DE1935253B2

DE1935253B2 - Hydraulisch betriebener vibrationsantrieb

Info

Publication number: DE1935253B2
Application number: DE19691935253
Authority: DE
Inventors: Jan Willem Dipl Ing 4320 Hattingen Hilbrands
Original assignee: Maschinenfabrik Koppern & Co KG, 4320 Hattingen
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1969-07-11
Publication date: 1972-07-13
Also published as: AT306474B; CH526998A; US3782246A; DE1935253A1; AU1738570A

Description

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Die Erfindung betrifft einen hydraulisch betriebenen Vibrationsantrieb mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Schubkolbentricb, einem Umsteuerventil und einer hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden HilfsSteuerung mit Steuerelementen, deren Signale die Umschaltelemente des Umsteuerventils betätigen. Bei einem bekannten Vibrationsantrieb der genannten Art ist der Schubkolbentrieb auf seiner beim Rückführen des Kolbens wirksamen Seite mit einem gegenüber dem Arbeitsdruck herabgesetzten Druck beaufschlagt. Die HilfsSteuervorrichtung ist hierbei als mit dem Arbeitskolben verbundener Hilfssteuerschieber ausgebildet, der das Steuerventil betätigt. Diese bekannten Vibrationsantriebe arbeiten im wesentlichen mit konstantem Hub und im wesentlichen gleicher Arbeitslage des Antriebskolbens. Änderungen des Hubs und der Arbeitslage sind zumindest während des Betriebes nicht möglich.

Es ist weiter ein weggesteuerter hydraulischer Antrieb fllr hin- und hergehende Messer an Mähmaschinen bekannt, bei dem gegen Ende eines Hubes des Arbeitskolbens nach Absperrung des RUckölanschlusses durch den Arbeitskolben die in dem Zylinderendraum verbleibende Flüssigkeit komprimiert und damit ein Druckimpuls erzeugt wird, mit dem ein beidseitig hydraulisch gesteuerter Steuerschieber umgeschaltet wird. Dieser bekannte Antrieb arbeitet zuverlässig nur, wenn die durch den Antrieb erzeugte kinetische Energie groß genug ist, da nur durch einen stellen Druckanstieg sichergestellt wird, daß der Steuerschieber über die schneidende Endlage bewegt wird, Eine Verschmutzung innerhalb des Steuerschiebergehäuses oder ein plötzliches Stehenbleiben der Mähmaschinenmesser durch ein Hindernis kann dazu führen, daß der Steuerschieber nicht vollständig umschaltet und damit der Antrieb stehenbleibt. Dieser bekannte Antrieb kann dann nicht ohne Eingriff von außen wieder in Gang gesetzt werden.

Es ist ferner ein hydraulischer Vibrationsantrieb mit einem Schubkolbentrieb mit je einem Zylinderendraum, der durch den Arbeitskolben am Ende seines Hubes vom Arbeitsanschluß des Zylinders getrennt ist, und mit einem hydraulisch betätigten Steuerventil mit je einem Betätigungsdruckraum an beiden Enden des Steuerschiebers, der jeweils über eine Verbindungsleitung mit einem Zylinderendraum verbunden ist, vorgeschlagen worden, bei dem die Steuerkanien der Ansätze des Steuerschiebers jeweils vor der Endlage des Steuerschiebers mit je einem Flüssigkeitsanschluß zusammenwirken, wobei der der Kolbenseite des Arbeitskolbens zugeordnete Flüssigkeitsanschluß mit dem Arbeitsdruck und der der Stangenseite zugeordnete Flüssigkeitsanschluß mit einem gegenüber dem Arbeitsdruck geringeren Druck beaufschlagt ist.

Alle diese bekannten Antriebe haben den Nachteil, daß speziell ausgebildete Schubkolbentriebe und Umsteuerventile erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrationsantrieb zu schaffen, der unter Verwendung üblicher hydraulischer Bauelemente einschließlich Schubkolbentrieb herstellbar ist und bei dem sowohl der Hub als auch die Lage des Hubbereiches leicht einstellbar gemacht werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Steuerelemente in der Bewegungsbahn der Kolbenstange des Arbeitskolbens bzw. eines von diesen bewegten Bauteiles in den beiden jeweils gewünschten Endlagen jeweils eine Fangstrahldüse angeordnet ist, die das Umsteuersignal für einen bistabilen pneumologischer Schalter erzeugt, und daß das Ausgangssignal des Schalters direkt oder indirekt die Umschaltelemente des Umsteuerventils betätigt.

Fangstrahldüsen sind als Schalt- und Steuerelemente an sich bekannt. Die Ansprechzeit und die Schaltzeit von Fangstrahldüsen ist jedoch relativ schlecht reproduzierbar, so daß die Anwendung in Schaltungen mit kurzen Schaltzeiten bisher nicht möglich war. Durch die Fangstrahldüsen in Verbindung mit einem bistabilen pneumologischen Schalter ist es möglich, eine zuverlässige Umschaltung auch dann vorzunehmen, wenn die Schaltimpulse der Fangstrahldüsen im Betrieb variieren, wobei auch extrem kurze Impulslängen zu einem zuverlässigen Umschalten führen.

Bistabile pneumologische Schalter, auch als Strö-

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mungstaklimpulsgeber bezeichnet, sind an sich be- Die Ausgange 44, 44' des Schalters 42 sind über

!■mint. Schutz wird daher nur I¹Ur die Oeeamtkombl- Leitungen 46, 46' mit Verstärkern 48, 48' verbunden,

nation der Merkmale des Anspruches 1 begehrt. mit denen die BeUUlgungsdruckriiume 50, 50' des

Zweckmäßig ist zwischen dem jeweiligen Ausgang Umsteuerventils 20 wechselweise mit einer Druckdes bistabilen pneumologischen Schalters und den 5 quelle 52 bzw. einem drucklosen Rückfluß 54 ver-Umschaltelementen des Umsteuerventils jeweils ein bunden sind. Bei dem dargestellten Ausftihrungsbei-SißnulversUlrker angeordnet. Vorzugsweise ist weiter spiel sind alle Signale der HilfsSteuerung einschlleßzwischen der Fangstrahldüse und dem bistabilen Hch der den Steuerkammern 50, SO' zuzuführenden pneumologischen Schalter jeweils ein Verstärker an- Signale pneumatische Signale. Es wäre selbstvergeordnet. Als Verstärker ist dabei vorzugsweise ein io ständlich auch möglich, für die Betätigung des UmNiederdruck-Normaldruck-Wandler vorgesehen. Steuerventils 20 ein pneumatisch betätigtes hydrauli-

Eine Anpassung des Arbeitsbereiches des Vibra- sches Vorsteuerventil vorzusehen, das direkt mil den

liüiisantriebes an ein vorbestimmtes Programm mit Ausgangssignalen des Schalters 42 betätigt wird.

Abschnitten unterschiedlicher Weglänge und gegebe- Der beschriebene Antrieb arbeitet wie folgt. In

nenfalls unterschiedlicher Lage des Arbeitsbereiches, 15 dem dargestellten Betriebszustand wird Drucköl von

wie sie insbesondere bei Ermüdungserscheinungen der Pumpe 22 über die Leitung 24, das Umsteuerven-

u. ugl. häufig gefordert wird, kann bei dem Vibra- til 20 und die Leitung 16 in den Zylinderraum 8 ge-

tionsantrieb gemäß der Erfindung dadurch erzielt fördert, während aus dem Zylinderraum 10 das öl

werden, daß in der Bewegungsbahn jeweils eine über die Leitung 18, das Umsteuerventil 20 und die

Mehrzahl von hintereinanderliegenden Fangstrahldü- 20 Leitung 30 in den Tank 32 zurückfließt. Der Kolben

sen angeordnet ist, von denen jeweils eine in den bewegt sich also nach rechts. Bei Erreichen der vor-

Steuerkreis einschaltbar ist. bestimmten rechten Endlage tiiit das rechte Ende der

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Fang- Kolbenstange 6 in die Fangstrahldüse 34 ein. In der

Strahldüsen in der Bewegungsbahn verstellbar an- Leitung 36 erscheint damit ein pneumatisches Signal

zuordnen. Auf diese Weise lassen sich stufenlose Ein- 25 mit geringem Druck, das in dem Niederdruck-Nor-

stellungen erreichen. maldruck-Wandler 38 verstärkt und über die Leitung

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Aus- 40 dem Schalter 42 zugeführt wird. Dieser Schalter

t'ührungsbeispiel mit einem pneumatisch betriebenen schaltet damit aus dem vorherigen Betriebszustand,

Steuerkreis veranschaulicht und im nachstehenden im in dem am Ausgang 44' ein Signal anstand, in einen

einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben. ₃₀ Zustand um, in dem der Ausgang 44' signallos wird,

Der in der Zeichnung dargestellte Antrieb weist während am Ausgang 44 ein Signal erscheint. Dieses

einen doppeltwirkenden Schubkolbentrieb 2 mit Signal wird über die Leitung 46 dem Verstärker 48

einem Kolben 4 und einer durchgehenden Kolben- zugeführt, der dann die Druckluftquelle 52 mit dem

stange 6 auf. Die Beaufschlagungsfläche ist damit in Betätigungsdruckraum SO des Ventils verbindet und

beiden Zylinderräumen 8 und 10 des Schubkolben- 35 dieses Ventil umschaltet,

triebes gleich. Die Last ist durch Pfeile L angedeutet. Das Drucköl strömt dann in den Zylinderraum 10,

Die Zylinderräume 8 und 10 sind über Leitungen und der Kolben 4 bewegt sich so lange nach links, bis 16 und 18 mit den Arbeitsanschlüssen A und B eines das linke Ende der Kolbenstange 6 in die Fangstrahlüblichen beidseitig durch ein Druckmedium gesteuer- düse 34' eintritt, wodurch dem Schalter 42 über die ten Umsteuerventils 20 angeschlossen. 40 Leitung 40' ein Umschaltsignal zugeführt wird, so daß

Eine Regelpumpe 22 steht über eine Leitung 24 am Ausgang 44' wieder ein Signal erscheint, während

mit dem Druckanschluß P des Umsteuerventils 20 in der Ausgang 44 signallos wird. Mit diesem Signal

Verbindung, An die Leitung 24 ist ein übliches wird dann über den Verstärker 48' das Umsteuerven-

Überdruckventil 26 und ein Druckspeicher 28 ange- til 20 wieder umgeschaltet,

schlossen. 45 Die Fangstrahldüsen 34, 34' arbeiten zweckmäßig

Vom Rückölanschluß R des Umsteuerventils 20 nicht direkt mit der Kolbenstange 6 zusammen, son-

führt eine Leitung 30 zum Tank 32. In der Leitung dem vorzugsweise mit plattenförmigen seitlichen An-

30 ist eine das Rücköl vorspannende Drossel 31 an- sätzen. Bei Verwendung solcher Ansätze können

geordnet, die auch verstellbar sein kann. Durch die beide Fangstrahldüsen 34, 34' auch auf einer Seite

Drossel wird verhindert, daß bei einer elastischen 50 des Schubkolbentriebes angebracht werden, der semit

Belastung, die zusammen mit der Masse des Arbeits- auch mit einseitiger Kolbenstange ausgebildet sein

kolbens eine Eigenfrequenz hat, diese Eigenfre- kann. Der Abstand der beiden Fangstrahldüsen ent-

quenz die Arbeitsfrequenz des Vibrationsantriebes spricht dann dem vorgegebenen Weg des Kolbens 4

beeinflußt. zwischen zwei Umsteuerungen. Die Fangstrahldüsen

Die Arbeitsfrequenz wird durch die Fördermenge 55 können auch mit einem vom Schubkolbentrieb ange-

der Pumpe 22 bestimmt. triebenen Bauteil zusammenwirken. Dieser Antrieb

In der Bewegungsbahn der Kolbenstange 6 oder kann gegebenenfalls auch eine Über- oder Unterseteines mit diesem fest verbundenen sonstigen Bauteils zung einschließen.

des Antriebes ist auf beiden Seiten des Schubkolben- Es ist weiter möglich, in der Bahn der Kolbentriebes 2 jeweils eine pneumatische Fangstrahldüse 60 stange 6 bzw. eines mit diesem fest verbundenen EIe-34 bzw. 34' angeordnet. Die Fangstrahldüsen sind je- mentes hintereinander mehrere Fangstrahldüsen anweils über Leitungen 36, 36' mit einem Niederdruck- zuordnen und Mittel vorzusehen, mit denen diese Normaldruck-Wandler 38, 38' verbunden. Die von Fangstrahldüse wahlweise wirksam in den Hilf ssteuerdiesen Wandlern abgegebenen verstärkten Signale kreis eingeschaltet werden.

werden über Leitungen 40, 40' einem bistabilen 65 Auf diese Weise kann durch einfache Umschaltung

pneumologischen Schalter 42 zugeführt, der bei- von einer Fangstrahldüse auf die andere der Weg ver-

spielsweise ein impulsgesteuerter Multivibrator sein ändert werden. Eine solche Umschaltung kann auch

¹ programmiert vorgenommen werden, so daß bei-

spielsweise auf einer Ermüdungsmaschine ohne weiteres ein vorgegebenes Programm mit unterschiedlichen Wegen des Kolbens 4 durchfahren werden kann.

Ein besonderer Vorteil der Umsteuerung mittels Fangstrahldüsen besteht darin, daß diese berührungslos arbeiten, so daß bei den Arbeitsfrequenzen, die in der Größenordnung zwischen 1 und 100 Hz liegen, der bei mechanisch betätigten Steuerelementen auftretende Verschleiß entfällt.

Statt mehrerer hintereinander angeordneter Fangstrahldüsen kann selbstverständlich auch eine einzige verstellbar angeordnete Fangstrahldüse für eine oder beide Endlagen vorgesehen sein, die von einem Stellmotor betätigbar ist. Der Stellmotor kann dann wiederum von einer Programmsteuerung angesteuert werden. Bei dieser Anordnung ist es dann gleichzeitig möglich, in einem Programm den Weg des Antriebes über die Zeit kontinuierlich zu vergrößern oder zu verkleinern.

Es ist weiter möglich, auch einen nur einseitig beaufschlagten Schubkolbentrieb zu verwenden, der beispielsweise durch die aufgebrachte Last rückgeführt wird. In diesem Fall braucht das Umsteuerventil nur ein 2/2-Wegeventil mit einem Betätigungsdruckraum und einer Rückstellfeder zu sein. Der Schalter braucht dann nur einen Ausgang zu haben, der abwechselnd ein Signal führt oder signallos ist.

Der Steuerkreis ist vorstehend unter Verwendung pneumatisch betriebener Fluidic-Elemente beschrieben. Er kann auch fanz oder teilweise mit flüssigkeitsbetriebenen Fluidic-Elementen aufgebaut sein.

Ein besonderer Vorteil des Antriebes gemäß der Erfindung besteht noch darin, daß für die Hilfssteuerung handelsübliche Elemente mit sehr kleinen Abmessungen und geringen Gestehungskosten verwendet werden können, so daß es möglich ist, die ganze HilfsSteuerung sehr kompakt zu bauen. Weiter wire durch die Verwendung handelsüblicher Elemente die Ersatzteilhaltung wesentlich vereinfacht.

Der Arbeitskreis des Antriebes kann sowohl, wi< unter Bezug auf das Ausführungsbeispiel beschrieben hydraulisch betrieben werden als auch pneumatisch

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisch betriebener Vibrationsantrieb mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Schubkolbenlrieb, einem Umsteuerventil und einer hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Hilfssteuerung mit Steuerelementen, deren Signale die Umschaltelemente des Umsteuerventils betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerelemente in der Bewegungsbahn der Kolbenstange (6) des Arbeitskolbens (4) bzw. eines von diesen bewegten Bauteiles in den beiden jeweils gewünschten Endlagen jeweils eine Fangstrahldüse (34, 34') angeordnet ist, die das Umsteuersignal für einen bistabilen pneumologischen Schalter (42) erzeugt, und daß das Ausgangssignal des Schalters direkt oder indirekt die Umschaltelemente (SO, 50') des Umsteuerventils (20) betätigt. ao

2. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem jeweiligen Ausgang (44, 44') des bistabilen pneumologischen Schalters (42) und den Umschaltelementen (50, 50') des Umsteuerventils (20) jeweils Signalverstärker (48, 48') angeordnet sind.

3. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fangstrahldüse (34, 34') und dem bistabilen pneumologischen Schalter (42) jeweils ein Verstärker (38, 38') angeordnet ist.

4. Vibrationsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärker (38, 38') ein Niederdruck-Normaldruck-Wandler vorgesehen ist.

5. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bewegungsbahn jeweils eine Mehrzahl von hintereinanderliegenden Fangstrahldüsen (34', 34") angeordnet ist, von denen jeweils eine in den Steuerkreis einschaltbar ist.

6. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangstrahldüsen (34, 34') in der Bewegungsbahn verstellbar angeordnet sind.