DE3814928A1 - Servoeinrichtung zur betaetigung eines verstellgliedes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servoeinrichtung zur Betätigung eines Schwenkarmes einer Bodenbearbeitungs­ maschine, eines Pressenstempels oder eines ähnlichen Ver­ stellgliedes und besteht aus einem in einen Zylinder eingesetzten und beidseitig von einem Druckmedium beauf­ schlagbaren Verstellkolben, der unmitelbar oder über Zwischenglieder mit dem Verstellglied verbunden ist.

Bodenbearbeitungsmaschinen die in Obstbaumkulturen oder in ähnlichen Anlagen eingesetzt werden, sind vielfach mit einem Schwenkarm ausgestattet, um den Boden auch möglichst nahe eines künstlich geschaffenen Hindernisses, z. B. in Form eines Baumstammes, bearbeiten zu können. Durch eine an dem Schwenkarm angreifende mit Hilfe eines Tastfühlers steuerbaren Servoeinrichtung nach Art eines mit einem Verstellkolben versehenen Zylinders können zwar die Bodenbearbeitungswerkzeuge selbsttätig ein- und aus­ geschwenkt werden, die Einstellung des Verstellbereiches ist hierbei jeweils aber von Hand vorzunehmen, so daß Anpassungen an unvermeidbare unterschiedliche Reihenab­ stände schwierig zu bewerkstelligen sind. Der Verstellbe­ reich des Schwenkarmes wird hierbei nämlich durch Rast­ bolzen begrenzt, die in vorgegebene Ausnehmungen einzu­ setzen sind. Eine stufenlose Einstellung der Arbeitsbreite ist demnach nicht möglich; und ist ein ausreichendes Einschwenken nicht durchführbar, muß der Fahrer absteigen und eine Veränderung vornehmen oder das zu umfahrende Hindernis, meist ein Obstbaum, wird beschädigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Servoeinrichtung zur Betätigung eines Verstellgliedes der vorgenannten Art zu schaffen, bei der der jeweilige Verstellweg des Ver­ stellkolbens in einfacher Weise und in kurzer Zeit ver­ ändert und stufenlos eingestellt werden kann, und zwar auch während eines Arbeitsvorganges und von der Position des Fahrers aus bzw. am Bedienungspult eines von der Servoeinrichtung beeinflußbaren Gerätes. Der dazu erforder­ liche Aufwand soll gering gehalten werden, auch soll die Handhabung bei hoher Betriebssicherheit äußerst einfach sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Begrenzung des Verstellweges des Verstellkolbens in dem Zylinder ein Anschlag angeordnet ist, der verschiebbar in dem Zylinder geführt und auf der dem Verstellkolben abgewandten Seite zur Einstellung des jeweiligen Verstell­ bereiches des Verstellkolbens von Druckmedium beaufschlag­ bar und durch dieses arretierbar ist.

Zweckmäßig ist es hierbei, den Anschlag durch einen von der Kolbenstange des Verstellkolbens durchgriffenen Ring zu bilden und die Kolbenstange des Verstellkolbens mit einem Kanal zur Zuführung von Druckmedium in den Druckraum zwischen dem Anschlag und dem Verstellkolben zu versehen. Außerdem sollten die Kolbenstange in dem aus dem Zylinder ausfahr­ baren Bereich mit einer Markierung zur Anzeige der jeweiligen Lage des Anschlages ausgestattet sein.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die Beaufschlagung des Verstellkolbens sowie des Anschlages und dessen Arretierung mittels eines in die an den Zylinder angeschlossenen Druckmittelleitungen eingesetzten 2/2-Wege-Steuerventils sowie eines 4/3-Wege-Verstellventils und einem Steuer­ ventil überbrückenden Rückschlagventil zu steuern.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung kann die Beauf­ schlagung des Verstellkolbens mittels eines in die an den Zylinder angeschlossenen Druckmittelleitungen eingesetzten 3/2-Wege-Steuerventils und die Beaufschlagung des An­ schlages und dessen Arretierung mittels eines in eine Anschlußleitung eingesetzten 3-Wege-Verstellventils gesteuert werden.

Wird eine Servoeinrichtung zur Betätigung eines Verstell­ gliedes gemäß der Erfindung ausgebildet, in dem in dem Zylinder ein durch ein Druckmedium verstellbarer und arretierbarer Anschlag angeordnet wird, so ist es möglich, den jeweiligen Verstellweg des Verstellkolbens stufenlos und in kurzer Zeit einzustellen und somit an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen. Dazu ist lediglich mit Hilfe der Steuer- und Verstellventile eine entsprechende Um­ steuerung des Druckmediums vorzunehmen. Und da diese Ventile von jeder gewünschten Stelle aus betätigt werden können, ist die Handhabung der vorschlagsgemäßen Servoein­ richtung äußerst einfach.

Der Zylinder ist hierbei auf einen maximalen Hub auszulegen, mit Hilfe des hydraulisch verstellbaren und arretierbaren Anschlages ist der jeweilige Verstellweg des Verstell­ kolbens den Erfordernissen entsprechend zu begrenzen, eine Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten ist demnach, ohne daß Endschalter zu verstellen sind, zu bewerkstelligen. Eine vielseitige Verwendbarkeit einer derartigen Servo­ einrichtung ist somit, zumal diese wirtschaftlich herzu­ stellen ist, gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Servoeinrichtung zur Betätigung eines Verstellgliedes dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt jeweils in sche­ matischer Darstellung:

Fig. 1 einen Zylinder mit einem Verstellkolben und einem mit diesem zusammenwirkenden Anschlag sowie die diesem zugeordneten Steuerventile und

Fig. 2 die Servoeinrichtung nach Fig. 1 mit anders­ artig ausgebildeten Steuerventilen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und jeweils mit 1 bezeichnete Servoeinichtung dient zur Betätigung eines Verstellgliedes, beispielsweise eines Schwenkarmes einer Bodenbearbeitungsmaschine oder eines Pressenstempels, und besteht aus einem Zylinder 2 mit einem beidseitig von einem Druckmedium beaufschlagbaren Verstellkolben 3, dessen Kolbenstange 4 mit dem nicht dargestellten Verstell­ glied zusammenwirkt. Den dem Verstellkolben 3 zugeordneten Druckräumen 9 und 10 wird das Druckmedium aus einem Vorratsbehälter 6 mit Hilfe einer Förderpumpe 5 wechsel­ weise über Druckleitungen 7 und 8 zugeführt.

Um den Verstellweg des Verstellkolbens 3, dem ein maximaler Verstellweg S durch die Auslegung des Zylinders 2 zuge­ ordnet ist, beispielsweise auf den Verstellweg S ₁ zu begrenzen, ist in dem Zylinder 2 ein Anschlag 11 ange­ ordnet, der als Ring 12 ausgebildet und in diesem verschieb­ bar geführt ist. Durch den Anschlag 11 ist somit in dem Zylinder 2 ein weiterer Druckraum 13 gebildet. Wird dem Druckraum 13 Druckmedium zugeleitet, so kann der Anschlag 11 nach rechts verschoben werden. Und wird das Druckmedium in dem Druckraum 13 eingesperrt, ist der Anschlag 11 in seiner Lage arretiert.

Um dies auf einfache Weise bewerkstelligen zu können, sind in die Druckmittelleitungen 7 und 8 bei dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 ein 2/2-Wege-Steuerventil 14 sowie ein 3/2-Wege-Verstellventil 15 eingesetzt, außerdem ist das Steuerventil 14 mittels eines in einer Zweigleitung 19 angeordneten Rückschlag- bzw. Überström­ ventils 16 überbrückbar. Das Verstellventil 15 ist mit Hilfe einer weiteren Zweigleitung 18 mit dem Wegeventil 14 verknüpft und über eine Anschlußleitung 17 mit dem Druckraum 13 des Zylinders 2 verbunden.

In der in Fig. 1 dargestellten Betriebsstellung wird bei eingeschalteter Förderpumpe 5 über die Druckmittel­ leitung 7 sowie das Verstellventil 15 und das Steuerventil 14 dem Druckraum 9 Druckmedium zugeführt. Der Druckraum 10 ist über die Druckmittelleitung 8, die teilweise als in die Kolbenstange 4 des Verstellkolbens 3 eingearbeiteter Kanal 8′ ausgebildet ist, sowie das Steuerventil 14 entlüftet. Dagegen ist das Druckmedium in dem Druckraum 13 - selbstverständlich ist dazu ein nicht kompressibles Druckmedium erforderlich - eingesperrt, so daß der Anschlag 11 in seiner Lage arretiert und somit der Verstellweg des Verstellkolbens 3, sobald dieser an dem Anschlag anliegt, begrenzt ist. Der Verstellkolben 3 kann demnach bei wechselnder Druckmittelzuführung in die Druckräume 9 und 10 - dies wird mit Hilfe des Steuerventils 14 bewerk­ stelligt - nur in dem eingezeichneten Verstellbereich S ₁ verschoben werden.

Um den Verstellbereich S ₁ und somit die Lage des Anschlages 11 zu verändern, ist zunächst der Druckraum 13 mit Hilfe des Verstellventils 15 zu entlüften - dieses wird dazu nach rechts in die Endstellung verschoben. Unter Umgehung des Steuerventils 14 wird somit dem Druckraum 9 Druckmedium zugeführt und durch den Verstellkolben 3 wird der Anschlag 11 bis zur Anlage an dem Zylinder 2 nach links mitgenommen. Der sich in dem Druckraum 9 aufbauende Druck ist abhängig von der Einstellung des Rückschlagventils 16, über das auch überschüssiges Druckmedium abströmen kann.

Zur Verschiebung des Anschlages 11 nach rechts ist dem Druckraum 13 Druckmedium zuzuleiten und die Druckräume 9 und 10 sind zu entlüften. Dies wird in der Weise bewerk­ stelligt, daß das Verstellventil 15 nach links in die Endstellung gebracht wird. Über die Anschlußleitung 17 ist der Druckraum 13 somit an die Druckmittelleitung 7 angeschlossen, so daß der Anschlag 11 von dem Druckmedium beaufschlagt ist und, da die Druckräume 9 und 10 entlüftet sind, nach rechts verschoben wird. Da bei dieser Verstell­ bewegung der Verstellkolben 3 mitgenommen wird und dessen Kolbenstange 4 mit einer Markierung 20 versehen ist, ist erkennbar, welche Lage der Anschlag 11 jeweils einnimmt. Durch Rückführung des Verstellventils 15 in dessen Mittel­ lage kann die Verstellbewegung, sobald der Anschlag 11 die gewünschte Lage eingenommen hat, unterbrochen werden. Die Entlüftung des Druckraumes 9 erfolgt hierbei über einen Teil der Druckmittelleitung 7 sowie die Zweigleitung 19, wobei das in dieser angeordnete Rückschlagventil 16 durch den durch die Verstellbewegung des Verstellkolbens 3 sich aufbauenden Druck geöffnet wird. Das Steuerventil 14, das sich in der gezeigten Stellung befindet, wird somit überbrückt.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 ist mit Hilfe des 3-Wege-Verstellventils 15′ in dessen linker Endstellung dem Druckraum 13 Druckmittel über die Zweigleitung 7′ zuzuführen, in der mittleren Stellung des Verstellventils 15′ ist das Druckmedium in dem Druckraum 13 eingesperrt und in der rechten Endstellung ist der Druckraum 13 über eine versetzt eingezeichnete Zweigleitung 17′ entlüftet. Das Steuerventil 14′ ist hierbei als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, so daß den Druckräumen 9 und 10 wechselweise Druckmedium zugeführt werden kann bzw. diese entlüftet sind. Außerdem sind bei einer Druckmittelzufuhr in den Druckraum 13 des Zylinders 2 die Druckräume 9 und 10 - das Steuerventil 14′ befindet sich in der rechten Endstellung - entlüftet.

Durch Betätigen der Ventile 14 und 15 bzw. 14′ und 15′ ist somit auf einfache Weise die Lage des Anschlages 11 in dem Zylinder 2 zu verändern und damit der Verstell­ bereich des Verstellkolbens 3 einzustellen. Selbstver­ ständlich kann insbesondere bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 zur Verstellung und Arretierung des Anschlages 11 auch ein fremdes Druckmedium verwendet werden, das beispielsweise bei einer stationären Anordnung der Servo­ einrichtung 1 einer Druckmittelleitung entnommen wird. Zur Betätigung des Verstellkolbens 3 könnte demnach Druckluft verwendet werden, zur Arretierung des Anschlages 11 ist jedoch ein inkompressibles Druckmedium erforderlich.

Claims (6)

1. Servoeinrichtung zur Betätigung eines Schwenkarmes einer Bodenbearbeitungsmaschine, eines Pressenstempels oder eines ähnlichen Verstellgliedes, bestehend aus einem in einen Zylinder eingesetzten und beidseitig von einem Druckmedium beaufschlagbaren Verstellkolben, der unmittelbar oder über Zwischenglieder mit dem Verstellglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Verstellweges (S) des Verstell­ kolbens (3) in dem Zylinder (2) ein Anschlag (11) angeordnet ist, der verschiebbar in dem Zylinder (2) geführt und auf der dem Verstellkolben (3) abgewandten Seite (Oruckraum 13) zur Einstellung des jeweiligen Verstellbereiches (S ₁) des Verstellkolbens (3) von Druckmedium beaufschlagbar und durch dieses arretierbar ist.

2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (11) durch einen von der Kolbenstange (4) des Verstellkolbens (3) durchgriffenen Ring (12) gebildet ist.

3. Servoeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) des Verstellkolbens (3) mit einem Kanal (8′) zur Zuführung von Druckmedium in den Druckraum (10) zwischen dem Anschlag (11) und dem Verstellkolben (3) versehen ist.

4. Servoeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) des Verstellkolbens (3) in dem aus dem Zylinder (2) ausfahrbaren Bereich mit einer Markierung (20) zur Anzeige der jeweiligen Lage des Anschlages (11) versehen ist.

5. Servoeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Verstellkolbens (3) sowie des Anschlages (11) und dessen Arretierung mittels eines in die an den Zylinder (2) angeschlossenen Druckmittelleitungen (7, 8) eingesetzten 2/2-Wege-Steuer­ ventils (14) sowie eines 4/3-Wege-Verstellventils (15) und einem das Steuerventil (14) überbrückenden Rück­ schlagventil (16) steuerbar sind.

6. Servoeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Verstellkolbens (3) mittels eines in die an den Zylinder (2) angeschlossenen Druckmittelleitungen (7, 8) eingesetzten 3/2-Wege-Steuer­ ventils (14′) und die Beaufschlagung des Anschlages (11) und dessen Arretierung mittels eines in eine Anschlußleitung (17) eingesetzten 3-Wege-Verstellventils (15′) steuerbar sind.