SE503032C2 - Sätt och tryckfluidsystem för variabel kraftutövning - Google Patents

Description

505 032 2 Befintliga sådana hydraulsystem för spikning har varit in- rättade att ge ett maximerat oljeflöde vid ett fast inställt tryck.

Andra kända system har innehållit s.k. ackumulatorer, inne- hållande olja trycksatt via en gasblandning, vilka förladdas med ett förutbestämt tryck. Som exempel kan nämnas kolvackumu- latorer, ytterligare andra typer finns. Sådana system med laddade ackumulatorer kan också i samband med t.ex. spikning, till spikidrivarna avge ett större flöde än det som hydraul- pumpen ger.

En allvarlig nackdel med förladdade ackumulatorsystem är att vissa delar av systemet står under högt tryck även då hydraul- aggregatet har stoppats. Detta medför risk för arbetsskador.

Den svenska arbetarskyddsstyrelsen har fördenskull utfärdat speciella instruktioner för konstruktion av och arbete med dessa system.

En annan nackdel med kända ackumulatorsystem är att de medför stora underhållskostnader, eftersom laddtrycket måste kon- trolleras och efterfyllas av särskild servicepersonal.

DE,A,1 603 785 (Fastener Corp.) beskriver en pneumatisk in- drivningsanordning för spikar och liknande med en kolvstångs- försedd arbetskolv, en huvudventil som åstadkommer valfri för- bindning av den övre cylinderdelen med tryckmedelkällan resp. ytterluften, en utlösningsarm, som inverkar på en huvudventilen styrande styrventil, och en säkerhetsarm, som vid påföring av drivanordningens munstycke på arbetsstycket föres till sitt arbetsläge. Styrventilen är därvid så utbildad att den endast vid samtidig påverkan av båda påverkningsorganen, dvs såväl ut- lösningsarmen som även säkerhetsarmen, föres till arbetsläget.

Anordningen syftar bl.a. till att reducera risken för ofri- villig utlösning av ett arbetsslag. Den möjliggör emellertid icke någon variation av hastigheten under arbetsslaget eller den kraft med vilken kolvstången ansättes. 503 032 Qppfinningens ändamål Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att undvika angivna och andra nackdelar hos kända tryckfluidsystem för att där- igenom kunna öka produktionskapaciteten hos arbetsenheterna.

Ett annat ändamål är att eliminera angivna risker för arbets- skador samt kostnader för service och underhåll i jämförelse med hittills tillämpade och vedertagna lösningar.

Kortfattad redogörelse för uppfinningen Dessa och andra ändamål uppfylles av ett sätt enligt upp- finningen vilket är av ovan angivet slag och vars väsentliga kännetecken är angivna i kravs l kännetecknande del.

Sättet enligt uppfinningen ger ett momentant fluidflöde till arbetsenheterna under en del av kolvstångsrörelsen, nämligen i huvudsak under den del som ansättning mot arbetsstycket eller motsvarande sker och fram till det att ett förutbestämt mot- stånd mot slagrörelsen börjar att utövas. Sättet ger därmed ett snabbare operationsförlopp, vilket ökar den tillhörande anlägg- ningens kapacitet utan att uppdimensionering av det tillhörande tryckalstrande organet såsom pumpen eller kompressorn behöver tillgripas.

Såsom ovan angivits avser uppfinningen även ett tryckfluid- system av i kravs 4 ingress angivet slag. För detta system väsentliga kännetecken är angivna i sagda kravs kännetecknande del.

Systemet enligt uppfinningen uppvisar den viktiga fördelen att ingen del eller komponent till detta förblir trycksatt när det tryckalstrande organet såsom pumpen eller kompressorn är stoppat. Systemet kräver icke heller särskild service och efterkontroll.

De väsentliga, kapacitetsökande delarna till systemet enligt uppfinningen kan vidare placeras omedelbart intill arbets- enheterna som skall styras. Detta innebär att fluidsystemets stamrör icke heller behöver dimensioneras upp. 505 032 4 Uppfinningen erbjuder därjämte en enkel och billig väg att öka befintliga tryckfluidsystems prestanda. Samtidigt elimineras ovan angivna risker för arbetsskador och kostnader för service och underhåll jämfört med alternativa, vedertagna lösningar.

De låga kostnaderna för ett tryckfluidsystem enligt upp- finningen betingas av att detta är uppbyggt av allmänt till- gängliga standardkomponenter. Ändamålsenliga vidareutvecklingar av sättet enligt uppfinningen är angivna i krav 2 och 3 och av tryckfluidsystemet i krav 5-7.

En utföringsform av uppfinningen skall nedan beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritning.

Denna är ett principdiagram som schematiskt åskådliggör i ett tryckfluidsystem enligt uppfinningen ingående komponenter och hur dessa samverkar.

Det visade exemplet avser ett hydraulsystem, och de sju visade, parallellkopplade arbetsenheterna kan t.ex. utgöras av hydrau- liska spikidrivare som används för tillverkning av träproduk- ter, t.ex. vägg-, golv- och takmoduler till hus.

Beskrivning av föredragen utföringsform Det på ritningen visade tryckfluidsystemet är ett hydraulsystem med en behållare 10 för hydraulvätska, en av en motor ll driven pump 12, en tryckledning 13 och en returledning 14. I lednings- systemet 13, 14 ingår en elstyrd ventil 1, vars båda ventil- bilder framgår av ritningen.

De sju arbetsenheternas cylindrar betecknas 14, deras kolvar l4a och kolvstänger l4b. I det på ritningen visade läget för hydraulventilen l betecknas den efterföljande tryckledningen 15, under det att returledningen betecknas 16. Efter spännings- sättning av ventilen 1 för aktivering av arbetsenheterna 14 kommer sålunda ledningen 16 att vara tryckledning. 503 032 5 I hydraulsystemet ingår vidare en tryckledning 17 till vilken en ackumulatorcylinders 4 minuskammare 4c är ansluten via en grenledning 18 i vilken ingår en stryp-backventil 6. Ackumula- torcylinderns kolv betecknas 4a, dess kolvstàng 4b och dess pluskammare 4d. Denna pluskammare står i förbindelse med en ledning 19.

Från ledningen 14 är avgrenad en ledning 20 och ledningarna 17 och 20 är anslutna till en andra el-magnetventil 2 som uppvisar på ritningen angivna ventilbilder.

Sagda ventil 2 ger därvid flöde för omställning av en väljar- ventil 3, vars båda ventilbilder även framgår av figuren. Så- lunda kan, såsom framgår, ledningen 19, dvs ackumulatorcylin- derns 4 plussida anslutas till antingen ledningen 15 eller 16, dvs endera sidan av arbetscylindrarna 14. I ledningen 16 är inkopplad en backventil 5, via vilken ackumulatorenhetens plus- sida är anslutbar till arbetsenheternas 14 plussida.

I systemet ingår därjämte en reduceringsventil 23 som är in- kopplad i tryckledningen 13 efter avgreningarna 17, 18 till stryp-backventilen 6 och ackumulatorcylindern 4. Medelst redu- ceringsventilen 23 kan ett tryck i ledningen 13 på exempelvis 120 bar vid ett maximiflöde av 85 l/min reduceras till exempel- vis 75 bar.

Hydraulsystemets funktion skall nu beskrivas.

Anläggningen styres av ett elektroniskt styrsystem vilket kan vara av mer eller mindre konventionellt slag och här icke närmare beskrives.

Hydraulpumpen 12 antas vara i drift och lämna ett förinställt tryck av angiven storlek till systemet.

En arbetscykel omfattande en plus- och minusrörelse för arbets- enheternas 14 kolvar l4b för idrivning av spikar medelst en näst intill synkron spikningsrörelse skall beskrivas. 503 032 s De el-styrda hydraulventilerna 1 och 2 är icke spänningssatta och arbetsenheternas 14 kolvar l4a befinner sig i indraget läge. Ackumulatorcylinderns 4 kolvstång 4b befinner sig i maximalt utskjutet läge.

Styrsystemet beordrar ett arbetsslag för spikning, varvid spolarna till el-magnetventilerna l och 2 spänningssätts.

Ventil 1 ger ett grundflöde i ledning 16 för start av kolv- stängernas l4b utåtgående rörelse.

Ventil 2 ger flöde för omställning av den hydraulstyrda väljar- ventilen 3. Ventil 3 tappar därvid ur en del av den i cylin- derns 4 pluskammare 4d uppsamlade oljan och leder den genom backventil 5 till arbetsenheternas stamledning 16 för utåtgåen- de rörelse, fortsättningsvis kallad plusledningen 16.

Hydraultrycket för oljan genom ventil 3 står i ett matematiskt förhållande till pumptrycket bestämt genom skillnaden i verksam area i ackumulatorcylinderns minuskammare 4c resp. pluskammare 4d.

Tillskottsolja kommer därför att strömma in i arbetsenheternas plusledning 16 tills mottrycket i denna når näst intill samma värde som trycket i ackumulatorcylinderns 4 pluskammare 4d.

Därvid stänger backventil 6 och arbetsenheternas kolvar l4b fortsätter sina utåtgående rörelser med en hastighet som bestäms av hydraulpumpens 12 flöde.

När arbetsoperationen, dvs spikidrivningen, utförts, bortfaller spänningen till ventilernas l och 2 ventilspolar. Arbets- enheterna 14 ges därvid flöde i minuskamrarna l4c och kolv- stängerna l4b återgår till indraget läge.

Stryp-backventil 6 är injusterad att ge ett mottryck i ackumu- latorcylinderns 4 minuskammare 4c och, till följd av tidigare nämnda areaförhållande, ge ett mottryck genom ventil 3 svarande mot arbetsenheternas erforderliga tryck i minuskamrarna l4c. 503 032 Då arbetsenheternas 14 kolvstänger l4b nått sina indragna änd- lägen stiger trycket i ackumulatorcylinderns 4 pluskammare 4d, varvid även trycket i dess minuskammare 4c stiger, strypningens mottryck i stryp-backventilen övervinns och cylinderns 4 kolv 4a och kolvstång 4b går mot sitt yttre ändläge.

Ackumulatorcylinderns 4 återställning kommer utan hinder att avbrytas om styrsystemet beordrar en ny arbetsoperation.

Det maximala antalet tätt på varandra följande arbetsoperatio- ner som kan genomföras begränsas enbart av ackumulatorcylin- derns volym.

Vid en i praktiken arbetande anläggning användes en ackumula- torcylinder med ett areaförhållande av 125/100 och en slaglängd av 200 cm. Volymen i pluskammaren 4d var 2,45 l.

Flödet i ledningen 19 som är ansluten till pluskammaren 4d var därvid 236 l/min vid en tryckskillnad AP av 40 bar.

Sättet resp. fluidsystemet enligt uppfinningen är tillämpbart i många andra sammanhang än det ovan exemplifierade då det gäller att under en arbetsenhets arbetsslag variera hastigheten med vilken enhetens kolv rör sig från ett viloläge till ett läge där kraftutövning skall äga rum och därpå automatisk övergång till lägre hastighet med stor kraftutövning under den del av slagrörelsen då arbetsoperationen utföres.

Claims (7)

503 032 Patentkrav

1. Sätt att ansätta en eller flera ett tryckfluidsystem tillhörande, med cylinder, kolv och kolvstång försedda arbets- enheters (14) kolvstänger (l4b) med varierande kraft mot ett underlag för att åstadkomma ett momentant ökat fluidflöde till dessa för att medge snabb kolvstångsanläggning mot underlaget och därpå automatisk övergång till lägre hastighet med större kraft under själva arbetsslaget, k ä n n e t e c k n a t a v att tryckfluidsystemets tryckledning (13) förutom till arbetscylindrarnas plussida (l4d) via en stryp-backventil (6) hålles ansluten till minus- eller kolvstångssidan (4c) hos en med kolv (4a) och kolvstång (4b) försedd ackumulatorcylinder (4), och att ackumulatorcylinderns plussida (4d) via en väljarven- til (3) anslutes till arbetsenheternas (14) plussida (l4d) för initiering av ett arbetsslag och till deras minussida (l4c) för arbetskolvarnas (l4a) återgång, samt därefter övervinnande av inställt mottryck i stryp-backventilen (6) vilket medför åter- ställning av ackumulatorcylinderns (4) kolv (4a).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att ackumulatorcylinderns plussida via en backventil (5) anslutes till arbetsenheternas plussida.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att backventilen (5) stänger då mottrycket på arbetsenheternas plussida uppnår i det närmaste samma värde som trycket i ackumulatorcylinderns pluskammare (4d), varvid arbetskolv- stängerna (l4b) fortsätter sina utåtgående arbetsslag med en hastighet som bestäms av flödet i tryckfluidsystemet.

4. Tryckfluidsystem för ansättning av en eller flera med cylinder, kolv och kolvstång försedda arbetsenheters (14) kolvstänger (l4b) med varierande kraft mot ett underlag för snabb kolvstångsanläggning mot detta och därpå automatisk över- 503 032 9 gång till lägre hastighet med större kraft under själva arbets- slaget, innefattande a) en tryckfluidkälla (10), b) en pump (12), kompressor eller motsvarande för tryck- sättning av fluiden, c) ledningar (13-16) som förbinder pumpen eller motsva- rande med fluidkällan och arbetsenheterna (14), d) en ventil (1) mellan pumpen och enheterna för aktive- ring av deras arbetsrörelse, k ä n n e t e c k n a t a v e) en till systemet ansluten, med kolv (4a) och kolvstång (4b) försedd ackumulatorcylinder (4), f) en stryp-backventil (6), via vilken systemets från pumpen (12) eller motsvarande utgående tryckledning (13) är an- sluten till ackumulatorcylinderns minus- eller kolvstångssida (4c), och g) en väljarventil (3) via vilken ackumulatorcylinderns (4) plussida (4d) är anslutbar till endera sidan av arbets- enheterna (14).

5. Tryckfluidsystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a t a v h) en backventil (5) som är inkopplad i ledningen (16) mellan väljarventilen (3) och arbetsenheternas plussida (l4d).

6. Tryckfluidsystem enligt krav 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t a v att väljarventilen är en tvâvägsventil (5) inrättad att avge flöde i endera riktningen styrd av en ventil, t.ex. en av systemtrycket matad el-magnetventil (2).

7. Tryckfluidsystem enligt något av krav 4-6, k ä n n e - t e c k n a t a v att i tryckledningen mellan pumpen och styrventilen (1) är efter anslutningen till stryp-backventilen (6) inkopplad en reduceringsventil (23).