EP1286060A1 - Cylinder with piston speed damping - Google Patents

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EP1286060A1
EP1286060A1 EP02102027A EP02102027A EP1286060A1 EP 1286060 A1 EP1286060 A1 EP 1286060A1 EP 02102027 A EP02102027 A EP 02102027A EP 02102027 A EP02102027 A EP 02102027A EP 1286060 A1 EP1286060 A1 EP 1286060A1
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EP
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piston
damping
block cylinder
cylinder
cylinder according
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Withdrawn
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EP02102027A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Diehl
Klaus Richter
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A Roemheld GmbH and Co KG
Original Assignee
A Roemheld GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/222—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston with a piston extension or piston recess which throttles the main fluid outlet as the piston approaches its end position

Definitions

  • the invention relates to a block cylinder with hydraulically operated pistons and piston speed damping in the end position range.
  • Block cylinders with hydraulically operated pistons that are assigned to tools, their job is to work at high speeds on a workpiece moving up and acting on it with great pressure are special Conditions exposed. After completion of the work process, the high remains Piston speed is usually maintained and the pistons are with accelerated to the full hydraulic pressure in their end positions. This leads to high signs of wear.
  • the piston in a block cylinder in his Flow rate affect that dampening effect initially builds up slowly and then becomes fully effective at a certain point in time. This is done by recording the piston speed and piston movement and Location, with the possibility of derived data on a Control.
  • a cylinder chamber 3a; b is let into the housing 1.
  • the piston 4 is guided, the application of pressure to it Line connections 12a; b takes place.
  • the piston 4 is a piston rod 5 on one side assigned.
  • a block cylinder there are two displacement spaces 7a, b for the piston 4 educated. These displacement spaces serve to break down the hydraulic fluid, depending on the piston movement and piston speed.
  • the Dismantling takes place via a system of two drainage channels in such a way that one channel 13a; b is throttled and the other channel 11a; b can be influenced as a function of time and distance is.
  • Throttles 8a, b are assigned to displacement spaces 7. These chokes are effective directly in the throttle channels 13a; b and thus have a direct Access to the displacement rooms 7. These throttles are adjustable so that the Flow rate of the hydraulic fluid in the given time unit Is adaptable. This throttling effect can also be designed so that it can be changed during the course of an operation. This change can run according to a given program or depending on a Signal control can be made. This signal control goes from two to that Sensors assigned to block cylinders 6a; b. These sensors measure the way and the speed of the piston 4 during the operation. The of The measurement data recorded is converted into signals. The sensors can can also be used to determine the position of the pistons by the Detect the piston position and thus determine the end position of the piston enable. The position detection also allows other functions to initiate with the sensors, depending on interference, e.g. if the pistons get stuck due to defective tools.
  • a damping ring 9a; b is inserted in each displacement space 7a; b.
  • This Damping ring 9 forms between its inner surface and the piston surface a gap 10a; b.
  • Behind the gap 10 of the damping ring 9 are the direct ones Drain channels 11a; b arranged. Via these channels 11, the hydraulic fluid derived directly.
  • the throttle channels 13a; b of the throttles 8a; b are immediately in front the damping rings 9a; b arranged towards the interior of the cylinder spaces 3.
  • the Piston 4 is provided with two damping surfaces 14; 15 populated over a predetermined area of the piston form a cross-sectional thickening.
  • Fig. 2 shows a continuous piston 4 in the form of a double piston, the A piston rod 5 is assigned on each side and is therefore on both sides is operational. All functional processes within the block cylinder are identical with those of the single-acting piston.
  • Fig. 1 the functional sequence takes place by the piston 4 with pressure Line connection 12a is applied.
  • the piston 4 is thereby moved, and out of the housing 1 to the right. This is in the cylinder space 3b and Displacement 7b a pressure on the hydraulic fluid therein exercised.
  • the hydraulic fluid is led once into the drain channel 11b and derived from there.
  • part of the hydraulic fluid is already supplied via the throttle duct 13b to the throttle 8b and from there with a predetermined one Throttling, which was kept small at this time, dissipated.
  • Throttling which was kept small at this time, dissipated.
  • the throttle 8b develops its throttling effect either according to a predetermined one Program or depending on signals from the sensors 6a; b are given, depending on the data recorded for path and Piston speed. This enables time-dependent control for the Build up damping of the piston depending on the path and speed is and thus all conditions of the different mass movements and Mass accelerations recorded.

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Abstract

The block cylinder has displacement cavities (7a, 7b) in the cylinder cavity, with outflow channels (11a, 11b, 13a, 13b) which are closed by damping rings. Each damping ring has a clearance (10a, 10b) from the jacket surface of the piston (4). The piston damping surfaces close the clearance depending on the movement of the piston.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Blockzylinder mit hydraulisch betätigten Kolben und Kolbengeschwindigkeitsdämpfung im Endlagenbereich.The invention relates to a block cylinder with hydraulically operated pistons and piston speed damping in the end position range.

Blockzylinder mit hydraulisch betätigten Kolben die Werkzeugen zugeordnet sind, deren Aufgabe darin besteht mit hohen Geschwindigkeiten an ein Werkstück heranzufahren und mit großem Druck auf dieses einzuwirken, sind besonderen Bedingungen ausgesetzt. Nach Vollendung des Arbeitsvorganges bleibt die hohe Kolbengeschwindigkeit in der Regel aufrecht erhalten und die Kolben werden mit dem noch voll anstehenden Hydraulikdruck in ihre Endlagen beschleunigt gefahren. Dieses führt zu hohen Verschleißerscheinungen.Block cylinders with hydraulically operated pistons that are assigned to tools, their job is to work at high speeds on a workpiece moving up and acting on it with great pressure are special Conditions exposed. After completion of the work process, the high remains Piston speed is usually maintained and the pistons are with accelerated to the full hydraulic pressure in their end positions. This leads to high signs of wear.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit hohen Kolbengeschwindigkeiten und großen Massenbeschleunigungen, wie z.B. beim Stanzen, Pressen oder Verformen, ist es erforderlich unmittelbar nach Vollendung des Arbeitsganges dämpfend auf die Kolbenbewegung einzuwirken. Eine solche Dämpfung ist somit bei allen schnellen Bewegungen und Hubgeschwindigkeiten in beiden Richtungen erforderlich und auch dann, wenn die Massen beim Ein- und Ausfahren der Kolben unterschiedlich groß ist.When machining workpieces with high piston speeds and large mass accelerations, e.g. when punching, pressing or shaping, it is necessary to dampen the damping immediately after completion of the operation Affect piston movement. Such damping is therefore quick for all Movements and lifting speeds required in both directions and also then when the masses of different sizes when the pistons are retracted and extended is.

Jeder Kolben, der in zwei Richtungen betrieben wird und damit in zwei Druckräumen angesteuert wird, muß den Hydraulikdruck in dem Zylinderraum wieder abbauen, gegen den er gerade gefahren wird. Ist dieser Zylinderraum so gestaltet, dass die Hydraulikflüssigkeit schlagartig abfließen kann, wird dem Kolben in seiner Bewegungsrichtung kein wesentlicher Widerstand entgegengesetzt, so dass er voll durchschlagen würde. Andererseits darf der Bewegungsablauf des Kolbens erst dann beeinflusst werden, wenn die von ihm zu verrichtende Arbeit getan ist. Hierzu kommt, dass der Kolben in Augenblick des Auftreffens des Werkzeuges auf das Werkstück durch den damit verbundenen Widerstand kurzzeitig abgebremst wird und dann infolge des anstehenden Drucks mit vermehrter Kraft und vermehrter Beschleunigung seinen Weg fortsetzen will. Hier muß die Dämpfung einsetzen, die dieses verhindert oder stark vermindert.Every piston that is operated in two directions and therefore in two pressure chambers is activated, the hydraulic pressure in the cylinder chamber has to be reduced again, against which he is currently being driven. Is this cylinder space designed so that the Hydraulic fluid can drain suddenly, the piston is in its Direction of movement is not opposed to significant resistance, making it full would break through. On the other hand, the sequence of movements of the piston may only then be influenced when the work to be done by him is done. For this comes that the piston at the moment the tool hits the Workpiece is briefly braked by the associated resistance and then as a result of the pressure present with increased force and increased Acceleration wants to continue on its way. Here the damping must start this prevents or greatly diminishes.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den Kolben in einem Blockzylinder so in seiner Ablaufgeschwindigkeit zu beeinflussen, dass die dämpfende Wirkung zunächst langsam aufgebaut und dann zu einem bestimmten Zeitpunkt voll wirksam wird. Dieses soll durch Erfassung der Kolbengeschwindigkeit und Kolbenbewegung und Lage erfolgen, mit der Möglichkeit daraus abgeleitete Erfassungsdaten zu einer Steuerung zu nutzen. It is therefore an object of the invention, the piston in a block cylinder in his Flow rate affect that dampening effect initially builds up slowly and then becomes fully effective at a certain point in time. This is done by recording the piston speed and piston movement and Location, with the possibility of derived data on a Control.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten.The solution to the problem is in the characterizing features of the claims contain.

In den Zeichnungen ist die Erfindung näher beschrieben:

  • Fig. 1 zeigt einen einfach wirkender Kolben
  • Fig. 2 zeigt einen zweifach wirkender Kolben
    • The invention is described in more detail in the drawings:
  • Fig. 1 shows a single-acting piston
  • Fig. 2 shows a double-acting piston

    • In dem Gehäuse 1 ist ein Zylinderraum 3a;b eingelassen. In diesem Zylinderraum wird der Kolben 4 geführt, dessen Beaufschlagung mit Druck über die Leitungsanschlüsse 12a;b erfolgt. Dem Kolben 4 ist einseitig eine Kolbenstange 5 zugeordnet.A cylinder chamber 3a; b is let into the housing 1. In this cylinder room the piston 4 is guided, the application of pressure to it Line connections 12a; b takes place. The piston 4 is a piston rod 5 on one side assigned.

    In einem Blockzylinder sind für den Kolben 4 zwei Verdrängungsräume 7a;b gebildet. Diese Verdrängungsräume dienen zum Abbau der Hydraulikflüssigkeit, und zwar in Abhängigkeit der Kolbenbewegung und Kolbengeschwindigkeit. Der Abbau erfolgt über ein System von zwei Abflusskanälen derart, dass ein Kanal 13a;b gedrosselt wird und der andere Kanal 11a;b zeit- und wegabhängig beeinflussbar ist.In a block cylinder there are two displacement spaces 7a, b for the piston 4 educated. These displacement spaces serve to break down the hydraulic fluid, depending on the piston movement and piston speed. The Dismantling takes place via a system of two drainage channels in such a way that one channel 13a; b is throttled and the other channel 11a; b can be influenced as a function of time and distance is.

    Den Verdrängungsräumen 7 sind Drosseln 8a;b zugeordnet. Diese Drosseln sind unmittelbar in den Drosselkanälen 13a;b wirksam und haben damit einen direkten Zugang zu den Verdrängungsräumen 7. Diese Drosseln sind einstellbar, so dass die Durchflussmenge der Hydraulikflüssigkeit in der Zeiteinheit den gegebenen Verhältnissen anpassbar ist. Diese Drosselwirkung kann auch so gestaltet sein, dass sie während des Ablaufs eines Arbeitsganges veränderbar ist. Diese Veränderung kann nach einem vorgegebenen Programm ablaufen oder in Abhängigkeit einer Signalsteuerung vorgenommen werden. Diese Signalsteuerung geht von zwei dem Blockzylinder zugeordneten Sensoren 6a;b aus. Diese Sensoren messen den Weg und die Geschwindigkeit des Kolbens 4 während des Arbeitsvorganges. Die von ihnen erfassten Messdaten werden in Signale umgewandelt. Die Sensoren können auch zur Lagebestimmung der Kolben eingesetzt werden, indem sie die Kolbenposition erfassen und damit eine Endlagenbestimmung der Kolben ermöglichen. Die Positionserfassung gestattet darüber hinaus weitere Funktionen mit den Sensoren einzuleiten, dieses in Abhängigkeit von Störeinflüssen, z.B. wenn die Kolben infolge schadhafter Werkzeuge hängen bleiben. Throttles 8a, b are assigned to displacement spaces 7. These chokes are effective directly in the throttle channels 13a; b and thus have a direct Access to the displacement rooms 7. These throttles are adjustable so that the Flow rate of the hydraulic fluid in the given time unit Is adaptable. This throttling effect can also be designed so that it can be changed during the course of an operation. This change can run according to a given program or depending on a Signal control can be made. This signal control goes from two to that Sensors assigned to block cylinders 6a; b. These sensors measure the way and the speed of the piston 4 during the operation. The of The measurement data recorded is converted into signals. The sensors can can also be used to determine the position of the pistons by the Detect the piston position and thus determine the end position of the piston enable. The position detection also allows other functions to initiate with the sensors, depending on interference, e.g. if the pistons get stuck due to defective tools.

    In jedem Verdrängungsraum 7a;b ist ein Dämpfungsring 9a;b eingelegt. Dieser Dämpfungsring 9 bildet zwischen seiner Innenfläche und der Kolbenmantelfläche einen Spalt 10a;b. Hinter dem Spalt 10 des Dämpfungsrings 9 sind die direkten Abflusskanäle 11a;b angeordnet. Über diese Kanäle 11 wird die Hydraulikflüssigkeit direkt abgeleitet. Die Drosselkanäle 13a;b der Drosseln 8a;b sind unmittelbar vor den Dämpfungsringen 9a;b zu Inneren der Zylinderräume 3 hin angeordnet. Der Kolben 4 ist mit zwei Dämpfungsflächen 14; 15 bestückt, die über einen vorgegebenen Bereich des Kolbens eine Querschnittsverdickung bilden.A damping ring 9a; b is inserted in each displacement space 7a; b. This Damping ring 9 forms between its inner surface and the piston surface a gap 10a; b. Behind the gap 10 of the damping ring 9 are the direct ones Drain channels 11a; b arranged. Via these channels 11, the hydraulic fluid derived directly. The throttle channels 13a; b of the throttles 8a; b are immediately in front the damping rings 9a; b arranged towards the interior of the cylinder spaces 3. The Piston 4 is provided with two damping surfaces 14; 15 populated over a predetermined area of the piston form a cross-sectional thickening.

    Die Fig. 2 zeigt einen durchgehenden Kolben 4 in Form eines Doppelkolbens, dem beidseitig je eine Kolbenstange 5 zugeordnet ist und der somit beidseitig einsatzfähig ist. Alle Funktionsabläufe innerhalb des Blockzylinders sind identisch mit denen des einfach wirkenden Kolbens.Fig. 2 shows a continuous piston 4 in the form of a double piston, the A piston rod 5 is assigned on each side and is therefore on both sides is operational. All functional processes within the block cylinder are identical with those of the single-acting piston.

    Gem. Fig. 1 erfolgt der Funktionsablauf, indem der Kolben 4 mit Druck über Leitungsanschluss 12a beaufschlagt wird. Der Kolben 4 wird dadurch bewegt, und zwar aus dem Gehäuse 1 nach rechts heraus. Damit wird im Zylinderraum 3b und im Verdrängungsraum 7b ein Druck auf die darin befindliche Hydraulikflüssigkeit ausgeübt. Die Hydraulikflüssigkeit wird einmal in den Abflusskanal 11b geleitet und von da abgeleitet. Zum anderen wird ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aber bereits über den Drosselkanal 13b der Drossel 8b zugeführt und von da mit vorgegebener Drosselung, die zu diesem Zeitpunkt noch klein gehalten ist, abgeführt. Sobald der Kolben 4 mit seiner Dämpfungsfläche 15 in den Spalt 10b eindringt, läuft seine Dämpfungsfläche 15 auf die auf die Innenfläche des Dämpfungsringes 9b auf und verschließt damit den Verdrängungsraum 7b zum Abflusskanal 11b hin. Nunmehr kann die Hydraulikflüssigkeit nur noch über den Drosselkanal 13b zur Drossel 8b abfließen und unterliegt somit voll der Drosselwirkung in der Drossel 8b.According to Fig. 1, the functional sequence takes place by the piston 4 with pressure Line connection 12a is applied. The piston 4 is thereby moved, and out of the housing 1 to the right. This is in the cylinder space 3b and Displacement 7b a pressure on the hydraulic fluid therein exercised. The hydraulic fluid is led once into the drain channel 11b and derived from there. On the other hand, part of the hydraulic fluid is already supplied via the throttle duct 13b to the throttle 8b and from there with a predetermined one Throttling, which was kept small at this time, dissipated. Once the Piston 4 penetrates into the gap 10b with its damping surface 15, its runs Damping surface 15 on and on the inner surface of the damping ring 9b closes the displacement space 7b to the drain channel 11b. Now the hydraulic fluid can only via the throttle channel 13b to the throttle 8b drain and is therefore subject to the full throttle effect in throttle 8b.

    Die Drossel 8b entfaltet ihre Drosselwirkung entweder nach einem vorgegebenen Programm oder in Abhängigkeit von Signalen, die von den Sensoren 6a;b abgegeben werden, und zwar in Abhängigkeit der erfassten Daten für Weg und Geschwindigkeit des Kolbens. Damit lässt sich eine zeitabhängige Steuerung für die Dämpfung des Kolbens aufbauen, die vom Weg und der Geschwindigkeit abhängig ist und somit alle Gegebenheiten der unterschiedlichen Massenbewegungen und Massenbeschleunigungen erfasst.The throttle 8b develops its throttling effect either according to a predetermined one Program or depending on signals from the sensors 6a; b are given, depending on the data recorded for path and Piston speed. This enables time-dependent control for the Build up damping of the piston depending on the path and speed is and thus all conditions of the different mass movements and Mass accelerations recorded.

    Claims (6)

    Blockzylinder mit hydraulisch betätigten Kolben und Kolbengeschwindigkeitsdämpfung im Endlagenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylinderraum des Kolben (4) zwei Verdrängungsräume (7) mit Abflusskanälen (11; 13) für die Hydraulikflüssigkeit gebildet sind, die je mit einem Dämpfungsring (9) abgeschlossen sind , der einen Spalt (10) zur Mantelfläche des Kolbens (4) aufweist und dass der Kolben (4) mit Dämpfungsflächen (15) bestückt ist, die in Abhängigkeit der Kolbenbewegung in die Dämpfungsringe (9) gleiten und den Spalt (10) und damit den Abflusskanal (11) verschließen.Block cylinder with hydraulically operated pistons and piston speed damping in the end position area, characterized in that two displacement spaces (7) with drainage channels (11; 13) for the hydraulic fluid are formed in the cylinder space of the piston (4), each of which is closed with a damping ring (9) which has a gap (10) to the outer surface of the piston (4) and that the piston (4) is equipped with damping surfaces (15) which slide in dependence on the piston movement into the damping rings (9) and the gap (10) and thus close the drainage channel (11). Blockzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jedem Verdrängungsraum (7) zugeordnete Abflusskanal (11) mit einer Drossel (8) versehen ist, durch die der Querschnitt des Abflusskanals veränderbar ist.Block cylinder according to claim 1, characterized in that the discharge channel (11) assigned to each displacement space (7) is provided with a throttle (8) through which the cross section of the discharge channel can be changed. Blockzylinder nach Ansprüchen 1 u, 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (4) von zwei Sensoren (6) überwacht werden, zur Erfassung der Kolbenposition und oder des Kolbenweges und der Kolbengeschwindigkeit und dass von den Sensoren Signale ableitbar sind, die jede Funktion zur Anzeige bringen.Block cylinder according to claims 1 u, 2, characterized in that the pistons (4) are monitored by two sensors (6) for detecting the piston position and or the piston travel and the piston speed and that signals can be derived from the sensors that each function for Bring ad. Blockzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sensoren erfassten Messdaten in Signale umformbar sind, die zur direkten Ansteuerung der Drosseln dienen.Block cylinder according to claim 3, characterized in that the measurement data detected by the sensors can be converted into signals which are used for direct control of the chokes. Blockzylinder nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinstellung in Abhängigkeit der Kolbenbewegung veränderbar ist.Block cylinder according to claims 1 to 3, characterized in that the throttle setting can be changed as a function of the piston movement. Blockzylinder nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (1) eine durchgehende Zylinderbohrung aufweist, in die der Kolben (4) als Doppelkolben ausgebildet einfügbar ist und mit zwei Kolbenstangen (5) bestückt in beiden Richtungen wirksam ist.Block cylinder according to claims 1 to 4, characterized in that the cylinder housing (1) has a continuous cylinder bore into which the piston (4) can be inserted as a double piston and is effective in both directions with two piston rods (5).
    EP02102027A 2001-08-14 2002-07-11 Cylinder with piston speed damping Withdrawn EP1286060A1 (en)

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    DE10139938 2001-08-14
    DE2001139938 DE10139938A1 (en) 2001-08-14 2001-08-14 Block cylinder with piston speed damping

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