DE3050277C2 - Verstärker mit mindestens zwei hydropneumatischen doppeltwirkenden Druckübersetzern - Google Patents

Verstärker mit mindestens zwei hydropneumatischen doppeltwirkenden Druckübersetzern

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DE3050277C2
DE3050277C2 DE3050277T DE3050277T DE3050277C2 DE 3050277 C2 DE3050277 C2 DE 3050277C2 DE 3050277 T DE3050277 T DE 3050277T DE 3050277 T DE3050277 T DE 3050277T DE 3050277 C2 DE3050277 C2 DE 3050277C2
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Description

sehen Stellorgans, wobei auch der Wirkungsgrad der Anlage dadurch steigt, daß die einzelnen Takte der Druckübersetzer mit vollständigen Hubwegen der Kolbeneinheiten ablaufen. Deshalb nimmt die Anzahl der Umschaltungen bzw. die Anzahl der Umsteuerungen der Druckübersetzer bedeutend ab, was zur Erhöhung der Lebensdauer des Verstärkers beiträgt
Der erfindungsgemäße Verstärker gewährleistet bei hoher Zuverlässigkeit stabile Drücke der Arbeitsflüssigkeit, die das Stellorgan beaufschlagt ι ο
Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung weiter erläutert Die Zeichnung zeigt einen hydropneümatischen Verstärker in schcmatischer Darstellung.
Der Verstärker enthält zwei hydropneumatische doppeltwirkende Druckübersetzer 1 mit Pneumatikräumen 2 veränderlichen Volumens mit Steueröffnungen 2a und 26, Hydrauiikräume 3 und eine Kolbeneinheit 4, die im Gehäuse des Druckübersetzers 1 hin- und herverschiebbar untergebracht ist
Die Hydrauiikräume 3 der Druckübersetzer 1 sind über hydraulische Verteilerelemente in Form vcy) Brükken 7 aus Rückschlagventilen Sa, 86, 8c, Sd mit einer Druckleitung 5 und einer Ablaufleitung 6 verbunden. Diese Leitungen 5 und 6 beaufschlagen ein Stellorgan A, z. B. einen Servozylinder.
Die Hydraulikräume 3 der Druckübersetzer 1 sind außerdem über gesteuerte hydraulische Rückschlagventile 9, 10, 11, 12 mit einem pneumohydrauiischen Kompensator 13 verbunden, welcher zum Ausgleich der Volumendifferenz zwischen der in die Druckleitung 5 einzuspeisenden und durch die Ablaufleitung 6 gleichzeitig abfließenden Flüssigkeit dient Die Eingänge 9a, 10a, Ua, 12a der hydraulischen Rückschlagventile 9,10, 11,12 sind an den Ausgang des Kompensators 13 angeschlossen, während dessen Eingang 13a über einen pneumatischen Druckminderer 14 an eine Druckgasquelle Bangeschlossen ist.
Die Ausgänge 96,106,116,126 der gesteuerten Rückschlagventile Ir, 10, 11, 12 sind mit jeweils einem Hy- draulikraum 3 der Druckübersetzer 1 verbunden und ihre Steuerräume 9c, 10c, lic, 12c sind mit jeweils dem Hydraulikraum 3 verbunden, der an den Ausgang dieses Ventils nicht angeschlossen ist
Die Pneumatikräume 2 jedes Druckübersetzer 1 werden über ein pneumatisch gesteuei tes Betätigungsventil 15 beaufschlagt, und zwar so, daß die Kolbeneinheit 4 des einen Druckübersetzers 1 ihre Verschiebetakte in bestimmter Übereinstimmung mit den Verschiebetakten der Kolbeneinheil des anderen Drucküberset- zers 1 ausführt.
Jedes Betätigungsventil 15 hat zwei Steuerräume 15a und 156, einen druckbeaufschlagten Eingang 15c sowie einen in die Atmosphäre mündenden Eingang und Ausgänge 15c/ und 15e. Die Steuerräume 15a und 156 dienen zur Umschaltung der Betätigungsventile 15 und damit zur abwechselnden Druckgaszufuhr ^u den bzw. Entlüftung der Pneumatikräume 2 der Druckübersetzer 1.
Zu jedem der beiden Druckübersetzer 1 gehören zwei Vorsteuerventile, nämlich ein erstes Vorsteuerventil 16 und ein zweites Vorsteuerventil 17, die die Umschaltung der Betätigungsventile 15 dadurch bewirken, daß sie die Zuführung der Drucksignale zu den Steuerräumen 15a, 156 der Betätigungsventile 15 beherrschen. Die Vorsteuerventile 16 und 17 sind 3/2-Wegeventile mit beidseitig angeordneten Steuerräumen 16a, 166 bzw. 17a, 176, wobei eine Differentialsteuerung durch Druckunterschiede in diesen Steuerräumen stattfindet.
Jedes Vorsteuerventil 16 und 17 hat einen Eingang 16c bzw. 17c und einen Ausgang 16c/ bzw. 17<£
Der eine Steuerraum 16a, 17a jedes Vorsteuerventils steht über den mit ihm verbundenen Pneumatikraum 2 des Druckübersetzers 1 abwechselnd mit der Druckgasque'Ie B oder mit der Atmosphäre in Verbindung.
Die Eingänge 16c, 17c jedes der pneumatischen Zweistellungs-Vorsteuerventile 16 und 17 sind ständig an die Druckgasquelle B angeschlossen. Die Ausgänge 16c/, I7t/der Vorsteuerventile 16,17 des einen Druckübersetzers 1 "stehen mit den Steuerräumen 15a, 156 des Betätigungsventils 15 des anderen Druckübersetzers % so in Verbindung, daß diese Steuerräume 15a oder 156 mit der Druckgasquelle B oder mit der Atmosphäre verbindbar sind.
Die Steuerräume 166,176 der Vorsteuerventile sind von je einem pneumatischen Trennventil 18,19, 20, 21 her beaufschlagt deren jedes einen ersten Eingang 18a, 19a, 20a und 21a und einen zweiten Eingang 186, 196, 206 und 216 sowie einen Ausgang 18c 19c, 20c und 21c
An den ersten Eingängen 18a und 20a üer pneumatischen Trennventile 18, 20 der ersten Vorsteuerventile 16 ist ein pneumatisches Rückschlagventil 22 vorgesehen, über welche diese an den zum Pneumatikraum 2 des Druckübersetzers 1 führenden Ausgang 15c/ des jeweiligen Betätigungsventils 15 angeschlossen sind.
Die zweiten Eingänge 186 und 206 dieser Trennventile 18 und 20 sind an die Druckgasqutlle B über einen Druckregler 23, nämlich einen pneumatischen Druckminderer, angeschlossen.
Die ersten Eingänge 19a, 21a der pneumatischen Trennventile 19,21 der zweiten Vorsteuerventile 17 jedes Druckübersetzers 1 sind über das jeweilige Rückschlagventil 22 und den Druckregler 23 an die Druckgasquelle B angeschlossen. Die zweiten Eingänge 196, 216 sind an den zum Pneumatikraum 2 des zugehörigen Druckübersetzers 1 führenden Ausgang 15e des jeweiligen Betätigungsventils 15 angeschlossen und beaufschlagen die anderen Steuerräume 17t der zweiten Vorsteuerventile 17, so daß diese abwechselnd mit der Druckgasquelle B oder mit der Atmosphäre in Verbindung kommen.
Die Ausgänge 18c, 19c, 20c, 21c jedes pneumatischen Trennventils 18,19, 20,21 sind jeweils an den anderen Steuerraum 166,176 der Vorsteuerventile 16,17 angeschlossen.
Der Betrieb des beschriebenen Verstärkers geht auf die folgende Weise vor sich:
Beim Einschalten des Verstärkers gelangt Druckgas von der Quelle ßzu den Eingängen 15c der Betätigungsventile 15 und, wenn diese in der gezeichneten Stellung stehea in die rechten Pneumatikräume 2 der Druckübersetzer 1.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Lage befindet sich die Kolbeneinheit 4 des linken Druckübersetzers 1 in der rechten Endstellung, während sich die Kolbeneinheit 4 des rechten Druckübersetzers 1 in der linken Endstellung befindet. Vom Ausgang 15e des gemäß der Zeichnung linken Betätigungsventils 15 gelangt ein Drucksignal über das Trennventil 19 in den Steuerraum 176 des zweiten Vorsteuerventils 17 und schaltet dieses in die Stellung um, bei der der Steuerraum 156 des (in der Zeichnung rechten) Betätigungsventils 15 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt ist
Vom Druckminderer 23 kommt ein Drucksignal über den Eingang 186 des Trennventils 18 in den Steuerraum 166 des ersten Vorsteuerventils 16 und schaltet dieses in
5 6
die linke Stellung um, da sein linker Steuerraum 16a Zeichnung linken) Druckübersetzers 1 sich noch weiter
über den ünken Pneumatikraum 2 des Drucküberset- nach links verschiebt.
zers 1 und das Betätigungsventil 15 entlüftet ist. Bei der Umschaltung des (in der Zeichnung rechten)
Da der Steuerraum 156 des in der Zeichnung rechten Betätigungsventils 15 nach rechts gelangt von seinem Betätigungsventils 15 entlüftet ist, gelangt von seinem 5 Ausgang 15t/über das Trennventil 20 ein Drucksignal in Ausgang I5e ein Drucksignal über den Eingang 216 des den Steuerraum 16t des ersten Vorsteuerventils 16 und Trennventils 21 in den Steuerraum 1 76 des zweiten Vor- schaltet dieses in eine Stellung um, bei der der Steuersteuerventils 17 und schaltet dieses in die linke Stellung raum 156 des (in der Zeichnung ünken) Betätigungsvenum, weil das in seinen Steuerraum 17a aus dem Pneuma- tils 15 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, was eine tikraum 2 des (in der Zeichnung rechten) Drucküberset- 10 Vorbereitung seiner Umsteuerung darstellt, zers 1 gelangende Drucksignal auf eine kleinere Wirk- Während der gemeinsamen Bewegung erreicht die
fläche des Verteilerelementes einwirkt. Hierbei steht Kolbeneinheit 4 des (in der Zeichnung linken) Druckder Steuerraum 15a des (in der Zeichnung ünken) Beta- Übersetzers 1 einen linken Anschlag (nicht dargestellt), tigungsventils 15 mit der Atmosphäre in Verbindung. während die Kolbeneinheit 4 des rechten Drucküberset-Vom Ausgang des Druckminderers 23 gelangt ein 15 zers 1 seine linke Steueröffnung 2a passiert. Hierbei Drucksignal über den Eingang 206 des Trennventils 20 verbleibt das erste Vorsteuerventil 16 (reclits in der in den Steuerraum 166 des (in der Zeichnung rechten) Zeichnung) in der rechten Stellung, ersten Vorsteuerventils 16. Danach passiert die Kolbeneinheit 4 des (in der Zeich-
Gleichzeitig gelangt in den Steuerraum 16a dieses nung rechten) Druckübersetzers 1 auch die rechte Steu-Vorsteuerventils vom Pneumatikraum 2 des (gemäß der 20 eröffnung 2b, und an dieser erscheint ein Drucksignal, Zeichnung rechten) Druckübersetzers 1 das unter welches das (in der Zeichnung rechte) zweite Vorsteuer-Druck stehende Druckgas, wodurch das (in der Zeich- ventil 17 so umschaltet, daß von seinem Ausgang 17dein nung rechte) erste Vorsteuerventil 16 in eine Stellung Drucksignal zum Steuerraum 15a des (in der Zeichnung) umgeschaltet wird, bei der an seinem Ausgang 16c/ ein linken Betätigungsventils 15 gelangt, so daß dieses um-Drucksignal erscheint, welches in den Steuerraum 15t!> 25 schaltet und Druckgas von der Quelle B von seinem des (in der Zeichnung linken) Betätigungsventils 15 ge- Ausgang 15c/in den linken Pneumatikraum 2 des (in der langt; hierbei bleibt dessen Verteilerelement in der frü- Zeichnung linken) Druckübersetzers 1 geleitet wird. Daheren Stellung. durch beginnt dessen Kolbeneinheit 4, sich nach rechts
Auf diese Weise wird die Kolbeneinheit 4 des (in der zu verschieben, während die Kolbeneinheit 4 des rech-Zeichnung rechten) Druckübersetzers 1 in der linken 30 ten Druckübersetzers 1 noch weiter nach rechts läuft. Endstellung gehalten, während die Kolbeneinheit 4 des Da bei jeder Umsteuerung der Druckübersetzer 1 der
(in der Zeichnung linken) Druckübersetzers 1 beginnt, Restdruck in den Pneumatikräumen 2 durch einen sich nach links zu verschieben, d. h. einen Arbeitstakt Druck blockiert wird, der über den Druckminderer 23 auszuführen, bei dem Arbeitsflüssigkeit aus dem linken ständig in den Steuerräumen 166, 176 der Vorsteuer-Hydraulikraum 3 des (in der Zeichnung linken) Druck- 35 ventile 16, 17 ansteht, ist die Entstehung von falschen Übersetzers 1 über das hydraulische Rückschlagventil 8a Drucksignalen und dementsprechend von falschen Umder (in der Zeichnung linken) hydraulischen Brücke 7 in schaltungen der Betätigungsventile 15 ausgeschlossen.
die Druckleitung 5 gedruckt wird und das Stellorgan A
beaufschlagt Der Rückfluß der Arbeitsflüssigkeit vom Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Stellorgan A erfolgt über die Ablaufleitung 6 und weiter 40
über das Rückschlagventil 8c der (in der Zeichnung linken) hydraulischen Brücke 7 in den rechten Hydraulikraum 3 des (in der Zeichnung linken) Druckübersetzers 1.
Passiert die Kolbeneinheit 4 des Druckübersetzers 1 45 die rechte Steueröffnung 26, so erscheint an dieser ein Drucksignal, das in den Steuerraum 17a des (in der Zeichnung linken) zweiten Vorsteuerventils 17 gelangt, das hierbei in der rechten Stellung verbleibt, weil sein Steuerraum 176 mit der größeren Wirkfläche des Ver- 50 teilerelements von Ausgang 15e des (in der Zeichnung linken) Betätigungsventils 15 druckbeaufschlagt ist
Passiert die Kolbeneinheit 4 des Druckübersetzers 1 die linke Steueröffnung 2a, so erscheint an dieser ein Drucksignal, das weiter in den Steuerraum 16a des (in 55 der Zeichnung linken) ersien Vorsteuerventils 16 gelangt und die Kraft des Druckgases im Steuerraum 166 überwindet, das dort vom Druckminderer 23 über den zweiten Eingang 186 des Trennventils 18 her ansteht
Auf diese Weise wird das erste Vorsteuerventil 16 in εο die rechte Stellung umgeschaltet und an seinem Ausgang 16c/ erscheint ein Drucksignal, das in den Steuerraum 15a des (in der Zeichnung rechten) Betätigungsventils 15 gelangt, welches dadurch in dia rechte Stellung umgeschaltet wird 65
Die Kolbeneinheit 4 des (in der Zeichnung rechten) Druckübersetzers 1 beginnt, sich nach rechts zu verschieben, während die Kolbeneinheit 4 des (in der

Claims (1)

1 2
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ver-
Patentanspruch: stärker mit mindestens zwei hydropneumatischen doppeltwirkenden Druckübersetzern für den Druckmittel-Verstärker druck einer druckmittelbetriebenen Stelleinrichtung
5 nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solcher
a) mit mindestens zwei hydropneumatischen dop- Verstärker ist aus der DE-OS 25 38 870 bekannt
peltwirkenden Druckübersetzern für den Verstärker dieser Art werden verwendet zur Beauf-Druckmitteldruck einer druckmittelbetriebe- schlagung von Stelleinrichtungen mit hohen Drücken, nen Stelleinrichtung, z. B. zum Antrieb von Betriebsrobotern, ebenso a .sch in
b) mit jedem Druckübersetzer zugeordneten, als io Antriebsanlagen von metallbearbeitenden Werkzeug-Zweistellungsventile ausgebildeten Betäti- maschinen, Schweißmaschinen, Preß- und Schmiedeausgungsventilen, deren Ausgänge jeweils mit den rüstungen, in Walzwerken oder in Schweißautomaten. Pneumatikräumen des zugeordneten Druck- Bei dem bekannten. Verstärker werden zwei hydroübersetzers verbunden sind und deren eine Ein- pneumatische Druckübersetzer über je ein Vorsteuergang an eine Druckgasquelle angeschlossen und 15 ventil und je ein Betätigungsventil in einer Parallelschalderen anderer Eingang mit der Atmosphäre in tung betrieben, wobei durch die besondere Ausbildung Verbindung steht, _ der Umsteuerung dieser beiden Druckübersetzer eine
c) mit Stellorganen, die an eine Druck- und eine solche Phasenverschiebung zwischen ihnen angestrebt Ablaufleitung angeschlossen sind, die ihrerseits wird, daß in dem Zeitpunkt in dem sich der Kolben des mit den Hydraulikräumen der Druckübersetzer 20 einen von ihnen in einer Endlage befindet und deshalb über hydraulische Verteilerelemente in Verbin- sein Förderstrom kurzzeitig ausbleibt der Kolben des dung stehen, anderen einen Hub ausführt und mithin Flüssigkeit in
d) und mit Zweistellungs-Vorsteuerventilen zur die Druckleitung fördert
Beaufschlagung der Steuerräume der jeweils Zu diesem Zweck sind bei der bekannten Ausbildung
zugeordneten Betätigungsventile zur Steue- 25 die Steuerräume der Betätigungsventile von den Pneu-
rung der Verschiebung des beweglichen Glie- matikräumen des jeweils anderen Druckübersetzers her
des des einen Druckübersetzer in vorgegebe- über ein Zwischenveniil in Form eines 2/2-Wegeventils
ner Obereinstimmung mit der Verschiebung und das diesem nachgeschaltete Vorsteuerventil beauf-
des beweglichen Gliedes des anderen Druck- schlagt Dabei wird jedes Zwischenventil über eine an
Übersetzers, wobei die paarweise den Druck- 30 der Zylinderwand des zugehörigen Druckübersetzers
Übersetzern zugeordneten Vorsteuerventile je- angeschlossene Leitung und jedes Vorsteuerventil
weils einen der Steuerräume des Richtungssteu- durch den Druck an den Ausgängen des zugehörigen
erventils des anderen Druck Übersetzers beauf- Betätigungsventils gesteuert
schlagen. Nachteilig bei dieser bekannten Ausbildung ist, daß
35 die pneumatische Steuerung des einen Drucküberset-
dadurchgekennzeichnet, zers in Abhängigkeit von der Bewegung des anderen
Druckübersetzers nicht frei von der Gefahr fehlerhafter
e) daß alle Vorsteuerventile (16, 17) als pneuma- Signale ist Bei der bekannten Ausbildung sind an betisch ansteuerbare, je zwei Steuerräume auf- stimmten Stellen der Zylinderwand j^des Drucküberweisende 3/2-Wegeventile ausgebildet sind und 40 setzers mehrere bezüglich ihrer Druckbeaufschlagung jeweils die einen Steuerräume (16a, Ma) der von der Kolbenstellung abhängige Anschlüsse vorgese-Vorsteuerventile (16, 17) über den Pneumatik- hen, die auf das Zwischen ventil und das diesem nachgeraum (2) und das Betätigungsventil (15) des je- schaltete Vorsteuerventil wirken, welches seinerseits weils zugeordneten Druckübersetzers (1) ab- das Betätigungsventil des jeweils anderen Drucküberwechselnd mit der Druckgasquelle (B) und der 45 setzers steuert. In diesem Steuersystem kann es aufAtmosphäre verbindbar sind und die einen Ein- grund verzögerten Druckabfalls in bestimmten Steuergänge der Vorsteuerventile (16, 17) mit der räumen zu nicht rechtzeitigen Auslösungen oder auch Druckgasquelle (B) und die anderen Eingänge zu wesentlichen Druckschwankungen in der Hauptder Vorsteuerventile (16,17) mit der Atmosphä- druckleitung kommen. Auch kann der Fall eintreten, re in Verbindung stehen, während die Ausgänge 50 daß die Kolben der Druckübersetzer keine vollen Hübe der Vorsteuerventile (16,17) an die jeweils zu- ausführen und Umschaltungen zu früh erfolgen, was die geordneten Steuerräume (15a, \5b) der Betäti- Leistung der Anlage sowie ihre Lebensdauer beeingungsventile (15) angeschlossen sind, trächtigt.
f) daß Rückschlagventile als pneumatische Trenn- Ausgehend von diesem Stand der Technik ist die Aufventile (18, 19, 20, 21) mit je zwei Eingängen 55 gäbe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines (18a, 180; 19a, 196; 20a, 206; 21a, 21 ty und einem kompakten Verstärkers mit mindestens zwei Druck-Ausgang (18c, 19c, 20c, 21 ^vorgesehen sind, Übersetzern, der bei geringem Bauaufwand und Ge-
g) daß die anderen Steuerräume (166, Mb) der wicht seine Leistung in zuverlässig ablaufenden Be-Vorsteuerventile (16, 17) jeweils mit dem Aus- triebstakten erbringt und die Gefahr des Auftretens von gang (18c, 19c, 20c, 2\c) eines der Trennventile 60 fehlerhaften Steuersignalen vermieden ist.
(18,19,20,21) verbunden sind und Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfin-
h) daß die einen Eingänge (186,19a, 20i>, 2IaJ der dungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Pa-
Trennventile über einen Druckregler (23) an die tentanspruchs genannten Merkmale. Dadurch, daß je-
Druckgasquelle angeschlossen sind und daß die dem Steuerraum jedes der Betätigungsventile ein eige-
anderen Eingänge (18a, 19/j, 20a, 21 b) der 65 nes Vorsteuerventil zugeordnet ist, kommt es zu einer
Trennventile jeweils an einen der Ausgänge der selbsttätigen Steuerung ohne fehlerhafte Steuersignale.
Betätigungsventile (15) angeschlossen sind. Der erfindungsgemäße Verstärker gewährleistet ei-
nen stabileren Druck zur Beaufschlagung des hydrauli-
DE3050277T 1980-02-27 1980-02-27 Verstärker mit mindestens zwei hydropneumatischen doppeltwirkenden Druckübersetzern Expired DE3050277C2 (de)

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Publication Number Publication Date
DE3050277T1 DE3050277T1 (de) 1982-04-15
DE3050277C2 true DE3050277C2 (de) 1985-04-18

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JP (1) JPS57500201A (de)
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WO (1) WO1981002448A1 (de)

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