DE3644429C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen elektrohy­ draulischen Stellzylinder, insbesondere für den untertägigen Grubenbetrieb, der eine von einem elektrisch beaufschlagten Positionsgeber, z. B. einem elektrischen Schrittmotor, in bei­ de Richtungen drehbare und gegenüber dem Zylindergehäuse axial begrenzt verlagerbare Spindel aufweist, die mit einem Gewinde­ abschnitt eine in der hohl ausgebildeten Kolbenstange gelager­ ten Spindelmutter durchsetzt, wobei über eine durch die Axial­ verlagerung der Spindel betätigbare Ventilanordnung die Ar­ beitsräume des Stellzylinders entweder an eine hydraulische Druckquelle oder an eine Rückführleitung anschließbar sind und wobei die druckausgeglichen angeordnete Spindel mit einem nicht selbsthemmenden Gewindeabschnitt die im Kolben eingespannte zum Zwecke der Überlastsicherung axial verschiebbare Spindel­ mutter durchfaßt.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Stellzylinder, von dem die Erfindung ausgeht (CH 5 94 141), ist die Spindelmutter in einer Spreizhülse gelagert. Diese ist bei Überlast, insbesondere bei schlagartiger Überlast, in axialer Richtung verschiebbar. Ist ein solcher Fall eingetreten, so muß die Spreizhülse mit einem besonderen Werkzeug von Hand wieder zurückgesetzt, d. h. wieder justiert werden. Das ist aufwendig und beeinträchtigt die Po­ sitionsgenauigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen elektrohydraulischen Stellzylinder so weiter auszubilden, daß die durch die Überlast axial verschobene Spindelmutter sich automatisch zurücksetzt, und zwar auch dann, wenn die Verschie­ bung aufgrund einer schlagartigen Krafteinwirkung auf den Kol­ ben erfolgte. Im übrigen soll eine sehr genaue Positionsbestim­ mung gewährleistet sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß ausgehend von einem gattungsgemäßen Stellzylinder die Spindelmutter zwischen mechanischen Federn eingespannt ist, deren Kraft grö­ ßer ist als die Summe der Rückstellkräfte aus Ventilbetätigung und Stellmotorhaltemoment, daß am Umfang der Spindel spindel­ fest zwei entgegengesetzt gerichtete zwischen zwei gehäuse­ festen Anschlägen bewegliche Konusflächen vorgesehen sind, die mit radial verlagerbaren Ventilstößeln der Ventilarordnung ständig in Kontakt stehen, und daß die Spindel um einen Betrag axial verlagerbar ist, der etwa der Länge der in radialer Rich­ tung gesehenen Projektion beider Konusflächen entspricht.

Grundsätzlich ist es bekannt (GB 7 25 599), bei einer hydrau­ lischen Steuerung umfangsseitig der Spindel zwei entgegenge­ setzt gerichtete, zwischen zwei Anschlägen bewegliche Konus­ flächen vorzusehen, die mit radial verlagerbaren Ventilstößeln von Nachsetzventilen ständig in Kontakt stehen, welche in die die Druckquelle mit den Arbeitsräumen verbindenden Leitungen eingegliedert sind.

Treten bei dem erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Stell­ zylinder Überbeanspruchungen, insbesondere auch schlagartige Überbeanspruchungen der Kolbenstange auf, so bleibt die Spin­ delmutter mit dem Gewindeabschnitt der Spindel verbunden, sie führt insoweit keine Relativbewegung aus. Auf diese Weise wird die Stellgenauigkeit mindernder Verschleiß vermieden. Es kann sich die im Kolben axial elastisch eingespannte Spindelmutter relativ zum Kolben verlagern, wobei die Federn Dämpfungseigen­ schaften ausüben. Die dadurch verzögert ablaufende Axialverla­ gerung der Spindel führt nunmehr im Bereich des Systems Konus­ flächen/Nachsetzventile der Ventilanordnung zu einer definier­ ten Beaufschlagung der Arbeitsräume mit der Folge, daß nach dem Abklingen der schlagartigen Beanspruchung die Kolbenstange von selbst in die vorgegebene Sollposition zurückverlagert wird. Bewirkt eine solche Beanspruchung eine Kolbenbewegung mit gro­ ßer Geschwindigkeit über einen längeren Zeitraum, so stoßen die Konusflächen, wegen der Dämpfungseigenschaften der Spin­ delmuttereinspannung nach entsprechender Verzögerung, an die Anschläge. Der weitere Bewegungsablauf entspricht demjenigen Bewegungsablauf, wie er sich vollzieht, wenn eine äußere Kraft längere Zeit an der Kolbenstange anstehen würde. Im Ergebnis wird erreicht, daß der elektrohydraulische Stellzylinder exakt auf die jeweils angeforderte Leistung fixiert werden kann, oh­ ne daß es notwendig ist, Überdimensionierungen vorzunehmen. Eine Dejustierung bei Überlast mit den damit verbundenen Nach­ teilen des Betriebsstillstandes wird vermieden. Auch können keine Beschädigungen des inneren Systems des Stellzylinders auftreten, da jede Art der Beanspruchung der Kolbenstange ein­ wandfrei aufgefangen wird, ohne daß die vorbestimmte Zuordnung des Kolbenweges zum Positionsgeber gestört werden könnte. Stellzylinder des beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbaus eig­ nen sich besonders gut für den untertägigen Einsatz.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schema einen elektrohydraulischen Stellzylinder im vertikalen Längsschnitt und

Fig. 2 den Ausschnitt II der Fig. 1 in vergrößerter konstruk­ tiver Darstellung.

Mit 1 ist den Fig. 1 und 2 ein elektrohydraulischer Stell­ zylinder bezeichnet, wie er beispielsweise im untertägigen Gru­ benbetrieb zur Verlagerung des eine Zwangsführung für einen Kohlenhobel bildenden Strebförderers entsprechend dem Gewin­ nungsfortschritt zum Einsatz gelangen kann. Hierbei wird der Strebförderer in Abhängigkeit von der Schnittiefe des Kohlen­ hobels stufenweise quer zur Streblängsrichtung verschoben.

Der Stellzylinder 1 umfaßt ein mehrteiliges Zylindergehäuse 2, in welchem eine Kolbenstange 3 mit Kolben 4 geführt ist. Die Kolbenstange 3 durchsetzt dabei eine Stirnseite 5 des Zy­ lindergehäuses 2 und ist mit ihrem freien Endabschnitt 6 an den nicht näher dargestellten Strebförderer angelenkt.

Sowohl der Kolbenraum 7 als auch der Kolbenstangenraum 8 des Zylindergehäuses 2 sind über Leitungen 9, 10 an eine Druckquel­ le P und über Leitungen 11, 12 an eine Rückführleitung R ange­ schlossen. In die Leitungen 9, 10 zwischen der Druckquelle P und dem Kolbenraum 7 bzw. dem Kolbenstangenraum 8 sind Nach­ setzventile 14, 13 einer Ventilanordnung eingegliedert. In die Leitungen 11, 12 zwischen dem Kolbenraum 7 bzw. dem Kolben­ stangenraum 8 und der Rückführleitung R sind Rückschlagventile 15, 16 eingegliedert, die aus der jeweils anderen Leitung 12, 11 über Steuerleitungen 17, 18 entsperrbar sind.

Auf die Darstellung entsprechend dimensionierter Überdruck- sowie Nachsaugventile zur Sicherstellung des Regel- und Über­ lastbetriebes sowie dem daraus resultierenden Einspannungsgrad des Differentialzylinders wurde verzichtet.

Zur Sicherstellung der Funktionsweise ist das Spindelsystem druckausgeglichen ausgeführt.

Im Kolben 4 des Stellzylinders 1 ist eine Spindelmutter 19 zwischen Federn 20, 21 axial begrenzt beweglich eingespannt. Es können Tellerfedern 20 oder auch Schraubendruckfedern 21 zur Anwendung gelangen. Die Ansprechkraft der Federn 20, 21 ist größer als die Summe der Rückstellkräfte aus Ventilbetäti­ gung und Stellmotorhaltemoment.

Die Spindelmutter 19 wird von dem mit einem nicht selbsthem­ menden Gewinde 22 versehenen Gewindeabschnitt 23 einer Spindel 24 durchfaßt. Das freie Ende des Gewindeabschnitts 23 greift in die hohle Kolbenstange 3 ein.

Umfangsseitig des gewindelosen Längenabschnittes 25 der Spin­ del 24 sind im Bereich zwischen zwei Anschlägen 26, 27 zwei entgegengesetzt gerichtete Konusflächen 28, 29 vorgesehen. Die Konusflächen 28, 29 haben eine Steigung von beispielsweise 45 Grad. Sie bilden Bestandteil von die Spindel 24 umschließen­ den Hülsen 30, 31, welche zylindrische Fortsätze 32, 33 auf­ weisen. Die Hülsen 30, 31 sind mittels Gewinde 34 in Achsrich­ tung der Spindel 24 spielfrei einstellbar. Aufgrund von zwischen die Spindel 24 und die Hülsen 30, 31 eingegliederten Kugellagern 35 sind die in einer Ausnehmung 36 des Zylinderge­ häuses 2 angeordneten Hülsen 30, 31 gegenüber der Spindel 24 drehbar. Die Anschläge 26, 27 werden einmal von einer Stirn­ fläche des Zylindergehäuses 2 und zum anderen von einem Ein­ satzstück gebildet.

Die Konusflächen 28, 29 stehen ständig mit radial verlagerba­ ren Ventilstößeln 37, 38 der in die Leitungen 9, 10 eingeglie­ derten Nachsetzventile 13, 14 in Kontakt.

Das dem Gewindeabschnitt 23 abgewandte Ende des gewindelosen Längenabschnittes 25 der Spindel 24 ist als Vielkeilhülse 39 ausgebildet, welche einen Vielkeilzapfen 40 mit Gleitspiegel über­ greift, der seinerseits mit einem elektrischen Schrittmotor M gekuppelt ist. Der Schrittmotor M steht mit einer Steuerelek­ tronik, z. B. einem Rechner Q in Verbindung.

Bei einer schlagartigen Beanspruchung F der Kolbenstange 3 bleibt die Spindelmutter 19 mit dem Gewindeabschnitt 23 der Spindel 24 verbunden, sie kann keine Relativbewegung durchfüh­ ren. Bei der schlagartigen Beanspruchung kann sich die im Kol­ ben 4 axial elastisch eingespannte Spindelmutter 19 relativ zum Kolben 4 verlagern, wobei die Federn 20, 21 Dämpfungseigen­ schaften ausüben. Die dadurch verzögert ablaufende Axialverla­ gerung der Spindel 24 führt nunmehr im Bereich des Systems Konusflächen 28, 29/Nachsetzventile 13, 14 zu einer gezielten Beaufschlagung des Kolbenraumes 7 bzw. des Kolbenstangenraumes 8 mit der Folge, daß nach dem Abklingen der schlagartigen Bean­ spruchung F die Kolbenstange 3 von selbst in die vorgegebene Sollposition zurückverlagert wird.

Claims (1)

1. Elektrohydraulischer Stellzylinder, insbesondere für den unter­ tägigen Grubenbetrieb, der eine von einem elektrisch beauf­ schlagbaren Positionsgeber, z. B. einem elektrischen Schritt­ motor, in beide Richtungen drehbare und gegenüber dem Zylinder­ gehäuse axial begrenzt verlagerbare Spindel aufweist, die mit einem Gewindeabschnitt eine in der hohl ausgebildeten Kolben­ stange gelagerten Spindelmutter durchsetzt, wobei über eine durch die Axialverlagerung der Spindel betätigbare Ventilan­ ordnung die Arbeitsräume des Stellzylinders entweder an eine hydraulische Druckquelle oder an eine Rückführleitung an­ schließbar sind und wobei die druckausgeglichen angeordnete Spindel mit einem nicht selbsthemmenden Gewindeabschnitt die im Kolben eingespannte zum Zwecke der Überlastsicherung axial verschiebbare Spindelmutter durchfaßt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spindelmutter (19) zwischen mechanischen Federn (20, 21) eingespannt ist, deren Ansprech­ kraft größer ist als die Summe der Rückstellkräfte aus Ventil­ betätigung und Stellmotorhaltemoment, daß am Umfang der Spin­ del (24) spindelfest zwei entgegengesetzt gerichtete, zwischen zwei gehäusefesten Anschlägen (26, 27) bewegliche Konusflächen (28, 29) vorgesehen sind, die mit radial verlagerbaren Ventil­ stößeln (37, 38) der Ventilanordnung ständig in Kontakt stehen, und daß die Spindel (24) um einen Betrag axial verlagerbar ist, der etwa der Länge der in radialer Richtung gesehenen Projek­ tion beider Konusflächen (28, 29) entspricht.