WO1998001678A1 - Steuereinrichtung für einen einseitig arbeitenden arbeitszylinder - Google Patents
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- WO1998001678A1 WO1998001678A1 PCT/DE1997/001386 DE9701386W WO9801678A1 WO 1998001678 A1 WO1998001678 A1 WO 1998001678A1 DE 9701386 W DE9701386 W DE 9701386W WO 9801678 A1 WO9801678 A1 WO 9801678A1
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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
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/021—Valves for interconnecting the fluid chambers of an actuator
Definitions
- the invention relates to a device for controlling a double-acting working cylinder having a piston with a one-sided piston rod by means of a multi-way valve, which supplies the working medium to one of the large, different displacement spaces of the working cylinder and allows it to flow away from the other displacement during the piston stroke, the multi-way valve designed in the manner of a piston slide valve one Pump connection P, a connection AI for a supply and discharge line between the large displacement of the working cylinder and the multi-way valve, a connection Bl for a supply and discharge line between the small displacement of the working cylinder and the multi-way valve, a connection A2 for one to the between Connection AI and the large displacement of the working cylinder existing supply and discharge line connected connecting line and two tank connections Tl, T2, and wherein the valve piston of the Multi-way valve has at least five control edges arranged on coils and the connections P, AI, A2, Bl, Tl, T2 are arranged in such a way that when the piston is extended to take advantage of the differential effect of the working cylinder
- a device with the aforementioned features is described in DE 30 00 260 C2;
- the known circuit arrangement with an assignment of six consecutive connections of the multi-way valve used is intended on the one hand to allow the piston of the working cylinder to be moved with differential action, that is to say with rapid piston movement, and on the other hand to minimize the structural design of the multi-way valve while uniformly loading those provided in the multi-way valve Ensure five control edges with the same amount of working medium in both directions of movement of the piston of the working cylinder.
- the additional connection opening which is connected via the connecting line to the large displacement of the working cylinder, is connected via an associated control edge which controls only the flow of working medium flowing through this connecting line to the line which acts as a drain from the small displacement , at the same time over another control edge and thus irrespective of the flow path between the displacements of the working cylinder, the pump connection is connected to the supply line to the large displacement of the working cylinder.
- the connection can be connected to the tank via a further connection provided in the multi-way valve.
- the additional directional valve means an increased outlay in the corresponding configuration of the control device, in particular also because this Directional control valve designed for the same nominal size must be like the multi-way valve serving the main control of the working cylinder, because in the mentioned functional case of the connection of the small cubic capacity to the tank the same passage of working medium has to be led over the directional valve as it is for the multi-way valve.
- the invention is therefore based on the object in a control device for a differential cylinder with the features mentioned to provide the possibility, in the absence of an additional directional control valve, the setting of the full force acting on the piston of the working cylinder even at the beginning of the extension movement of the piston rod and when exceeding one predetermined piston stroke in the working cylinder to set the differential movement with rapid piston movement.
- the invention is directed to the fact that an additional connection B2 is provided for an additional connecting line connected to the supply and discharge line existing between the connection Bl and the small displacement of the working cylinder, and seven control edges are formed for controlling the two connections of the working cylinder on the valve piston and the seven ports P, AI, A2, Bl, B2, Tl, T2 of the multi-way valve are assigned such that Beginning of the extension movement of the piston rod, the supply and discharge line connected to the small cubic capacity of the working cylinder is connected to a tank connection Tl or T2 and, after passing over the start of the differential movement effective over the rest of the extending movement of the piston rod, when the piston has reached a predetermined position Corresponding valve piston position, the connection between the supply and discharge line and the tank connection T1 or T2 is blocked and the connection between the supply and discharge line and the connection A2 is opened.
- the invention has the advantage that due to the formation of an additional seventh connection opening in the multi-way valve itself and the adapted design of the valve piston with seven control edges, an additional directional valve can be omitted, since its function both with regard to the formation of an additional tank connection and with regard to the point in time the blocking of the additional tank connection for the differential movement of the piston is integrated in the reusable valve itself.
- the multi-way valve according to the invention is characterized by seven control edges formed on the valve piston, the control edges each being effective in three different positions of the valve piston, namely in a first position when retracting the piston rod and in a second and third position stepped over the path of the piston in the working cylinder when extending the piston rod.
- the additional seventh connection opening makes the size of the multi-way valve only slightly enlarged.
- the multi-way valve is designed such that the multi-way valve has seven openings P, AI, A2, Bl, B2, Tl, T2, each communicating with an annular channel, the openings Tl to the tank starting at the unlocked valve end , AI to the large displacement, P to the pump, Bl to the small displacement, A2 to the connecting line, T2 to the tank and B2 to the connecting line, and the ring collars in the middle position of the valve piston of every second opening AI, Bl, A2 and the associated ring channel are assigned in the shut-off function, and that in the central position of the valve piston the outer opening B2 is open to the opening T2 and in the opening of the piston rod when the position of the valve piston corresponding to the predetermined start of the differential movement is reached is blocked by the assigned control edge against the opening T2.
- connection openings in the multi-way valve in particular the change in the circuit of the connection openings required via the path of the piston in the working cylinder in the second and third positions of the valve piston is achieved in that the small displacement of the working cylinder with a Tank connection is connected, while this connection is blocked when extending the piston rod at the time of reaching the start of the differential movement.
- the multi-way valve seven each with an annular channel communicating openings P, AI, A2, Bl, B2, Tl, T2, wherein the ring collars are assigned to every second opening and the associated ring channel in the central position of the valve piston, with - starting at the unlocked valve end - the openings T1 to the tank , AI to the large displacement, P to the pump, Bl to the small displacement, T2 to the tank, A2 to the connecting line and B2 to the connecting line, and that the valve piston has four ring collars, three of which ring collars in the central position of the valve piston, the openings AI, Bl , A2 and the associated ring channel in the shut-off function are assigned and the fourth piston collar is assigned to the opening T2 and is arranged and designed such that in the central position of the valve piston on the one hand the opening T2 is open to the connection B1 and in which when the piston rod is extended when the the intended start of the differential movement corresponding position of the valve piston by
- This alternative embodiment is based on a changed order of the connection openings, which is why four ring collars are also formed on the valve piston.
- the fourth ring collar is assigned solely to the connection T2 and is designed such that an open connection between the small cubic capacity of the working cylinder and a tank connection is initially provided via the connection B1; this connection is blocked when the valve piston is displaced when the desired differential movement begins, the fourth piston collar simultaneously Port T2 always leaves open in the direction of the adjacent port A2, so that the eighth control edge, which is inherent in four ring bundles, is not functionally effective; rather, this embodiment also has seven effective control edges.
- Figure 1 is a hydraulic circuit diagram for controlling a differential cylinder including the circuit of the multi-way valve provided with seven ports.
- Fig. 2 shows the subject of Figure 1 in another embodiment.
- the drawing merely shows the starting position for the following functional explanation without regard to the scale execution of the openings and bundles of rings as a guide, so that the constructive design and choice of dimensions is to be made by the average person skilled in the art knowing the functional relationships desired by the invention.
- the differential cylinder consists of a working cylinder 10 and a piston 11, which moves therein and has different surfaces on both sides, with a piston rod 12.
- the piston 11 divides the Working cylinder 10 in a large displacement 13 and a small displacement 14.
- Each displacement 13, 14 has at the ends a supply and discharge line 15 and 16 for the working medium, which is called oil for example below.
- the oil is located in a tank 17 (shown in separate parts) and is assigned to the multi-way valve 19 by means of a pump 18, in order to flow from there to the differential cylinder 10 or in connected discharge lines to the tank 17 depending on the position of the valve piston 20.
- elements that are not important for understanding the invention such as pressure limiting valves, throttle check valves or the like, have been omitted.
- the multi-way valve 19 has seven openings T1, AI, P, B1, A2, T2, B2 in the row which, in this order, with the tank 17, the supply and discharge line 15 leading to the large displacement 13 ,
- the pump 18, the supply and discharge line 16 leading to the small cubic capacity 14 of a connecting line 22 opening into the line 15, in turn the tank 17 and a further connecting line 23 opening into the supply and discharge line 16 are connected and in the center position shown in the drawing Pass valve piston 20 (zero position) within the indicated valve housing into assigned ring channels. These annular channels are blocked or open in the zero position in a manner to be described by annular collars 21 formed on the valve piston 20.
- connection T2 is opened to connection B2, which in turn initially leaves flow path 26 open due to the position of end collar 25.
- the pump acts on the connection AI and the supply and discharge line 15, the large displacement 13 of the working cylinder 10, wherein between the small displacement 14 of the working cylinder 10 and the tank connection T2 via the supply and Discharge line 16 and the connecting line 23 leading to the connection B2, there is an open connection, so that the pressure acting on the large surface of the piston 11 is no longer opposed by pressure in the small displacement 14.
- valve piston 20 If the valve piston 20 is moved to the right, starting from the zero position shown in FIG. 1, it is also ensured that the delivery rate of the pump 18 remains unchanged when the piston rod is brought in. On the supply side, this results in a connection of the connections P, Bl via the supply and discharge line 16 to the small cubic capacity 14, while the large cubic capacity 13 via the supply and discharge line 15 and the connection AI blocked against P with Tl and via that of the supply and discharge line 15 outgoing connecting line 22 and the connection A2 is connected to T2, so that there is a division of the amount of oil flowing out of the large displacement 13.
- the exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the previously described exemplary embodiment in that the connections T2 and A2 are interchanged in the order of the connecting lines with respect to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, so that the connection B1 next to T2 and the connection A2 lie next to B2.
- connection openings in the zero position shown Due to this interchanging of the connection openings in the zero position shown, the connections AI, Bl and A2 are now blocked by the three ring collars 21 of the valve piston 20, and in addition a fourth piston collar 24 is formed on the valve piston 20 and assigned to the connection T2 such that in the middle position of the valve piston 20 (zero position) the collar 24 realizes the functionally identical open flow path 26 towards the connection Bl, while at the same time care is taken to ensure that the connection T2 is not blocked in any position of the valve piston 20 in the direction of the connection A2 .
- valve piston 20 is moved to the left, the connection of the connections AI and P is released, while at the same time the connection B1 is opened and the connection to the connection T2 is switched via the still open flow path 26.
- the piston rod is extended by acting on the large displacement 13 of the working cylinder 10, with the small displacement 14 of the working cylinder 10 via the line 16, the connection B1 and the still open flow path at the beginning of the extending movement 26 is connected to the connection T2, so that the small displacement 14 of the working cylinder 10 is depressurized.
- the valve piston 20 is shifted to the right, then the connections P, B1 are connected, via which oil is applied to the small displacement 14 of the working cylinder 10;
- the oil flowing out of the large displacement 13 of the working cylinder 10 is distributed via the lines 15 and 22 to the connections AI and A2 and can be connected to the connections T1, T2 via the connection created at the right-hand position of the valve piston 20 Drain the tank.
- the fourth piston collar 24 is designed such that the connection T2 in the direction of A2 is not blocked in any position of the valve piston 20, the desired connection from A2 to T2 is provided.
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Abstract
Bei einer Einrichtung zur Steuerung eines einen Kolben (11) mit einseitiger Kolbenstange (12) aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders (10) mittels eines Mehrwegeventiles (19), bei welchem zusätzlich zu Beginn der Ausfahrbewegung der Kolbenstange (12) die volle Kraftbeaufschlagung gegeben und ab einem festgelegten Kolbenweg die Differentialbewegung wirksam sein soll, sind bei dem eingesetzten Mehrwegeventil (19) sieben Anschlussöffnungen (T1, A1, P, B1, A2, T2, B2) zur Ansteuerung der vorgegebenen Funktionen vorgesehen und in den einzelnen Betriebsstellungen über einen sieben Steuerkanten (1-7) aufweisenden Ventilkolben (20) ansteuerbar.
Description
Steuereinrichtung für einen einseitig arbeitenden Arbeits zy linder
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines einen Kolben mit einseitiger Kolbenstange aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders mittels eines Mehrwegeventiles, welches das Arbeitsmedium jeweils einem der großenunterεchiedlichen Hubraume des Arbeitszylinders zufuhrt und von dem anderen Hubraum wahrend des Kolbenhubes abströmen laßt, wobei das in Kolbenschieberoauweise ausgebildete Mehrwegeventil einen Pumpenanschluß P, einen Anschluß AI für eine Zu- und Abfuhrleitung zwischen dem großen Hubraum des Arbeitszylinders und dem Mehrwegeventil, einen Anschluß Bl für eine Zu- und Abfuhrleitung zwischen dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders und dem Mehrwegeventil, einen Anschluß A2 für eine an die zwischen dem Anschluß AI und dem großen Hubraum des Arbeitszylinders bestehende Zu- und Abfuhrleitung angeschlossene Verbmdungsleitung und zwei Tankanschlusse Tl , T2 aufweist, und wobei der Ventilkolben des
Mehrwegeventils wenigstens fünf an Ringbunden angeordnete Steuerkanten aufweist und die Anschlüsse P, AI, A2, Bl, Tl, T2 derart angeordnet sind, daß beim Ausfahren des Kolbens zur Ausnutzung der Dif erentialwirkung des Arbeitszylinders mit schneller Kolbenbewegung die Zu- und Abfuhrleitung mit dem Anschluß A2, und beim Einfahren des Kolbens Anschluß AI mit Tl und Anschluß A2 mit T2 verbindbar sind.
Eine Einrichtung mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE 30 00 260 C2 beschrieben; die daraus bekannte Schaltungεanordnung mit einer Zuordnung von sechs hintereinanderliegenden Anschlüssen des eingesetzten Mehrwegeventils soll einerseits ein Verfahren des Kolbens des Arbeitszylinders mit Differentialwirkung, das heißt mit schneller Kolbenbewegung ermöglichen, und andererseits eine möglichst kleine bauliche Auslegung des Mehrwegeventils bei einer gleichmäßigen Beaufschlagung der bei dem Mehrwegeventil vorgesehenen fünf Steuerkanten mit der gleichen Menge an Arbeitsmedium in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens des Arbeitszylinders sicherstellen .
Hierzu ist bei der bekannten Einrichtung beim Ausfahren des Kolbens des Arbeitszylinders die über die Verbindungsleitung mit dem großen Hubraum des Arbeitszylinders verbundene zusätzliche Anschlußöffnung über eine zugeordnete und nur den über diese Verbindungsleitung fließenden Strom an Arbeitsmedium steuernde Steuerkante mit der als Abfluß vom kleinen Hubraum wirkenden Leitung verbunden, wobei gleichzeitig über eine andere Steuerkante und somit
unabhängig von dem Fließweg zwischen den Hubräumen des Arbeitszylinders der Pumpenanschluß mit der Zuleitung zum großen Hubraum des Arbeitszylinders verbunden ist. Gleichzeitig ist beim Einfahren des Kolbens des Arbeitszylinders die Verbindung über einen in dem Mehrwegeventil vorgesehenen weiteren Anschluß mit dem Tank verbindbar .
Es ist zusätzlich durch die Einschaltung eines gesonderten Wegeventils die Möglichkeit geschaffen, einerseits die Vorlaufbewegung des Kolbens des Arbeitszylinders unter Ausnutzung der Differentialwirkung des Zylinders einzustellen, andererseits jedoch in der ausge ahrenen Endstellung der Kolbenstange die volle Kraft einzusetzen. Hierzu ist in der ausgefahrenen Stellung der Kolbenstange der kleine Hubraum des Arbeitszylinders an den Tank angeschlossen, wobei bei der entsprechenden Schaltstellung des Wegeventils dem an der großen Fläche des Kolbens des Arbeitszylinders wirkenden Druck kein Druck in dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders mehr entgegenwirkt, so daß die Haltekraft gegenüber dem Zustand beim Ausfahren der Kolbenstange auf das Doppelte erhöht wird.
Mit der bekannten Ausführung ist zunächst nur die Schaltung angesprochen, bei ausgefahrener Kolbenstange die volle Kraft wirksam werden zu lassen, wobei zusätzlich der besondere Nachteil besteht, daß das zusätzliche Wegeventil einen vermehrten Aufwand bei der entsprechenden Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung bedeutet, insbesondere auch deswegen, weil dieses Wegeventil auf die gleiche Nenngröße ausgelegt
sein muß, wie das der Hauptsteuerung des Arbeitszylinders dienende Mehrwegeventil, weil in dem angesprochenen Funktionsfall des Anschlusses des kleinen Hubraumes an den Tank der gleiche Durchlaß an Arbeitsmedium über das Wegeventil zu führen ist wie dies für das Mehrwegeventil gilt .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuerungseinrichtung für einen Differentialzylinder mit den eingangs genannten Merkmalen die Möglichkeit zu schaffen, bei Fortfall eines zusätzlichen Wegeventils die Einstellung der vollen am Kolben des Arbeitszylinders wirkenden Kraft auch zu Beginn der Ausfahrbewegung der Kolbenstange und bei Überschreiten eines vorgegebenen Kolbenhubes im Arbeitszylinder die Differentialbewegung mit schneller Kolbenbewegung einzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung richtet sich darauf, daß ein zusätzlicher Anschluß B2 für eine an die zwischen dem Anschluß Bl und dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders bestehende Zu- und Abfuhrleitung angeschlossene zusätzliche Verbindungsleitung vorgesehen und zur Steuerung der beiden Anschlüsse des Arbeitszylinders an dem Ventilkolben sieben Steuerkanten ausgebildet und den sieben Anschlüssen P, AI, A2, Bl, B2, Tl, T2 des Mehrwegeventils derart zugeordnet sind, daß zu
Beginn der Ausfahrbewegung der Kolbenstange die an den kleinen Hubraum des Arbeitszylinders angeschlossene Zu- und Abfuhrleitung mit einem Tankanschluß Tl oder T2 verbunden und nach Überfahren der dem bei Erreichen einer vorgegebenen Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder eingestellten Beginn der über den Rest der Ausfahrbewegung der Kolbenstange wirksamen Differentialbewegung entsprechenden Ventilkolbenstellung die Verbindung zwischen der Zu- und Abfuhrleitung und dem Tankanschluß Tl oder T2 gesperrt und die Verbindung zwischen der Zu- und Abfuhrleitung und dem Anschluß A2 geöffnet wird.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß aufgrund der Ausbildung einer zusätzlichen siebten Anschlußöffnung in dem Mehrwegeventil selbst und die angepaßte Ausbildung des Ventilkolbens mit sieben Steuerkanten ein zusätzliches Wegeventil entfallen kann, da dessen Funktion sowohl bezüglich der Ausbildung einer zusätzlichen Tankverbindung als auch bezüglich des Zeitpunktes der Sperrung des zusätzlichen Tankanschlusses für die Differentialbewegung des Kolbens in dem Mehrwegeven il selbst integriert ist. Weist das bekannte Mehrwegeventil noch fünf Steuerkanten für die Ansteuerung der zwei Anschlüsse des Arbeitszylinders auf, so zeichnet sich das erfindungsgemäße Mehrwegeventil durch sieben an dem Ventilkolben ausgebildete Steuerkanten aus, wobei die Steuerkanten jeweils in drei unterschiedlichen Stellungen des Ventilkolbens wirksam werden, nämlich in einer ersten Stellung beim Einfahren der Kolbenstange und in einer über den Weg des Kolbens im Arbeitszylinder abgestuften zweiten und dritten Stellung beim Ausfahren der Kolbenstange. Durch die zusätzliche siebte Anschlußöffnung wird die Baugröße des Mehrwegeventils
nur unwesentlich vergrößert.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Mehrwegeventil so ausgebildet, daß das Mehrwegeventil sieben jeweils mit einem Ringkanal kommunizierende Öffnungen P, AI, A2, Bl, B2, Tl, T2 aufweist, wobei - beginnend am nicht gesperrten Ventilende - die Öffnungen Tl zum Tank, AI zum großen Hubraum, P zur Pumpe, Bl zum kleinen Hubraum, A2 zur Verbindungsleitung, T2 zum Tank und B2 zur Verbindungslei ung führen, und wobei die Ringbunde in der Mittelstellung des Ventilkolbens jeder zweiten Öffnung AI, Bl, A2 und dem zugehörigen Ringkanal in Absperrfunktion zugeordnet sind, und daß in der Mittelstellung des Ventilkolbens die außenliegende Öffnung B2 zur Öffnung T2 offen und in der beim Ausfahren der Kolbenstange bei Erreichen der dem vorgegebenen Beginn der Differentialbewegung entsprechenden Stellung des Ventilkolbens durch die zugeordnete Steuerkante gegen die Öffnung T2 gesperrt wird. Bei der vorgegebenen Reihenfolge der Anschlußöffnungen in dem Mehrwegeventil ist insbesondere die über den Weg des Kolbens im Arbeitszylinder in der zweiten und dritten Stellung des Ventilkolbens erforderliche Änderung in der Schaltung der Anschlußöffnungen dadurch verwirklicht, daß zunächst über die Anschlußöffnung B2 der kleine Hubraum des Arbeitszylinders mit einem Tankanschluß verbunden ist, während beim Ausfahren der Kolbenstange zum Zeitpunkt des Erreichens des Beginns der Differentialbewegung diese Verbindung gesperrt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform des Mehrwegeventils ist vorgesehen, daß das Mehrwegeventil sieben jeweils mit
einem Ringkanal kommunizierende Öffnungen P, AI, A2 , Bl, B2 , Tl, T2 aufweist, wobei die Ringbunde in der Mittelstellung des Ventilkolbens jeder zweiten Öffnung und dem zugehörigen Ringkanal zugeordnet sind, wobei - beginnend am nicht gesperrten Ventilende - die Öffnungen Tl zum Tank, AI zum großen Hubraum, P zur Pumpe, Bl zum kleinen Hubraum, T2 zum Tank, A2 zur Verbindungsleitung und B2 zur Verbindungsleitung führen, und daß der Ventilkolben vier Ringbunde aufweist, von denen drei Ringbunde in der Mittelstellung des Ventilkolbens den Öffnungen AI, Bl, A2 und dem zugehörigen Ringkanal in Absperrfunktion zugeordnet sind und der vierte Kolbenbund der Öffnung T2 zugeordnet und derart angeordnet und ausgelegt ist, daß in der Mittelstellung des Ventilkolbens einerseits die Öffnung T2 zum Anschluß Bl offen ist sowie in der beim Ausfahren der Kolbenstange bei Erreichen der dem vorgesehenen Beginn der Differentialbewegung entsprechenden Stellung des Ventilkolbens durch die zugehörige Steuerkante gegen die Öffnung Bl gesperrt wird und andererseits in der dem Einfahren der Kolbenstange entsprechenden Stellung des Ventilkolbens die Verbindung der Öffnungen T2 und A2 offen eingerichtet ist . Dieser alternativen Ausführungsform liegt eine geänderte Reihenfolge der Anschlußöffnungen zugrunde, weswegen an dem Ventilkolben auch vier Ringbunde ausgebildet sind. Der vierte Ringbund ist dabei allein dem Anschluß T2 zugeordnet und so ausgelegt, daß zunächst über den Anschluß Bl eine offene Verbindung zwischen dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders und einem Tankanschluß gegeben ist; diese Verbindung wird bei dem Versetzen des Ventilkolbens mit Erreichen des Beginns der gewünschten Differentialbewegung gesperrt, wobei gleichzeitig der vierte Kolbenbund den
Anschluß T2 in Richtung des benachbarten Anschlusses A2 immer offen läßt, so daß die an sich bei vier Ringbunden gegebene achte Steuerkante nicht funktionswirksam ist, vielmehr auch diese Ausführungsform sieben wirksame Steuerkanten aufweist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind; es zeigen :
Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan zur Steuerung eines Differentialzylinders einschließlich der Schaltung des mit sieben Anschlußöffnungen versehenen Mehrwegeventils ;
Fig. 2 den Gegenstand der Figur 1 in einer anderen Ausführungsform.
Die Zeichnung gibt lediglich die Ausgangsstellung für die nachstehende Funktionserläuterung ohne Rücksicht auf die maßstäbliche Ausführung der Öffnungen und Ringbunde als Anhalt wieder, so daß die konstruktive Auslegung und Wahl der Abmessungen von dem Durchschnittsfachmann in Kenntnis der von der Erfindung gewollten Funktionszusammenhänge zu treffen ist.
Der Differentialzylinder besteht aus einem Arbeitszylinder 10 sowie einem sich darin verschiebenden und beiderseits unterschiedliche Flächen aufweisenden Kolben 11 mit einer Kolbenstange 12. Der Kolben 11 unterteilt den
Arbeitszylinder 10 in einen großen Hubraum 13 und einen kleinen Hubraum 14. Jeder Hubraum 13, 14 besitzt an den Enden je eine Zu- und zugleich Abfuhrleitung 15 bzw. 16 für das Arbeitsmedium, welches nachfolgend beispielsweise Öl genannt ist. Das Öl befindet sich in einem (in getrennten Teilen dargestellten) Tank 17 und wird mittels einer Pumpe 18 dem Mehrwegeventil 19 zugeordnet, um von dort je nach Stellung des Ventilkolbens 20 zu dem Differentialzylinder 10 oder in zugeschalteten Abfuhrleitungen zum Tank 17 zu strömen. Bei dieser Darstellung wurden für das Verständnis der Erfindung nicht wichtige Elemente, wie Druckbegrenzungs- ventile, Drosselrückschlagventile oder dergleichen weggelassen.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Mehrwegeventil 19 in der Reihe sieben Öffnungen Tl, AI, P, Bl, A2, T2, B2 , die in dieser Reihenfolge mit dem Tank 17, der zum großen Hubraum 13 führenden Zu- und Abfuhrleitung 15, der Pumpe 18, der zum kleinen Hubraum 14 führenden Zu- und Abfuhrleitung 16 einer in die Leitung 15 einmündenden Verbindungsleitung 22, wiederum den Tank 17 und einer in die Zu- und Abfuhrleitung 16 einmündenden weiteren Verbindungsleitung 23 verbunden sind und in der gezeichneten Mittelstellung des Ventilkolbens 20 (Null-Stellung) innerhalb des angedeuteten Ventilgehäuses in zugeordnete Ringkanäle übergehen. Diese Ringkanäle sind durch an dem Ventilkolben 20 ausgebildete Ringbunde 21 in der Null- Stellung in einer zu beschreibenden Weise gesperrt bzw. offen.
In der dargestellten Null-Stellung sind die Anschlüsse AI, Bl und T2 durch die drei Ringbunde 21 des Ventilkolbens 20 gesperrt. Gleichzeitig läßt der den Anschluß B2 teilweise sperrende Endbund 25 des Ventilkolbens 20 einen Strömungsweg 26 zum in der Null-Stellung durch den zugeordneten Ringbund 21 gesperrten Anschluß T2 offen, wobei das Maß des durch die fehlende Überdeckung des Endbundes 25 mit dem Anschluß B2 verwirklichten Strömungsweges 26 von der Länge des Kolbenhubes des Kolbens 11 im Arbeitszylinder 10 abhängig ist, nach dessen Durchlaufen die Differentialbewegung des Kolbens ll beginnen soll .
Wenn der Ventilkolben 20 nach links versetzt wird, erfolgt eine gleichzeitige Freigabe bzw. Verbindung der Anschlüsse AI und P einerseits, während andererseits der Anschluß T2 zum Anschluß B2 geöffnet wird, der seinerseits aufgrund der Stellung des Endbundes 25 zunächst noch den Strömungsweg 26 offenläßt. Während dieses Abschnittes des von dem Ventilkolben 20 zurückgelegten Weges beaufschlagt die Pumpe über den Anschluß AI und die Zu- und Abfuhrleitung 15 den großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10, wobei zwischen dem kleinen Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 und dem Tankanschluß T2 über die Zu- und Abfuhrleitung 16 sowie die davon abgehende, zum Anschluß B2 führende Verbindungsleitung 23 eine offene Verbindung besteht, so daß dem an der großen Fläche des Kolbens 11 wirkenden Druck kein Druck in dem kleinen Hubraum 14 mehr entgegensteht . Wird nun während des Kolbenhubes des Kolbens 11 im Arbeitszylinder 10 der durch die Ausbildung des Ventilkolbens bestimmte Zeitpunkt des Beginns der Differentialbewegung erreicht, so sperrt der
Endbund 25 des Ventilkolbens 20 mit der zugeordneten Steuerkante 5 den Anschluß B2 , während gleichzeitig der Anschluß Bl mit dem Anschluß A2 verbunden wird. Damit wird das aus dem kleinen Hubraum 14 bei der Fortbewegung des Kolbens 11 verdrängte Öl über die Zu- und Abfuhrleitung 16 und den Anschluß Bl zum Anschluß A2 und von hier aus über die Verbindungsleitung 22 der Zu- und Abfuhrleitung 15 zum großen Hubraum 13 zugespeist, so daß während der Differentialbewegung des Kolbens 11 im Arbeitszylinder 10 die Pumpe 18 in Bezug auf den großen Hubraum 13 nur die halbe Menge an Arbeitsmedium zu fördern braucht.
Wird der Ventilkolben 20 ausgehend von der in Figur 1 dargestellten Null-Stellung nach rechts versetzt, ist ebenfalls gewährleistet, daß die Fördermenge der Pumpe 18 unverändert bleibt, wenn die Kolbenstange eingeholt wird. Auf der Zufuhrseite ergibt sich dadurch eine Verbindung der Anschlüsse P, Bl über die Zu- und Abfuhrleitung 16 zum kleinen Hubraum 14, während der große Hubraum 13 über die Zu- und Abfuhrleitung 15 und den gegen P gesperrten Anschluß AI mit Tl und über die von der Zu- und Abfuhrleitung 15 abgehende Verbindungsleitung 22 und den Anschluß A2 mit T2 verbunden ist, so daß sich insoweit eine Aufteilung der aus dem großen Hubraum 13 abströmenden Ölmenge ergibt .
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß in der Reihenfolge der Anschlußleitungen die Anschlüsse T2 und A2 gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vertauscht sind, so daß nun der Anschluß Bl neben T2 und der Anschluß A2
neben B2 liegen. Aufgrund dieser Vertauschung der Anschlußöffnungen sind in der dargestellten Null-Stellung nun die Anschlüsse AI, Bl und A2 durch die drei Ringbunde 21 des Ventilkolbens 20 gesperrt, und zusätzlich ist an dem Ventilkolben 20 ein vierter Kolbenbund 24 ausgebildet und dem Anschluß T2 derart zugeordnet, daß in der Mittelstellung des Ventilkolbens 20 (Null-Stellung) der Ringbund 24 zum Anschluß Bl hin den funktionsgleichen offenen Strömungsweg 26 verwirklicht, während gleichzeitig dafür Sorge getragen ist, daß der Anschluß T2 in Richtung auf den Anschluß A2 in keiner Lage des Ventilkolbens 20 gesperrt ist.
Wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Ventilkolben 20 nach links versetzt, erfolgt eine Freigabe der Verbindung der Anschlüsse AI und P, während gleichzeitig der Anschluß Bl geöffnet und dadurch die Verbindung zum Anschluß T2 über den noch offenen Strömungsweg 26 geschaltet wird. Wie zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 beschrieben, erfolgt durch die Beaufschlagung des großen Hubraumes 13 des Arbeitszylinders 10 ein Ausfahren der Kolbenstange, wobei zu Beginn der Ausfahrbewegung der kleine Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 über die Leitung 16, den Anschluß Bl und den noch offenen Strömungsweg 26 mit dem Anschluß T2 verbunden ist, so daß der kleine Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 drucklos geschaltet ist. Bei einem weiteren Versetzen des Ventilkolbens 20 nach links wird die Verbindung zwischen Bl und T2 über die Steuerkante 5 des vierten Kolbenbundes 24 gesperrt, während gleichzeitig die Verbindung zwischen den nebeneinander liegenden Anschlüssen B2, A2 geöffnet wird, so daß das aus dem kleinen Hubraum 14
beim Ausfahren der Kolbenstange 12 verdrängte Öl über die Leitung 16 und die davon abgehende Verbindungsleitung 23, die verbundenen Anschlüsse B2 , A2 und die an A2 anschließende Verbindungsleitung 22 in die Zu- und Abfuhrleitung 15 zum großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 eingespeist wird.
Wird ausgehend von der Mittelstellung des Ventilkolbens gemäß Figur 2 der Ventilkolben 20 nach rechts versetzt, so erfolgt eine Verbindung der Anschlüsse P, Bl, über welche der kleine Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 mit Öl beaufschlagt wird; das aus dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 abströmende Öl verteilt sich über die Leitungen 15 und 22 auf die Anschlüsse AI und A2 und kann von hier aus über die bei der nach rechts versetzten Stellung des Ventilkolbens 20 geschaffene Verbindung zu den Anschlüssen Tl, T2 zum Tank abströmen. Da der vierte Kolbenbund 24 so ausgebildet ist, daß der Anschluß T2 in Richtung auf A2 in keiner Stellung des Ventilkolbens 20 gesperrt ist, ist die gewünschte Verbindung von A2 zu T2 gegeben .
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Claims
Steuereinrichtung für einen einseitig arbeitenden
Arbeitszy linder
P a t e n t a n s p r ü c h e
Einrichtung zur Steuerung eines einen Kolben (11) mit einseitiger Kolbenstange (12) aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders (10) mittels eines Mehrwegeventiles (19) , welches das Arbeitsmedium jeweils einem der größenunterschiedlichen Hubräume (13, 14) des Arbeitszylinders (10) zuführt und von dem anderen Hubraum während des Kolbenhubes abströmen läßt, wobei das in Kolbenschieberbauweise ausgebildete Mehrwegeventil (19) einen Pumpenanschluß P, einen Anschluß AI für eine Zu- und Abfuhrleitung (15) zwischen dem großen Hubraum (13) des Arbeitszylinders (10) und dem Mehrwegeventil (19) , einen Anschluß Bl für eine Zu- und Abfuhrleitung (16) zwischen dem kleinen Hubraum (14) des Arbeitszylinders (10) und dem Mehrwegeventil (19) , einen Anschluß A2 für eine an die zwischen dem Anschluß AI und dem großen Hubraum (13) des Arbeitszylinders bestehende Zu- und Abfuhrleitung (15) angeschlossene Verbindungsleitung (22) und zwei Tankanschlüsse Tl, T2 aufweist, und wobei der Ventilkolben (20) des Mehrwegeventils (19) wenigstens fünf an Ringbunden (21) angeordnete Steuerkanten aufweist und die Anschlüsse P, AI, A2 , Bl, Tl, T2 derart angeordnet sind, daß beim Ausfahren des Kolbens (11) zur Ausnutzung der Differentialwirkung des Arbeitszylinders (10) mit schneller Kolbenbewegung die Zu- und Abfuhrleitung (16) mit dem Anschluß A2, und beim Einfahren des Kolbens Anschluß AI mit Tl und Anschluß A2 mit T2 verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Anschluß B2 für eine an die zwischen dem Anschluß Bl und dem kleinen Hubraum (14) des Arbeitszylinders (10) bestehende Zu- und Abfuhrleitung (16) angeschlossene zusätzliche Verbindungsleitung (23) vorgesehen und zur Steuerung der beiden Anschlüsse des Arbeitszylinders (10) an dem Ventilkolben (20) sieben Steuerkanten (1 - 7) ausgebildet und den sieben Anschlüssen P, AI, A2 , Bl, B2 , Tl, T2 des Mehrwegeventils (19) derart zugeordnet sind, daß zu Beginn der Ausfahrbewegung der Kolbenstange (12) die an den kleinen Hubraum (14) des Arbeitszylinders (10) angeschlossene Zu- und Abfuhrleitung (16) mit einem Tankanschluß Tl oder T2 verbunden und nach Überfahren der dem bei Erreichen einer vorgegebenen Stellung des Kolbens (11) im Arbeitszylinder (10) eingestellten Beginn der über den Rest der Ausfahrbewegung der Kolbenstange (12) wirksamen Differentialbewegung entsprechenden Ventilkolbenstellung die Verbindung zwischen der Zu- und Abfuhrleitung (16) und dem Tankanschluß Tl oder T2 gesperrt und die Verbindung zwischen der Zu- und Abfuhrleitung (16) und dem Anschluß A2 geöffnet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (19) sieben jeweils mit einem Ringkanal kommunizierende Öffnungen P, AI, A2 , Bl, B2, Tl, T2 aufweist, wobei - beginnend am nicht gesperrten Ventilende - die Öffnungen Tl zum Tank (17) , AI zum großen Hubraum (13) , P zur Pumpe (18) , Bl zum kleinen Hubraum (14) , A2 zur Verbindungsleitung (22) , T2 zum Tank (17) und B2 zur Verbindungsleitung (23) führen, und wobei die Ringbunde (21) in der Mittelstellung des Ventilkolbens (20) jeder zweiten Öffnung AI, Bl, A2 und dem zugehörigen Ringkanal in Absperrfunktion zugeordnet sind, und daß in der Mittelstellung des Ventilkolbens (20) die außenliegende Öffnung B2 zur Öffnung T2 offen und in der beim Ausfahren der Kolbenstange (12) bei Erreichen der dem vorgegebenen Beginn der Differentialbewegung entsprechenden Stellung des Ventilkolbens (20) durch die zugeordnete Steuerkante (5) gegen die Öffnung T2 gesperrt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (19) sieben jeweils mit einem Ringkanal kommunizierende Öffnungen P, AI, A2, Bl, B2 , Tl, T2 aufweist, wobei - beginnend am nicht gesperrten Ventilende - die Öffnungen Tl zum Tank (17) , AI zum großen Hubraum (13) , P zur Pumpe (18) , Bl zum kleinen Hubraum (14), A2 zur Verbindungsleitung (22), T2 zum Tank (17) und B2 zur Verbindungsleitung (23) führen, und daß der Ventilkolben (20) vier Ringbunde (21, 24) aufweist, von denen drei Ringbunde (21) in der Mittelstellung des Ventilkolbens (20) den Öffnungen AI, Bl, A2 und dem zugehörigen Ringkanal in Absperrfunktion zugeordnet sind und der vierte Kolbenbund (24) der Öffnung T2 zugeordnet und derart angeordnet und ausgelegt ist, daß in der Mittelstellung des Ventilkolbens (20) einerseits die Öffnung T2 zum Anschluß Bl offen ist sowie in der beim Ausfahren der Kolbenstange (12) bei Erreichen der dem vorgesehenen Beginn der Differentialbewegung entsprechenden Stellung des Ventilkolbens (20) durch die zugehörige Steuerkante (5) gegen die Öffnung Bl gesperrt wird und andererseits in der dem Einfahren der Kolbenstange (12) entsprechenden Stellung des Ventilkolbens (20) die Verbindung der Öffnungen T2 und A2 offen eingerichtet ist .
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