Steuereinrichtung für Arbeitszylinder von hydraulisch betriebenen Maschinen.
Es ist bekannt, bsi hydraulisch betriebe- nen Maschinen, z. B. Spritzgussmaschinen, zur Steuerung des Zu-und Abflusses des Druckmittels zu den Arbeitszylindern Steuerventile (Einlass-und Auslassventil) zu verwenden. deren Sitze gleichachsig einander gegen überliegen und einander zugekehrt sind und zwischen denen sich ein Ventilkörper bewegt, der an seinen beiden Enden Sitzflächen trägt, mit denen er jeweils auf den einen oder den ändern der genannten Ventilsitze aufsitzt.
Damit während der Bewegung dieses Ventil Lörpers von dem einen Ventilsitz zum andern keine erheblichen Verluste des Druckmittels ohne Arbeitsleistung im Zylinder auftreten, ist der Ventilkörper in der ihn umgebenden Führung möglichst dicht geführt, und es wird die Bewegung dieses Ventilkörpers von der einen in die andere Endlage möglichst schnell vorgenommen. Ventilanordnungen dieser Art ermögliehen es nieht, dass beide gleichachsig angeordnete Ventile gleichzeitig geschlossen sind. Dies ist dann erforderlich, wenn die Bewegung eines Arbeitskolbens, der unter der Wirkung eines gleichbleibenden Riickzugdruckes steht, an beliebiger Stelle zwischen seinen Endlagen angehalten werden soll.
Es sind ferner noch andere Ventilanordnungen bekannt, bei denen zwei gleichachsig angeordnete Ventilsitze einander abgekehrt gegenüberliegen, wobei die beiden Ventilkörper beispielsweise durch ein zwischen beiden Ventilsitzen befindliches Antriebsorgan angehoben oder gesenkt werden können und der eine Ventilkörper über das Antriebsorgan den andern Ventilkörper durch den Druck des Druckmittels beeinflusst. Bei weiteren Anordnungen dieser letzteren Art liegt die An triebsvorrichtung jenseits des einen Ventilkörpers, und der andere gegenüberliegende Ventilkörper wird durch Vermittlung eines Zwischenstückes angehoben, welches gleich zeitig den einen Ventilsitz trägt.
Allen diesen Anordnungen ist gemeinsam, dass es bei ihnen nicht möglich ist, eine solche Ventillage, in der beide Ventile geschlossen sind, entweder überhaupt zu erreichen oder aber diese Luge mit Sicherheit eingestellt zu erhalten. Insbesondere tritt dieser Mangel dann hervor, wenn die Ventile nicht durch Hand-oder Fusseinwirkung über ein geeignetes Hebelgestänge angehoben werden, sondern eine eigene, mit Druckflüssigkeit betätigte Vorsteuerung verwendet wird.
Die Erfindung ermöglicht, bei entspre chender Ausbildung die oben angeführten Nachteile zu beseitigen. Erreicht wird dies dadurch, dass eine Ventilanordnung geschaf fen wird, die eine Vorsteuerung und ein Haupteinlass-und ein Hauptauslassventil aufweist, welche Ventile gleichachsig und einander zugekehrt angeordnet sind, und bei welcher der bewegliche Körper des Haupteinlass- ventils seinen Sitz in einem in dem Ventilgehäuse dicht geführten verschiebbaren Rohrstück hat, während der bewegliche Körper des Hauptauslassventils in einer Bohrung des Ventilgehäuses geführt ist und sein Sitz mit Bezug auf das Ventilgehäuse fest angeordnet ist.
Diese Anordnung gestattet, bei entsprechender Ausbildung die Bewegung des Arbeitskolbens an n beliebigen Stellen zwischen seinen Endlagen anzuhalten und dann wieder entweder in der dem Stillhalten vorhergehenden Bewegungsrichtung oder in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Steuereinrichtung für Arbeitszylinder von hydrauliseh betriebenen Maschinen ist in der Zeichnung schematisch veranschau- licht.
Die ganze Anlage setzt sich aus der hydraulisch betriebenen Maschine mit ihrem Arbeitszylinder und Arbeitskolben, aus einer Vorsteuervorrichtung mit zwei in drei ver schiedene Lagen einstellbaren Ventilen und aus einer Hauptsteuervorrichtung zusammen, deren Ventile die Zu-und Abfuhr des Druckmittels zum bezw. vom Arbeitszylinder steuern.
In dem Arbeitszylinder 1 der Machine ist ein Kolben 2 geführt, dessen Kolben- stange 2'gegenüber dem Kolben 2 so abgesetzt ist, dass zwischen ihr und der Zylinder- wand ein Ringraum frei bleibt. Das den Kolben vortreibende Druckmittel"gewohnlicher" Spannung wird in den Arbeitszylinder durch eine im Boden des Zylinders mündende Leitung 3 eingeführt. Ausser dieser Leitung kann an den Arbeitsraum des Zylinders noch eine weitere durch ein geeignetes Organ absperr- bare Leitung 4 angeschlossen sein, durch welche im Bedarfsfalle ein Druckmittel er höhter Spannung zugeführt werden kann.
Zur Herbeiführung des Rückganges des Kolbens ist an den zwischen der Zylinderwand und der Kolbenstange eingeschlossenen Ringraum eine Leitung 5 für das Druckmittel gewöhnlicher Spannung angeschlossen.
Die Ventilkegel 6 und 7 der Vorsteuervorrichtung sind in einem Gehäuse 8 untergebracht und werden durch Federn auf ihre Sitzegepresst. Der Raum unterhalb des Sitzes des Kegels 6 des Einlassventils für das in den Raum oberhalb dieses Ventilsitzes durch die Leitung 5 zugeführte Druckmittel gewöhnlichen Druckes ist mittels eines Kanals 9 mit dem oberhalb des Sitzes des Kegels 7 des Auslassventils befindlichen Raum verbunden. Vom Kanal 9 zweigt ein aus dem Gehäuse 8 führender Kanal ab, an den eine Leitung 10 angeschlossen ist. Der Raum unterhalb des Sitzes des Kegels 7 des Auslassventils ist mittels eines Kanals mit der Ablaufleitung 11 für das verbrauchte Druckmittel verbunden.
Die beiden Ventilkegel 6 und 7 werden durch einen Schwenk- hebel 12 betätigt, der, sich selbst überlassen durch eine Feder 13 in seine Mittellage gebracht und in dieser Lage gehalten wird. In dieser Lage des Hebels 12 werden die beiden Kegel 6 und 7 durch ihre Federn. geschlossen gehalten. Durch Verschwenken des Hebels 12 in dem einen oder dem andern Sinne wird stets entweder das Einlass-oder das Auslassventil geöffnet, während das andere Ventil geschlossen bleibt. Die Feder 13 kann auch so angeordnet sein dass der Eebel 12 in der einen oder der andern ausgeschwenkten Lage festgehalten wird.
Die beschriebene Arbeitseinrichtung und Vorsteuervorrichtung ist bekannt und bildet keinen Teil der Erfindung.
Das Haupteinlassventil und das Hauptauslassventil sind in einem Gehäuse 16 untergebracht, wobei der Rörper 14 des EinlaBventils seinen Sitz in einem im Gehäuse 16 mittels der Dichtung 17 kolbenartig dicht gefuhrten Rohrstück 18 hat, während der Sitz 19 des Auslassventils mit Bezug auf das Gehäuse 18 fest angeordnet ist. Die Sitze der beiden Ventilkörper 14 und 15 sind dabei gleichachsig und einander zugekehrt angeordnet.
Der Körper 15 des Auslassventilsl ist in einer Bohrung des Gehäuses 16 geführt, die in einer gewissen Entfernung vom Sitze 19 dieses Körpers zu einem Raum 20 verbreitert ist, der das den Sitz des Einlassventils bildende Rohrstück 18 und den vor seine Führung vorgeschobenen T'eil des Auslassventil- körpers 15 ringförmig umgibt. Aus dem Raum 20 führt ein oder mehrere Kanäle 21 weg, die in der Nähe des Sitzes 19 des Aus lassventilkörpers 15 von diesem Sitz in die die F'iihrung für diesen Körper bildende Bohrung im Gehäuse 16 münden.
Der erweiterte Raum 20 ist dabei so lang, dass er, wenn das Rohrstück 18 nach Betätigung des Schwenkhebels 12 gegen die untere Seite des, auf seinem Sitz aufsitzenden Auslassventilkörpersl5 durch das Druckmittel gepresst wird, mit einer Querbohrung 22 des Rohrstückes 18 in 'Verbindung, steht. Dieser erweiterte Raum 20 ìst mittels einer Bohrung 23 an die Leitung 3 angeschlossen, die im Boden des Arbeits- zylinders 1 mündet.
Im Auslassventilkörper 15 ist eine Ventilstange 24 dicht geführt, die aussen mit einem Kopf 25 versehen ist und auf die eine Feder 26 aufgeschoben ist, welche bestrebt ist, die beiden Ventilkörper 14 und 15 auseinanderzuhalten.
Das Gehäuse 16 hat ferner eine Bohrung 27, mit der seine das Rohrstück 18 führende Bohrung an die mit dem Druckspeicher ver bundene Leitung 28 angeschlossen ist, und eine weitere oberhalb des Sitzes 19 des Aus- lassventils mündende Bohrung 29, durch welche das verbrauchte Druckmittel an die Ablaufleitung 30 abgegeben wird.
Auf das Gehäuse 16 ist ein Hilfszylinder 31 aufgesetzt, der zur Betätigung der Hauptsteuerventile dient und in den ein Kolben 32 geführt ist, welcher mit seiner Kolbenstange 33 auf den Kopf 25 der Ventilstange 24 einwirkt. Der Arbeitsraum des Hilfszylinders, dessen Durchmesser grösser ist als jener der beiden Hauptsteuerventile und des Rohrstückes 18, ist mittels der Leitung 10 mit der Abzweigung des Kanals 9 der Vorsteuervor- richtung verbunden.
Wirkungsweise der Anordnung:
Bei angehobenem Ventilkörper 6 und geschlossenem Ventilk¯rper 7 der Vorsteuervorrichtung ist der Hilfszylinder 31 mit Druckfliissigkeit angefüllt, sein Kolben 32 nach unten gedrückt, der Ventilkörper 15 der Hauptsteuervorrichtung von seinem Sitz abgehoben und der Ventilkörper 14 mit dem seinen Sitz tragenden Rohrstück 18 soweit als möglich nach unten gedrückt. Der Arbeits- raum des Arbeitszylinders 1 ist dabei über die Leitung 3, den erweiterten Raum 20, die Kanäle 21 und die Bohrung 29 mit der Ab laufleitung 30 verbunden, so dass also der Arbeitskolben 2 durch das auf seine ringförmige Fläche wirkende Druckmittel ge wöhnlicher Spannung bis zum Boden des Arbeitszylinders zurückgedrückt ist.
Wird nun der Einlassventilkörper 6 der Vorsteuervorrichtung geschlossen, der Auslassventilkörper 7 hingegen geöffnet, so bewegt sich der Hilfskolben 3, nach oben, da er über die Ventilstange 24 von dem unter der Wirkung des Druckmittels als Kolben wirkenden, den Sitz des Haupteinlassventilkörpers 14 tragenden Rohrstück 18 nach oben getrieben wird.
Der Körper 14 des Haupteinlassventils bleibt dabei vorläufig noch auf seinem Sitz. Sobald der obere Rand des Rohrstückes 18 auf den untern Rand des Ventilkörpers 15 aufgetroffen ist, wird dieser auf seinen Sitz 19 gepresst, wodurch die Verbindung zwischen dem Arbeitszylinder 1 und der Ablaufleitung 30 gesperrt wird. Da nun der Ventilkörper 15 5 und das Rohrstüek 18 sich nicht mehr weiterbewegen können, hebt sich nunmehr gegen den Druck der Feder 26 der Ventilkörper 14 an, und das Druckmittel kann ber die Boh- rungen 22 im Rohrstück 18 in den Ringraum 20 und von hier weiter durch die Bohrung 23 und die Leitung 3 vor den Arbeits- kolben 2 gelangen.
Der Kolben 2 2 wird dann entgegen der Wirkung des auf seine RingflÏche wirkenden Druckmittels vorbewegt.
Soll nun diese Bewegung noch vor Erreichung ihrer Endlage aufhören, so wird durch entgegengesetzte Bewegung des Schwenk- @ 12 der Ventilkörper 7 geschlossen und der Ventilkörper 6 angehoben. Es bewegt sich dann der Hilfskolben 32 nach unten und drückt durch die Ventilstange 24 zunÏchst den Ventilkörper 14 auf seinen Sitz. Hiedurch wird der weitere Zutritt des Druckmittels in den Raum 20 und demzufolge auch vor den Arbeitskolben 2 abgesperrt. Der Kolben 32 kann aber seine Bewegung noch weiter nach unten fortsetzen, indem er bei jetzt aufsitzendem Ventilkörper 14 auch das seinen Sitz tragende Rohrstüek 18 mit naeh unten verschiebt. Dies kann z. B. so lange g bis der Kopf 25 der Ventilstange 24 auf der obern Fläche (Sitzseite) des Yen- tilk¯rpers 15 aufsitzt.
In der Zeit, die zwischen dem Aufsitzen des Ventilkörpers 14 auf seinen Sitz und des Kopfes 25 der Ventilstange 24 auf den Ventilkörper 15 verflie¯t, kann die Bewegung des Hilfskolbens 32 dadurch abgefangen werden, dass der Steuerhebel 12 in seine Mittellage zurückgeschwenkt wird, in der die beiden Vorsteuerventile geschlossen sind.
Dann kann das Druckmittel in den Hilfszylinder 31 weder zufliessen noch aus demselben abströmenn d. h. der Kolben 32 bleibt stehen, WÏhrend der erwähnten Zwischenzeit, ist sowohl der Zu-aIs auch der Abfluss des Druckmittels in den und aus dem erweiterten Raum 20 und somit auch in den und aus dem Arbeitszylin- der 1 abgesperrt. Der Arbeitskolben 2 stellt daher seine Bewegung während dieses Zeitabschnittes ein und bleibt so lange in Ruhe, solange die beiden Vorsteuerventile geschlos- sen bleiben.
Wird dann der Hebel 12 wieder in die Lage gebracht, in welcher der Ventilkegel 7 angehoben ist, während der Regel 8 des Einlassventils geschlossen bleibt, so geht der Silfskolben 32 wieder hoch. Dabei wird durch den Druck des Druckmittels auch der Ventilkörper 14 wieder von seinem Sitz abgehoben, und der Arbeitskolben 2 bewegt sieh in der anfänglichen Richtung weiter bis in seine Endlage vor. sofern die eingestellte Lage der Vorsteuerventile beibehalten wird.
Werden jedoch die beiden Ventilkörper 6 und 7 so umgesteuert, dass der Ventilkörper 6 ge¯ffnet und der Ventilkörper 7 geschlossen @ : irl, so bewegt sich der Arbeitskolben 2 zurück. Auch während dieser Bewegung kann in derselben Weise. wie vorher beschrieben, der Hilfskolben 32 in einer Mittellage ange- halten werden, in der die beiden Ventilkörper 14 und 15 auf ihren Sitzen aufsitzen und der Arbeitskolben 2 gezwungen wird. seine Bewe- gung einzustellen.
In manchen Fallen ist es wünschenswert. den Arbeitszylinder unter erh¯hten Druck zu setzen. Dies kal zum Beispiel dadurch er folgen. dass der Arbeitsraum des Arbeitszylinders 1 durch die Leitung 4 mit einem Druclupeicher erhöhten Druckes oder mit einer Vorrichtung verbunden wird, in welcher ein erhöhter Druck des Arbeitsmittels erzielt wird. Es ist jedoeh in diesem Falle erforderlich, ein Überströmen dieses Druckmittels erhöhter Spannung über die Steuer vorriclitlg in den Speieher für das Druck- mittel gewöhn] iclier Spannung zu verhindern.
Zu diesem Zweck war es bisher erforderlich, in die Zuleitung 28 des Druckmittels zu dem Gehäuse 1 6 der Hauptsteuervorrichtung ein R ckschlagventil einzubauen, welches zwar den Zutritt des Druckmittels norma. ler Span nung in den Arbeitszylinder 1 aus dem er weiterten Raum 20 über die Leitung 3 ge stattete. nicht jedoeh ein Rückströmen des durch die Leitung 4 in den Zlinder 1 zuge- führten Druckmittels erhöhter Spannung in die Leitung 28.
Die Ventilanord- nung macht die Anbringung eines solchen besonderen Rückschlagventils überflüssig, indem beim Auftreten eines erhöhten Druckes in der Leitung 3 und dem Ringraum 20 sowohl der Ventilkörper 14 als auch der Ven tilkörper 15 auf ihre Sitze gedrückt werden, wobei auch der Teil 18 bis in seine untere Endlage verschoben wird. Ein tSberströmen des Druckmittels erhöhter Spannung in die Zuflussbohrung 27 oder die Abflussbohrung 29 des Gehäuses 16 ist daher ausgeschlossen.
Durch Verstellen des Steuerhebels 12 in eine seiner Endlagen und Belassen in dieser liage kann immer die gewünschte Endlage des Arbeitskolbens 2 erzielt werden. Wird während der Bewegung des Kolbens 2 der Steuerhebel 12 in eine dieser Bewegung ent gegengesetzte Endlage umgeworfen und anschliessend daran in seiner neutralen Mittel- lage festgehalten, so bleibt der Arbeitskolben 2 in seiner eben erreichten Lage stehen.
Dieser Vorgang kann während des Vor-und Rückschubes des Arbeitskolbens 2 beliebig oft wiederholt werden. Es ist auch gleich g ltig, ob die nach einem Stillstande herbeigeführte Weiterbewegung des Arbeitskolbens in der dem Stillsetzen vorangehenden Bewegungsrichtung oder aber in der entgegen- gesetzten Richtung erfolgt.