WO1991014103A1 - Pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control - Google Patents

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WO1991014103A1
WO1991014103A1 PCT/EP1990/002267 EP9002267W WO9114103A1 WO 1991014103 A1 WO1991014103 A1 WO 1991014103A1 EP 9002267 W EP9002267 W EP 9002267W WO 9114103 A1 WO9114103 A1 WO 9114103A1
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WO
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piston
pneumatic
chamber
servo control
hydraulic
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PCT/EP1990/002267
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German (de)
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Inventor
Friedhelm SCHNÜRLE
Bertold Graf
Gustav Hermann Roth
Original Assignee
Schnuerle Friedhelm
Bertold Graf
Gustav Hermann Roth
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Publication date
Application filed by Schnuerle Friedhelm, Bertold Graf, Gustav Hermann Roth filed Critical Schnuerle Friedhelm
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0052—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for fluid driven presses
    • 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
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/10—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor in which the controlling element and the servomotor each controls a separate member, these members influencing different fluid passages or the same passage

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control for driving pneumatic or hydraulic presses, in particular straightening presses, punching presses and the like, with a cylinder which is divided by a piston into a propulsion chamber and a return stroke chamber from which a press ram protrudes sealed as a piston rod, the pressurized annular piston end face of the return stroke chamber being smaller than the piston area of the propulsion chamber, and with a servo control valve, the closure body of which in an valve housing in the event of an axial displacement as a function of the piston movement and the movement of an actuator selectively connects the Controls the jacking chamber or the return stroke chamber with a pneumatic or hydraulic pressure source or with a pneumatic or hydraulic return line.
  • the servo control valve is connected to the cylinder via hydraulic lines.
  • the piston-cylinder unit serves as a drive for a hydraulic straightening press.
  • the actuator actuated by the operator has a wedge-shaped body which is arranged between the closure body of the servo control valve and an associated cam surface which can be moved with the press ram. If the wedge-shaped actuator, the closure body in the servo control valve is actuated until the cam surface connected to the press ram has returned to its original position with respect to the wedge-shaped body.
  • the servo control valve is arranged separately from the cylinder and is mechanically connected to the press ram.
  • the elasticity of the mechanical connection between the press ram and the cam surface as well as the pneumatic connections between the servo control valve and the cylinder lead to undesirable vibration behavior in the known piston-cylinder unit. If the piston is to be stopped by an interruption in the pressure supply to the propulsion chamber, the elastic expansion of the wall of the propulsion chamber leads to the piston being moved further by a certain amount. This affects the positioning accuracy of the press ram.
  • the object of the invention is to provide a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control of the type mentioned in such a way that a high positioning accuracy of the caster movement of the press ram is achieved with a simple mechanical structure.
  • the servo control valve is arranged in the piston, that the return stroke chamber is constantly connected to the pneumatic or hydraulic pressure source and to the servo control valve, that the closure body of the servo control valve is sealed with one of the Propulsion chamber led out, the actuator forming adjusting rod is connected, and that the closure body connects the propulsion chamber with the return stroke chamber or with the pneumatic or hydraulic return line in axial relative movements relative to the valve housing attached to the piston.
  • the arrangement of the servo control valve in the piston eliminates the need to provide pipes between the servo control valve and the cylinder, the elasticity of which could impair the positioning accuracy of the piston if the internal pressure changes. Rather, it is sufficient to connect the return stroke chamber of the cylinder to the pressure source, for example a pump, via a pressurized pressure line and to provide a largely pressureless return line.
  • the pressure source for example a pump
  • the movement control of the piston takes place in a structurally very simple manner in that the propulsion chamber, the effective piston area of which is larger than that of the return stroke chamber, either with the return stroke chamber or with the Return line is connected.
  • the jacking chamber is connected to the return stroke chamber * and thus the pneumatic or hydraulic pressure supplied by the pressure source is applied, the piston carries out a jacking movement. If the connection between the return stroke chamber and the advance chamber is interrupted without opening the connection to the return line, the piston is stopped because the same pneumatic or hydraulic forces occur on both sides of the piston.
  • the adjusting rod is axially movably guided in a piston rod which projects out of the antechamber and which contains a line leading from the servo control valve to the return line.
  • the drawing shows a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit provided with a servo control, which is provided, for example, as a drive for a straightening press.
  • the piston-cylinder unit can also be used as a drive for a punch press or a similar pneumatic or hydraulic press.
  • a cylinder 1 which is fastened to a press frame 2, which is only indicated in the drawing, the piston 3 is guided in an axially movable manner.
  • the piston 3 divides the interior of the cylinder 1 into a propulsion chamber 4 and a return stroke chamber 5.
  • the return stroke chamber 5 is continuously connected to a (not shown) pneumatic or hydraulic pressure source during operation, for example a pump.
  • the piston 3 On its side facing the return stroke chamber 5, the piston 3 is connected to a press ram 7, which is designed as a hollow cylindrical piston rod and projects from the cylinder i in a sealed manner downwards.
  • a likewise hollow cylindrical piston rod 8 extends from the piston 3 through the propulsion chamber 4 and is also guided out of the cylinder 1 at the upper end in a sealed manner.
  • the pressurized annular lower piston end face 9 of the piston 3 is smaller than the annular upper piston end face 10 facing the propulsion chamber 4.
  • a servo control valve 11 is arranged centrally, which consists of a cylindrical valve housing 12 and a closure body 13 which is axially movably guided therein.
  • the piston 3, the piston rods 7 and 8 and the servo control valve 11 are shown to the left of the center line in longitudinal section and to the right of the center line in the view.
  • the servo control valve 11 is connected to the return stroke chamber 5 and thus to the pressure source via radial bores 14 which run through the piston rod 7, the piston rod 8 and the valve housing 12.
  • Radial bores 15 connect the central bore 16 in the valve housing 12 to the propulsion chamber 4. These bores 15 extend through the piston rod 8 and the valve housing 12.
  • the central bore 16 of the valve housing 12 is connected to a pipe 17 via a line 17 running in the piston rod 8 Connected on the face side adjoining space 18, from which a pneumatic or hydraulic return line 19 is led, which leads, for example, to a (not shown) collecting container for the hydraulic fluid, to which the pressure source is in turn connected.
  • the return line 19 is, for example, an outlet line.
  • the closure body 13 of the servo control valve 11 is connected in one piece in the illustrated embodiment to an adjusting rod 20 which is guided through the piston rod 8 to the outside and via an eye 21 with WO 91/14103 - ö 0 - PCT / EP90 / 02267
  • an adjustment mechanism (not shown) is connected, which is actuated by the operator in the application example of a straightening press.
  • the displacement body which is designed as a central valve slide 13, has a lower control edge 22 which interacts with a lower control edge 23 of the valve housing 1. Axially at a distance from it is an upper control edge 24 of the closure body 13, which interacts with an upper control edge 25 of the valve housing 12.
  • the piston 3 is shown in its lower end position. If the adjustment rod 20 is moved upwards from this position in order to raise the piston 3 and thus the press ram 7, the upper control edges 24 and 25 which move apart give the pneumatic or hydraulic connection from the propulsion chamber 4 via the bores 15, the valve interior 16, line 17 and chamber 18 to return line 19 free. As a result, the pressure in the propulsion chamber 4 is reduced. Since the pneumatic or hydraulic pressure supplied by the pressure source is then only present at the lower piston end face, the piston 3 is moved upwards until the control edges 24, 25 close again.
  • the movement of the piston 3 and the press ram 7 is thus controlled exclusively by the relative movements between the valve slide 13 forming the actuator and the valve housing 12 mechanically connected to the piston 3 in the manner of a follow-up control.
  • the two axially spaced control edges 22 and 24 of the central valve slide 13 cooperate with the two axially spaced control edges 23 and 25 of the valve housing 12 in such a way that the between these two pairs of control edges 22, 23 and 24th , 25 lying, constantly in communication with the propulsion chamber 4 valve interior 16 is connected to the return stroke chamber 5 in the case of an axial displacement of the valve slide 13 in the propulsion direction and to the hydraulic return line 19 or compressed air outlet line 19 in the event of an opposite axial displacement.
  • the hollow cylindrical piston rod 8 which protrudes upward from the propulsion chamber 4, receives the servo control valve 11 in its cylinder bore 26. At the lower end, which protrudes into the press ram 7, this cylinder bore 26 is sealed by a cover 27.

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Abstract

A pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit, for example the drive of a pneumatic or hydraulic straightening press, has a cylinder (1) containing a piston (3) connected to a press ram (7). The piston (3) divides the cylinder (1) into a return stroke chamber (5) and a propulsive stroke chamber (4). A servo control valve (11) inside the piston (3) is actuated by an adjusting rod (20) and, in function of the piston movement and of the movement of the adjusting rod (20), connects the propulsion chamber (4) to a return line (19) or to the return stroke chamber (5), which is connected permanently to a source of pneumatic or hydraulic pressure. Follow-up control of the piston (3) and the press ram (7) to which it is connected is thereby achieved.

Description

Pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit ServosteuerungPneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control
Die Erfindung betrifft eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit Servorsteuerung zum Antrieb von pneumatischen oder hydraulischen Pressen, insbesondere Richtpressen, Stanzpressen u.dgl., mit einem Zylinder, der durch einen Kolben in eine Vortriebskammer und eine Rückhubkammer unterteilt ist, aus der ein Pressenstößel als Kolbenstange abgedichtet herausragt, wobei die druckbeaufschlagte ringförmige Kolbenstirnfläche der Rückhubkammer kleiner als die Kolbenfläche der Vortriebskammer ist, und mit einem Servorsteuerventil, dessen Verschluδkörper in einem Ventilgehäuse bei einer axialen Verschiebung in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung und der Bewegung eines Stellgliedes wahlweise die Verbindung der Vortriebskammer bzw. der Rückhubkammer mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle bzw. mit einer pneumatischen oder hydraulischen Rückleitung steuert. Bei derartigen servogesteuerten Kolben-Zylinder-Einheiten erfolgt eine von der Bewegung des Stellgliedes abhängige Nachlauf-Wegsteuerung des Kolbens. Beispielsweise ist es bei pneumatischen oder hydraulischen Richtpressen erforderlich, daß sich der Vortriebsweg des mit dem Kolben verbundenen Pressenstößelε genau und wiederholbar steuern läßt. Zu diesem Zweck werden für das von der Bedienungsperson betätigte Stellglied verstellbare Anschläge vorgesehen, die es ermöglichen, den Pressenstößel bis in genau vorgegebene Vortriebsstellungen mit der jeweils erforderlichen Preßkraft zu verfahren. Zur Einhaltung dieser Bewegungsgenauigkeit ist es erforderlich, daß der Kolben ohne Nachlauf anhält, sobald das Stellglied anhält.The invention relates to a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control for driving pneumatic or hydraulic presses, in particular straightening presses, punching presses and the like, with a cylinder which is divided by a piston into a propulsion chamber and a return stroke chamber from which a press ram protrudes sealed as a piston rod, the pressurized annular piston end face of the return stroke chamber being smaller than the piston area of the propulsion chamber, and with a servo control valve, the closure body of which in an valve housing in the event of an axial displacement as a function of the piston movement and the movement of an actuator selectively connects the Controls the jacking chamber or the return stroke chamber with a pneumatic or hydraulic pressure source or with a pneumatic or hydraulic return line. In the case of such servo-controlled piston-cylinder units, a follow-up displacement control of the piston which is dependent on the movement of the actuator takes place. For example, in pneumatic or hydraulic straightening presses it is necessary that the advance path of the press ram connected to the piston can be controlled precisely and repeatably. For this purpose, adjustable stops are provided for the actuator actuated by the operator, which make it possible to move the press ram into precisely specified advance positions with the respectively required pressing force. To maintain this accuracy of movement, it is necessary that the piston stops without caster as soon as the actuator stops.
Außerdem besteht bei derartigen Kolben-Zylinder-Einheiten die Schwierigkeit, daß bei einem plötzlichen Wegfall der auf den Pressenstößel ausgeübten mechanischen Gegenkraft, beispielsweise bei einem Bruch des zu richtenden Werkstücks oder im Augenblick der Materialtrennung beim Stanzvorgang, eine außerordentlich hohe Stoßbelastung am Kolben bzw. am Pressenstößel auftritt, die zu einer Beschädigung oder sogar Zerstörung führen kann.In addition, there is the difficulty with such piston-cylinder units that in the event of a sudden loss of the mechanical counterforce exerted on the press ram, for example in the event of a break in the workpiece to be straightened or at the moment of material separation during the stamping process, an extraordinarily high impact load on the piston or on Press ram occurs, which can lead to damage or even destruction.
Bei einer bekannten hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Servorsteuerung ist das Servosteuerventil über hydraulische Leitungen mit dem Zylinder verbunden. Die Kolben-Zylinder-Einheit dient als Antrieb für eine hydraulische Richtpresse. Das von der Bedienungsperson betätigte Stellglied weist einen keilförmigen Körper auf, der zwischen dem Verschlußkörper des Servosteuerventils und einer zugeordneten, mit dem Pressenstößel verfahrbaren Nockenfläche angeordnet ist. Bei einer Verstellung des keilförmigen Stellgliedes wird der Verschlußkörper im Servosteuerventil betätigt, bis die mit dem Pressenstößel verbundene Nockenfläche wieder ihre ursprüngliche Stellung gegenüber dem keilförmigen Körper eingenommen hat.In a known hydraulic piston-cylinder unit with a servo control, the servo control valve is connected to the cylinder via hydraulic lines. The piston-cylinder unit serves as a drive for a hydraulic straightening press. The actuator actuated by the operator has a wedge-shaped body which is arranged between the closure body of the servo control valve and an associated cam surface which can be moved with the press ram. If the wedge-shaped actuator, the closure body in the servo control valve is actuated until the cam surface connected to the press ram has returned to its original position with respect to the wedge-shaped body.
Bei einer bekannten pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit der eingangs genannten Gattung (DE-PS 15 77 169) ist da Servosteuerventil getrennt von dem Zylinder angeordnet und mechanisch mit dem Pressenstößel verbunden. Die Elastizität der mechanischen Verbindung zwischen dem Pressenstößel und der Nockenfläche sowie die pneumatischen Verbindungen zwischen dem Servosteuerventil und dem Zylinder führen bei der bekannten Kolben-Zylinder-Einheit zu einem unerwünschten Schwingungsverhalten. Wenn der Kolben durch eine Unterbrechung der Druckversorgung der Vortriebskammer angehalten werden soll, führt die elastische Entspannung der Wandung der Vortriebskammer dazu, daß der Kolben noch um einen gewissen Betrag weiterbewegt wird. Dadurch wird die Positioniergenauigkeit des Pressenstößels beeinträchtigt.In a known pneumatic piston-cylinder unit of the type mentioned at the beginning (DE-PS 15 77 169), the servo control valve is arranged separately from the cylinder and is mechanically connected to the press ram. The elasticity of the mechanical connection between the press ram and the cam surface as well as the pneumatic connections between the servo control valve and the cylinder lead to undesirable vibration behavior in the known piston-cylinder unit. If the piston is to be stopped by an interruption in the pressure supply to the propulsion chamber, the elastic expansion of the wall of the propulsion chamber leads to the piston being moved further by a certain amount. This affects the positioning accuracy of the press ram.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit Servorsteuerung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß bei einfachem mechanischem Aufbau eine hohe Positioniergenauigkeit der Nachlaufbewegung des Pressenstößels erreicht wird.The object of the invention is to provide a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control of the type mentioned in such a way that a high positioning accuracy of the caster movement of the press ram is achieved with a simple mechanical structure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Servosteuerventil im Kolben angeordnet ist, daß die Rückhubkammer ständig mit der pneumatische oder hydraulischen Druckquelle und mit dem Servosteuerventil verbunden ist, daß der Verschlußkörper des Servosteuerventils mit einer abgedichtet aus der Vortriebskammer herausgeführten, das Stellglied bildenden Verstellstange verbunden ist, und daß der Verschlußkörper bei axialen Relativbewegungen gegenüber dem am Kolben befestigten Ventilgehäuse die Vortriebskammer wahlweise mit der Rückhubkammer oder mit der pneumatische oder hydraulischen Rückleitung verbindet.This object is achieved in that the servo control valve is arranged in the piston, that the return stroke chamber is constantly connected to the pneumatic or hydraulic pressure source and to the servo control valve, that the closure body of the servo control valve is sealed with one of the Propulsion chamber led out, the actuator forming adjusting rod is connected, and that the closure body connects the propulsion chamber with the return stroke chamber or with the pneumatic or hydraulic return line in axial relative movements relative to the valve housing attached to the piston.
Durch die Anordnung des Servosteuerventils im Kolben entfällt die Notwendigkeit, zwischen dem Servosteuerventil und dem Zylinder Rohrleitungen vorzusehen, deren Elastizität bei wechselndem Innendruck die Positioniergenauigkeit des Kolbens beeinträchtigen könnten. Es genügt vielmehr, die Rückhubkammer des Zylinders über eine mit Druck beaufschlagte Druckleitung mit der Druckquelle, beispielsweise einer Pumpe, zu verbinden und eine weitestgehend drucklose Rückleitung vorzusehen.The arrangement of the servo control valve in the piston eliminates the need to provide pipes between the servo control valve and the cylinder, the elasticity of which could impair the positioning accuracy of the piston if the internal pressure changes. Rather, it is sufficient to connect the return stroke chamber of the cylinder to the pressure source, for example a pump, via a pressurized pressure line and to provide a largely pressureless return line.
Da die Rückhubkammer ständig mit dem von der Druckquelle gelieferten pneumatischen oder hydraulischen Druck beaufschlagt ist, erfolgt die Bewegungssteuerung des Kolbens in konstruktiv sehr einfacher Weise dadurch, daß die Vortriebskammer, deren wirksame Kolbenfläche größer als die der Rückhubkammer ist, wahlweise mit der Rückhubkammer oder mit der Rückleitung verbunden wird. Wenn die Vortriebskammer mit der Rückhubkammer* verbunden ist und somit mit dem von der Druckquelle gelieferten pneumatischen oder hydraulischen Druck beaufschlagt wird, führt der Kolben eine Vortriebsbewegung aus. Wird die Verbindung zwischen der Rückhubkammer und der Vortriebskammer unterbrochen, ohne daß jedoch schon die Verbindung zur Rückleitung geöffnet wird, so wird der Kolben angehalten, weil sich auf beiden Seiten des Kolbens gleiche pneumatische oder hydraulische Kräfte einstellen. Wenn der mit der Verstellstange verbundene Verschlußkörper des Servosteuerventils in entgegengesetzter Richtung bewegt und dadurch die Verbindung zwischen der Vortriebskammer und der Rückleitung hergestellt wird, bewegt der in der Rückhubkammer anstehende pneumatische oder hydraulische Druck den Kolben und somit den Pressenstößel entgegengesetzt zu seiner Vortriebsrichtung. Die durch das Servosteuerventil geöffneten bzw. verschlossenen Strömungskanäle sind dabei sehr kurz. Man erhält auf diese Weise eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit von kompakter Bauform ohne ein gesondertes, außenliegendes Servosteuerventil, deren Pressenstößelbewegung mit hoher Positioniergenauigkeit durch die Verstellstange gesteuert werden kann. Elastische mechanische Verbindungen, die zu einem unerwünschten Schwingungsverhalten führen könnten, sind dabei weitestgehend vermieden. Da in der zum Zylinder führenden Druckleitung keine wesentliche Druckänderung auftritt, beeinfluß die Elastizität dieser Druckleitung die Positioniergenauigkeit nicht.Since the return stroke chamber is constantly acted upon by the pneumatic or hydraulic pressure supplied by the pressure source, the movement control of the piston takes place in a structurally very simple manner in that the propulsion chamber, the effective piston area of which is larger than that of the return stroke chamber, either with the return stroke chamber or with the Return line is connected. When the jacking chamber is connected to the return stroke chamber * and thus the pneumatic or hydraulic pressure supplied by the pressure source is applied, the piston carries out a jacking movement. If the connection between the return stroke chamber and the advance chamber is interrupted without opening the connection to the return line, the piston is stopped because the same pneumatic or hydraulic forces occur on both sides of the piston. If the closure body of the servo control valve connected to the adjustment rod moves in the opposite direction and the connection between the propulsion chamber and the return line is thereby established, the pneumatic or hydraulic pressure present in the return stroke chamber moves the piston and thus the press ram in the opposite direction to its direction of advance. The flow channels opened or closed by the servo control valve are very short. In this way, a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit of compact design is obtained without a separate, external servo control valve, the press ram movement of which can be controlled by the adjusting rod with high positioning accuracy. Elastic mechanical connections that could lead to undesirable vibration behavior are largely avoided. Since there is no significant pressure change in the pressure line leading to the cylinder, the elasticity of this pressure line does not influence the positioning accuracy.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Verstellstange in einer aus der Vorkammer abgedichtet herausragenden Kolbenstange axial beweglich geführt ist, die eine vom Servosteuerventil zur Rückleitung führende Leitung enthält. Damit wird in besonders einfacher Weise eine pneumatische oder hydraulische LeitungsVerbindung zwischen dem Servosteuerventil und dar Rückleitung ermöglicht. Eine an der Verstellstange anliegende, mit höherer Reibung arbeitende Dichtung, die den vollen auftretenden Druck aufnehmen müßte, ist dabei nicht erforderlich, weil die Verstellstange nur innerhalb der Kolbenstange geführt ist, ohne daß dort eine Abdichtung notwendig wäre.According to a preferred embodiment of the concept of the invention it is provided that the adjusting rod is axially movably guided in a piston rod which projects out of the antechamber and which contains a line leading from the servo control valve to the return line. This enables a pneumatic or hydraulic line connection between the servo control valve and the return line in a particularly simple manner. A seal that is in contact with the adjusting rod and works with higher friction, which would have to absorb the full pressure that occurs, is not necessary because the adjusting rod is only guided within the piston rod is without a seal being necessary there.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankenε sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the inventive concept are the subject of further subclaims.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.An exemplary embodiment of the invention is illustrated below, which is shown in the drawing.
Die Zeichnung zeigt eine mit einer Servosteuerung versehene pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder- Einheit, die beispielsweise als Antrieb für eine Richtpresse vorgesehen ist. Stattdessen kann die Kolben- Zylinder-Einheit auch als Antrieb für eine Stanzpresse oder eine ähnliche pneumatische oder hydraulische Presse eingesetzt werden.The drawing shows a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit provided with a servo control, which is provided, for example, as a drive for a straightening press. Instead, the piston-cylinder unit can also be used as a drive for a punch press or a similar pneumatic or hydraulic press.
In einem Zylinder 1, der an einem in der Zeichnung nur angedeuteten Pressengestell 2 befestigt ist, ist der Kolben 3 axial beweglich geführt. Der Kolben 3 unterteilt den Innenraum des Zylinders 1 in eine Vortriebskammer 4 und eine Rückhubkammer 5. Die Rückhubkammer 5 ist über eine Druckleitung 6 im Betrieb ständig mit einer (nicht dargestellten) pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle verbunden, beispielsweise einer Pumpe.In a cylinder 1, which is fastened to a press frame 2, which is only indicated in the drawing, the piston 3 is guided in an axially movable manner. The piston 3 divides the interior of the cylinder 1 into a propulsion chamber 4 and a return stroke chamber 5. The return stroke chamber 5 is continuously connected to a (not shown) pneumatic or hydraulic pressure source during operation, for example a pump.
Auf seiner der Rückhubkammer 5 zugekehrten Seite ist der Kolben 3 mit einem Pressenstößel 7 verbunden, der als hohlzylindrische Kolbenstange ausgeführt ist und abgedichtet nach unten aus dem Zylinder i herausragt. In entgegengesetzter Richtung erstreckt sich vom Kolben 3 eine ebenfalls hohlzylindrische Kolbenstange 8 durch die Vortriebskammer 4 hindurch und ist ebenfalls abgedichtet am oberen Ende aus dem Zylinder 1 herausgeführt. Die druσkbeaufschlagte ringförmige untere Kolbenstirnfläche 9 des Kolbens 3 ist kleiner als die der Vortriebskammer 4 zugekehrte, ringförmige obere Kolbenstirnfläche 10.On its side facing the return stroke chamber 5, the piston 3 is connected to a press ram 7, which is designed as a hollow cylindrical piston rod and projects from the cylinder i in a sealed manner downwards. In the opposite direction, a likewise hollow cylindrical piston rod 8 extends from the piston 3 through the propulsion chamber 4 and is also guided out of the cylinder 1 at the upper end in a sealed manner. The The pressurized annular lower piston end face 9 of the piston 3 is smaller than the annular upper piston end face 10 facing the propulsion chamber 4.
Im Inneren der Kolbenstange 8 und des Kolbens 3 ist zentrisch ein Servosteuerventil 11 angeordnet, das aus einem zylindrischen Ventilgehäuse 12 und einem darin axial beweglich geführten Verschlußkörper 13 besteht. Bei der Darstellung in der Zeichnung sind der Kolben 3, die Kolbenstangen 7 und 8 und das Servosteuerventil 11 links von der Mittellinie im Längsschnitt und rechts von der Mittellinie in der Ansicht dargestellt.In the interior of the piston rod 8 and the piston 3, a servo control valve 11 is arranged centrally, which consists of a cylindrical valve housing 12 and a closure body 13 which is axially movably guided therein. In the illustration in the drawing, the piston 3, the piston rods 7 and 8 and the servo control valve 11 are shown to the left of the center line in longitudinal section and to the right of the center line in the view.
Das Servosteuerventil 11 ist über radiale Bohrungen 14, die durch die Kolbenstange 7, die Kolbenstange 8 und das Ventilgehäuse 12 verlaufen, mit der Rückhubkammer 5 und damit mit der Druckquelle verbunden. Radiale Bohrungen 15 verbinden die zentrale Bohrung 16 im Ventilgehäuse 12 mit der Vortriebskammer 4. Diese Bohrungen 15 erstrecken sich durch die Kolbenstange 8 und das Ventilgehäuse 12. Die zentrale Bohrung 16 des Ventilgehäuses 12 ist über eine in der Kolbenstange 8 verlaufenden Leitung 17 mit einem sich stirnseitig anschließenden Raum 18 verbunden, aus dem eine pneumatische oder hydraulische Rückleitung 19 herausgeführt ist, die beispielsweise zu einem (nicht dargestellten) Sammelbehälter für die Hydraulikflüssigkeit führt, an den wiederum die Druckquelle angeschlossen ist. Bei einer pneumatischen Ausführung ist die Rückleitung 19 beispielsweise eine Auslaßleitung.The servo control valve 11 is connected to the return stroke chamber 5 and thus to the pressure source via radial bores 14 which run through the piston rod 7, the piston rod 8 and the valve housing 12. Radial bores 15 connect the central bore 16 in the valve housing 12 to the propulsion chamber 4. These bores 15 extend through the piston rod 8 and the valve housing 12. The central bore 16 of the valve housing 12 is connected to a pipe 17 via a line 17 running in the piston rod 8 Connected on the face side adjoining space 18, from which a pneumatic or hydraulic return line 19 is led, which leads, for example, to a (not shown) collecting container for the hydraulic fluid, to which the pressure source is in turn connected. In a pneumatic embodiment, the return line 19 is, for example, an outlet line.
Der Verschlußkörper 13 des Servosteuerventils 11 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Verstellstange 20 verbunden, die durch die Kolbenstange 8 hindurch nach außen geführt ist und über ein Auge 21 mit WO 91/14103 — ö 0 — PCT/EP90/02267The closure body 13 of the servo control valve 11 is connected in one piece in the illustrated embodiment to an adjusting rod 20 which is guided through the piston rod 8 to the outside and via an eye 21 with WO 91/14103 - ö 0 - PCT / EP90 / 02267
einem (nicht dargestellten) Verstellmechanismus verbunden ist, der beim Anwendungsbeispiel einer Richtpresse von der Bedienungsperson betätigt wird.an adjustment mechanism (not shown) is connected, which is actuated by the operator in the application example of a straightening press.
Der Verdrängungskörper, der als zentraler Ventilschieber 13 ausgeführt ist, weist eine untere Steuerkante 22 auf, die mit einer unteren Steuerkante 23 des Ventilgehäuses 1 zusammenwirkt. Axial im Abstand dazu befindet sich eine obere Steuerkante 24 des Verschlußkörpers 13, die mit einer oberen Steuerkante 25 des Ventilgehäuses 12 zusammenwirkt.The displacement body, which is designed as a central valve slide 13, has a lower control edge 22 which interacts with a lower control edge 23 of the valve housing 1. Axially at a distance from it is an upper control edge 24 of the closure body 13, which interacts with an upper control edge 25 of the valve housing 12.
In der Zeichnung ist der Kolben 3 in seiner unteren Endstellung dargestellt. Wird die Verstellstange 20 aus dieser Stellung nach oben bewegt, um den Kolben 3 und damit den Pressenstößel 7 anzuheben, so geben die sich auseinanderbewegenden oberen Steuerkanten 24 und 25 die pneumatische oder hydraulische Verbindung von der Vortriebskammer 4 über die Bohrungen 15, den Ventilinnenraum 16, die Leitung 17 und die Kammer 18 zur Rückleitung 19 frei. Dadurch wird der Druck in der Vortriebskammer 4 abgebaut. Da der von der Druckquelle gelieferte pneumatische oder hydraulische Druck dann nur noch an der unteren Kolbenstirnfläche ansteht, wird der Kolben 3 nach oben bewegt, bis die Steuerkanten 24, 25 wieder schließen.In the drawing, the piston 3 is shown in its lower end position. If the adjustment rod 20 is moved upwards from this position in order to raise the piston 3 and thus the press ram 7, the upper control edges 24 and 25 which move apart give the pneumatic or hydraulic connection from the propulsion chamber 4 via the bores 15, the valve interior 16, line 17 and chamber 18 to return line 19 free. As a result, the pressure in the propulsion chamber 4 is reduced. Since the pneumatic or hydraulic pressure supplied by the pressure source is then only present at the lower piston end face, the piston 3 is moved upwards until the control edges 24, 25 close again.
Bei einer Abwärtsbewgung der Verstellstange 20 geben die sich auseinanderbewegenden unteren Steuerkanten 22, 23 eine Verbindung frei, durch die die unter Druck stehende Druckluft oder hydraulische Flüssigkeit aus der Rückhubkammer 5 durch die Bohrungen 14, den Ventilinnenraum 16 und die Bohrungen 15 in die Vortriebskammer 4 strömen kann, während die Verbindung zur Leitung 17 unterbrochen ist. Auf beiden Seiten des Kolbens 3 baut sich dabei der volle pneumatische oder hydraulische Druck auf. Da die obere Kolbenstirnfläche 10 größer als die untere Kolbenstirnfläche 9 ist, wird der Kolben 3 und somit der Pressenstößel 7 nach unten bewegt, bis die Steuerkante 22 wieder die Steuerkante 23 berührt und die pneumatische oder hydraulische Verbindung unterbricht.When the adjusting rod 20 moves downward, the lower control edges 22, 23 which move apart release a connection through which the pressurized compressed air or hydraulic fluid from the return stroke chamber 5 flows through the bores 14, the valve interior 16 and the bores 15 into the propulsion chamber 4 can while connecting to Line 17 is interrupted. The full pneumatic or hydraulic pressure builds up on both sides of the piston 3. Since the upper piston end face 10 is larger than the lower piston end face 9, the piston 3 and thus the press ram 7 are moved downward until the control edge 22 touches the control edge 23 again and interrupts the pneumatic or hydraulic connection.
Die Bewegung des Kolbens 3 und des Pressenstößels 7 wird somit ausschließlich durch die Relativbewegungen zwischen dem das Stellglied bildenden Ventilschieber 13 und dem mit dem Kolben 3 mechanisch verbundenen Ventilgehäuse 12 nach Art einer Nachlaufsteuerung gesteuert. Die beiden axial im Abstand zueinander angeordneten Steuerkanten 22 und 24 des zentralen Ventilschiebers 13 wirken mit den beiden im gleichen axialen Abstand angeordneten Steuerkanten 23 und 25 des Ventilgehäuses 12 in der Weise zusammen, daß der zwischen diesen beiden Paaren von Steuerkanten 22, 23 bzw. 24, 25 liegender, ständig mit der Vortriebskammer 4 in Verbindung stehender Ventilinnenraum 16 bei einer axialen Verschiebung des Ventilschiebers 13 in Vortriebsrichtung mit der Rückhubkammer 5 und bei einer entgegengerichteten axialen Verschiebung mit der hydraulischen Rückleitung 19 oder Druckluft-Auslaßleitung 19 verbunden wird.The movement of the piston 3 and the press ram 7 is thus controlled exclusively by the relative movements between the valve slide 13 forming the actuator and the valve housing 12 mechanically connected to the piston 3 in the manner of a follow-up control. The two axially spaced control edges 22 and 24 of the central valve slide 13 cooperate with the two axially spaced control edges 23 and 25 of the valve housing 12 in such a way that the between these two pairs of control edges 22, 23 and 24th , 25 lying, constantly in communication with the propulsion chamber 4 valve interior 16 is connected to the return stroke chamber 5 in the case of an axial displacement of the valve slide 13 in the propulsion direction and to the hydraulic return line 19 or compressed air outlet line 19 in the event of an opposite axial displacement.
Die hohlzylindrische Kolbenstange 8, die nach oben aus der Vortriebskammer 4 herausragt, nimmt in ihrer Zylinderbohrung 26 das Servosteuerventil 11 auf. Am unteren Ende, das bis in den Pressenstößel 7 hineinragt, ist diese Zylinderbohrung 26 durch einen Deckel 27 dicht verschlossen. The hollow cylindrical piston rod 8, which protrudes upward from the propulsion chamber 4, receives the servo control valve 11 in its cylinder bore 26. At the lower end, which protrudes into the press ram 7, this cylinder bore 26 is sealed by a cover 27.

Claims

Pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit ServosteuerungP a t e n t a n s p r ü c h e Pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control
1. Pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit Servorsteuerung zum Antrieb von pneumatischen oder hydraulischen Pressen, insbesondere Richtpressen, Stanzpressen u.dgl., mit einem Zylinder (1) , der durch einen Kolben (3) in eine Vortriebskammer (4) und eine Rückhubkammer (5) unterteilt ist, aus der ein Pressenstößel (7) als Kolbenstange abgedichtet herausragt, wobei die druckbeaufschlagte ringförmige Kolbeπstirnfläche1. Pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit with servo control for driving pneumatic or hydraulic presses, in particular straightening presses, punching presses and the like, with a cylinder (1) through a piston (3) in a propulsion chamber (4) and a return stroke chamber (5) is subdivided, from which a press ram (7) protrudes in a sealed manner as a piston rod, the pressurized annular piston end face
(9) der Rückhubkammer (5) kleiner als die Kolbenfläche(9) of the return stroke chamber (5) is smaller than the piston area
(10) der Vortriebskammer (4) ist, und mit einem mit dem Pressenstößel (7) verbundenen Servorsteuerventil (11) , dessen Verschlußkörper (13) in einem Ventilgehäuse (12) bei einer axα'alen Verschiebung in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung und der Bewegung eines Stellgliedes (22) wahlweise die Verbindung der Vortriebskammer (4) bzw. der Rückhubkammer (5) mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle bzw. mit einer pneumatischen oder hydraulischen Rückleitung (19) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Servosteuerventil (11) im Kolben (3) angeordnet ist, daß die Rückhubkammer (5) ständig mit der pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle und mit dem Servosteuerventil (11) verbunden ist, daß der Verschlußkörper (13) des Servosteuerventils (11) mit einer abgedichtet aus der Vortriebskammer (4) herausgeführten, das Stellglied bildenden Verstellstange (22) verbunden ist, und daß der Verschlußkörper (13) bei axialen Relativbewegungen gegenüber dem am Kolben (3) befestigten Ventilgehäuse (12) die Vortriebskammer (4) wahlweise mit der Rückhubkammer (5) oder mit der pneumatischen oder hydraulischen Rückleitung (19) verbindet.(10) of the propulsion chamber (4), and with a servo control valve (11) connected to the press ram (7), the closure body (13) of which is in a valve housing (12) during an axial displacement depending on the piston movement and the movement an actuator (22) optionally connects the propulsion chamber (4) or the return stroke chamber (5) with a pneumatic or controls hydraulic pressure source or with a pneumatic or hydraulic return line (19), characterized in that the servo control valve (11) is arranged in the piston (3), that the return stroke chamber (5) constantly with the pneumatic or hydraulic pressure source and with the servo control valve ( 11) is connected that the closure body (13) of the servo control valve (11) with a sealed from the propulsion chamber (4) led out, the actuator forming adjusting rod (22) is connected, and that the closure body (13) in axial relative movements relative to the Piston (3) attached valve housing (12) connects the propulsion chamber (4) either with the return stroke chamber (5) or with the pneumatic or hydraulic return line (19).
2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellstange (20) in einer aus der Vor riebskammer (4) abgedichtet herausragenden Kolbenstange (8) axial beweglich geführt ist, die eine vom Servosteuerventil (11) zur pneumatischen oder hydraulischen Rückleitung (19) führende Leitung (17) enthält.2. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the adjusting rod (20) in a from the front of the drive chamber (4) sealed protruding piston rod (8) is axially movably guided, one of the servo control valve (11) for pneumatic or contains hydraulic return line (19) leading line (17).
3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebskammer (4) und die Rückhubkammer (5) jeweils über radiale Bohrungen (15 bzw. 14) mit dem Ventilgehäuse (12) verbunden sind.3. Piston-cylinder unit according to claims 1 and 2, characterized in that the propulsion chamber (4) and the return stroke chamber (5) are each connected to the valve housing (12) via radial bores (15 and 14).
4. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (13) des Servorsteuerventils (11) als zentrale Ventilschieber ausgeführt ist, der zwei axial im Abstand angeordnete Steuerkanten (22, 24) aufweist, die mit zwei in gleichem axialem Abstand angeordneten Steuerkanten (23, 25) des Ventilgehäuses (12) in der Weise zusammenwirkt, daß ein zwischen diesen beiden Paaren von Steuerkanten (22, 23 bzw. 24, 25) liegender, ständig mit der Vortriebskammer (4) in Verbindung stehender Ventilinnenraum (16) bei einer axialen Verschiebung des Ventilschiebers (13) in Vortriebsrichtung mit der Rückhubkammer (5) und bei einer entgegengerichteten Verschiebung mit der pneumatischen oder hydraulischen Rückleitung (19) verbunden ist.4. Piston-cylinder unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the closure body (13) of the servo control valve (11) is designed as a central valve slide, which has two axially spaced control edges (22, 24) which with two in the same Axially spaced control edges (23, 25) of the valve housing (12) cooperate in such a way that a valve interior lying between these two pairs of control edges (22, 23 and 24, 25), which is in constant communication with the propulsion chamber (4) (16) with an axial displacement of the valve spool (13) in the forward direction with the return stroke chamber (5) and with an opposite displacement with the pneumatic or hydraulic return line (19).
5. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Vortriebskammer (4) herausragende Kolbenstange (8) ein Hohlzylinder ist, dessen Zylinderbohrung (26) das Ventilgehäuse (12) des Servosteuerventils (11) aufnimmt und an seinem in dem Pressenstößel (7) ragenden Ende dicht verschlossen ist. 5. Piston-cylinder unit according to claim 2, characterized in that the piston rod (8) projecting from the propulsion chamber (4) is a hollow cylinder whose cylinder bore (26) receives the valve housing (12) of the servo control valve (11) and on it in the press ram (7) projecting end is sealed.
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