DE2527635C3 - Drucksteuereinrichtung fur druckmittelbetriebene Werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksteuereinrichtung für druckmittelbetriebene Werkzeuge, bei der in einen Versorgungskreis zwischen eine Hydraulikquelle und eine Betätigungseinrichtung ein Strömungssteuerorgan eingefügt ist, welches die der Betätigungseinrichtung zugeführte Strömungsmittelmenge so steuert, daß sie geringer als eine von der Hydraulikquelle gelieferte Flüssigkeitsmenge ist, wobei von dem Versorgungskreis stromabwärts von dem Strömungssteuerorgan eine Abzweigleitung abgeht, die mit einem Reservoir verbunden ist und in die ein Entspannungsventil eingefügt ist, so daß der maximale hydraulische Druck, der auf die Betägungseinrichtung ausgeübt wird, von dem Entspannungsventil so gesteuert werden kann, daß er geringer als der maximale hydraulische Druck ist, der von der Hydraulikquelle geliefert wird. Diese Drucksteuereinrichtung kann besonders vorteilhaft in den Fällen benutzt werden, in denen in Beziehung zu einem hydraulischen Betätigungssystem, das mit mehr als einer Kreisbaueinheit versehen ist, ein Druck benötigt wird, der niedriger a!s derjenige Druck ist, welcher durch ein Entspannungs- bzw. Überströmventil eingestellt worden ist und welcher für einige dieser Kreisbaueinheiten erforderlich ist

Eine Drucksteuereinrichtung der vorgenannten Art ist aus der DE-PS 11 79 404 bekannt, und bei dieser Drucksteuereinrichtung liegt das Entspannungsventil in dem hydraulischen Kreis, der unmittelbar mit der

ίο Betätigungseinrichtung verbunden ist, also gewissermaßen im »Sekundärkreis«, wenn man den eigentlichen Hydraulikkreis, der das unter Druck stehende Strömungsmittel an das Strömungssteuer- bzw. Durchflußmengenregelventil liefert, als »Sekundärkreis« bezeichnet Wegen der Ansprechcharakteristik des Entspannungsventils führt eine überschüssige Strömungsmittelzufuhr auf dieser Sekundärseite dazu, daß eine Druckspitze bzw. ein Stoßdruck erzeugt wird, denn jedes Entspannungsventil spricht in einem vorbestimmten Umfang zeitlich verzögert an, so daß es während dieser Verzögerungszeit, zu deren Beginn bereits der Auslösedruck des Entspannungsventils erreicht ist, zu einem weiteren Zuführen von Strömungsmittel kommt, wodurch die vorerwähnte Druckspitze erzeugt wird.

Diese Druckspitzen haben eine beträchtliche Höhe und können aus den vorgenannten Gründen iücht vermieden werden.

Diese Druckspitzen bewirken ein übermäßiges Anwachsen des Drucks in der Betätigungseinrichtung des druckmittelbetriebenen Werkzeugs, die von der Drucksteuereinrichtung gesteuert wird. Ein solches übermäßiges Anwachsen des Drucks ist generell unerwünscht und kann zu Beschädigungen führen. Wenn z. B. das druckmittelbetriebene Werkzeug eine Klemmeinrichtung ist, dann kann der vorgenannte übermäßige Druck zu einer Erhöhung der Klemmkraft über ein erwünschtes Niveau hinaus führen, wodurch das einzuklemmende Teil beschädigt oder zerstört werden kann. Das ist natürlich nur ein Beispiel, aber es

ίο ist ohne weiteres ersichtlich, daß ganz allgemein ein solcher übermäßiger Druck an dem druckmittelbetriebenen Werkzeug verhindert werden sollte.

Aufgabe der Erfindung ist es infolgedessen, eine Drucksteuereinrichtung für ein druckmittelbetriebenes Werkzeug zu schaffen, mit dem die übermäßige Zufuhr von Flüssigkeit zum Sekundärkreis, d.h. zu dem unmittelbar mit der Betätigungseinrichtung des Werkzeugs verbundenen hydraulischen Kreis, ausgeschaltet wird, so daß auf diese Weise die Erzeugung einer Druckspitze verhindert und der Druck in dem Sekundärkreis richtig bzw. genau gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs genannten Drucksteuereinrichtung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verstärkungsventil vorgesehen ist, durch das die unter Druck stehende Flüssigkeit von der Hydraulikquelle der Betätigungseinrichtung zugeführt wird und welches die Flüssigkeitsmenge, die der Betätigungseinrichtung zugeführt wird, so steuert, daß sie der Menge einer Pilotströmung proportional ist, die dem Verstärkungsventil zugeführt wird, wobei das Strömungssteuerorgan zur Steuerung der Pilotströmungsmenge und das Entspannungsventil zum Steuern des maximalen, hydraulischen Drucks, mit dem die

(Λ Betätigungseinrichtung beaufschlagt wird, in den Pilotkreis des Verstärkungsventils eingefügt sind.

Die Lösung der vorerwähnten Aufgabe wird also durch eine Anordnung erzielt, bei der das Strömungs-

steuerorgan und das Entspannungsventil in einem Pilotkreis eines Verstärkungsventils angeordnet sind, das eine hydraulische Wheatstonebrücke bildet

Infolgedessen liefert das Verstärkungsventil eine Hauptströmung, deren Strömungsmenge (Strömungsrate) im Verhältnis zur Strömungsmenge einer Püotströmung, die durch den Pilotkreis fließt, verstärkt wird, wobei die Hauptströmung und die Pilotströmung verbunden sind und der Betätigungseinrichtung zugeführt werdiiii. Zusätzlich steuert ein Verstärkungsventilorgan, welches die Menge der Hauptströmung steuert, automatisch den Öffnungsgrad eines Durchgangs, und zwar in Ansprechuag auf die Strömungsmenge der Hauptströmung. Wenn infolgedessen das Entspannungsventil, das in den Pilotkreis eingefügt ist, betätigt wird, um die Strömungsmenge der Pilotströmung herabzusetzen, dann spricht das vorerwähnte Ventilorgan des Verstärkungsventils unmittelbar und sofort im Sinne einer Herabsetzung des Öffnungsgrades des Durchgangs an, wodurch die Strömungsmenge der Hauptströmung herabgesetzt wird, so daß die überschüssige Zufuhr zum Sekundärkreis oder zur Betätigungseinrichtung miniinalisiert und infolgedessen die Erzeugung einer Druckspitze im wesentlichen ausgeschaltet werden kann.

Darüber hinaus kann ge näß der vorliegenden Erfindung die Kapazität des Entspannungsventils, das in den Pilotkreis eingefügt ist, auf einen Wert eingestellt werden, der größer ist als die Summe aus der Strömung, die von dem Strömungssteuerorgan gesteuert wird, das in den Pilotkreis eingefügt ist, und der Strömungsmenge der Pilotströmung, welche das Verstärkungsventil betätigt Infolgedessen bewirkt das Verstärkungsventil nicht nur, daß überschüssige Flüssigkeit die dem Sekundärkreis zugeführt wird, durch das Entspannungsventil, das in den Pilotkreis eingefügt ist, zu einem Reservoir zurückgeführt wird, wenn das Entspannungsventil betätigt wird, sondern das Verstärkungsventil bewirkt auch, daß das Ventilorgan des Verstärkungsventils einen Hauptströmungsdurchgang hervorbringt, der den Sekundärkreis mit dem Reservoir verbindet, so daß das überschüssige Strömungsmittel im Sekundärkreis durch den Hauptströmungsdurchgang intermittierend zu dem Reservoir zurückgeführt werden kann. Auf diese Weise kann der Druckanstieg im Sekundärkreislauf aufgrünt! des überschüssigen Zuführens von StrömungsmiUel sofort auf einen Druck gerabgesetzt werden, der durch das Entspannungsventil festgesetzt ist, das in deft Pilotkreis eingefügt ist, so daß also die Erzeugung e'tie^f Druckspitze im wesentlichen ausgeschaltet bzw. ^ei'mieden werden kann.

Weitere MtrKmale zur Ausgestaltung der Erfindung ergaben sich Auf den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Figuren d£>- Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Kreisschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Drucksteuereinrichtung für druckbetätigte Werkzeuge nach der Erfindung;

F i g. 2 ein Kreisschaltbild eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine Richtungsschalterfunktion zu der Einrichtung der Fig. I hinzugefügt ist; und

Fig.3 eine Kurvendarstellung der dynamischen Charakteristika einer Drucksteuereinrichtung nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein grundsätzliches Beispiel eines Kreises einer hydraulischen Klemmeinrichtung 10, die mit einer Drucksteuereinrichtung für druckbetätigte Werkzeuge nach der Erfindung versehen ist, gezeigt Unter einer Klemmeinrichtung sollen hier die verschiedensten möglichen hydraulischen Aufspann-, Befestigungs-. Fes'klemm-, Feststell- Verklammerungs- oder dergL -einrichtungen verstanden werden.

Im einzelnen ist hier ein Klemmzylinder 16 einer hydraulischen Klemmeinrichtung 10 durch Leitungen 18,69 und 70 mit einem Primärkreis verbunden, der mit einer Pumpe 11, einem Tank 12, einem Belastungsrückschlagventil 13 und einem Hauptentspannungsventil 14 versehen ist In einem Betätigungssystem für eine derartige hydraulische Klemmeinrichtung 10 wird, wenn es unpraktisch ist, die Kraft des auf ein Befestigungs- bzw. Gegenteil 22 wirkenden Klemmzylinders 16 mittels eines Hauptentspannungsventils 14 wegen dessen Beziehung zu einer anderen Kreisbaueinheit 23 einzustellen, die Einstellung dadurch erzielt, daß ein Druckreduzierventil in einer zuführungsseitigen Leitung 20 des sekundärseitigen Kreises installiert wird, der ein Richtungsumschaltventil und den Klemmzylinder 16 aufweist, und daß man die Festlegung der Einstellung des Sekundärdrucks durch ctes Druckreduzierventil vornimmt Vorliegend ist jedoch ein druckkompensierendes Strömungssteuerventil 25 anstelle eines Druckreduzierventils angebracht, und ein Entspannungsventil 26 ist in dessen Unterströmung in einer Leitung 19 installiert, und die Steuerströmungsrate des Strömungssteuerventils 25 ist auf einen etwas niedrigeren Strömungsratenwert eingestellt als die aktuelle bzw. tatsächliche Zuführungsströmungsrate von der Pumpe 11.

In diesem Falle können, da das Entspannungsventil 26 viel bessere Drucksteuercharakteristika besitzt als ein konventionelles Druckreduzierventil des bisher angewandten Typs der Spitzendruck wie auch die für den Abfall des sekundärseitigen Drucks auf den Einstellwert des Entspannungsventils 26 erforderliche Zeit beträchtlich herabgesetzt werden.

In Fällen, in denen ein Druckreduzierungskreis großer Kapazität aufgebaut wird, ist die vorstehende Maßnahme allein jedoch nicht sehr zufriedenstellend, da das Entspannungsventil 26 und das Strömungssteuerventil 25 entsprechend der großen Kapazität des Kreises eine große Abmessung haben müßten, und da bei gleichzeitigem Betrieb mit anderen Kreiseinheiten die Strömungsrate des hydraulischen Betätigungsströmungsmittels, das von dem Entspannungsventil 26 der Seite des Sekundärkreises 24 zu der Seite des Tanks 12

so zurückströmt, unökonomisch würde, und da weiterhin wegen der Begrenzung der Zuführungsströmungsrate zum Klemmzylinder 16 durch das Strömungsratensteuerventil 25 eine einzige Betätigung keine höheren Geschwindigkeiten erreichen würde, als es bei gleichzeitiger Betätigung bzw. bei gleichzeitigen Betätigungen der Fall wäre.

Der grundsätzliche Aufbau einer Druckveduziereinrichtung, die zum Steuern großer Kapazitäten geeignet und in F i g. 1 dargestellt ist, ist deshalb in der Weise aufgebaut, daß das Strömungssteuerventil 25 und das Entspannungsventil 26 für Steuerzwecke mit dem Pilotbzw. Steuerteil eines Verstärkungsventils 28, das eine hydraulische Wheatstonebrücke bildet, kombiniert sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verstärkungsventil 28 einen Ventilkörper 29 und eine obere und untere Abdeckung 30 bzw. 31 auf, die daran integral durch Schrauben 32 befestigt sind. Der Ventilkörper 29 besitzt eine Veptilkammer 33 und einen Durchgang 34,

welche den Ventilkörper in Längsrichtung parallel durchsetzen; weiterhin sind zwei ringförmige Ausnehmungen 35, 36 um die Ventilkammer 33 herum ausgebildet, und es sind äußere Kanäle 39, 40 vorgesehen, die durch Durchgänge 37 bzw. 38 zu zwei ringförmigen Ausnehmungen 35, 36 führen und nach dem Äußeren des Ventilkörpers 29 offen sind. Die Ventilkammer 33 beherbergt einen frei verschiebbaren Ventilschieber 41, und Kammern 43, 44 sind durch dessen zentrale Zwischenwand 42 an beiden Enden der Ventilkammer 33 voneinander getrennt Normalerweise wird der Ventilschieber 41 in der neutralen Position relativ zur Ventilkammer 33 gehalten. Das Ende der Kammer 44 in der Vcntilkammcr 33 ist mit einer Buchse 45 versehen, und eine Führungsstange 46, die sich davon erstreckt, steht in den Ventilschieber 41 vor. Eine Mittelfeder 50 ist zwischen einer an der Basis der Führungsstange 46 angebrachten Federhalterung 47 und an einer weiteren Federhalterung 49 angebracht, wobei letztere am Kopf der Führungsstange mittels eines Randes 48 befestigt ist. Normalerweise befindet sich die Federhalterung 47 in Kontakt mit einem Sprengring 51, der an der Innenseite des Ventilschiebers 41 angebracht ist, während sich das untere Ende der anderen Federhalterung 49 in Kontakt mit der mittigen Zwischenwand 42 des VenMlschiebers 41 befindet, so daß der Ventilschieber 41 relativ zu der Ventilkammer

33 aufgrund der Rückstellkraft der Mittelfeder 50 in einer neutralen Position gehalten wird. Ein Durchgangsloch 52, das durch die Seitenwände des Ventilschiebers 41 gebohrt ist, befindet sich stets durch einen inneren Durchlaß 53 in Verbindung mit einer Kammer 43, und wenn der Ventilschieber 41 in der neutralen Position ist, dann ist das Durchgangsloch 52 durch die Seitenwände der Ventilkammer 33 geschlossen, so daß es mit keiner der ringförmigen Ausnehmungen 35, 36 in Verbindung steht Wenn sich infolgedessen der Ventilschieber 41 axial verschiebt, öffnet sich das Durchgangsloch 52 wahlweise nach einer der ringförmigen Ausnehmungen 35, 36 und stellt eine Verbindung mit diesen her und verbindet so je nach der Bewegungsrichtung des Ventilschiebers 41 die Kammer 43 mit dem einen oder anderen der äußeren Kanäle 39,40.

Die Abdeckung 30, die das obere Ende des Ventilkörpers 39 abschließt, ist mit einem Durchlaß 56 versehen, der an einem Ende als Pilot- bzw. Steuerkanal 54 in der oberen Oberfläche mündet und an seinem anderen Ende eine Detektoröffnung 55 enthält Der Durchlaß 56 enthält weiterhin eine von ihm abzweigende Dämpfungsöffnung 57. Die andere Abdeckung 31. die den Boden abschließt besitzt einen äußeren Kanal 58 und einen von ihm abzweigenden Durchlaß 59. Diese vorerwähnten Durchlässe 56,59 sind mit dem Durchlaß

34 des Ventilkörpers 29 über Abdichtungen 60, 61 verbunden, die ihrerseits jeweils im Verbindungsquerschnitt angebracht sind. Infolgedessen wird der Pilotbzw. Steuerdurchlaß 62, der ein den Pilot- bzw. Steuerkanal 54 an der Oberfläche der Abdeckung 30 und den äußeren Kanal 58 der anderen Abdeckung 31 durch die Detektoröffnung 55 als Nebenschluß verbindet, durch die Durchlässe 34,56 und 59 vervollständigt Die Dämpfungsöffnung 57 ist mit der Kammer 44 des Ventilkörpers 29 durch ein in die Buchse 45 gebohrtes Loch 63 verbunden; auf diese Weise sind die Kammer 44 und der Steuerdurchlaß 62 miteinander durch die Dämpfungsöffnung 57 verbunden. Zusätzlich hierzu mündet der äußere Kanal 58 nicht nur an der Oberfläche der Abdeckung 31, sondern auch durch ein Loch 65 im Packungs- bzw. Dichtungshalter 64 in die Ventilkammer 33 des Ventilkörpers 29; infolgedessen ist die Ventilkammer 43 des Ventilkörpers 49 mit der Außenseite verbunden. Der Packungs- bzw. Dichtungshalter 64 ist wie die erwähnte Buchse 45 der Kammer 44 an einem Ende der Kammer 43 angebracht bzw. ausgebildet, und zwar an dem anderen Ende dieser Kammer, und der Packungs- bzw. Dichtungshalter 64 sowie die Buchse 45 werden durch die Abdeckungen 30 bzw. 31 und über

ίο Dichtungen 66 bzw.67 gehalten.

Der Steuerkanal 54 des so aufgebauten Verstärkungsventils 28 ist mit dem Zuführungskanal 18 der Hydraulikquelle mittels eines Kanals 15 verbunden, und ein Lastrückschlagver.ti! 24 sowie ein Strömungssteuerventil 25 sind in dem Verbindungsweg zu Pilot- bzw. Steuerzwecken installiert Ein Entspannungsventil 26 zu Pilot- bzw. Steuerzwecken ist außerdem in deren Unterströmung installiert. Die äußeren Kanäle 39, 40 sind mit dem Zuführungskanal 18 und dem Tank 12 der Seite der hydraulischen Quelle durch Kanäle 69, 70 verbunden, und der andere äußere Kanal 58 ist mit der Leitung 20 verbunden.

Wenn daher hydraulisches Betätigungsströmungsmittel durch die Pumpe 11 der Hydraulikquelle zugeführt wird, fließt ein Teil des Strömungsmittels als Pilot- bzw. Steuerströmung weiter von dem Steuerkanal 54 des Verstärkungsventils 28 durch den Steuerdurchlaß 62 und den äußeren Kanal 58 zu dem Kanal 20 des sekundärseitigen Kreises. Die Detektoröffnung 55, die in dem Weg angeordnet ist, bewirkt durch Druckreduzierung in der Strömung einen Differentialdruck bzw. einen Druckunterschied, während sie die Strömungsrate der Steuerströmung ermittelt Dann wird der zuflußseitige Druck der Detektoröffnung 55 durch die Dämpfungsöffnung 57 zur Kammer 44 übertragen, und der Druck der Kammer 43 wird niedriger als derjenige der Kammer 44, und zwar entsprechend der durch die Detektoröffnung 55 bewirkten Druckreduzierung der Pilotströmung. Auf diese Weise wird der Ventilschieber 41 nach abwärts gedrückt so daß das Loch 52 nach der ringförmigen Nut 35 zu geöffnet und schließlich der Hauptdurchlaß, der vom äußeren Kanal 39 durch den Durchlaß 37, die ringrörmige Nut 35, das Loch 52, den inneren Durchlaß 53 und die Kammer 43 zum äußeren Kanal 58 führt, geöffnet wird. Das hydraulische Betätigungsströmungsmittel von der Pumpe 11 wird daher in angemessener Weise in die Pilotströmung und die Hauptströmung aufgeteilt, die sich im äußeren Kanal 58 verbinden und dem Kanal 20 des sekundärseitigen Kreises zugeführt werden.

Wenn der Lastdruck des Sekundärkreises ansteigt, so daß er den Druck, der durch das Steuerentlastungsventil 26 eingestellt ist, erreicht, dann beginnt das Pilotentlastungsventil 26 seinen Betrieb dahingehend, daß es einen Teil des hydraulischen Betätigungsströmungsmittels im Pilotkreis zum Tank 12 abläßt Da der Pilot- bzw. Steuerkreis an seinem Einlaß mit einem Strömungssteuerventil 25 versehen ist, wird die Steuerströmung, welche durch die Detektoröffnung 55 hindurchgeht, herabgesetzt, wenn das Entspannungsventil 26 zu arbeiten beginnt Infolgedessen wird der Differentialdruck bzw. der Druckunterschied, der vor und hinter der Detektoröffnung 55 auftritt, erniedrigt, so daß der Ventilschieber 41 aufgrund der Mittelfeder 50 nach aufwärts wandern und schließlich das Öffnungsverhältnis des Lochs 52 bezüglich der ringförmigen Ausnehmung 35 herabsetzt Endlich wird, wenn alle Pilotströmung vom Entspannungsventil 26 zum Tank 12

zurückkehrt bzw. zurückgekehrt ist, das Druckdifferential bzw. der Druckunterschied vor und hinter der Detektoröffnung 55 zu Null, und der Ventilschieber 41 kehrt in seine neutrale Position (die in F i g. 1 gezeigte Position) zurück und schließt den Hauptdurchlaß vollständig. Wie oben ausgeführt wurde, wird mit der vorliegenden Einrichtung der sekundärseitige Druck durch den Einstelldruck des im Pilotkreis installierten Entspannungsventils 26 eingestellt. Wenn nämlich der sekundärseitige Druck den Einstellwert erreicht bzw. sich diesem annähert, dann kommt es zu einem Nebenschluß für die Pilotströmung, so daß diese teilweise zum Tank 12 fließt, und der Druckunterschied, der vor und hinter der in dem Pilotdurchlaß 62 installierten Detektoröffnung 55 auftritt, wird herabgesetzt, so daß sich der Ventilschieber 51 zurück zur neutralen Position bewegen kann, wodurch die öffnung des Lochs 52 zu der ringförmigen Ausnehmung 35 oder die Öffnungsfläche des Hauptdurchlasses und schließlich der sekundärseitige Druck herabgesetzt werden können.

Infolgedessen wird gemäß der Erfindung das hydraulische Betätigungsströmungsmittel, welches von der Pumpe 11 zur Seite des Klemmzylinders 16 zugeführt wird, mittels des Strömungssteuerventils 25 und des Verstärkungsventils 28 auf eine gewisse bzw. vorbestimmte Strömungsrate beschränkt. Der Abgabedruck der Pumpe 11, d. h. der primärseitige Druck, kann unabhängig von dem Entspannungsventil 26 auf den Druck ansteigen, der durch das Hauptentspannungsventil eingestellt worden ist Andererseits wird dann, wenn der sekunJärseitige Druck ansteigt, wenn die Kolbenstange 27 des Klemmzylinders 16 das Befestigungstell 22 berührt, die Zufuhrströmung von der Pumpe 11 vom Entspannungsventil 26 zu dem Tank 12 zurückgeführt, während sie in ihrer Strömungsrate mittels des Strömungssteuerventils 25 beschränkt wird, und zwar unmittelbar nachdem der Sekundärdruck den Druck überschreitet, der durch das Entspannungsventil 26 eingestellt worden ist. Infolgedessen kann der sekundärseitige Druck, welcher die Kraft, die durch den Klemmzylinder 16 ausgeübt wird, bestimmt, primär durch den Druck gesteuert bzw. kontrolliert werden, der durch das Entspannungsventil 26 eingestellt worden ist.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Einrichtung der F i g. 1 eine Richtungsumschaltfunktion hinzugefügt worden ist und welches als hydraulische Klemmvorrichtung 10a in der gleichen Weise wie das Ausführungsbeispiel der F i g. 1 angewandt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verstärkungsventil 28a angewandt, welches mit Ausnahme der gemeinsamen, äußeren Kanäle bzw. Öffnungen 39a, 40a zwei Ventilschieber 41a, 41 b, Pilotdurchlässe 62a, 62fc und entsprechende andere Bauteile enthält, so daß also praktisch die funktionellen Bauteile bzw. Elemente der in F i g. 1 gezeigten Konstruktion paarweise vorgesehen sind. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, sind die dortigen beiden Pilot- bzw. Steuerkanäle 54a, 54£> so ausgebildet bzw. angeordnet, daß sie wahlweise mit dem Zuführungskanal 18 und dem Tank 12 der Hydraulikquelle verbunden werden können, und zwar durch Kanäle 15a, 19a, 20a, 21a und ein Richtungsumschaltventil 17, während ein Lastrückschlagventil 24a für Pilot- bzw. Steuerzwecke in dem Kanal 15a und ein Strömungssteuerventil 25a sowie ein Entspannungsventil 26a für Pilot- bzw. Steuerzwecke in anderen Kanälen 20a, 19a installiert sind. Die äußeren Kanäle 39a, 40a sind mit dem Zuführungskanal 18 und dem Tank 12 durch Kanäle 69a, 70a verbunden, während die äußeren Kanäle 5Sa, 58£> mit beiden Seiten eines Klemmzylinders 16 durch Kanäle 20b, 21 b verbunden sind.
Wenn daher das Richtungsumschaltventil 17 in die linksseitige Position umgeschaltet wird, dann strömt hydraulisches Betätigungsströmungsmittel von der Pumpe 11 oder der Hydraulikquelle zur linken Seite des Klemmzylinders 16, und zwar durch den Pilotdurchlaß 62a und die Detektoröffnung 55a der linken Seite, und

ίο der linksseitige Ventilschieber 41a wandert nach abwärts, so daß das hydraulische Betätigungsströmungsmittel, das von der Pumpe 11 durch den Kanal 69a und den äußeren Kanal 39a zur ringförmigen Ausnehmung 35a zugeführt wird, von dem Loch 52a direkt zur linken Seite des Ktemmzyünders 16 weitergeht. Das zurückgehende Strömungsmittel vom Klemmzylinder 16 strömt anfänglich durch den Pilotdurchlaß 62b und die Detektoröffnung 556 der rechten Seite zum Tank 12, wodurch es dem Ventilschieber 416 der rechten Seite ermöglicht wird, sich nach aufwärts zu bewegen und sein Loch 52b zur ringförmigen Ausnehmung 36a hin zu öffnen, so daß das rückkehrende Strömungsmittel von diesem Loch 52£> durch die ringförmige Ausnehmung 36a, den äußeren Kanal 40a und den Kanal 70a direkt zum Tank 12 weitergehen kann. Infolgedessen arbeiten in diesem Falle ein Strömungssteuerventil 25a und Entspannungsventil 26b so, daß sie den Sekundärdruck der Strömungsmittelzufuhr zur linken Seite des Klemmzylinders 16 reduzieren. Wenn das Richtungsumschaltventil 17 in die rechtsseitige Position umgeschaltet wird, dann wird die Richtung der Pilotströmung gegenüber dem vorerwähnten Fall umgekehrt. Nun bewegen sich nämlich die beiden Ventilschieber 41a, 41 b in der umgekehrten Richtung, ohne daß sie irgendeine Druckreduzierung bewirken.

Eine Drucksteuereinrichtung für druckbetät::r: „· Werkzeuge nach der Erfindung in Kombinaten mit einem derartigen Verstärkungsventil, wie oben beschrieben, hat insbesondere die folgenden Vorteile.

Da ein Strömungssteuerventil 25 oder 25a und ein Entspannungsventil 26 und 26a in dem Pilotkreis installiert sind, können selbst dann ziemlich klein bemessene Einheiten verwendet werden, wenn der Steuerkreis eine große Kapazität haben muß. Weiterhin kann in Fällen, in denen die Kreiseinheit gleichzeitig mit anderen Kreiseinheiten betrieben wird, die Rückströmungsrate vom Entspannungsventil zum Tank minimalisiert werden.

Die Öffnungsfläche des Lochs 52 oder 52a des Ventilschiebers 41 oder 41a zur ringförmigen Ausnehmung 35 oder 35a wird automatisch während des Betriebs gesteuert und besitzt stets eine Abmessung, die in Relation zu der von der Hydraulikquelle der Primärseite zugeführten Strömungsrate steht Abgese-

hen von der Tatsache, daß die Öffnungsfläche des Hauptdurchlasses bis zur maximal erforderlichen öffnung gesteuert werden kann, ist diese Öffnungsfläche nämlich klein im Vergleich mit derjenigen von konventionellen Entspannungsventilen, so daß irgendwelche Überzufuhr von Strömungsmittel von der Primärseite zur Sekundärseite, die in der Zeitdauer zwischen dem Beginn des Druckreduziervorgangs bis zum Schließen des Lochs 52 oder 52a auftritt, minimalisiert werden kann. Infolgedessen wird der Spitzendruck niedrig gehalten, weil der Druck der Sekundärseite im maximal möglichen Ausmaß daran gehindert wird, den Einstelldruck des Enlspannungsventils 26 oder 26a zu übersteigen.

Die Zunahme des sekundärseitigen Drucks über den Einstellwert des Entspannungsventils 26 oder 26a, die durch eine Überzufuhr bewirkt wird, kann schnell auf den Einstellwert abgesenkt werden, wenn die Kapazität des Entspannungsventils 26 oder 26a so ausgelegt wird, daß sie größer als die folgende Menge ist: Steuerströmungsrate des Strömungssteuerventils 25 oder 25a + Pilotströmungsrate, die für den Umschaltvorgang des Ventilschiebers 41 oder 41a des Verstärkungsventils 28 oder 28a erforderlich ist (nachstehend auch als »Steuerströmungsrate des Ventilschiebers« bezeichnet), und wenn der Sekundärkreis auch mit der Tankseite verbunden wird, wenn der Ventilschieber 41 oder 41a nach aufwärts wandert. Wenn nämlich die Steuerströmungsrate des Ventilschiebers die Größe Q hat, dann ist die Kapazität des Entspannungsventils 26 oder 26a so zu wählen, daß sie größer als 2 Q ist, und die Steuerströmungsrate des Strömungssteuerventils 25 oder 25a ist so zu wählen, daß sie gleich oder etwas größer als Q ist; der Betrieb des Verstärkungsventils 28 oder 28a wird automatisch durch die Strömungsrate Q während des normalen Betriebs gesteuert. Wie bereits vorstehend erwähnt, wirkt, wenn der Druckreduzierungsvorgang durch ein schnelles Ansteigen im Lastdruck auf der Sekundärseite begonnen wird , das Strömungsmittel, welches der Sekundärseite während des Schließens des Hauptdurchlasses im Übermaß zugeführt worden ist, dahingehend, daß es den sekundärseitigen Druck über den Einstellwert des Entspannungsventils 26 oder 26a anhebt. Gleichzeitig wird die Pilotströmung, welche von der Primärseite her eintritt, während sie durch das Strömungssteuerventil 25 oder 25a gesteuert wird, in ihrer Gesamtheit vom Entspannungsventil 26 oder 26a zur Tankseite zurückgeführt Aus diesem Grunde wird die Strömung in der Detektoröffnung 55 oder 55a nicht nur mit dem Betrieb des Entspannungsventils 26 oder 26a zu Null, sondern es tritt auch eine Umkehrströmung auf, die von der Sekundärseite zur Tankseite durch die Detektoröffnung 55 oder 55a und das Entspannungsventii 26 oder 26a zurückkehrt. Infolgedessen wird das Druckdifferential bzw. der Druckunterschied vor und hinter der Detektoröffnung 55 oder 55a höher an der Sekundärseite, und der Ventilschieber 41 oder 41a wirkt nicht nur dahingehend, daß er den Hauptdurchlaß schließt, der von der Primärseite zur Sekundärseite führt, sondern er wandert auch weiter nach aufwärts, so daß er das Loch 52 oder 52a nach der ringförmigen Ausnehmung 36 oder 36a hin öffnet und schließlich die Sekundärseite mit dem Tank verbindet, so daß die Druckzunabme, die durch die Überzufuhr bewirkt worden ist, schndl abgebaut werden kann. Tatsächlich verändert sich die Druckzunahme über den Einstellwert, welche durch eine Überzufuhr bewirkt wird, beträchtlich je nach der Kapazität der Hydraulikquelle der Primärseite und des Betätigers der Sekundärseite. In dem Fall, in welchem diese erwähnte Druckzunahme klein ist, kann sie durch einfache Abgabe der Überzufuhr aus dem Pilotdurchlaß 62 oder 62a auf den Einstellwert reduziert werden. In dem Fall, in welchem die erwähnte Druckzunahme groß ist, kann sie dadurch auf den Einstellwert reduziert werden, daß ein Hauptdurchlaß ausgebildet wird, welcher die Sekundärseite mit dem Tank verbindet.

Ein weiterer Vorteil liegt in dem Strömungssteuermechanismus, der als Strömungssteuerventil 25, 25a bezeichnet wurde. Allgemein ist der Kanalwiderstandsdruck P nahezu proportional zum Quadrat der

ίο Strömungsrate Q; d.h. es gilt die Gleichung P= K Q². Wenn die Kapazität des Entspannungsventils 26 oder 26a so gewählt wird, daß sie etwas größer als die Steuerströmungsrate des Ventilschiebers ist, welche durch die Abmessung der Detektoröffnung 55 oder 55a in vorliegender Drucksteuereinrichtung bestimmt wird, ist es nicht erforderlich, daß der Strömungssteuermechanismus ein Ventil der den Druck vollständig kompensierenden Art ist, so daß auch in befriedigender Weise ein Drosselventil oder eine einfache, feste Öffnung angewandt werden kann. In Fällen, in denen der Druckunterschied zwischen der Primärseite und der Sekundärseite klein ist, wird die gesamte Kanalfläche bzw. der gesamte Kanalquerschnitt von dem Kreisverbindungsabschnitt auf der Primärseite zum Entspannungsventil 26 oder 26a in angemessener Weise gewählt, und der Druckverlust in der Pilotströmungsrate wird während des normalen Betriebs minimalisiert, so daß in dem Pilotdurchgang 62 oder 62a keine Schwierigkeiten hervorgerufen werden, und so, daß dann, wenn das Entspannungsventil 26 oder 26a aufgrund der erwähnten Druckzunahme (über den Einstelldruck) an der Sekundärseite zu wirken beginnt, ein Kanalwiderstand mit zunehmender Pilotströmungsrate erzeugt werden kann. Der Druckunterschied zwischen der Primärseite und der Sekundärseite kann aus den Charakteristiken von P=K-Q² erhalten werden, und die Steuerung kann ausgeführt werden, ohne daß eine große Nebenschlußströmungsrate angewandt wird. Wie oben ausgeführt, können durch Einstellung bzw. Wahl der Kapazität des Entspannungsventils 26 oder 26a derart, daß diese um ein gewisses Maß größer als die Steuerströmungsrate des Ventilschiebers ist, nicht nur viele Ventile sehr niedriger Herstellungskosten als Strömungssteuerteile angewandt werden, ohne daß irgendwelche nachteilige Wirkungen auf die Druckreduzierungscharakteristika auftreten, sondern auch die Pilotströmungsrate kann so eingestellt werden, daß sie sehr klein im Vergleich mit der Zuführungsströmungsrate von der Hydraulikquelle der Primärseite ist

Die dynamischen Charakteristika der Drucksteuereinrichtung nach der Erfindung sind zum Vergleich in Fig.3 gezeigt Hier ist auf der Ordinate der Druck aufgetragen, während auf der Abszisse die Zeit aufgetragen ist; die gestrichelte Linie gibt jeweils den festgelegten bzw. eingestellten Wert des Sekundärdrucks wieder.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drucksteuereinrichtung für druckmittelbetriebene Werkzeuge, bei der in einen Versorgungskreis zwischen eine Hydraulikquelle und eine Betätigungseinrichtung ein Strömungssteuerorgan eingefügt ist, welches die der Betätigungseinrichtung zugeführte Strömungsmittelmenge so steuert, daß sie geringer als eine von der Hydraulikquelie gelieferte Flüssigkeitsmenge ist, wobei von dem Versorgungskreis stromabwärts von dem Strömungssteuerorgan eine Abzweigleitung abgeht, die mit einem Reservoir verbunden ist und in die ein Entspannungsventil eingefügt ist, so daß der maximale hydraulische Druck, der auf die Betätigungseinrichtung ausgeübt wird, von dem Entspannungsveniil so gesteuert werden kann, daß er geringer als der maximale hydraulische Druck ist, der von der Hydraulikquelle geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungsventil (28, 28a,) vorgesehen ist, durch das die unter Druck stehende Flüssigkeit von der Hydraulikquelle (11 — 14, 18) der Betätigungseinrichtung (16) zugeführt wird und welches die Flüssigkeitsmenge, die der Betätigungseinrichtung (16) zugeführt wird, so steuert, daß sie der Menge einer Pilotströmung proportional ist, die dem Verstärkungsventil (28, 28a) zugeführt wird; wobei das Strömungssteuerorgan (25,25a) zur Steuerung der Pilotströmungsmenge und das Entspannungsventil (26,26a,) zum Steuern des maximalen hydraulischen Drucks, mit dem die Betätigungseinrichtung (16) beaufschlagt wird, in den Pilotkreis (15, 19, 15a, 19a, 2OaJ des Verstärkungsventils (28,28a) eingefügt sind.

2. Drucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsventil (28, 28a,) so ausgebildet ist, daß es den sekundärseitigen Versorgungskreis (20, 20b) mit dem Reservoir (12) verbindet, wenn der sekundärseitige Druck übermäßig ansteigt.

3. Drucksteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungssteuerorgan (25, 25a) von einem druckkompensierenden Strömungsratensteuerventil, einem Drosselventil oder festen öffnungen gebildet ist.