Kolbenstange 12.3 um die gleichen Beträge eingezogen wird wie die Kolbenstange
12.4 ausfährt.
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Somit arbeiten die Kolben-Zylinder-Aggregate 12 im Gleichlauf und
verschieben den Balken 10 vollkommen gchmäßig.
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Das im Kolbenstangenraum 12.7 befindliche Druckmittel wird über die
Leitung 14 mit gleichem Volumen ausgedrückt. wie die Druckmittelquelle in den Kolbenraum
12.8 fördert. Bei Umschaltung erfolgt der Druckmittellauf umgekehrt und die Bewegungsrichtung
des Balkens 10 kehrt sich um. Mit äußerst einfachen Mitteln durch die gegenläufige
Anordnung kann so mit gleichen genormten Hydraulikzylindern eine Glei=hlaufschaltung
verwirklicht werden. Dabei sind Zu- und Ablauf paarweise entweder an die Kolbenstangenräume
oder an die Kolbenräume anzuschließen.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Anordnung, die insbesondere für das gleichmäßige
Heben großer Lasten oder Verschieben großflächiger Produkte, Werkstücke, Güter,
Schaltelemente od. dgl. geeignet ist, weil sie den Angriff an vier Stellen ermöglicht.
Dabei handelt es sich wieder um Kolben-Zylinder-Aggregate mit gleich großen Kolbenflächen
und gleichen Kolbenstangendurchmessern, also gleichen Kolbenringflächen.
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Die in den Kolbenstangenräumen verdrängten Volumina sind mit Vo und
die in den Kolbenräumen verdrängten Volumina mit V1 bezeichnet. Die Kolbenstangenräume
der Hydraulikzylinder 22.2 und 22.3 sind durch die Verbindungsleitung 23.1 verbunden,
während die Kolbenräume der Zylinder 22.1
und 22.2 durch die Verbindungsleitung
23.2 und die Kolbenräume der Zylinder 22.3 und 22.4 durch die Verbindungieitung
23.3 verbunden sind. Zu und Ablauf erfolgen mit den Leitungen 24 und 25 an den Kolbenstangenräumen
der Hydraulikzylinder 22.1 und 22.4. Wie ersichtlich, arbeiten die Zylinder 22.1
und 22.3, wenn diese Schaltung mit Druck beaufschlagt wird, nun im Druckeinsatz
als Druckzylinder, während gleichzeitig die Zylinder 22.2 und 22.4 im Zugeinsatz
als Zugzylinder arbeiten.
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Es können entsprechend mehr Zylinder beliebig, jedoch paarweise zusammengeschaltet
werden.
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