DE4023670C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a machine tool according to the Preamble of claim 1.
Bei einer aus DD-PS 2 03 101 bekannten hydraulischen Steuerungsvorrichtung, z.B. für eine Werkzeugmaschine, wird bewußt eine Funktionstrennung zwischen der Richtungsteuerung und der Bewegungssteuerung vorgenommen. Das für die Richtungssteuerung verantwortliche Richtungssteuerventil ist allen Antrieben gemeinsam zugeordnet und verleiht den beiden Hauptleitungen wechselseitig wahlweise die Zulauf- oder die Rücklauffunktion. Die Bewegungssteuerung erfolgt durch das Absperrventil jedes Antriebs. Aus dem wahlweisen Vertauschen der Zulauf- und der Rücklauffunktion resultiert kein funktioneller Nachteil für die hydraulische Steuerungsvorrichtung, wenn die Bewegungsrichtung des Antriebs durch die über das Richtungssteuerventil mögliche Wahl der Zulauf- bzw. Rücklauffunktion festgelegt, der Antrieb dann über sein Absperrventil an die Hauptleitung bzw. beide Hauptleitungen angeschlossen, verfahren und nach Abschluß der Bewegung oder bei Erreichen einer gewünschten Stellung von der Hauptleitung bzw. den Hauptleitungen wieder abgetrennt wird. Bei in beiden Richtungen bewegbaren Antrieben sind jedem Antrieb zwei Absperrventile zugeordnet, die Platz benötigen und auch bei paarweiser Betätigung schwierig zu steuern sind. Es muß nämlich sichergestellt sein, daß bei Durchgang des einen Absperrventils der Durchgang durch das andere Absperrventil exakt zur gleichen Zeit um das gleiche Maß geöffnet wird, bzw. daß beide Absperrventile exakt zum gleichen Zeitpunkt und auf gleiche Weise in ihre Absperrstellung gehen. Bei elektromagnetischer Betätigung der Absperrventile benötigt jedes Absperrventil einen eigenen Schaltmagneten. Gerade moderne Proportionalmagneten sind teuer und in Relation zum Gehäuse des gesteuerten Ventils oft größer und schwerer als dieses.In a hydraulic known from DD-PS 2 03 101 Control device, e.g. for a machine tool deliberately a separation of functions between the Directional control and motion control performed. That for directional control Responsible directional control valve is everyone Drives assigned together and gives the two Main lines alternately either the inlet or the rewind function. The movement control takes place through the shut-off valve of each actuator. From the optional swapping of the inlet and the Rewind function does not result in a functional disadvantage for the hydraulic control device if the Direction of movement of the drive through the Directional control valve possible choice of the inlet or Return function set, the drive then be over Shut-off valve on the main line or both Main lines connected, move and after Completion of the movement or when reaching one desired position from the main line or Main lines is disconnected again. In both There are two directions for each actuator Shut-off valves assigned that need space and also are difficult to control when operated in pairs. It namely, it must be ensured that when the one shut-off valve the passage through the other Shut-off valve at exactly the same time by the same amount is opened, or that both shut-off valves exactly to at the same time and in the same way in their Go into the shut-off position. With electromagnetic Operation of the shut-off valves requires everyone Shut-off valve has its own switching magnet. Just modern proportional magnets are expensive and in relation to the housing of the controlled valve often larger and heavier than this.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die hydraulische Steuerungsvorrichtung kompakter und kostengünstiger ist als die bekannte und bei der die Steuerungsgenauigkeit für die Antriebe höher als bei der bekannten Steuerungsvorrichtung ist.The invention has for its object a To create machine tools of the type mentioned at the outset, in which the hydraulic control device is more compact and is cheaper than the known one and the Control accuracy for the drives higher than that of the known control device.
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved in connection with the generic term features according to the characterizing Part of claim 1 specified features solved.
Beide Anschlußleitungen werden über das gemeinsame, platzsparende Doppel-Absperrventil geführt. Das Doppel-Absperrventil ist kompakt und relativ leicht. Die Strömung in jeder Anschlußleitung wird in jeder Strömungsrichtung exakt gesteuert. Es ist für einen bewegungsumkehrbaren Antrieb für das Doppel-Absperrventil nur ein einziger Schaltmagnet erforderlich, was den baulichen und kostenseitigen Aufwand erheblich verringert. Zum kompakten Aufbau kommt der Vorteil einer außerordentlich hohen Steuergenauigkeit, weil die Druckmittelströmungen in beiden Anschlußleitungen synchron und gleichartig gesteuert werden. Daraus resultiert ein verzögerungsfreies Ansprechen des Antriebs sowie ein schlagartiges Anhalten nach Wunsch. Auch kleinste Bewegungshübe lassen sich präzise steuern. Der verrohrungs- und steuerungstechnische Aufwand wird auf ein optimales Minimum reduziert.Both connecting lines are space-saving double shut-off valve. The Double shut-off valve is compact and relatively light. The Flow in every connecting line is in every Direction of flow precisely controlled. It is for one reversible drive for the Double shut-off valve just a single solenoid required what the structural and cost side Effort significantly reduced. The compact structure comes the advantage of an extraordinarily high Control accuracy because the pressure medium flows in two connecting lines synchronous and similar to be controlled. This results in a immediate response of the drive and a sudden stopping as desired. Even the smallest Movement strokes can be precisely controlled. The piping and control engineering effort is on an optimal minimum reduced.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform mit eigenständiger erfinderischer Bedeutung geht aus Anspruch 2 hervor. Dieses Doppel-Wege-Absperrventil mit den in beiden Richtungen durchströmbaren, steuerbaren Sitzventileinheiten ist nicht nur zu Anwendung bei einer Werkzeugmaschine geeignet, sondern auch für die Steuerung anderer richtungsumkehrbarer Hydroverbraucher, bei denen es auf einen kompakten Aufbau und eine hohe Steuerungspräzision ankommt. Der Vorteil dieses Ventilkonzepts kommt jedoch besonders gut bei einer Werkzeugmaschine zum Tragen, bei der geringer Platzbedarf für die hydraulischen Komponenten ebenso wichtig ist, wie eine hohe Steuerungspräzision der Antriebe. In beiden Strömungsrichtungen ist in jeder Sitzventileinheit die Druckentlastung wirksam, was die Betätigungskraft für den gemeinsamen Schaltmagneten gering hält. Dadurch, daß der Druckentlastungskolben vom Stößel getrennt ist, bleibt die Druckentlastung des Ventilschließelementes unabhängig vom Bewegungswiderstand des Stößels. Ein trockener Gleichstrom- oder Wechselstrommagnet ist ein kostengünstiger und einfach anzubauender Serienteil. Die Steuerstellungen und Absperrstellungen beider Ventilschließelemente werden mit hoher Präzision synchron eingesteuert. Das Absperrventil ist einfach aufgebaut und montierbar, läßt sich baukastenartig aus einfachen, preiswerten Teilen zusammensetzen und wegen der kleinen Baugröße wünschenswert nahe am Antrieb positionieren. Es läßt sich einfach im Hinblick auf Lasthalten und hydraulisches Blockieren gestalten, d.h. schieberdicht oder leckölfrei auslegen. A particularly useful embodiment with independent inventive meaning goes out Claim 2 out. This double-way shut-off valve with the flowable, controllable in both directions Seat valve units are not only for use with one Machine tool suitable, but also for the Control of other reversible hydraulic consumers, where it has a compact structure and a high Control precision arrives. The advantage of this However, the valve concept comes particularly well with one Machine tool to carry at the lower Space requirements for the hydraulic components as well what is important is how high control precision the Drives. In both directions of flow is in everyone Seat valve unit the pressure relief effective what the Actuating force for the common switching magnet keeps low. The fact that the pressure relief piston from If the tappet is separated, the pressure relief of the Valve closing element regardless of Resistance to movement of the ram. A dry one DC or AC magnet is a cost-effective and easy to install serial part. The Control positions and shut-off positions of both Valve closing elements are synchronized with high precision controlled. The shut-off valve is simple and mountable, can be built like a modular system from simple assemble inexpensive parts and because of the small Position the size desirably close to the drive. It can be easily with regard to load holding and Design hydraulic locking, i.e. slide-tight or lay out without oil.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird die Betätigungskraft des einzigen Schaltmagneten synchron auf beide Sitzventileinheiten übertragen. Der Doppelhebel läßt sich so auslegen und lagern, daß eine gewünschte Kraftübersetzung und Weguntersetzung vom Schaltmagneten auf die Ventilschließelemente entsteht, so daß ein kleinbauender Schaltmagnet mit geringer Magnetkraft auch zum Steuern großer Druckmittelmengen bzw. hoher Drücke ausreicht.In the embodiment according to claim 3, the Actuating force of the single switching magnet synchronously transferred to both poppet valve units. The Double lever can be designed and stored so that one desired power transmission and reduction from Switching magnets on the valve closing elements so that a small-sized switching magnet with less Magnetic force also for controlling large amounts of pressure medium or high pressures is sufficient.
Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 4 hervor. Mit dieser Auslegung erfüllt das Absperrventil eine Überlastsicherung bzw. Schockfunktion.Another expedient embodiment is based Claim 4 out. With this interpretation, this fulfills Shut-off valve an overload protection or Shock function.
Eine bauliche Vereinfachung ist bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 mit dem einstückig mit dem Druckentlastungskolben ausgebildeten Ventilschließelement gegeben. Der die Einheit aus Ventilschließelement und Druckentlastungskolben durchsetzende Druckentlastungskanal spart aufwendig herzustellende Druckentlastungskanäle im Ventilgehäuse ein.A structural simplification is in the embodiment according to claim 5 with the one piece with the Pressure relief piston trained Given valve closing element. The unity Valve closing element and pressure relief piston penetrating pressure relief duct saves time and money Pressure relief channels to be produced in the valve housing a.
Herstellungs- und montagetechnisch ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 zweckmäßig.Manufacturing and assembly technology is also the Embodiment according to claim 6 useful.
Eine weitere wichtige Ausführungsform ist aus Anspruch 7 zu entnehmen. Ein Differentialantrieb, der bei doppelseitiger Beaufschlagung mittels Flächenunterschieden arbeitet, benötigt üblicherweise ein verhältnismäßig aufwendiges Steuerventilkonzept. Da im vorliegenden Fall die Hauptleitungen wechselweise die Zulauf- bzw. Rücklauffunktion übernehmen, wird mit dem Doppel-Wege-Absperrventil und dem Wechselventil die Differentialantriebssteuerung besonders einfach. Für das Lasthalten und/oder hydraulische Blockieren des Antriebs sorgt zweckmäßigerweise das Absperrventil. Das Wechselventil übernimmt hingegen die gleichzeitige Beaufschlagung beider Seiten des Differentialantriebes.Another important embodiment is from claim 7 refer to. A differential drive that at double-sided exposure by means of Area differences works, usually required a relatively complex control valve concept. There in the present case, the main lines alternately Take over or return function is with the Double-way shut-off valve and the shuttle valve Differential drive control particularly easy. For the Holding the load and / or hydraulic blocking of the drive conveniently provides the shut-off valve. The The shuttle valve, however, takes over the simultaneous one Actuation of both sides of the differential drive.
Vorteilhaft ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 8. 4/3-Wegesteuerschieber sind in verschiedensten Auslegungen handelsüblich, funktionssicher und elektrisch zuverlässig zu steuern. Sie werden in der Regel bis zu Druckbereichen von ca. 350 bar eingesetzt, weil bei höheren Drücken eine Verklemmungsgefahr auftritt und die Leckverluste zunehmen.The embodiment according to FIG Claim 8. 4/3-way spools are in various designs customary in the trade, to operate reliably and electrically reliably. They are usually up to pressure ranges of approx. 350 bar used because at higher pressures Risk of jamming occurs and the leakage losses increase.
Deshalb ist für höhere Drücke ob halb von ca. 350 bar die Ausführungsform gemäß Anspruch 12 zweckmäßig. Die Sitzventile haben den Vorteil verklemmungsfreien Arbeitens selbst nach langen Stillstandszeiten.That is why for higher pressures it is half of approx the embodiment according to claim 12 useful. The Seat valves have the advantage of non-jamming Working even after long downtimes.
Wichtig ist weiterhin die Ausführungsform gemäß Anspruch 9, weil in der Nullstellung des 4/3-Wegesteuerschiebers der Druck in den Hauptleitungen nicht absinkt. Andernfalls bestünde nämlich die Gefahr, daß wegen des rascheren Ansprechens des 4/3-Wegesteuerschiebers in Relation zum Ansprechen der Doppel-Absperr-Wegenventile am Antrieb ein Druckabfall spürbar würde, da das Doppel-Wege-Absperrventil seine Sperrstellung noch nicht sicher erreicht hat, wenn der 4/3-Wegesteuerschieber bereits in seiner Nullstellung angelangt ist.The embodiment according to claim is also important 9, because in the zero position of the 4/3-way spool the pressure in the main lines does not drop. Otherwise there would be a risk that because of the faster response of the 4/3-way spool in Relation to the response of the double shut-off directional valves a drop in pressure would be noticeable on the drive, since Double-way shut-off valve has not yet closed position has reached safely when the 4/3-way spool has already reached its zero position.
Wichtig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 10, weil die Verknüpfungsschaltung ein rasches und genaues Ansprechen der jeweils angesteuerten Antriebe sicherstellt. Das Richtungssteuerventil wird jeweils gleichzeitig mit den Absperrventilen betätigt, um nicht energievergeudend eine Hauptleitung voreilend unter hohen Druck zu setzen bzw. umgekehrt eine Hauptleitung voreilend zu entlasten.The embodiment according to claim is also important 10 because the logic circuit is fast and exact response of the actuated drives ensures. The directional control valve is each actuated simultaneously with the shut-off valves, so as not energy wasting leading a main line under high pressure or vice versa a main line leading to relieve.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 11 wird mittels des Verzögerungsgliedes der bauartbedingte Ansprechunterschied zwischen den Absperrventilen und dem Richtungssteuerventil kompensiert.In the embodiment according to claim 11, means of the delay element of the design Response difference between the shut-off valves and the Directional control valve compensated.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 13 wird jeweils nur ein Antrieb gesteuert, während die anderen Antriebe blockiert bleiben.In the embodiment according to claim 13, respectively only one drive is controlled while the other drives stay blocked.
Gemäß Anspruch 14 werden hingegen mehrere Antriebe gleichzeitig angesteuert. Mittels Rückschlagventilen oder Drosseln kann dafür gesorgt werden, daß bestimmte Antriebe Priorität gegenüber anderen Antrieben haben.According to claim 14, however, several drives controlled at the same time. Using check valves or Throttles can ensure that certain Drives have priority over other drives.
Anhand der schematischen Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigenEmbodiments of the Subject of the invention explained. Show it
Fig. 1 schematisch eine Werkzeugmaschi ne mit einer elektrohydrauli schen Steuerungsvorrichtung in Form eines Blockschaltbildes ohne elektrische Verbindungen, Fig. 1 shows schematically a Werkzeugmaschi ne with a elektrohydrauli's control device in the form of a block diagram, without electrical connections,
Fig. 1a eine Detailvariante des Block schaltbildes, FIG. 1a is a detail variant of the block diagram,
Fig. 2 ein Schaltungsbild einer elek trischen Verknüpfungsschaltung für die Werkzeugmaschine gemäß den Fig. 1 oder 1a, Fig. 2 is a circuit diagram of an elec trical logic circuit for the machine tool according to FIGS. 1 and 1a,
Fig. 3a, 3b, 3c einander zugeordnete Schnitte eines Doppel-Wege-Absperrven tiles, wie es in Fig. 1 symbo lisch gezeigt ist, FIGS. 3a, 3b, 3c mutually assigned sections of a double-way blocking valve tiles, as shown in Fig. 1 symbo lisch,
Fig. 3d einen vergrößerten Teilschnitt, entsprechend Fig. 3b, Fig. 3d is an enlarged partial section corresponding to Fig. 3b,
Fig. 4 einen Teil einer weiteren Aus führungsform mit Differential antrieben und Fig. 4 drives part of another form of imple mentation with differential and
Fig. 5 einen Teil einer weiteren Aus führungsform mit einem abgewan delten Richtungssteuerventil. Fig. 5 shows a part of a further embodiment with a modified directional control valve.
Gemäß Fig. 1 enthält eine Werkzeugmaschine M (strichpunktiert schematisch angedeutet) mit hydraulischen Antrieben A bewegbare Komponenten, z.B. eine Werkzeug-Schwenkvorrichtung WS, einen Werkzeugträger WT, einen Werkzeuggreifer WG, eine Werkzeug-Spannvorrichtung WS′ und weitere, nicht-gezeigte, übliche Einrichtungen. Die Antriebe A sind mittels einer elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung S, vorzugsweise einzeln, ansteuerbar. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Antrieb A für den Werkzeugschwenkarm WS ein doppelseitig beaufschlagbarer Hydraulikzylinder Z1, der die Last halten muß und hydraulisch blockierbar sein muß. Der Antrieb A des Werkzeugträgers WT ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder Z2, der nur in Einfahrrichtung die Last halten muß. Der Antrieb A des Werkzeuggreifers WG ist ein doppelseitig beaufschlagbarer Hydraulikzylinder Z3, der in beiden Richtungen nicht-lasthaltend ausgelegt ist. Der Antrieb A für die Werkzeug-Spannvorrichtung WS′ ist ein gegen eine Rückholfeder arbeitender, einseitig beaufschlagbarer Hydraulikzylinder Z4, der gegen die Kraft der Rückholfeder lasthaltend ausgelegt ist.Referring to FIG. 1, a machine tool M comprises (dash-dot lines schematically indicated) movable with hydraulic drives A component, such as a tool oscillating device WS, a tool support WT, a tool gripper WG, a tool-clamping device WS 'and further, non-shown, conventional means . The drives A can be controlled by means of an electro-hydraulic control device S, preferably individually. In the embodiment shown, the drive A for the tool swivel arm WS is a double-acting hydraulic cylinder Z 1 , which must hold the load and must be hydraulically lockable. The drive A of the tool carrier WT is a double-acting hydraulic cylinder Z 2 , which only has to hold the load in the retracting direction. The drive A of the tool gripper WG is a hydraulic cylinder Z 3 that can be acted on from both sides and is designed to be non-load-bearing in both directions. The drive A for the tool clamping device WS 'is a working against a return spring, one-sided hydraulic cylinder Z 4 , which is designed to hold the load against the force of the return spring.
In der elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung S sind zwei parallele Hauptleitungen H1 und H2 vorgesehen, an die parallel der Hydraulikzylinder Z1 über Anschlußleitungen 8, 9 der Hydraulikzylinder Z2 über Anschlußleitungen 10, 11 und der Hydraulikzylinder Z3 über Anschlußleitungen 12, 13 angeschlossen sind, während der Hydraulikzylinder Z4 mit einer einzigen Anschlußleitung 14 an die Hauptleitung H1 angeschlossen ist. Jedem Antrieb ist in seinen Anschlußleitungen bzw. in seiner Anschlußleitung ein elektrisch betätigbares steuerbares Steuerventil V zugeordnet. Die Hauptleitungen H1, H2 sind an ein Richtungssteuerventil R angeschlossen, das im vorliegenden Fall ein 4/3-Wegesteuerschieber 4 mit entlasteter Mittelstellung ist. Eine Pumpe P bzw. 1 ist über eine Pumpenleitung 3 an das Richtungssteuerventil R angeschlossen. Parallel dazu liegt ein Tank T an der Pumpenseite des Richtungssteuerventils R. Ein Druckbegrenzungsventil 2 überwacht den Druck der Pumpenleitung 3.In the electro-hydraulic control device S two parallel main lines H 1 and H 2 are provided, to which the hydraulic cylinder Z 1 are connected in parallel via connecting lines 8 , 9, the hydraulic cylinder Z 2 via connecting lines 10 , 11 and the hydraulic cylinder Z 3 via connecting lines 12 , 13 , while the hydraulic cylinder Z 4 is connected to the main line H 1 with a single connecting line 14 . Each drive is assigned an electrically operable controllable control valve V in its connecting lines or in its connecting line. The main lines H 1 , H 2 are connected to a directional control valve R, which in the present case is a 4/3 directional control slide 4 with a relieved middle position. A pump P or 1 is connected to the directional control valve R via a pump line 3 . In parallel, there is a tank T on the pump side of the directional control valve R. A pressure relief valve 2 monitors the pressure of the pump line 3 .
Das Richtungssteuerventil R ist mittels zweier Schaltmagnete m1, m2 bzw. 5, 6 gegen Rückstellfedern 7 betätigbar. In der einen Schaltstellung des 4/3-Wegesteuerschiebers 4 ist die Pumpenleitung 2 direkt mit der Hauptleitung H1 verbunden und die Hauptleitung H2 zum Tank offen; in der anderen Steuerstellung ist die Hauptleitung H2 mit der Pumpenleitung 3 verbunden und dafür die Hauptleitung H1 mit dem Tank. In der Nullstellung sind die Hauptleitungen H1, H2 zum Tank T, entlastet.The directional control valve R can be actuated by means of two switching magnets m 1 , m 2 or 5 , 6 against return springs 7 . In the one switching position of the 4/3 directional control slide 4 , the pump line 2 is connected directly to the main line H 1 and the main line H 2 to the tank is open; in the other control position the main line H 2 is connected to the pump line 3 and therefore the main line H 1 to the tank. In the zero position, the main lines H 1 , H 2 to the tank T are relieved.
Das Steuerventil V des Hydraulikzylinders Z1 ist ein Doppel-Wege-Absperrventil 15, vorzugsweise ein 4/2-Wege-Absperrventil mit einem einzigen Schaltmagneten m3 bzw. 18, der gegen eine Feder 17 arbeitet (s. auch Fig. 3a-3d). Das Ventil 15 ist - wie bei 16 angedeutet - doppelseitig leckölfrei ausgelegt, d.h. als Sitzventil konzipiert, so daß in der Sperrstellung Druckmittel in keiner Richtung und durch keine Anschlußleitung durchleckt.The control valve V of the hydraulic cylinder Z 1 is a double-way shut-off valve 15 , preferably a 4/2-way shut-off valve with a single switching magnet m 3 or 18 , which works against a spring 17 (see also FIGS . 3a-3d ). The valve 15 is - as indicated at 16 - designed double-sided leak oil-free, ie designed as a poppet valve, so that in the blocking position pressure medium does not leak in any direction and through no connecting line.
Das Steuerventil V des Hydraulikzylinders Z2 ist ein Doppel-Wege-Absperrventil 15′ mit einem einzigen Schaltmagneten 18 bzw. m4. Nur die Anschlußleitung 10 ist in der Sperrstellung des Ventils 15′ in beiden Richtungen leckölfrei abgesperrt. Die Anschlußleitung 11 ist hingegen, wie bei 19 angedeutet, in beiden Richtungen schieberdicht, d.h., Lecköl kann auftreten.The control valve V of the hydraulic cylinder Z 2 is a double-way shut-off valve 15 'with a single switching magnet 18 or m 4th Only the connecting line 10 is blocked in the locked position of the valve 15 'in both directions without leakage oil. The connecting line 11 , however, is, as indicated at 19 , slide-tight in both directions, ie leakage oil can occur.
Das Steuerventil V des Hydraulikzylinders Z3 ist ein Doppel-Wege-Absperrventil 15′′ mit einem einzigen Schaltmagneten m5 bzw. 18. Beide Anschlußleitungen 12, 13 sind in der Absperrstellung schieberdicht.The control valve V of the hydraulic cylinder Z 3 is a double-way shut-off valve 15 '' with a single solenoid m 5 and 18 respectively. Both connecting lines 12 , 13 are slide-tight in the shut-off position.
Das Steuerventil V des Hydraulikzylinders Z4 ist ein Einfach-Wege-Absperrventil 20 mit einem Schaltmagneten 18 bzw. m6, der gegen die Feder 17 arbeitet. Wie bei 21 angedeutet, ist die Anschlußleitung 14 in beiden Richtungen leckölfrei, wenn das Ventil 20 in der Sperrstellung steht.The control valve V of the hydraulic cylinder Z 4 is a single-way shut-off valve 20 with a switching magnet 18 or m 6 , which works against the spring 17 . As indicated at 21 , the connecting line 14 is leak-free in both directions when the valve 20 is in the blocking position.
Zum Bewegen eines der Antriebe wird durch Betätigen des Richtungssteuerventils R einer der beiden Hauptleitungen H1 bzw. H2 die Zulauffunktion und der anderen die Rücklauffunktion zugewiesen. Im wesentlichen gleichzeitig wird der den zu betätigenden Antrieb zugehörige Schaltmagnet des Steuerventils V erregt und der Antrieb verfahren. Ist die gewünschte Stellung des Antriebs erreicht, dann wird der Schaltmagnet des Steuerventils V entregt und das Richtungssteuerventil R in die Nullstellung zurückgeschaltet. Zur Betätigung dient zweckmäßigerweise eine elektrische Verknüpfungsschaltung, wie sie schematisch aus Fig. 2 entnehmbar ist.To move one of the drives, actuating the directional control valve R assigns one of the two main lines H 1 and H 2 the feed function and the other the return function. Essentially simultaneously, the switching magnet of the control valve V associated with the drive to be actuated is excited and the drive is moved. If the desired position of the drive is reached, the switching magnet of the control valve V is de-energized and the directional control valve R is switched back to the zero position. An electrical logic circuit, as can be seen schematically in FIG. 2, is expediently used for actuation.
Gemäß Fig. 2 ist die Verknüpfungsschaltung K an Druckknopfschalter 22, 23, 24 und 25 für die Hydraulikzylinder Z1, Z2, Z3, Z4 angeschlossen. Jeder Druckknopfschalter besitzt zwei Druckknöpfe 26, 27; 28, 29; 30, 31; 32, 33, deren jeder einer Bewegungsrichtung (Ausfahren oder Einfahren) zugeordnet ist. Mit jedem Druckknopf wird ein Schalter 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41 betätigt, der im vorliegenden Ausführungsfall zwei elektrische Signalleitungen gleichzeitig betätigt, von denen die eine zu einem Schaltbetätigungsrelais 48 oder 49 des Richtungssteuerventils und die andere zu einem Schaltbetätigungsrelais 50, 51, 52, 53 für die Steuerventile V führt. Die Schaltmagneten m1 bis m6 bzw. 5, 6, 18, die geerdet sind, sind über Schalter 42, 43, 44, 45, 46, 47 einzeln an eine Spannungsversorgung 48 anschließbar. Die Schaltbetätigungsrelais 48, 49, 50, 51, 52, 53 schließen bzw. öffnen diese Schalter. Mit dem Druckknopf 33 für den Hydraulikzylinder Z4 braucht primär nur der Schaltmagnet 18 bzw. m6 erregt zu werden, weil gemäß Fig. 1 in der Mittelstellung des Steuerventils ohnedies beide Hauptleitungen H1, H2 mit dem Tank verbunden und damit druckentlastet sind, d.h. daß das Druckmittel aus dem Hydraulikzylinder Z4 allein durch Öffnen des Steuerventils V abströmen kann. Allerdings kann - wie bei 54 strichliert angedeutet - der Schalter 41 den Schaltmagneten 6 bzw. m2 schalten, um die Hauptleitung H1, an die die Anschlußleitung 14 angeschlossen ist, auf diese Weise zum Tank T zu entlasten. Die Verknüpfungsschaltung gemäß Fig. 2 ist nur schematisch dargestellt. Sie kann mit gleicher Funktion auch aus anderen üblichen elektrischen oder elektronischen Gliedern bestehen.Referring to FIG. 2, the switching circuit K to push-button switches 22, 23, 24 and 25 connected to the hydraulic cylinder Z 1, Z 2, Z 3, Z 4. Each push button switch has two push buttons 26 , 27 ; 28 , 29 ; 30 , 31 ; 32 , 33 , each of which is assigned to a direction of movement (extending or retracting). With each push button a switch 34 , 35 ; 36 , 37 ; 38 , 39 ; 40 , 41 actuated, which actuates two electrical signal lines simultaneously in the present embodiment, one of which leads to a switching actuating relay 48 or 49 of the directional control valve and the other to a switching actuating relay 50 , 51 , 52 , 53 for the control valves V. The switching magnets m 1 to m 6 or 5 , 6 , 18 , which are grounded, can be individually connected to a voltage supply 48 via switches 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 . The switching actuation relays 48 , 49 , 50 , 51 , 52 , 53 close or open these switches. With the push button 33 for the hydraulic cylinder Z 4 , only the switching magnet 18 or m 6 needs to be energized, because according to FIG. 1 both main lines H 1 , H 2 are connected to the tank anyway and thus relieved of pressure, that is, the pressure medium can flow out of the hydraulic cylinder Z 4 solely by opening the control valve V. However, as indicated by dashed lines at 54 , the switch 41 can switch the switching magnet 6 or m 2 in order to relieve the main line H 1 , to which the connecting line 14 is connected, to the tank T in this way. The logic circuit shown in FIG. 2 is shown only schematically. With the same function, it can also consist of other conventional electrical or electronic elements.
Die Signalleitungen zu den Schaltrelais 48, 49 sind in Fig. 2 über ein Verzögerungsglied X geführt. Dieses bewirkt eine, z.B. 30-40 Millisekunden betragende Verzögerung beim Schalten des Richtungssteuerventils R in die Nullstellung, um zu verhindern, daß die Hauptleitungen schon mit dem Tank T verbunden sind, wenn die Steuerventile V noch nicht ihre Sperrstellungen erreicht haben. Diese Verzögerung könnte auch auf andere, nicht gezeigte Weise und mit anderen Mitteln erzeugt werden.The signal lines to the switching relays 48 , 49 are guided in FIG. 2 via a delay element X. This causes a delay, for example 30-40 milliseconds, when the directional control valve R is switched to the zero position, in order to prevent the main lines from being connected to the tank T when the control valves V have not yet reached their blocking positions. This delay could also be generated in other ways, not shown, and by other means.
In Fig. 1a ist das Richtungssteuerventil R ein 4/3-Wegesteuerschieber 4′′ mit in der Nullstellung blockierten Hauptleitungen H1, H2. In diesem Fall können das Richtungssteuerventil R und die jeweiligen Steuerventile V gleichzeitig geschaltet werden.In Fig. 1a, the directional control valve R is a 4/3-way spool 4 '' with main lines H 1 , H 2 blocked in the zero position. In this case, the directional control valve R and the respective control valves V can be switched simultaneously.
Aus den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d ist eine konkrete Ausführungsform des Doppel-Wege-Absperrventils 15 von Fig. 1 entnehmbar, wobei Fig. 3b ein Schnitt in der Ebene II-II von Fig. 3a, Fig. 3c ein Schnitt in der Ebene III-III von Fig. 3b und Fig. 3d ein vergrößerter Ausschnitt von Fig. 3b sind.From Figs. 3a, 3b, 3c and 3d is a concrete embodiment of the dual-way valve 15 of FIG. 1 removed, Fig. 3b is a section on the plane II-II of Fig. 3a, Fig. 3c is a section in the plane III-III of Fig. 3b and Fig. 3d are an enlarged section of Fig. 3b.
Das Doppel-Wege-Absperrventil 15 weist ein quaderförmiges Gehäuse 70 mit zwei darin nebeneinander und parallel gebohrten Kammern 71 und 72 auf. In den Kammern 71 und 72 sind zwei Sitzventileinheiten 77 und 78 enthalten. Zwei Gehäuseseiten werden von einem Adapterteil 73 umgriffen, das am Gehäuse 70 befestigt ist und den Schaltmagneten m3 bzw. 18 trägt. Ein Betätiger 74 des Magneten m3 bzw. 18 ragt in einen Hohlraum des Adapters 73 und beaufschlagt dort einen Querzapfen eines Doppelhebels 75, der um eine gehäusefeste Schwenkachse 76 schwenkbar und als Winkelhebel ausgebildet ist. Der Doppelhebel 75 weist zwei Hebelteile 75a, 75b auf, deren jeder eine Sitzventil-Einheit 77, 78 beaufschlagt.The double-way shut-off valve 15 has a cuboid housing 70 with two chambers 71 and 72 drilled therein in parallel and side by side. Two poppet valve units 77 and 78 are contained in chambers 71 and 72 . Two sides of the housing are encompassed by an adapter part 73 which is fastened to the housing 70 and carries the switching magnet m 3 or 18 . An actuator 74 of the magnet m 3 or 18 protrudes into a cavity of the adapter 73 and acts there on a cross pin of a double lever 75 which is pivotable about a pivot axis 76 fixed to the housing and is designed as an angle lever. The double lever 75 has two lever parts 75 a, 75 b, each of which acts on a seat valve unit 77 , 78 .
Aus Fig. 3c ist ersichtlich, wie die Anschlußleitungen 8, 9 und die Hauptleitungen H1, H2 an die Kammern 71, 72 angeschlossen sind.From Fig. 3c it can be seen how the connecting lines 8 , 9 and the main lines H 1 , H 2 are connected to the chambers 71 , 72 .
Gemäß Fig. 3d besteht jede Sitzventil-Einheit 77, 78 aus einer von einer Kontermutter 80 dicht festgelegten Hülse 79, die einen die Hauptleitung H2 von der Anschlußleitung 9 trennenden Dichtsitz 81 bildet. Im Inneren der Hülse 79 ist ein Ventilschließelement 82 verschiebbar geführt, das mit einem Entlastungskolben 83 als Einheit einstückig ausgebildet ist. Auf der Seite der Hauptleitung H2 beaufschlagt die Feder 17 das Ventilschließelement 82 in Schließrichtung. Im Inneren der aus Ventilschließelement 82 und Entlastungskolben 83 bestehenden Einheit verläuft ein längsdurchgehender Druckentlastungskanal 85, der den Druck von der Hauptleitung H2 zur anderen Seite des Entlastungskolbens 83 überträgt. Die dem Sitz 81 zugewandte Beaufschlagungsseite des Entlastungskolbens 83 wird vom Druck in der Anschlußleitung 9 beaufschlagt. In der Kontermutter 80 ist verschiebbar und abgedichtet ein Stößel 84 geführt, an dem der Hebelteil 75b anliegt. Der Stößel 84 ist vom Entlastungskolben 83 getrennt. Das Ventilschließelement 82 wird durch Druck auf den Stößel 84 gesteuert geöffnet. Die Feder 17 führt nach Verringerung des Drucks auf den Stößel 84 das Schließelement 82 in Richtung auf seinen Sitz 81 zurück.According to FIG. 3d, each seat valve unit 77 , 78 consists of a sleeve 79 which is tightly fixed by a lock nut 80 and which forms a sealing seat 81 which separates the main line H 2 from the connecting line 9 . Inside the sleeve 79 , a valve closing element 82 is slidably guided, which is formed in one piece with a relief piston 83 as a unit. On the side of the main line H 2, the spring 17 acts on the valve closing element 82 in the closing direction. In the interior of the unit consisting of valve closing element 82 and relief piston 83, there is a longitudinal pressure relief channel 85 which transmits the pressure from the main line H 2 to the other side of the relief piston 83 . The loading side of the relief piston 83 facing the seat 81 is acted upon by the pressure in the connecting line 9 . In the lock nut 80 a plunger 84 is guided and sealed, against which the lever part 75 b rests. The plunger 84 is separated from the relief piston 83 . The valve closing element 82 is opened in a controlled manner by pressure on the tappet 84 . After reducing the pressure on the tappet 84, the spring 17 guides the closing element 82 back towards its seat 81 .
Das Zusammenwirken zwischen dem Schließelement 82 und dem Sitz 81 könnte konstruktiv auch auf andere Weise, z.B. mit kugelförmigen oder kegeligen Flächen, ausgeführt werden. Beide Schließelemente 82 werden über den Doppelhebel 75 und den gemeinsamen Schaltmagneten 18 synchron gesteuert bewegt, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders Z1 feinfühlig zu regulieren.The interaction between the closing element 82 and the seat 81 could also be constructed in a different manner, for example with spherical or conical surfaces. Both locking elements 82 are moved synchronously controlled by the double lever 75 and the common switching magnet 18 in order to regulate the movement speed of the cylinder Z 1 sensitively.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 mit der Steuerungsvorrichtung S′′ sind die Hydraulikzylinder Z1 und Z2 Differentialantriebe. Dies bedeutet, daß z.B. der Hydraulikzylinder Z1 durch gleichzeitige Beaufschlagung unterschiedlich großer Beaufschlagungsflächen 63, 64 seines Kolbens 61 die Kolbenstange 62 in Ausfahrrichtung bewegt, während zum Einfahren der Kolbenstange 62 nur der in Fig. 4 rechte Teil der Zylinderkammer beaufschlagt und der linke Teil entlastet werden. Die beiden Anschlußleitungen 8, 9 des Hydraulikzylinders Z1 sind über das Steuerventil V an die beiden Hauptleitungen H1, H2 angeschlossen, wobei das Steuerventil V das in Fig. 1 für den Zylinder Z3 verwendete Doppel-Wege-Absperrventil 15′′ ist, das mit schieberdichten Absperrfunktionen (vgl. 19) in der Sperrstellung arbeitet. Wegen des Differentialantriebes ist in der Anschlußleitung 9 zwischen dem Steuerventil V und der Hauptleitung H2 ein Wechselventil 57 angeordnet, das aus der anderen Anschlußleitung 8 über eine Brückensteuerleitung 56 angesteuert wird, die vom Anschlußpunkt 55 abzweigt. Das Wechselventil 57 enthält einander entgegengesetzte Dichtsitze 58, 59 für ein Schließglied 60, das bei einem Druckungleichgewicht zwischen den beiden Enden des Wechselventils 57 auf einen Dichtsitz aufgelegt wird und den anderen offen läßt.In the embodiment according to FIG. 4 with the control device S '', the hydraulic cylinders Z 1 and Z 2 are differential drives. This means that, for example, the hydraulic cylinder Z 1 moves the piston rod 62 in the extension direction by simultaneously acting on differently sized loading surfaces 63 , 64 of its piston 61 , while only the right part of the cylinder chamber in FIG. 4 is acted upon and the left part is relieved to retract the piston rod 62 will. The two connecting lines 8 , 9 of the hydraulic cylinder Z 1 are connected via the control valve V to the two main lines H 1 , H 2 , the control valve V being the double-way shut-off valve 15 '' used for the cylinder Z 3 in FIG. 1 which works with slide-tight shut-off functions (see 19 ) in the locked position. Because of the differential drive, a shuttle valve 57 is arranged in the connecting line 9 between the control valve V and the main line H 2 and is controlled from the other connecting line 8 via a bridge control line 56 which branches off from the connection point 55 . The shuttle valve 57 contains opposing sealing seats 58 , 59 for a closing member 60 which , in the event of a pressure imbalance between the two ends of the shuttle valve 57, is placed on one sealing seat and leaves the other open.
Der zweite Hydraulikzylinder Z2 gemäß Fig. 4 ist ebenfalls ein Differentialantrieb A. Zum Unterschied zu dem anderen Differentialantrieb ist hier als Steuerventil in den Anschlußleitungen 10, 11 ein Doppel-Wege-Absperrventil 15 verwendet, das mit leckölfreier Absperrung 16 in der Sperrstellung arbeitet. In der Anschlußleitung 11 ist wiederum das Wechselventil 57 angeordnet, das aus der anderen Anschlußleitung 10 angesteuert wird. Das Richtungssteuerventil R ist bei dieser Ausführungsform ein 4/2-Richtungssteuerschieber 4′ ohne Mittelstellung, der durch einen Schaltmagneten m1 bzw. 5 gegen die Kraft einer Feder 7 elektrisch betätigbar ist und die Zulauf- und Rücklauffunktion wahlweise einer der beiden Hauptleitungen H1, H2 zuweist.The second hydraulic cylinder Z 2 shown in FIG. 4 is also a differential drive A. In contrast to the other differential drive, a double-way shut-off valve 15 is used as a control valve in the connecting lines 10 , 11 , which works with a leak-free shut-off 16 in the locked position. In the connecting line 11 , the shuttle valve 57 is in turn arranged, which is controlled from the other connecting line 10 . The directional control valve R is in this embodiment a 4/2-directional control slide 4 'without a central position, which can be actuated electrically by a switching magnet m 1 or 5 against the force of a spring 7 and the supply and return function optionally one of the two main lines H 1 , Assigns H 2 .
Das Wechselventil 57 hat die Aufgabe, bei der gezeichneten Stellung des Richtungssteuerventils R zum Ausfahren der Kolbenstange 62 nach Schalten des Steuerventils V in die Durchgangsstellung neben der Anschlußleitung 8 auch die Anschlußleitung 9 mit der Hauptleitung H zu verbinden, so daß beide Seiten des Kolbens 61 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dabei wird über die Brückensteuerleitung 56 das Schließglied 60 auf den rechten Ventilsitz 59 gelegt. Zum Einfahren der Kolbenstange 62 wird das Richtungssteuerventil R umgesteuert, so daß die Hauptleitung H2 die Zulauffunktion und die Hauptleitung H1 die Rücklauffunktion erhält. Beim Schalten des Steuerventils V in die Durchgangsstellung drückt der Druck aus der Hauptleitung H2 das Schließglied 60 auf den linken Dichtsitz 58, so daß die rechte Seite des Kolbens 61 mit Druckmittel beaufschlagt wird und das Druckmittel aus der Kammer auf der linken Seite des Kolbens 61 über die Anschlußleitung 8 und die Hauptleitung H1 drückt.The shuttle valve 57 has the task, in the drawn position of the directional control valve R to extend the piston rod 62 after switching the control valve V to the through position in addition to the connecting line 8 and the connecting line 9 to the main line H, so that both sides of the piston 61 with Pressure medium are applied. The closing member 60 is placed on the right valve seat 59 via the bridge control line 56 . To retract the piston rod 62 , the directional control valve R is reversed so that the main line H 2 receives the feed function and the main line H 1 the return function. When switching the control valve V to the open position, the pressure from the main line H 2 presses the closing member 60 onto the left sealing seat 58 , so that pressure medium is applied to the right side of the piston 61 and the pressure medium from the chamber on the left side of the piston 61 presses on the connecting line 8 and the main line H 1 .
Die gleiche Funktion ergibt sich bei dem Hydraulikzylinder Z2, wobei dieser jedoch in jeder Stellung lasthaltend hydraulisch blockiert ist.The same function results for the hydraulic cylinder Z 2 , but this is hydraulically blocked in any position in a load-holding manner.
Bei der Ausführungsform von Fig. 5, die für Drücke oberhalb von ca. 350 bar zweckmäßig ist, ist das Richtungssteuerventil R durch zwei getrennt betätigbare, parallel an die Pumpe P (Leitungen 3, 3a, 3b) und den Tank T angeschlossene 3/2-Wege-Schaltventile 65, 66 gebildet, die durch jeweils einen Schaltmagneten m1, m2 gegen Federkraft aus einer Durchgangsstellung, in der die jeweils angeschlossene Hauptleitung H1, H2 über eine Tankzweigleitung 67a, 67b und eine gemeinsame Tankleitung 67 zum Tank entlastet ist, in eine Schaltstellung schaltbar sind, in der entweder die Hauptleitung H2 oder die Hauptleitung H1 die Zulauffunktion erhält. Rückschlagventile 68 sichern den Druck im Rücklaufsystem ab. In den Anschlußleitungen 8, 9 des Hydraulikzylinders Z1 ist als Steuerventil V wiederum das Doppel-Wege-Absperrventil 15 gemäß Fig. 1 mit für beide Anschlußleitungen 8, 9 lasthaltender Auslegung verwendet. Diese Funktion ist die gleiche, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Mit dieser Ausbildung des Richtungs-Steuerventils R wird das bei derart hohen Drücken nach langen Standzeiten zu befürchtende Schieberklemmen herkömmlicher Steuerschieber eleminiert.In the embodiment of FIG. 5, which is expedient for pressures above approximately 350 bar, the directional control valve R is 3 by two separately operable valves connected in parallel to the pump P (lines 3 , 3 a, 3 b) and the tank T. / 2-way switching valves 65 , 66 formed by a switching magnet m 1 , m 2 against spring force from a passage position in which the main line H 1 , H 2 connected in each case via a tank branch line 67 a, 67 b and a common tank line 67 is relieved to the tank, can be switched into a switch position in which either the main line H 2 or the main line H 1 receives the feed function. Check valves 68 secure the pressure in the return system. In the connecting lines 8 , 9 of the hydraulic cylinder Z 1 , the double-way shut-off valve 15 according to FIG. 1, with a load-bearing design for both connecting lines 8 , 9, is in turn used as the control valve V. This function is the same as that described above. With this design of the directional control valve R, the slide clamps of conventional control slides to be feared at such high pressures after long idle times are eliminated.
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