DE2011570B - Steuersystem für druckmittelbetriebene Antriebe - Google Patents

Description

tileinwärts bewegt bei Nachlassen des Verriege- beitungszeit verkürzt wird.

lungsdruckes und daß je eine Verriegelungsleitung Die richtige Auswahl und Gestaltung des Steuer-

(V) für das Steuermittel zwischen dem Leckölan- systems ist also Voraussetzung für z. B. optimale Verschluß (E) eines jeden Endlagensteuerventils ao fahrensführung bzw. wirtschaftliche Fertigung.

(3,3') und der Verbindungsleitung (U) zwischen Die Endlagen-Steuergeräte können entweder me-

dem Mehrwege-Ventil (1) und des jeweils anderen chanisch direkt oder mittels hydraulischer, pneumati-

Endlagensteuerventils (3', 3) angebracht ist. scher oder elektrischer Übertragung auf das

2. Steuersystem für druckmittelbetriebenen Mehrwege-Ventil wirken.

Antrieb mehrerer Aggregate nach Anspruch l,da- 35 Bei mechanischen Endlagensteuergeräten muß das durch gekennzeichnet, daP die Endlagensteuer- Mehrwege-Ventil in der Nähe dieser Endlagensteuerventile einer Bewegungsrichtung über ihre Ver- geräte angebracht sein, da sie das Mehrwege-Ventii riegelungsleitungenmiteinand.r verbunden sind. direkt betätigen. Diese mechanisch wirkenden End

lagensteuergeräte haben den Nachteil, daß sie nicht

30 plötzlich den gesamten erforderlichen Querschnitt im

Mehrwege-Ventil für die Druckmittelmenge freigc-

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für druck- ben, sondern im Maß der Geschwindigkeit des hinmittelbetriebene Antriebe zur Erzeugung gegenläufiger und hergehenden Maschinenteiles. Bei hydraulischen, Bewegungsrichtungen, wie sie vorzugsweise bei KoI- pneumatischen oder elektrischen Endlagensteuergeräben- oder Plunger-Pumpen und Werkzeugmaschiren 35 ten kann das Mehrwege-Ventil räumlich getrennt von vorkommen. ihnen angeordnet werden. Die bekannten hydraulisch-

Bei druckmittelbetriebenen Antrieben wird das wirkenden bzw. pneumatischwirkenden Endlagen-Druckmittel, meistens öl, in einem offenen oder ge- steuerventile haben jedoch den Nachteil, daß bei ihschlossenen Kreislauf durch den Antriebsmotor mit- nen der Steuerkolben auf seinem ganzen Steuerweg tels einer regelbaren oder fest eingestellten Pumpe 40 vom hin- und hergehenden Maschinenteil betätigt über ein Mehrwege-Ventil abwechselnd den beiden wird, d. h., der Steuerkolben wird mit einer Geschwin-Seiten des Antriebskolbens zugeführt. Der Kolben des digkeit bewegt, die der Geschwindigkeit des hin- und Antriebszylinders bewegt sich dabei jeweils in Rieh- hergehenden Maschinenteiles entspricht. Diese Getung zur drucklosen Zylinderseite und überträgt seine schwindigkeit ist für den Umsteuervorgang jedoch zu Bewegung mittels starrer Verbindungen auf die 45 gering.

eigentliche Arbeitsmaschine, wie z. B. auf die Plunger Bei pneumatisch gesteuerten druckmittelbetiiebe-

oder Kolben von Pumpen oder auf Schlitten von nen Antrieben läßt sich eine Verkürzung des Umsteu-Werkzeugmaschinen. ervorganges erzielen, wenn ein pneumatisches Endla-

Endlagensteuerventile oder -schalter bewirken die gensteuerventil mit kleinstem Hubweg und dann Umsteuerung des Mehrwege-Ventils. Strömt die Flüs- 5" daran anschließend mehrere größer werdende pneusigkeit von der Druckmittelpumpe über das matische Verstärker, je nach Größe des hydraulischen Mehrwege-Ventil in den Zylinderraum auf einer Seite Mehrwege-Ventils angeschlossen werden. Dies bedes Arbeitskolbens, so läuft sie drucklos aus dem Zy- deutet zwangsläufig großen Aufwand,
linderraum auf der anderen Seite über das Mehrwege- Schneller Umsteuervorgang kann weiterhin erzielt

Ventil in die Rücklaufleitung ab. 55 werden, wenn das Steuersystem Endlagensteuergerät

Das Steuersystem für druckmittelbetriebene An- — Mehrwege-Ventil elektrisch ausgebildet wird. Jetriebe besteht demnach im wesentlichen aus den bei- doch bringt der Einsatz von elektrischen Steuergeräden Endlagensteuerventilen bzw. -schaltern, eventuell ten wiederum arteigene Nachteile mit sich, wie da Impuls-Verstärkern und dem Mehrwege-Ventil. z.B. sind: Verschleiß von Steuerschützen, Kontakt-

Bekanntlich wird bei Plunger-Pumpen und bei hin- 60 fehler, schwieriges Herausfinden von Fehlerquellen in und hergehenden Schlitten von Werkzeugmaschinen der elektrischen Anlage und aufwendige Ausbildung ein Bewegungsdiagramm angestrebt, das äußerst kurze in explosionsgefährdeten Räumen oder Anlagen.
Beschleunigungs- und Verzögerungswege und äußerst Für Förder- oder Dosierpumpen wird oft eine vielkurze Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten auf- zylindrige, z. B. 4- oder 6zylindrige, doppelseitige Anveist. Druckabbau und Druckaufbau an den Umkehr- 65 Ordnung gewählt. So kann die Gesamtförderleistung punkten sollen nicht allmählich, sondern kurzzeitig von z. B. 60 l/h auf drei doppelseitige Pumpen von je erfolgen. 20 l/h aufgeteilt werden. Hierdurch lassen sich für

Für Plunger-Pumpen, die zum Fördern und Ein- Teillast oder Reparatur Zylinderpaare abschalten.

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Für Vollastbetrieb einer solcher. Pumpe bei erforder- F i g. 2 Endlagensteuerventil in Arbeitsstellung, im

lichem Gleichlauf der einzelnen Zylinderpaare sind Schnitt,

bisher aufwendige, zusätzliche Gleichlaufeinrichtun- Fig.3 EndlagensteuerventU in Nullstellung, im

gen erforderlich. Schnitt,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 5 Fig.4 hydraulischer Antrieb für eine doppeltwir- Steuersystem zu finden, das die geschilderten Nach- kende Pumpe, in Endlagenstellung und Druckzustand

teile nicht aufweist, äußerst kurze Beschleunigungs- des Druckmittels,

und Verzögerungswege hat bei voller Druckauswir- F ig. 5 und 6 hydraulischer Antrieb für mehrzyhnd-

kung auf den Antriebskolben. rige doppelseitige Pumpen, in Endlagenstellung und

Diese Aufgabe wird überraschenderweise dadurch io Druckzustand des Druckmittels, gelöst, daß am Steutrkolbenfuß, gegenüber dem KoI- Der hydraulische Antrieb nach Fig. 1 besteht im

benkopf, eine Rückholfeder angebracht ist, die den wesentlichen aus dem System für den Antrieb, für die

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des Verriegelungsdruckes und daß je eine Verriege- syrtem A wird das Druckmittel von einer Pumpe, die

lungsleitung für das Steuermittel zwischen dem Leck- 15 der Übersichtlichkeit hai' . r nicht eingezeichnet ist,

ölanschluß eines jeden Endlagensteuerventils und über das Mehrwege-Ventil Ϊ rbwechselnd den beiden

der Verbindungsleitung zwischen dem Mehrwege- Seiten des Antriebszylinders 2 zugeführt. Von der

Ventil und des jeweils anderen Endlagensteuerventils drucklosen Zylinderseite strömt das Mittel über das

angebracht ist. Die Rückholfeder ist am Steuerkolben- Mehrwege-Ventil zum Ansaugbehälter der Pumpe zu-

fuß derart angebracht, daß bei Nachlassen des Steuer- 20 rück. Die Pumpe für das Steuerungssystem 5, die

mitteldruckes der Steuerkolben sich ventileinwärts be- Pumpe wurde ebenfalls nicht eingezeichnet, erzeugt

wegt. den konstanten Steuerungsdruck vor den Endlagen-

Um nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfin- Steuerventilen 3 und 3'. Über diese Ventile wird der dung die Arbeitskolben von zwei oder mehreren An- Steuerungsdruck abwechselnd auf das Mehrwegetrieben parallel schalten zu können, werden die End- 25 Ventil wirksam, indem er die Kolben 4 hin- und herbelagensteuerventile einer Bewegungsrichtung über ihre wegt. Das Verriegelungssystem V verbindet die End-Verriegelungsleitungen miteinander verbunden. Die lagensteuerventile mit den Steuerleitungen U zwi-Endlagensteuerventile der anderen Bewegungsrich- sehen Endlagensteuerventilen und dem Mehrwegetung bleiben untereinander unverbunden. Ventil. Rücklaufleitungen R an den Endlagensteuer-

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen 30 ventilen ermöglichen die abwechselnde Druckentlainsbesondere darin, daß am Endlagensteuerventil ein stung des Kolbens 4 im Mehrwege-Ventil,
minimaler Ansteuerhub von einem Bruchteil eines Die beiden Endlagensteuerventile dargestellt in Millimeters genügt, um einen plötzlichen Aussteuer- F i g. 2 und 3, bestehen im wesentlichen aus dem Venhub von mehreren Millimetern zur erhalten und somit tilkörper 5, den beiden Deckeln 6 und 7, der Steuerden Druck auf der einen Seite des Arbeitskolben 35 buchse 8, dem Steuerkolben 9 mit daran befestigtem plötzlich zusammenbrechen zu lassen und ihn auf der Kolben 9 und der Rückholfeder 10. Der Ventilköranderen Seite des Arbeitskolbens plötzlich aufzu- per 5 ist versehen mit einem Steuormittelanschluß B, bauen. Durch diese Arbeitsweise ist es bei Kolben- einem Rücklaufanschluß C und einem Anschluß D für oder Plunger-Pumpen möglich, ein fasi ideales recht- die Verbindungsleitung U zwischen Endlagensteuereckiges Förderdiagramm zu erhalten. Der Antriebs- 4° ventil und Mehrwege-Ventil. Der Deckel 6 hat einen druck auf den Arbeitskolben bleibt bis zur Endlage Anschluß E für die Verriegelungsleitung. In den bewirksam, bricht plötzlich zusammen und wird gleich- kannten Steuersystemen dient dieser Anschluß als zeitig plötzlich von der anderen Seite her voll wirk- Leckölanschluß.

sam. Bei Werkzeugschlitten bedeutet der Einsatz obi- Als Ruhestellung gibt es für das Endlagensteuer-

gen Steuersystems sehr kurze Totzeiten und damit 45 ventil die Arbeitsstellung und die Nullstellung. In der

verkürzte Fertigungszeiten. Arbeitsstellung ist der Steuerkolben aus dem Ventil

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, ausgefahren und bereit für die Ansteuerung durch die

daß der Steuernocken an der Antriebskolbenstange sich bev/ejende Antriebsmaschine, z. B. Plunger-

den Kop^f des Steuerkolbens nur kurzzeitig berührt Pumpe. In der Nullstellung hat die Rückholfeder den

und um einen Bruchteil eines Millimeters ventilein- 50 Steuerkolben in das Ventil gezogen. Für das Steue-

wärts bewegt. Infolge der dann wirksam werdenden rungssystem bezüglich der Endlagensteuerventile gibt

Kraft der Rückholfeder wird der Kopf des Steuerkol- es einen statischen Zustand, d. h., ein Ventil ist in Ar-

bens sofort vom Steuernocken entfernt. Eine Beschä= beitsstellung und das andere in Nullstellung, und

digung des Endlagensteuerventils durch den Steuer- einen dynamischen, d. h. der Steuerkolben des einen

nocken bzw. die Antriebskolbenstange kann nicht ein- 55 Ventils geht von Arbeitsstellung in Nullstellung und

treten. der andere Steuerkolben geht von Nullstellung in Ar-

Bei mehrzylindrigen, doppelseitigen Pumpen läßt beitsstellung. Die Steuerungsvorgänge, d. h. die Über-

sich allein durch Verriegelung der Endlagensteuer- gänge von der Arbeitsstellung zur Nullstellung bzw.

ventile einer Bewegungsrichtung aller Antriebe völli- von der Nullstellung zur Arbeitsstellung laufen im

ger Gleichlauf dieser Antriebe erzielen. Zusätzliche 60 einzelnen wie folgt ab:

Gleichlaufeinrichtungen mit eventuellen Störquellen In der Arbeitsstellung wird nach F i g. 2 und 3 in

entfallen. Verbindung mit Fig.4 der Steuerkolben durch den

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Druck in einer Leitung des Verriegelungssystems über

Zeichnungen 1 bis 6 dargestellt und werden im folgen- Anschluß E entgegen der Kraft der Rückholfeder

den näher beschrieben. Es zeigt 65 nach außen gedrückt. Die Rückholfeder ist zusam-

F i g. 1 hydraulischer Antrieb für eine doppelseitige niengcdrückt. Anschluß D und C stehen über die KoI-

Pumpe mit den verschiedenen Rohrleitungssystemen, beneindrehur.g 11 mit der Rücklaufleitung/? in Ver-

in Mittenstellung und Fließrichtungsanzeige, bindung und sind daher drucklos. Die bei D ange-

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schlossene Steuerleitung 12 zum Mehrwege-Ventil ist ebenfalls drucklos. Der am Anschluß B anstehende Steuerdruck kann nicht wirksam werden, weil von B über die Kolbeneindrehung 13 kein Durchfluß freigegeben ist. Erfolgt nun durch den Steuernocken 14 an der Antriebskolbenstange die Ansteuerung des Steuerkolbens am Kolbenkopf 15, bewegt sich der Steuerkolben einwärts. Dabei wird nach Fig.3 der Anschluß B Über die Kolbeneindrehung 13 in Verbindung mit dem Anschluß D gebracht.

Nach Fig.4 wird am Endlagensteuerventil3' der Druck von B liber D, die Steuerleitung 16 und die Verriegelungsleitung 17 auf den Kolben 4 des Mehrwege-Ventils 1 und auf den Anschluß E des anderen Endlagensteuerventils 3 wirksam. Der Druck auf den Kolben 4 im Mehrwege-Ventil bewirkt die Umsteuerung der Fließrichtung des Druckmittels für den Antrieb. Im Endlagensteuerventil 3 wird der Steuerkolben entgegen dem Federdruck herausgedrückt, und zwar in Arbeitsstellung. Durch die Verschiebung »0 der Steuerkanten wird die bis jetzt bestehende Verbindung von B nach D unterbrochen und die Verbindung D nach C hergestellt. Bei C erfolgt Entspannung in die Rücklaufleitung. Damit wird die Leitung 12 mit der Verriegelungsleitung 18 drucklos, was zum Zusammenbruch des Druckes unter der Feder von 3' führt und die Federkraft sofort wirksam werden läßt. Der Steuerkolben wird in Nullstellung gebracht. Druckaufbau in Leitung 16 und 17 und Druckabbau in Leitung 12 und 18 erfolgen gleichzeitig. Mit Hilfe der Rückholfeder 10, deren Kraft dem Druck am Anschluß E entgegenwirkt, wird kurzer Ansteuerweg und kurze Ansteuerzeit in langen Aussteuerweg bei sehr kurzer Aussteuerzeit übergeleitet. Die Durchflußquerschnitte der Steuerorgane werden ruckartig, unabhängig von der Geschwindigkeit des Antricbskolbens, freigegeben. Der Steuerdruck aus dem System S wird nach der Umsteuerung schnell und voll auf den Kolben des Mehrwege-Ventils wirksam. Das Druckmittel für den Antrieb strömt abwechselnd mit vollem Druck und voller Menge durch das Mehrwege-Ventil in den Antriebszylinder. Die schnelle Umsteuerung des Kolbens des Mehrwege-Ventils bewirkt, daß Belastung und Entlastung des Antriebskolbens in der Endlage gleichzeitig und plötzlich erfolgen.

Das Steuerungssystem für einen mehrzylindrigen Antrieb, z.B. für zwei doppelseitige Pumpen, ist in F i g. 5 und 6 dargestellt. Die Pumpe für das Druckmittel ist so groß ausgelegt, daß beide Antriebszylinder gleichzeitig beaufschlagt werden können. Die Antriebssysteme A sind bei α an die Druckleitung der Pumpe angeschlossen. Jedem Antriebszylinder sind ein Mehrwege-Ventil und zwei Endlagensteuerventile mit Steuerungssystem und Verriegelungssystem zugeordnet. Die beiden Steuerungssysteme werden von einer Pumpe versorgt und sind über Anschluß b verbunden. Gleichlauf der beiden Antriebskolben wird erreicht durch die Verbindung der beiden Steuerleitunget 12 über die Anschlüsse c. Mit der Verbindung der Steuerleitungen 12 sind auch die Verriegelungsleitungen 18 verbunden. Die beiden Endlagensteueryentile 3' für die andere Bewegungsrichtung sind nicht untereinander verbunden bzw. verriegelt.

Je nach Größe der Pumpe für das Druckmittel können mehrere Systeme nach Fig.S angeschlossen und die Gesamtförderleistung damit erhöht werden. Durch Einbau von Abschalt- bzw. Umschalt-Ventilen in den Verbindungsleitungen können einzelne Systeme abgeschaltet werden, z. B. für Teillastbetrieb oder für Reparaturzwecke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 Patentamnriiche- dosieren von Flüssigkeiten hohen und höchsten Dnik- Patentanspruche. ^ ^ der Technik eingesetzt werden, bedeutet dies,

1. Steuersystem für druckmittelbetriebene An- daß mit nur zwei Plungern eine fast stetige Förderung triebe eines Aggregates zur Erzeugung gegenläufi- und Eindosierung bei praktisch konstantem Druck erger Bewegungsrichtungen mit druckmitteldurch- 5 reicht werden muß. Vom Maß der Stetigkeit der Einströmtem Mehrwege-Ventil, das an zwei hydrauli- dosierung von Katalysator in flüssiger Form in Reaksche Endlagensteuerventile angeschlossen ist, wo- tionsräume, z. B. für Verfahren zur Hochdrack-Polybei die Endlagensteuerventile mit Anschlüssen für äthylen Herstellung, ist die Stetigkeit der Temperatur-Steuermittelzufluß, Steuennittelabfluß zum oder führung beim Prozeß abhängig. Die Temperaturfühvom Mehrwege-Ventil, Steuermittelriickfluß und io rung wiederum wirkt sich auf die Qualität des Pro-Lecköl versehen sind und die Endlagensteuer- duktes aus.

ventile im wesentlichen aus Ventilkörper, Steuer- Für Schlitten von Werkzeugmaschinen, die ein

oucnse una sieuerKoioen oesienen, aaaurcn Werkstuck zur tsearDeiiung tragen, ucucuicu Kurze

gekennzeichnet, daß am Steuerkolbenfuß, Beschleunigungswege und Beschleunigungszeiten gegenüber uem Kolbenkopf (15), eine Rückholfe- 15 bzw. Verzögerungswege und -zeiten, daß die soge-

der (10) angebracht ist, die den Steuerkolben ven- nannte Totzeit wesentlich vermindert und die Bear-