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Folgesteuerung für wenigstens zwei doppeltwirkende,
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drucknittelbetätigte Arbeitszylinder Stand der Technik Die Erfindung
geht aus von einer Folgesteuerung für wenigstens zwei doppeltwirkende, druckmittelbetätigte
Arbeitszylinder nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Folgesteuerung
aus der Zeitschrift Hydraulics und Pneumatics, Dezember 1978, Seiten 58, 59 bekannt,
bei der drei Arbeitszylinder jeweils von einem 4/2-Wegeventil gesteuert werden.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß dort jedem Arbeitszylinder zwei Endschalter
zugeordnet sind, die alle zusammen über eine Logikschaltung miteinander verknüpft
sind, welche mit Betätigungseinrichtungen jedes Wegeventils in Verbindung steht.
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Für jeden Arbeitszylinder werden hier also zusätzlich Endschalter
sowie Vorsteuerventile für das jeweilige Wegeventil notwendig. Eine vollhydraulisch
oder pneumatisch arbeitende Folgesteuerung ist nur mit relativ großem Aufwand realisierbar.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Folgesteuerung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie
voll hydraulisch oder pneumatisch arbeitet. Zusätzliche, mechanisch betätigte Vorsteuerventile
werden hier nicht benötigt. Zudem läßt sich die Folgesteuerung mit relativ einfach
bauenden Elementen verwirklichen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Folgesteuerung
möglich.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die
Figuren 1 bis 4 die Folgesteuerung in vier verschiedenen Betriebszuständen und Figur
5 einen Längsschnitt durch ein Wegeventil der Folgesteuerung nach Figur 1 in vereinfachter
Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die Figur 1 zeigt eine Folgesteuerung
10 mit einem ersten Arbeitszylinder 11 und einem zweiten Arbeitszylinder 12.
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Die Arbeitszylinder sind untereinander gleich, so daß im folgenden
nur auf den ersten Arbeitszylinder 11 eingegangen wird; gleiche Teile im zweiten
Arbeitszylinder 12 werden mit denselben Bezugszeichen wie am ersten Arbeitszylinder,
jedoch mit ' versehen. Der Arbeitszylinder 11 hat ein Gehäuse 13, in dem ein Kolben
14 mit Kolbenstange
15 den Innenraum des Zylinders in einen Zylinderraum
16 und einen Kolbenstangenraum 17 unterteilt. Dem Zylinderraum 16 ist ein erster
Hauptanschluß 18 und dem Kolbenstangenraum 17 ein zweiter Hauptanschluß 19 zugeordnet.
Ferner sind im Gehäuse 13 des Zylinders ein erster (21) und ein zweiter Nebenanschluß
22 so angeordnet, daß sie vom Kolben 14 überfahren werden können. Dabei liegt der
erste Nebenanschluß (21) nahe dem ersten Hauptanschluß 21) ' entsprechendes gilt
für den zweiten Nebenanschluß 22.
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Das von einer Pumpe 23 zum ersten Arbeitszylinder 11 fließende Druckmittel
wird von einem ersten Wegeventil 24 gesteuert, während dem zweiten Arbeitszylinder
12 ein zweites Wegeventil 25 zugeordnet ist. Die Wegeventile 24, 25 sind untereinander
gleich, so daß im folgenden nur auf das erste Wegeventil 24 eingegangen wird; gleiche
Teile am zweiten Wegeventil werden mit den gleichen Bezugszeichen wie am ersten
Wegeventil und mit ' bezeichnet. Das Wegeventil 24, das Figur 5 im Längsschnitt
in vereinfachter, konstruktiver Form zeigt,, hat ein Gehäuse 26, in dem ein Zulaufanschluß
27, ein Rücklaufanschluß 28 sowie ein erster (29) und ein zweiter Verbraucheranschluß
31 angeordnet sind. Ein im Gehäuse 26 gelagerter Steuerschieber 32 kann zwei Arbeitsstellungen
einnehmen, in denen der Zulaufanschluß 27 wahlweise mit einem der Verbraucheranschlüsse
29, 31 und der andere Verbraucheranschluß 31, 29 mit dem Rücklaufanschluß 28 verbunden
wird. Das Wegeventil 24 hat eine Betätigungseinrichtung 33, zu der ein erster Stellkolben
34 sowie ein zweiter Stellkolben 35 gehört. Die Stellkolben 34, 35 sind in Deckeln
36 gelagert, die an den Stirnseiten des Gehäuses 26 befestigt sind. Die Durchmesser
der Stellkolben 34, 35 und damit
ihre wirksamen, druckbeaufschlagten
Fläche sind größer als die vom Steuerdruck beaufschlagb en Stirnflächen des Steuerschiebers
33. Der erste Stellkolben 34 trennt eine äußere Steuerkammer 37 von einer inneren
Steuerkammer 38. In entsprechender Weise sind dem zweiten Stellkolben 35 eine äußere
Steuerkammer 39 sowie eine innere Steuerkammer 41 zugeordnet. Diese Steuerkammern
37, 38, 39 und 41 sind mit einem ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Steueranschluß
42, 43, 44 bzw. 45 verbunden. Die Betätigungseinrichtung 33 mit ihren Stellkolben
34, 35 ist so ausgebildet, daß bei Druckbeaufechlagung der inneren Steuerkammern
38, 41 nicht nur die Stellkolben sondern auch der Steuerschieber 32 auf seiner jeweiligen
Stirnfläche von diesem Druck beaufschlagt wird.
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Wie Figur 1 näher zeigt, ist der erste Verbraucheranschluß 29 über
eine erste Verbraucherleitung 46 mit dem ersten Hauptanschluß 18 des Arbeitszylinders
11 verbunden. Vom zweiten Verbraucheranschluß 31 führt eine zweite Verbraucherleitung
47 zum zweiten Hauptanschluß 19 am Arbeitszylinder 11. Vom ersten Steueranschluß
42 führt eine erste Steuerleitung 48 zum ersten Nebenanschluß 21' des zweiten Arbeitszylinders
12. Vom zweiten Steueranschluß 43 führt eine zweite Steuerleitung 49 zum Hauptanschluß
18' am zweiten Arbeitszylinder 12. Der dritte Steueranschluß 44 und der fünfte Steueranschluß
45 haben über eine dritte (51) bzw. vierte Steuerleitung 52 mit dem zweiten Nebenanschluß
22' bzw. dem Hauptanschluß 19' am zweiten Arbeitszylinder 12 Verbindung. Beide Wegeventile
24, 25 sind parallel über eine Zulaufleitung 53 an die Pumpe 23 angeschlossen, während
die Rücklaufanschlüsse 28, 28' über eine Rücklaufleitung 54 zum Tank 55
entlastet
sind. Die Steueranschlüsse 42', 43', 44' und 45' am zweiten Wegeventil 25 sind in
entsprechender Weise wie diejenigen des ersten Wegeventils 24 an die Hauptanschlüsse
18, 19 und die Nebenanschlüsse 21, 22 des ersten Arbeitszylinders 11 angeschlossen,
wozu eine fünfte (56), eine sechste (57), eine siebte (58) sowie eine achte Steuerleitung
59 vorgesehen ist. In unterschiedlicher Weise zur Anschlußart des ersten Arbeitszylinders
am ersten Wegeventil 24 ist beim zweiten Wegeventil 25 der erste Verbraucheranschluß
29' über eine dritte Verbraucherleitung 61 mit dem zweiten Hauptanschluß 19' verbunden,
während der erste Hauptanschluß 18' des zweiten Arbeitszylinders 12 über eine vierte
Verbraucherleitung 62 mit dem zweiten Verbraucheranschluß 31' Verbindung hat.
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Die Wirkungsweise der Folgesteuerung 10 wird wie folgt erläutert,
wobei Figur 1 einen Betriebszustand zeigt, in dem die Kolbenstangen beider Arbeitszylinder
in ihren eingefahrenen Endstellungen gezeigt sind. Zugleich nehmen die Steuerschieber
32 beider Wegeventile 24, 25 die gezeigten, ersten Arbeitsstellungen ein. Von der
Pumpe 23 gefördertes Druckmittel strömt über die Zulaufleitung 53, das zweite Wegeventil
25, die vierte Verbraucherieitung 62 in den Zylinderraum 16' des zweiten Arbeitszylinders
12, wodurch dessen Kolbenstange 15' ausfährt.
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Der von der Pumpe 23 aufgebaute Druck wirkt zugleich über die Zuflußleitung
53, das erste Wegeventil 24, die zweite Verbraucherleitung 47 im Kolbenstangenraum
17 des ersten Zylinders 11. Somit wirkt dieser Druck zugleich auch über die siebte
und achte Steuerleitung 58, 59 auf beide Seiten des zweiten Entsperrkolbens 35',
der somit
druckausgeglichen ist. Weiterhin wirkt dieser Druck im
Kolbenstangenraum 17 über die fügte Steuerleitung 56 auch in der äußeren Steuerkammer
37' und belastet den ersten Stellkolben 34'. Währenddessen ist die innere Steuerkammer
38' über die sechste Steuerleitung 57 mit dem Zylinderraum 16 des ersten Zylinders
11 verbunden und damit zusätzlich über die erste Verbraucherleitung 46 und das erste
Wegeventil 24 zur Rücklaufleitung 54 und zum Tank 55 entlastet. Somit wirkt der
von der Pumpe aufgebaute Druck in der inneren Steuerkammer 41' auf die relativ kleine
Stirnfläche des Steuerschiebers des zweiten Wegeventils 25 sowie in der äußeren
Steuerkammer 39' auf die relativ große Fläche des ersten Stellkolbens 34', wodurch
letzterer den Steuerschieber des zweiten Wegeventils 25 in der gezeichneten ersten
Lage hält. Zugleich wird von dem von der Pumpe 23 aufgebauten Druck der Kolben 14
mit Kolbenstange 15 im ersten Arbeitszylinder 11 in seiner eingefahrenen Endstellung
gehalten. Bei der Betätigungseinrichtung am ersten Wegeventil 24 sind beide Steuerkammern
39 und 41 mit dem Kolbenstangenraum 17' des zweiten Arbeitszylinders 12 verbunden
und damit über die dritte Verbraucherleitung 61 und das zweite Wegeventil 25 zum
Tank 55 entlastet. Der erste Stellkolben 34 ist nur in der inneren Steuerkammer
38 vom Druck beaufschlagt,,während die äußere Steuerkammer 37 anfänglich über die
erste Steuerleitung 48 und den Kolbenstangenraum 17' ebenfalls entlastet ist. Der
in der inneren Kammer 38 auf die Stirnfläche des Steuerschiebers des Wegeventils
24 wirkende Druck hält somit den Steuerschieber in der gezeichneten ersten Stellung.
Überfährt nun beim Ausfahren der Kolbenstange 15' der Kolben 14' den ersten Nebenanschluß
21', so kann sich der im Zylinderraum 16' wirkende Druck auch
über
die erste Steuerleitung 48 in der äußeren Steuerkammer 37 aufbauen. Der erste Stellkolben
34 im ersten Wegeventil 24 wird damit druckausgeglichen; eine Umschaltung des ersten
Wegeventils findet dadurch aber nicht statt.
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Figur 2 zeigt nun den Betriebszustand, wenn im zweiten Arbeitszylinder
12 nach dem Ausfahren der Kolbenstange 15' der Kolben 14' seine andere Endstellung
erreicht hat und dabei den zweiten Nebenanschluß 22' überfahren hat.
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Dieses Überfahren erzeugt den Umsteuerimpuls für das erste Wegeventil
24, da der Zulaufdruck nun von dem Zylinderraum 16' über die dritte Steuerleitung
51 sich in der äußeren Steuerkammer 39 aufbauen kann, während die innere Steuerkammer
41 auf der anderen Seite des zweiten Stellkolbens 35 entlastet bleibt. Da der erste
Stellkolben 34 auf beiden Seiten vom Zulaufdruck beaufschlagt und somit druckausgeglichen
ist, drückt der zweite Stellkolben 35 den Steuerschieber des ersten Wegeventils
24 in die in Figur 2 gezeigte, zweite Stellung. Nun kann Druckmittel von der Pumpe
23 über die Zulaufleitung 53, das erste Wegeventil 24 und die erste Verbraucherleitung
46 in den Zylinderraum 16 des ersten Arbeitszylinders 11 strömen.
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Gleichzeitig ist der Kolbenstangenraum 17 des ersten Arbeitszylinders
11 über die zweite Verbraucherleitung 47 und das erste Wegeventil 24 zum Tank 55
entlastet.
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Die Kolbenstange 15 am ersten Arbeitszylinder 11 wird somit ausgefahren.
Mit dem Entlasten des Kolbenstangenraumes 17 im ersten Arbeitszylinder werden zugleich
auch in der Betätigungseinrichtung des zweiten Wegeventils 25 die beiden äußeren
Steuerkammern 37' und 39' sowie die innere Steuerkammer 41' entlastet. Lediglich
in der inneren Steuerkammer 38' herrscht Zulaufdruck, welche die
Stirnseite
des Steuerschiebers 2 zweiten Wegeventil 25 belastet und ihn in der gezeigten ersten
Stellung hält.
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Somit kann der Zulaufdruck von der Pumpe 23 weiterhin über das zweite
Wegeventil 25 und die vierte Verbraucherleitung 62 im Zylinderraum 16' des zweiten
Arbeitszylinders 12 wirken und den Kolben 14' in der gezeichneten rechten Endstellung
halten. Beim Ausfahren der Kolbenstange 15 des ersten Arbeitszylinders 11 überfährt
der Kolben 14 zuerst den ersten Nebenanschluß 21. Dadurch kann sich der im Zylinderraum
herrschende Zulaufdruck über die fünfte Steuerleitung 56 in der äußeren Steuerkammer
37' aufbauen, wodurch der erste Stellkolben 34' druckausgeglichen wird.
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Figur 3 zeigt nun den Zustand,, wenn im ersten Arbeitszylinder 11
die Kolbenstange 15 voll ausgefahren ist und dabei der Kolben 14 den zweiten Nebenanschluß
22 überfahren hat. Dieses Überfahren des zweiten Nebenanschlusses 22 erzeugt einen
Umsteuerimpuls für das zweite Wegeventil 25, wodurch die ausgefahrene Kolbenstange
15' des zweiten Arbeitszylinders 12 wieder eingefahren wird.
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Nach dem Überfahren des zweiten Nebenanschlusses 22 kann sich der
im Zylinderraum 16 herrschende Druck über die siebte Steuerleitung 58 in der äußeren
Steuerkammer 39' aufbauen, während die innere Steuerkammer 41' über die achte Steuerleitung
59, die zweite Verbraucherleitung 47 und das erste Wegeventil 24 zum Tank 55 entlastet
bleibt. Der Stellkolben 34' ist auf beiden Seiten vom Zulaufdruck beaufschlagt und
damit druckentlastet. Da die vom Zulaufdruck in der Steuerkammer 38' beaufschlagte
Stirnfläche des Steuerschiebers des zweiten Wegeventils 25 kleiner ist als die wirksame
Fläche des zweiten Stellkolbens
35', schaltet letzterer den Steuerschieber
des zweiten Wegeventils 25 in die in Figur 3 gezeigte Stellung. Von der Pumpe 23
kommendes Druckmittel fließt somit über das zweite Wegeventil 25, die dritte Verbraucherleitung
61 in den Kolbenstangenraum 17', worauf die Kolbenstange 15' im zweiten Zylinder
12 eingefahren wird.
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Zugleich ist der Zylinderraum 16' des zweiten Arbeitszylinders 12
über die vierte Verbraucherleitung 62 und das zweite Wegeventil 25 zum Tank 55 entlastet.
Mit dem Entlasten des Zylinderraumes 16' sind ferner auch in der Betätigungseinrichtung
des ersten Wegeventils 24 die äußeren Steuerkammern 37 und 39 sowie die innere Steuerkammer
38 entlastet. Nur in der inneren Steuerkammer 41 kann sich über die vierte Steuerleitung
45 der Zulaufdruck aufbauen und auf die zugeordnete Stirnseite des Steuerschiebers
im ersten Wegeventil 24 wirken, wodurch der Steuerschieber 32 in der in Figur 3
gezeigten zweiten Stellung gehalten ist. Beim Einfahren der Kolbenstange 15' wird
zuerst der zweite Nebenanschluß 22' überfahren.
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Damit kann sich der Zulaufdruck über die dritte Steuerleitung 51 auch
in der äußeren Steuerkammer 39 am zweiten Stellkolben 35 aufbauen, wodurch dieser
druckausgeglichen ist. Eine Umschaltung des ersten Wegeventils 24 findet dabei aber
noch nicht statt.
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Figur 4 zeigt schließlich den Fall, bei dem im Arbeitszylinder 12
die Kolbenstange 15' voll eingefahren ist und der Kolben 14' den ersten Nebenanschluß
21' überfahren hat. Dieses Überfahren des ersten Nebenanschlusses 21' erzeugt einen
Umsteuerimpuls für das erste Wegeventil 24, welches seinerseits das Einfahren der
ausgefahrenen Kolbenstange 15 am ersten Arbeitszylinder 11 auslöst. Der im Kolbenstangenraum
17' wirkende Zulaufdruck
kann nach dem Überfahren des ersten Nebenanschlusses
21' sich über die erste Steuirleitung 48 in der äußeren Steuerkammer 37 aufbauen.
Da die innere Steuerkammer 38 am ersten Stellkolben 34 weiterhin entlastet ist und
der zweite Stellkolben 35 druckausgeglichen ist, schiebt der erste Stellkolben 34
infolge seiner größeren wirksamen Fläche den Steuerschieber des ersten Wegeventils
24 in die in Figur 4 gezeigte erste Stellung. Dadurch kann von der Pumpe 23 Druckmittel
über das erste Wegeventil 24 und die zweite Verbraucherleitung 47 in den Kolbenstangenraum
17 des ersten Arbeitszylinders 11 strömen, worauf die erste Kolbenstange 15 einfährt.
Zugleich ist im ersten Arbeitszylinder 11 der Zylinderraum 16 über die erste Verbraucherleitung
46 und das erste Wegeventil 24 zum Tank 55 entlastet. Mit dem Entlasten des Zylinderraumes
16 sind ferner auch in der Betätigungseinrichtung des zweiten Wegeventils 25 die
äußeren Steuerkammern 37?, 39' sowie die innere Steuerkammer 38' entlastet. Lediglich
in der inneren Steuerkammer 41' kann sich über die achte Steuerleitung 59 der Zulaufdruck
aufbauen und auf die zugeordnete Stirnfläche des Steuerschiebers im zweiten Wegeventil
25 wirken. Damit wird der Steuerschieber des Wegeventils 25 in seiner in Figur 4
gezeichneten, zweiten Stellung gehalten. Beim Einfahren der Kolbenstange 15 überfährt
der zugeordnete Kolben 14 zuerst den zweiten Nebenanschluß 22, worauf sich über
die siebte Steuerleitung 58 der Zulaufdruck in der äußeren Steuerkammer 39' aufbauen
kann. Damit ist der zweite Stellkolben 35' druckausgeglichen, kann aber noch keinen
Umschaltvorgang einleiten. Ist die Kolbenstange 15 im ersten Arbeitszylinder 11
voll eingefahren, so hat der Kolben 14 den ersten Nebenanschluß 21 überfahren. Dieses
Überfahren
des ersten Nebenanschlusses 21 ergibt wiederum einen Umsteuerimpuls für das zweite
Wegeventil 25, worauf ein neuer Arbeitszyklus mit Ausfahren von zweitem Arbeitszylinder
12 nach Figur 1, Ausfahren von erstem Arbeitszylinder 11 nach Figur 2, Einfahren
von zweitem Arbeitszylinder nach Figur 3 und Einfahren von Arbeitszylinder 11 nach
Figur 4 beginnen kann.
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Selbstverständlich sind Änderungen an den gezeigten Ausführungsbeispielen
möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So ist die gezeigte Folgesteuerung
nicht auf die Verwendung von Arbeitszylindern mit Differentialkolben begrenzt, sondern
es können auch Arbeitszylinder verwendet werden, deren Kolben gleich große, wirksame
Flächen aufweisen. Ebenso können anstelle der gezeigten Arbeitszylinder für hin-
und hergehende Bewegungen auch solche Motoren für Schwenkbewegungen verwendet werden.
Weiterhin ist die Folgesteuerung nicht auf die gezeigte Ausführung begrenzt, bei
der die Wegeventile 24 und 25 unmittelbar den Arbeitsstrom von der Pumpe zum Arbeitszylinder
beeinflussen. Wenn sehr große Druckmittelströme zu den Arbeitszylindern gesteuert
werden sollen, können die Wegeventile 24, 25 als Vorsteuerventile verwendet werden,
die ihrerseits Hauptsteuerventile, z.B. in Patronenbauweise beeinflussen. Die Folgesteuerung
kann auch durch zusätzliche Arbeitszylinder erweitert werden.
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Auch kann durch andere Schaltungsverbindungen die Folge anstelle des
aufgezeigten Arbeitszylinders geändert werden.
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Ferner kann anstelle des Wegeventils mit losen Stellkolben nach Fig.
5 auch en anderes Wegeventil verwendet werden, bei dem die Stellkolben mit durchgehenden
Kolbenstangen
versehen sind. Dies ist dann vorteilhaft, wenn durch
äußere Krafteinwirkung aui die Arbeitszylinder im Umlauf Hohlsog und im Rücklauf
ein Überdruck entstehbfl und den Ablauf der Steuerfolge ändern könnte. Bei derartig
ausgebildeten Stellkolben wird trotz solcher Betriebszustände die vorbestimmte Steuerfolge
aufrecht erhalten. Auch andere Änderungen sind möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung
abzuweichen.