EP0514748A1 - Einrichtung zur Hubbegrenzung eines Hydraulikzylinders - Google Patents

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EP0514748A1
EP0514748A1 EP92108021A EP92108021A EP0514748A1 EP 0514748 A1 EP0514748 A1 EP 0514748A1 EP 92108021 A EP92108021 A EP 92108021A EP 92108021 A EP92108021 A EP 92108021A EP 0514748 A1 EP0514748 A1 EP 0514748A1
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EP
European Patent Office
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piston
working
valve
pressure
stroke
Prior art date
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Application number
EP92108021A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0514748B1 (de
Inventor
Werner Kuttruf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BW Hydraulik GmbH
Original Assignee
BW Hydraulik GmbH
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Publication date
Application filed by BW Hydraulik GmbH filed Critical BW Hydraulik GmbH
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Publication of EP0514748B1 publication Critical patent/EP0514748B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/24—Other details, e.g. assembly with regulating devices for restricting the stroke

Definitions

  • the invention relates to a device for limiting the stroke of a hydraulic cylinder according to the preamble of claim 1.
  • a stroke-dependent valve device for limiting the working movement of the piston for an auxiliary power steering device.
  • opening a valve causes a pump short circuit between the pressure and suction side of the pressure medium pump.
  • control cams are provided which are connected to the working piston and which, when the predetermined stroke end position is reached, switch off a pressure force which holds the control slide together with a spring in the rest position blocking the pump short circuit.
  • Valve and line expenditure for switching off the working pressure are relatively high in this known device.
  • the invention has for its object to provide a particularly simple and inexpensive device for limiting the stroke of the piston of a working cylinder, which can be combined with the working cylinder to form a unit in a compact design that requires structurally simple actuating elements and in which with simple means a hydromechanical Position control loop can be represented.
  • the device should be designed so that the stroke limitation with respect to the time or piston position can be easily adjusted subsequently within limits.
  • the stroke limitation is brought about by the mechanical actuation of a single valve before the predetermined end position is reached, by branching off from the pressure medium supply line such an amount of pressure medium that the working piston, which on the opposite side is exposed to the action of a constant pressure of an accumulator, in the specified end position is held hydraulically.
  • the mechanical action on the shut-off valve is not always effective, but only starts before the predetermined stroke end position of the working piston is reached.
  • For the feedback from the working piston to the shut-off valve only a relatively short distance of the entire stroke is required. It corresponds to the path from the contact closure of the towing rod with the working piston to the occurrence of the regulated state, d. H. until such a position of the slide piston is reached, in which the entire delivery of the pressure source can flow off via the branch to the tank. In this state, a hydromechanical position control loop has stabilized without the need for an external circuit.
  • shut-off valve is designed as a detachable component of the working cylinder.
  • the shut-off valve is essentially designed as follows.
  • two ring grooves lying axially one behind the other are provided, to which on the one hand the branch line and on the other hand the tank line are connected, while the slide piston has a circumferential groove adapted to the ring grooves in its axial length.
  • the first circumferential groove, to which the supply line is connected is covered by the slide piston.
  • the circumferential groove increasingly also covers the previously blocked circumferential groove, so that an increasing proportion of the delivery quantity supplied by the pressure source can flow off via the branch to the tank. Due to the fact that the diverted delivery rate does not increase suddenly, but rather over a certain period of time up to the maximum value, a sudden limitation or switch-off of the working stroke of the piston is avoided.
  • the return movement of the working piston is brought about by a further reduction in the pressure on the piston bottom side of the working piston.
  • the slide piston is moved independently of the working piston by external action in the sense of a further opening of the branch line in the direction of the tank.
  • This can be done hydraulically by mechanical actuation or by actuating pistons.
  • an attachment is advantageously attached to the housing of the shut-off valve at the free end, in which two actuating pistons are mounted, by means of which the slide piston can be moved into its fully open position against the constantly acting restoring shaft.
  • the river Oder the actuating pistons are advantageously controlled with the aid of a solenoid valve.
  • the stop at the inner end of the towing rod is advantageously designed as an adjustable stop.
  • an advantageous solution of an adjustable stop provides that the stop is mounted with an internal thread on a threaded portion of the tow bar, the rear end of the tow stands protruding from the device and is provided with a suitable profile for the execution of a rotating adjustment movement.
  • the stop for its part is secured against twisting in this embodiment in the hollow piston position, but is guided in an axially slidable manner.
  • the embodiment shown in the drawing includes a hydraulic cylinder (1) with a working piston (2) in the form of a differential piston, from which a hollow piston rod (3) closed at the end, which ends outside the cylinder (1).
  • the cylinder (1) is closed off by a head plate (4) which delimits the working pressure chamber (5) on the piston crown side.
  • a shut-off valve (7) is detachably connected to the top plate (4).
  • a slide piston (9) is slidably mounted in a bore (8) concentric with the cylinder axis and a return spring (10) acts on its inner end face.
  • Fig. 1 shows the slide piston (9) in its basic position, in which it is connected with its outer end face to a stop ring (11).
  • the slide piston (9) is penetrated in a central bore (12) by a towing rod (13) which extends through a bore (14) in the piston (2) into the hollow piston rod (3).
  • a ring stop (15) sits on the threaded rod (13) on a threaded section, which is guided in the longitudinal bore (16) of the piston rod (3) so as to be slidable but secured against rotation.
  • Recesses (17) in the lateral surface of the stop (15) create a connection between the spaces on the two sides of the ring stop (15).
  • a support ring (18) is fastened to the tow bar (13) in the area of the working pressure chamber (5), which rests on the head plate (4) in the basic position and thus limits the axial mobility of the towing bar (13) in the opposite direction to the working movement of the piston (2).
  • a driving ring (19) is fastened on the towing rod (13) in the vicinity of the rear end of the towing rod (13), which comes to rest against the stop ring (11) when the towing rod (13) is towing.
  • a circumferential groove (20) is incorporated on the circumference of the slide piston (9), which cooperates with two annular grooves (21, 22) in the housing (6) and is dimensioned in its axial length so that it is in the open position of the slide piston (9 ) both ring grooves (21, 22) completely covered (Fig. 3).
  • the circumferential groove (20) lies outside the inner annular groove (21), which is blocked in this position by the annular piston (9).
  • the housing for z. B. forms two piston tappets (24) which can act on the stop ring (11) when pressurized.
  • E1 a device for indicating the position of the towing bar (13) is indicated, which triggers a signal when the end piece (25) of the towing bar (13) is at the same level with the device E1.
  • a bore (26) and for the connection of the tank line T a bore (27) is provided.
  • a channel leads from the bore (26) to Pressure medium chamber (5) and on the other hand a channel to the annular groove (21).
  • the bore (27) is only connected to the annular groove (22).
  • a bore (28) is provided on the cylinder (1) for connecting a pressure medium line P2, from which a channel leads to the pressure medium space on the ring side of the piston (2).
  • the approach (23) contains a bore (30) for connecting a line (31) through which the pressure medium for acting on the tappet pistons (24) is supplied or removed.
  • the working piston (2) is in the retracted position.
  • the spool (9) of the shut-off valve (7) assumes the closed position under the action of the return spring (10).
  • the pressure medium chamber (29) can be supplied with the pressure medium from a pressure source (32) via a check valve (33).
  • On the supply line P2 is an adjustable pressure relief valve (34) behind the check valve and a hydraulic pressure accumulator (35) on the other hand via a directional control valve Y2. Also indicated are a pressure measuring device (36) and safety accessories (37).
  • the hydraulic pressure accumulator (35) is loaded, for. B. to a pressure of 60 bar. This pressure is in the pressure medium chamber (29) stops and holds the working piston (2) in the retracted position.
  • Another pressure source (38) is connected via line A 1 to the bore (26) and supplies the pressure medium for the application of the working pressure space (5).
  • a check valve (39) prevents backflow through line A 1.
  • a switchable pressure relief valve Y3 is connected at the outgoing from the pressure source (38) line. If the valve Y3 is connected to voltage, the pressure medium flows from the pressure source (38) into the working pressure chamber (5). Since the shut-off valve (7) is closed, pressure can build up, which causes the working piston (2) to extend.
  • the extension speed depends on the delivery rate of the pressure source (38), while the pressure in the pressure medium chamber (5) (excluding external forces) depends on the area ratio of the effective piston areas and the operating pressure in the pressure medium chamber (29).
  • the extending working piston (2) comes into contact with the ring stop (17) shortly before reaching its end position with a support surface (40) provided for this purpose (start of mechanical feedback), the now moving towing bar (13) dragged along the driving ring (19) of the slide piston (9) in the opening direction.
  • the circumferential groove (20) reaches the area of the annular groove (21) and thus establishes a (branch) connection from the supply line A 1 to the tank line T.
  • part of the delivery of the pressure source (38) can flow to the tank; the extension speed of the working piston (2) is reduced because a defined counterforce is effective on the ring side of the piston (2).
  • the opening stroke of the slide piston (9) adjusts itself automatically so that the flow rate flowing in via A 1 can flow off completely via the line T.
  • the device E 1 signals this state.
  • the mechanical feedback takes up only a very small part of the total length of the working stroke of the working piston (2). It corresponds essentially to the overlap of the circumferential groove (20) with the annular groove (21).
  • the plunger pistons (24) are expediently operated with the pressure medium from the pressure source (30).
  • the line (31) is connected to the line P2 via a switchable 4/2-way valve Y1.
  • the connection T of the valve Y1 is, as usual, connected to a line leading to the tank; Port A is blocked.
  • the piston slide (9) is moved further out of its adjusted position in the opening direction by extending the tappet piston (24), whereby the overlap of the circumferential groove (20) with the annular groove (21) is further increased.
  • the pressure in the working pressure chamber (5) drops so much that the prevailing pressure on the ring side of the working piston (2) retracts it until the starting position is reached.
  • the pressure medium that was stored in the hydraulic pressure accumulator (35) when it was extended is used for this.

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Abstract

Für einen Hydraulikzylinder, insbesondere für Pressen oder dergleichen, erfolgt die Beendigung der Arbeitsbewegung durch hubabhängige Betätigung eines Abschaltventils (7), das vorteilhafterweise mit dem Arbeitszylinder (1) zu einer Baueinheit verbunden ist. Zur mechanischen Betätigung des Abschaltventils (7) dient eine Schleppstange (13), die vor Erreichen der Hubendstellung den Steuerkolben (9) des Abschaltventils (7) gegen eine elastische Rückstellkraft in Richtung Offenstellung bewegt. Dabei wird von der dem Arbeitsdruckraum (5) zugeführten konstanten Fördermenge ein Anteil abgezweigt und zum Tank geleitet. Da gleichzeitig der Arbeitskolben (2) unter einem hydraulischen Gegendruck eines Speichers (35) steht, stellt sich selbsttätig ein ausgeregelter Zustand ein, in dem der Arbeitskolben (2) in der Hubendstellung hydraulisch gehalten ist. Durch weiteres öffnen des Abschaltventils (7), entweder mechanisch oder hydraulisch, sinkt der Druck im Arbeitsdruckraum (5) weiter ab, so daß durch die Differenzdruckkraft der Arbeitskolben (2) in seine Ausgangslage zurückbewegt wird. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß für die mechanische Übertragung vom Arbeitskolben (2) zum Abschaltventil (7) lediglich ein einziges Bauelement, nämlich die Schleppstange (13), vorgesehen ist, die überdies erst kurz vor Erreichen der Hubendstellung in Eingriff kommt und somit eine relativ kleine Verstellbewegung ausführt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Hubbegrenzung eines Hydraulikzylinders nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Aus der DE-OS 23 23 522 ist für eine Hilfskraftlenkvorrichtung eine hubabhängig arbeitende Ventilvorrichtung zur Begrenzung der Arbeitsbewegung des Kolbens bekannt. Dabei bewirkt beim Erreichen einer Hubendstellung das öffnen eines Ventils einen Pumpenkurzschluß zwischen Druck- und Saugseite der Druckmittelpumpe. Zur Betätigung des Ventils sind getrieblich mit dem Arbeitskolben verbundene Steuernocken vorgesehen, die bei Erreichen der vorgegebenen Hubendstellung eine den Steuerschieber zusammen mit einer Feder in der den Pumpenkurzschluß absperrenden Ruhestellung haltende Druckkraft abschalten. Ventil- und Leitungsaufwand zum Abschalten des Arbeitsdruckes sind bei dieser bekannten Vorrichtung relativ hoch.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und wenig aufwendige Einrichtung zur Hubbegrenzung des Kolbens eines Arbeitszylinders zu schaffen, die mit dem Arbeitszylinder zu einer Baueinheit in kompakter Bauweise vereinigt werden kann, die konstruktiv einfache Betätigungselemente benötigt und bei der mit einfachen Mitteln ein hydromechanischer Lageregelkreis darstellbar ist. Außerdem soll die Einrichtung so beschaffen sein, daß die Hubbegrenzung hinsichtlich Zeitpunkt bzw. Kolbenstellung nachträglich auf einfache Weise in Grenzen verstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale a) bis f) des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Danach wird die Hubbegrenzung durch die mechanische Betätigung eines einzigen Ventils vor dem Erreichen der vorgegebenen Endstellung bewirkt, indem von der Druckmittelzufuhrleitung eine solche Menge an Druckmittel abgezweigt wird, daß der Arbeitskolben, der auf der Gegenseite der Einwirkung eines konstanten Druckes eines Druckspeichers ausgesetzt ist, in der vorgegebenen Endlage hydraulisch gehalten wird. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die mechanische Einwirkung auf das Abschaltventil nicht ständig wirksam ist, sondern erst vor Erreichen der vorgegebenen Hubendstellung des Arbeitskolbens einsetzt. Für die Rückmeldung vom Arbeitskolben zum Abschaltventil wird somit nur eine relativ kurze Strecke des gesamten Hubweges benötigt. Sie entspricht dem Weg vom Kontaktschluß der Schleppstange mit dem Arbeitskolben bis zum Eintreten des ausgeregelten Zustandes, d. h. bis zum Erreichen einer solchen Stellung des Schieberkolbens, bei der die gesamte Fördermenge der Druckquelle über den Abzweig zum Tank abfließen kann. Bei diesem Zustand hat sich - ohne daß hierzu eine externe Schaltung notwendig ist - ein hydromechanischer Lageregelkreis stabilisiert.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zur Vereinfachung des Zusammenbaus und zur Erleichterung der Wartung ist das Abschaltventil als lösbarer Bestandteil des Arbeitszylinders ausgebildet.
  • Das Abschaltventil ist im wesentlichen wie folgt ausgebildet. In der Gehäusebohrung für den Schieberkolben sind zwei axial hintereinander liegende Ringnuten vorgesehen, an die zum einen die Abzweigleitung und zum anderen die Tankleitung angeschlossen sind, während der Schieberkolben ein den Ringnuten in seiner axialen Länge angepaßte Umfangsnut aufweist. In der Ausgangsstellung ist die erste Umfangsnut, an die die Zufuhrleitung angeschlossen ist, durch den Schieberkolben abgedeckt. Nach dem Verlassen der Ausgangs- oder Grundstellung des Schieberkolbens überdeckt die Umfangsnut zunehmend auch die vorher versperrte Umfangsnut, so daß ein ansteigender Anteil der von der Druckquelle zugeführten Fördermenge über die Abzweigung zum Tank abfließen kann. Dadurch, daß die abgezweige Fördermenge, nicht schlagartig, sondern über einen gewissen Zeitraum bis zum Maximalwert ansteigt, wird eine stoßartige Begrenzung bzw. Abschaltung des Arbeitshubes des Kolbens vermieden.
  • Die Rückbewegung des Arbeitskolbens wird durch eine weitere Verringerung des Druckes auf der Kolbenbodenseite des Arbeitskolbens herbeigeführt. Zu diesem Zweck wird der Schieberkolben durch Einwirkung von außen im Sinne einer weiteren Öffnung der Abzweigleitung in Richtung zum Tank unabhängig vom Arbeitskolben bewegt. Dies kann durch eine mechanische Betätigung oder über Betätigungskolben hydraulisch ausgeführt werden. Für eine hydraulische Betätigung ist am Gehäuse des Abschaltventils am freien Stirnende vorteilhafterweise ein Aufsatz angebracht, in dem zwei Betätigungskolben gelagert sind, durch die der Schieberkolben in seine volle Offenstellung gegen die ständig wirkende Rückstellkaft bewegbar ist. Der oder die Betätigungskolben werden vorteilhafterweise mit Hilfe eines Magnetventils gesteuert.
  • Um den Zeitpunkt der Hubbegrenzung nachträglich verändern zu können, ist vorteilhafterweise der Anschlag am inneren Ende der Schleppstange als von außen verstellbarer Anschlag ausgebildet.
  • Eine vorteilhafte Lösung eines verstellbaren Anschlages sieht vor, daß der Anschlag mit einem Innengewinde auf einem Gewindeabschnitt der Schleppstange gelagert ist, wobei das rückwärtige Ende der Schleppstande gegenüber der Einrichtung vorsteht und für die Ausführung einer drehenden Justierbewegung mit einem geeigneten Profil versehen ist. Der Anschlag seinerseits ist mit bei dieser Ausführung in der hohlen Kolbenstande gegen verdrehen gesichert, jedoch axial gleitbeweglich geführt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen Hydraulikzylinder mit Abschaltventil in einem Axialschnitt in Verbindung mit einem hydraulischen Schaltschema, wobei der Arbeitskolben in der Ruhestellung steht,
    Fig. 2
    eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, in der jedoch der Arbeitskolben in der Abschaltstellung steht, und
    Fig. 3
    eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, die den Arbeitskolben während des Rückhubes zeigt.
  • Zu dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel gehören ein Hydraulikzylinder (1) mit einem Arbeitskolben (2) in Form eines Differentialkolbens, von dem eine hohle, endseitig abgeschlossene Kolbenstange (3) ausgeht, die außerhalb des Zylinders (1) endet.
  • Am anderen Ende ist der Zylinder (1) durch eine Kopfplatte (4) abgeschlossen, die den Arbeitsdruckraum (5) auf der Kolbenbodenseite begrenzt.
  • Mit der Kopfplatte (4) lösbar verbunden ist das Gehäuse (6) eines Abschaltventils (7). In einer zur Zylinderachse konzentrischen Bohrung (8) ist ein Schieberkolben (9) gleitbeweglich gelagert, auf dessen inneren Stirnfläche eine Rückstellfeder (10) einwirkt. Fig. 1 zeigt den Schieberkolben (9) in seiner Grundstellung, in der er mit seiner äußeren Stirnfläche mit einem Anschlagring (11) in Verbindung steht.
  • Der Schieberkolben (9) ist in einer zentralen Bohrung (12) von einer Schleppstange (13) durchdrungen, die sich durch eine Bohrung (14) im Kolben (2) bis in die hohle Kolbenstange (3) erstreckt. An ihrem innern Ende sitzt auf der Schleppstange (13) auf einem Gewindeabschnitt ein Ringanschlag (15), der in der Längsbohrung (16) der Kolbenstange (3) gleitbeweglich, jedoch gegen Verdrehung gesichert geführt ist. Ausnehmungen (17) in der Mantelfläche des Anschlags (15) stellen eine Verbindung zwischen den Räumen auf den beiden Seiten des Ringanschlags (15) her.
  • Auf der Schleppstange (13) ist im Bereich des Arbeitsdruckraumens (5) ein Stützring (18) befestigt, der in der Grundstellung an der Kopfplatte (4) anliegt und damit die axiale Beweglichkeit der Schleppstange (13) in der Gegenrichtung zur Arbeitsbewegung des Kolbens (2) begrenzt. Weiter ist in der Nähe des rückwärtigen Endes der Schleppstange (13) auf dieser ein Mitnahmering (19) befestigt, der bei einer Schleppbewegung der Schleppstange (13) am Anschlagring (11) zur Anlage kommt.
  • Am Schieberkolben (9) ist auf dem Umfang eine umlaufende Nut (20) eingearbeitet, die mit zwei Ringnuten (21, 22) im Gehäuse (6) zusammenwirkt und in ihrer axialen Länge so bemessen ist, daß sie in der Offenstellung des Schieberkolbens (9) beide Ringnuten (21, 22) vollständig überdeckt (Fig. 3). In der entgegengesetzten Schließstellung des Schieberkolbens (9) liegt die Umfangsnut (20) außerhalb der inneren Ringnut (21), die in dieser Stellung durch den Ringkolben (9) abgesperrt ist.
  • Mit dem Gehäuse (6) ist an seinem freien Stirnende ein Ansatz (23) verbunden, der das Gehäuse für z. B. zwei Kolbenstößel (24) bildet, die bei Druckbeaufschlagung auf den Anschlagring (11) einwirken können. Mit E₁ ist eine Vorrichtung zur Stellungsanzeige der Schleppstange (13) angedeutet, die ein Signal auslöst, wenn das Endstück (25) der Schleppstange (13) mit der Vorrichtung E₁ auf gleicher Höhe steht.
  • Für den Anschluß der Druckmittelzufuhrleitung A₁ zum Ausführen des Arbeitshubes des Kolbens (2) ist am Gehäuse (6) eine Bohrung (26) und für den Anschluß der Tankleitung T eine Bohrung (27) vorgesehen. Von der Bohrung (26) führt einerseits ein Kanal zum Druckmittelraum (5) und andererseits ein Kanal zur Ringnut (21). Die Bohrung (27) ist nur mit der Ringnut (22) verbunden. Weiter ist am Zylinder (1) eine Bohrung (28) für den Anschluß einer Druckmittelleitung P₂ vorgesehen, von der ein Kanal zum Druckmittelraum auf der Ringseite des Kolbens (2) führt. Schließlich enthält der Ansatz (23) eine Bohrung (30) für den Anschluß einer Leitung (31), über die das Druckmittel für die Beaufschlagung der Stößelkolben (24) zu- bzw. abgeführt wird.
  • Die außerdem für den Betrieb des Hydraulikzylinders vorgesehenen Bauteile werden nachfolgend im Zusammenhang mit der Beschreibung der Funktionsweise erläutert.
    • Grundstellung:
  • Der Arbeitskolben (2) steht in der eingefahrenen Stellung. Der Schieberkolben (9) des Abschaltventils (7) nimmt unter der Einwirkung der Rückstellfeder (10) die Schließstellung ein. Der Druckmittelraum (29) kann mit dem Druckmittel einer Druckquelle (32) über ein Rückschlagventil (33) beaufschlagt werden. An die Zufuhrleitung P₂ ist hinter dem Rückschlagventil zum einen ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (34) und zum anderen über ein Wegeventil Y₂ ein Hydro-Druckspeicher (35). Weiter angedeutet sind ein Druckmeßgerät (36) und Sicherheitszubehör (37).
  • Nach dem Einschalten des Wegeventils Y₂ wird der Hydro-Druckspeicher (35) geladen, z. B. auf einen Druck von 60 bar. Dieser Druck steht im Druckmittelraum (29) an und hält den Arbeitskolben (2) in der eingefahrenen Position.
    • Arbeitshub (Fig. 1):
  • Eine weitere Druckquelle (38) ist über die Leitung A₁ an die Bohrung (26) angeschlossen und liefert das Druckmittel für die Beaufschlagung des Arbeitsdruckraumens (5). Ein Rückschlagventil (39) verhindert einen Rückfluß über die Leitung A₁. An die von der Druckquelle (38) abgehende Leitung ist ein schaltbares Druckbegrenzungsventil Y₃ angeschlossen. Wird das Ventil Y₃ an Spannung gelegt, strömt das Druckmittel von der Druckquelle (38) in den Arbeitsdruckraum (5). Da das Abschaltventil (7) geschlossen ist, kann sich ein Druck aufbauen, der das Ausfahren des Arbeitskolbens (2) bewirkt.
  • Die Ausfahrgeschwindigkeit hängt dabei von der Fördermenge der Druckquelle (38) ab, während der im Druckmittelraum (5) sich einstellende Druck (extern wirkende Kräfte ausgenommen) vom Flächenverhältnis der wirksamen Kolbenflächen und dem Betriebsdruck im Druckmittelraum (29) abhängt.
    • Hubabschaltung in der Endlage (Fig. 2):
  • Kommt der ausfahrende Arbeitskolben (2) kurz vor Erreichen seiner Endlage mit einer hierfür vorgesehenen Stützfläche (40) mit dem Ringanschlag (17) in Kontakt (Beginn der mechanischen Rückmeldung), wird von der sich nun bewegenden Schleppstange (13) über den Mitnahmering (19) der Schieberkolben (9) im öffnungssinn mitgeschleppt. Die Umfangsnut (20) gelangt dabei in den Bereich der Ringnut (21) und stellt somit eine (Abzweig-)Verbindung von der Zufuhrleitung A₁ zur Tankleitung T her. Folglich kann ein Teil der Fördermenge der Druckquelle (38) zum Tank fließen; die Ausfahrgeschwindigkeit des Arbeitskolbens (2) verringert sich, weil auf der Ringseite des Kolbens (2) eine definierte Gegenkraft wirksam ist.
  • Auf diese Weise entsteht, ohne daß hierzu eine externe Schaltung notwendig ist, ein hydromechanischer Lageregelkreis, der sich wie folgt stabilisiert:
  • Der öffnungshub des Schieberkolbens (9) stellt sich selbsttägig so ein, daß die über A₁ einströmende Fördermenge vollständig über die Leitung T abfließen kann.
  • Selbstverständlich tritt in der öffnungsstellung des Schieberkolbens (9) eine Änderung ein, sofern
    • eine externe Kraft auf die Kolbenstange (3) einwirkt und/oder
    • die Fördermenge der Druckquelle (38) verändert wird.
  • Wird jedoch nichts verändert, bleibt der Arbeitskolben (2) des Hydraulikzylinders in dieser Stellung "ausgeregelt" stehen. Der Arbeitskolben hat somit die Endstellung des Arbeitshubes ohne die Einwirkung einer mechanischen Arretierung erreicht.
  • Sobald die Schleppstange (13) vom Arbeitskolben (2) mitgeschleppt wird, signalisiert die Vorrichtung E₁ diesen Zustand.
  • Wie aus diesen Erläuterungen deutlich wird, beansprucht die mechanische Rückmeldung nur einen sehr kleinen Teil der Gesamtlänge des Arbeitshubes des Arbeitskolbens (2). Sie entspricht im wesentlichen der Überdeckung der Umfangsnut (20) mit der Ringnut (21).
    • Rückhub (Fig. 3):
  • Die Stößelkolben (24) werden zweckmäßigerweise mit dem Druckmittel der Druckquelle (30) betrieben. Zu diesem Zweck ist die Leitung (31) über ein schaltbares 4/2-Wegeventil Y₁ an die Leitung P₂ angeschlossen Der Anschluß T des Ventils Y₁ ist wie üblich mit einer zum Tank führenden Leitung verbunden; der Anschluß A ist abgesperrt.
  • Wird das Magnetventil Y₁ an Spannung gelegt, wird durch das Ausfahren der Stößelkolben (24) der Kolbenschieber (9) aus seiner ausgeregelten Lage im Öffnungssinn weiterbewegt, wodurch die Überdeckung der Umfangsnut (20) mit der Ringnut (21) weiter vergrößert wird. Durch die damit verbundene Verringerung der Drosselfunktion des Abschaltventils (7) fällt der Druck im Arbeitsdruckraum (5) so stark ab, daß durch das einsetzende Übergewicht des Druckes auf der Ringseite des Arbeitskolbens (2) dieser bis zum Erreichen der Ausgangslage zurückgefahren wird. Hierfür wird das Druckmittel verwendet, welches beim Ausfahren im Hydro-Druckspeicher (35) gespeichert wurde.
  • Während des Rückhubes ist es unerhebliche, ob die Fördermenge der Druckquelle (38) entweder über die Leitung A₁ zum Tank zurückfließt oder über das schaltbare Druckbegrenzungsventil Y₃ direkt zum Tank geleitet wird.
  • Wenn der Hydraulikzylinder (1) im Dauerlauf betrieben werde soll, empfiehlt es sich, das Druckbegrenzungsventil Y₃ während des Betriebes nicht abzuschalten und lediglich mit dem Magnetventil Y₁ den Umschaltpunkt des Arbeitskolbens (2) zu realisieren.

Claims (8)

  1. Einrichtung zur Hubbegrenzung eines Hydraulikzylinders, insbesondere für Pressen oder dergleichen, mit doppelseitig beaufschlagbarem Arbeitskolben, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) der Arbeitsdruckraum (5) auf der Kolbenbodenseite wird mit dem Druckmittel einer Druckquelle (38) gefüllt und mit Hilfe eines Abschaltventils (7), das an der Kolbenbodenseite des Arbeitszylinders (1) koaxial mit diesem verbunden ist, zum Tank entleert,
    b) der Raum (29) auf der Ringseite des Arbeitskolbens (2) wird konstant mit Druckmittel durch die Einwirkung eines Druckspeichers (35) versorgt, und
    c) das Abschaltventil (7) enthält einen in der Schließstellung durch elastische Rückstellkraft, z. B. einer Feder (10), gehaltenen Schieberkolben (9), mittels dessen eine Abzweigung von der Zufuhrleitung (A₁) zum Arbeitszylinder (1) zu einer zum Tank führenden Leitung (T) regelbar ist,
    d) im Schieberkolben verläuft eine Schleppstange (13), die sich mit einem Ende durch den Arbeitskolben (2) bis in das Innere (16) der hohlen Kolbenstange (3) des Arbeitskolbens (2) erstreckt und mit einem endseitigen Anschlag (15) vor dem Erreichen der Endlage der Arbeitsbewegung des Arbeitskolbens (2) mit diesem in Kontaktschluß kommt,
    e) an der Schleppstange (13) ist am entgegengesetzten Ende ein Ringansatz (19) enthalten, mittels dessen bei Kontaktschluß der Schieberkolben (9) in Richtung Offenstellung bewegt wird, bis sich ein ausgeregelter Zustand einstellt, in dem der Arbeitskolben (2) in seiner Endlage hydraulisch gehalten wird,
    f) dem Abschaltventil (7) ist wenigstens ein druckmittelbetriebener Betätigungskolben (24) zugeordnet, der nach Beendigung der Arbeitsbewegung des Arbeitskolbens (2) auf den Schieberkolben im Sinne einer weiteren Öffnungsbewegung einwirken kann, durch die dieser die bisherige ausgeregelte Lage verläßt und durch weiteres öffnen der Abzweigung von der Zufuhrleitung (A₁) zur Tankleitung (T) den Druckmitteldruck auf der Kolbenbodenseite so weit verringert, daß der Arbeitskolben (2) aufgrund des Übergewichts des Gegendruckes auf der Ringseite in seine Ausgangslage zurückbewegbar ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (38) für den Arbeitshub einerseits über ein Rückschlagventil (39) mit der Zufuhrleitung (A₁) und andererseits über ein steuerbares Druckbegrenzungsventil (Y₃) mit einer Abflußleitung verbunden ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschaltventil (7) einen lösbaren Bestandteil des Arbeitszylinders (1) bildet.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusebohrung (8) für den Schieberkolben (9) zwei axial hintereinander liegende Ringnuten (21, 22) vorgesehen sind, an die zum einen die Abzweigleitung und zum anderen die Tankleitung (T) angeschlossen sind, und daß der Schieberkolben (9) eine Umfangsnut (20) aufweist, die nach Verlassen der Ausgangsstellung des Schieberkolbens auch die zweite, axial hintere Ringnut (21) zunehmend überdeckt.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (6) des Abschaltventils (7) am freien Stirnende ein Aufsatz (23) angebracht ist, in dem zwei Betätigungskolben (24) gelagert sind, durch die der Schieberkolben (9) in seine volle Offenstellung gegen die Rückstellkraft bewegbar ist.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Betätigungskolben (24) mit Hilfe eines Magnetventils (Y₁) steuerbar sind.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (15) der Schleppstange (13) von außen axial verstellbar ist.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (15) mit einem Innengewinde auf einem Gewindeabschnitt (13₁) der Schleppstange (13) gelagert ist und daß das rückwärtige Ende der Schleppstange (13) aus dem Aufsatz (23) herausragt und für die Ausführung einer drehenden Bewegung zur Verstellung der Hubbegrenzung mit einem geeigneten Profil oder dergleichen versehen ist.
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