DE3781430T2

DE3781430T2 - Fluidsteuersystem.

Info

Publication number: DE3781430T2
Application number: DE8787102814T
Authority: DE
Inventors: Tokunao Yoshida
Original assignee: Hitachi Juki Sekkei Co
Current assignee: Hitachi Juki Sekkei Co
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2007-02-28
Also published as: EP0235761A2; US4754692A; JPS62201797A; DE3781430D1; EP0235761B1; EP0235761A3; KR910008174B1; JPH0530759B2; KR870007841A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft insgesamt ein Fluidregelsystem und insbesondere ein Fluidsteuersystem zur Verwendung beim Umsetzen einer Last.

Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmliche Systeme, um einen hierin enthaltenen Zylinder zu veranlassen, automatisch in Abhängigkeit von Schwankungen in einer Last, die auf den Zylinder einwirkt, einen Ausgang zu erzeugen, sind in zwei Hauptkategorien klassifiziert; eine Art, die eine elektrische Verfahrenstechnik benutzt, und die andere Art, die einen Ausgang benutzt, der durch das Strömungsmittel selbst geliefert wird. Das japanische Dokument JP-B2-54/2947O (1979) offenbart als letztgenanntes Fluidregelsystem ein automatisch sensitives Regelsystem zur Verwendung beispielsweise mit einer Lastenhandhabungsanordnung. Dieses automatisch sensitive Regelsystem aus dem Stand der Technik ist auf die folgende Weise eingerichtet. Das Druckströmungsmittel, das von einer Druckzufuhrquelle geliefert wird, wird in das Innere eines Zylinders durch ein Drosselventil eingeleitet, um eine Armhubgeschwindigkeit mittels eines handbetätigten Ventils zum Aufbringen einer Last zu modulieren. Gleichzeitig wird der Strömungsmitteldruck des Zylinders, der erforderlich ist, um die Last zu tragen, durch eine Pilotöffnung einem Pilotregler durch ein pilotbetätigtes Ventil zugeführt, wodurch ein anderer Strömungsmitteldruck mit demselben Pegel des Strömungsmitteldrucks erzeugt wird, der an einer Sekundärseite dieses Pilotreglers zugeführt wird. In der Zwischenzeit wird ein noch anderer Strömungsmitteldruck auf der Sekundärseite des Pilotreglers erzeugt, wobei ein solcher Strömungsmitteldruck bei dem gleichen Niveau liegt wie der Strömungsmitteldruck, der in der Pilotöffnung des Pilotreglers gehalten ist, und zwar durch Zusammenwirkung des pilotbetätigten Ventils und des Rückschlagventils. Das somit erhaltene Druckströmungsmittel wird dem Zylinder durch das pilotbetätigte Ventil zugeführt, um den ausgeglichenen Zustand einer Ausgleichsvorrichtung während der Aufbringung der Last aufrechtzuerhalten Zusätzlich wird ein noch anderes, handbetätigtes Ventil für die Aufbringung keiner Last betätigt, um das Druckströmungsmittel aus dem Zylinder durch das pilotbetätigte Ventil einem Drosselventil zuzuführen, um eine Arm-Absenkgeschwindigkeit zu regulieren, mit welcher der Arm abgesenkt wird, wobei die Abgabe von Gasen durchgeführt wird. Durch diesen Vorgang wird der innere Druck der Pilotöffnung des Steuerreglers vom pilotbetätigten Ventil blockiert, und dieser Druck wird vom Pilotregler für den lastfreien Betrieb aufrechterhalten, wobei der ausgeglichene Zustand der Ausgleichsvorrichtung aufrechterhalten bleibt, während keine Last aufgebracht wird.
Allerdings erfordert das oben beschriebene, automatisch sensitive Steuersystem aus dem stand der Technik eine verhältnismäßig komplizierte Schaltungsanordnung und verhältnismäßig komplizierte Betriebsvorgänge, so daß die Herstellung des Systems verhältnismäßig hohe Kosten sowie ein beträchtliches Maß an Konzentration und Können erfordert, die erforderlich sind, um das System zu betreiben. Zusätzlich gibt es dahingehend ein anderes Problem, daß sein Energie verbrauch groß ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde entworfen, um die obigen Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der Erfindung, ein Fluidsteuersystem vorzusehen, das mit niedrigen Kosten hergestellt und mit Leichtigkeit sicher betrieben werden kann, und das die Bereitstellung von Maschinen ermöglicht, die zum Umsetzen von Lasten und Aufbringen von Druck verwendet werden, wobei sein Energieverbrauch ferner gering ist.
Dieses Ziel wird durch die Erfindung erreicht, die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichnet ist.
Es wird Bezug auf Fig. 1 genommen; wenn eine externe Kraft, beispielsweise die Kraft einer menschlichen Hand, auf den Regler beispielsweise in vertikaler Richtung aufgebracht wird, dann wird der Druck des Strömungsmittels, das dem Zylinder zugeführt wird, notwendigerweise erhöht oder verringert. Der somit geänderte Strömungsmitteldruck wird zum Regler durch ein Rohr umgesteuert, und der Regler erhöht oder verringert den Strömungsmitteldruck entsprechend. Es ergibt sich, daß der innere Druck des Zylinders bei einem konstanten Niveau gehalten bleibt. Dies liegt daran, daß der Regler den Druck unabhängig vom Niveau jenes Drucks regelt, der von der Quelle zum Erzeugen von Strömungsmitteldruck erzeugt wird. Deshalb wird selbst dann, wenn der Regler in Richtung der Wirkung der externen Kraft bewegt wird, beispielsweise in vertikaler Richtung, um einen Differenzdruck zu erzeugen, dieser Differenzdruck so rückgekoppelt, daß der Druck in der Innenkammer des Zylinders bei einem konstanten Niveau gehalten wird.
Der Zylinder wurde bisher indirekt durch ein Reduzierventil und ein Umschaltventil betätigt, um zwangsweise die Last zu bewegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine äußere Kraft auf den Regler in vertikäler Richtung aufgebracht, wobei sie die Last bewegt, wobei ihr Ausgleich durchgehend aufrechterhalten bleibt. Deshalb kann die äußere Kraft eine Last sein, die ausreicht, um den Ausgleich zu stören, und die Größe der Last wird kaum durch die Ansprechgeschwindigkeit des Reglers beeinträchtigt.
Insbesondere, solange keine äußere Kraft auf den Regler aufgebracht wird, bewegt sich die Last nicht von ihrer Ausgangslage und verbleibt stationär, wenn der Zylinder seine Mittellage annimmt. Deshalb wird die Last nicht vertikal bewegt, bis nicht eine äußere Kraft aufgebracht wird, um den Ausgleich zwischen der Last und einem Ausgang aus der inneren Kammer des Zylinders zu stören, beispielsweise in vertikaler Richtung. Zu diesem Zeitpunkt wird die nicht ausgeglichene Energie des Innendrucks des Zylinders abgegeben oder mit Energie gespeist, um den nicht ausgeglichenen Zustand aufzuheben. Demzufolge hat, da es möglich ist, die Menge des benutzten Druckströmungsmittels auf ein minimales Ausmaß zu verringern, das vorliegende System Bedeutung als energiesparende Maßnahme, und die Last wird glatt und leicht bewegt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen noch näher verständlich, in welchen:
Fig. 1 schematisch den wesentlichen Teil einer Lastumssetzvorrichtung darstellt, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Fluidregelsystems der vorliegenden Erfindung umfaßt,
Fig. 2 schematisch den wesentlichen Teil einer anderen Lastumsetzvorrichtung darstellt, die ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt, und
Fig. 3 schematisch den wesentlichen Teil einer hydraulischen oder pneumatischen Presse darstellt, die ein noch anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, die in eine Lastenumsetzvorrichtung einbezogen ist, und bildet ein Beispiel ab, in dem die vorliegende Erfindung mit einem Kolben 11 einer bekannten Zylindervorrichtung verbunden ist. Ein Ende des Kolbens 11 ist mit einem Gehäuse 8 mittels eines Ausgangs-Übertragungselements 22 verbunden, das aus starrem oder flexiblem Material hergestellt ist. Ein Kasten 4 ist im Inneren des Gehäuses 8 für die freie Bewegung in der Wirkungsrichtung einer Last angebracht. Der Kasten 4 weist einen Strömungsmitteleinlaß 12, ein Ventil 5, einen Strömungsmittelkanal 2, eine Strömungsmittelöffnung 13 und eine Unterteilungswand 6 auf, die aus einem Expansionsteil, wie etwa einer Gummibahn, zum Zwecke hermetischer Abdichtung hergestellt ist, wobei der Kasten 4 eine Last 1 mittels eines Hebeteils 14 trägt. Die Unterteilung 6 ist am Gehäuse 8 mittels eines Aufnehmers 7 befestigt. Wenn die Lagezuordnung zwischen dem Ventil 5 und einem Strömungsmittelkanal 3 den Kopf des Ventils 5 veranlaßt, sich vertikal zu drehen, wie in Fig. 1 gezeigt, dann ist es noch immer notwendig, das Ventil 5 glatt zu bewegen. Zu diesem Zweck ist eine Feder 16 angeordnet, wie gezeigt. Eine Feder 32 ist eine Feder, um den Kasten 4 mit einem konstanten Druck zur Last 1 hinzudrücken. Das Einfügen dieser Feder 32 in der dargestellten Weise stellt normalerweise den Zylinderausgang sicher, der an die Last 1 durch das Gehäuse 8, das Ausgangs-Übertragungselement 22 und den Aufnehmer 7 übertragen wird. Ein Federaufnehmer 9 und eine Schubschraube 10 zum Einstellen einer Schublast kann angeordnet sein, um den Druck der Feder 32 entsprechend dem Erfordernis der Situation einzustellen. Der Aufnehmer 7 weist einen Strömungsmittelkanal 15 auf, und das Gehäuse 8 steht mit der Umgebungsluft über ein Loch 26 in Verbindung, das in seiner Wand geöffnet ist, wobei ein solches Gehäuse 8 zum Atmosphärendruck offen ist. Eine Führungs-Teilungswand 38 mit einem mittigen Führungsloch und einem oder mehreren Strömungsmittelkanallöchern ist vorgesehen, um das Ventil 5 zu führen.
Wenn deshalb die Last 1 in Berührung mit einem Boden 17 steht, d.h. zum Zeitpunkt der Last Null, dann bringen der Kasten 4 und das Hebeteil 14 lediglich eine Last auf den Kasten 4 auf, und somit ist der Kasten 4 einer Kraft ausgesetzt, die in der Größe gleich ist der Last und in Richtung der Wirkung der Last wirkt. Das Ventil 5 ist jedoch beim Gehäuse 8 mittels des Aufnehmers 7 auf eine solche Weise getragen, daß die Bewegung des Ventils 5 in Richtung der Wirkung der Last begrenzt ist. Somit ist der Strömungsmittelkanal 2 geöffnet, so daß das Druckströmungsmittel, das durch den Strömungsmitteleinlaß 12 strömt und in einer ersten Kammer 18 wartet, in eine zweite Kammer 19 fließen kann, wobei es ein Rohr 20 passiert und in eine bezeichnete Öffnung an der Kolben- oder Kopfseite eines Zylinders 21 strömt. Gleichzeitig wirkt dasselbe Strömungsmittel auf das Gehäuse 8 über die Unterteilungswand 6 und den Aufnehmer 7. Dies stellt die Tatsache dar, daß der Schub, der vom Kolben 11 erzeugt wird, proportional ist zum Schub, der vom Kasten 4 erzeugt wird und in der Richtung entgegen der Last wirkt. In diesem proportionalen Zustand wird es dem Kasten 4 gestattet, nach oben aufzuschwimmen, um den Strömungsmittelkanal 2 zu versperren. Ein Schub, der proportional ist zum Druck, der zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, wirkt auf den Zylinder 21 in einer Richtung entgegen der Last ein. Es wird hier davon ausgegangen, daß der Kolben 11 und die Unterteilungswand 6 dieselben Druckaufnahmeflächen aufweisen. Im Fall eines Systems, das dazu eingerichtet ist, um eine Kraftzuordnung von 1:1 auf der Grundlage des Hebels oder des Flaschenzuges zu übertragen, wirkt dasselbe Kraftniveau am Gehäuse 8 und am Kasten 4 entgegen der Last über das Ausgangs-Übertragungselement 22. Dies ist eine Zuordnung verschiedenartiger proportionaler Ausgangszuordnungen, so daß dann, wenn die oben genannte Kraftzuordnung geändert werden muß, lediglich die Druckaufnahmeflächen auf der Grundlage des Prinzips des Hebels oder des Flaschenzugs geändert werden müssen. Diese proportionale Kraftzuordnung ist in gleicher Weise in einem Fall hergestellt, wo 100% des Gewichts der Last 1 auf das System einwirken, d.h., die Last 1 ist vom Boden 17 getrennt. In jenen Fällen, in denen ein geringes Niveau einer äußeren Kraft auf das Gehäuse 8 in einer Richtung entgegen der Last aufgebracht wird, arbeitet das System auf die unten beschriebene Weise. Das geringe Niveau einer äußeren Kraft, die auf das Gehäuse 8 aufgebracht wird, veranlaßt den Kolben 11, einen Schub entgegen der Last zu erzeugen und hierbei die Fähigkeit vorzusehen, das Volumen des Zylinders 21 in Abhangigkeit vom Niveau des erzeugten Schubes zu ändern. Gleichzeitig wird diese Fähigkeit auf die Unterteilungswand 6 als eine Fähigkeit übertragen, den inneren Druck des Zylinders 21 und der zweiten Kammer 19 abzusenken. Deshalb ist der Kasten 4 mit einer Fähigkeit versehen, in Richtung der Wirkung der Last zu fahren. Da jedoch das Gesamtgewicht des Kastens 4, des Hubteils 14 und der Last 1 auf den Kasten 4 einwirkt, wird der Kasten 4 wieder die proportionale Ausgangszuordnung aufnehmen, die zwischen dem Zylinder 21 und dem Kasten 4 in der oben genannten festen Lastzuordnung hergestellt wurde. Dieses geringe Kraftniveau fährt fort, an das Gehäuse 8 aufgebracht zu werden, wobei die Last 1 kontinuierlich nach oben bewegt werden kann. Wenn es nötig ist, die Last 1 kontinuierlich nach unten zu bewegen, dann führt das System proportionale Ausgangsoperationen entsprechend Prozeduren durch, die durch Arbeitsvorgänge ergeben werden, die zur obigen Beschreibung umgekehrt sind. Als nächstes ist während der Periode, in der die Last 1 beginnt, den Boden 17 zu berühren und völlig in Berührung hiermit gebracht wird, d.h., während das Gewicht der Last 1 sich von 100% auf 0% ändert, oder bis die Last 1 völlig vom Grund 17 abgehoben hat, d.h., während das oben erwähnte Gewicht sich von 0% bis 100% ändert, der durchgeführte Prozeß die Differentialoperation der oben genannten Prinzipien der Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Last 1. Deshalb wird dies ohne weiteres vom Fachmann in der Technik vorausgesetzt und wurde durch unsere Experimente bewiesen. Entsprechend den baulichen Merkmalen erhöht, wenn die Last 1 von einer hohen Lage zu einer niedrigen Lage umgesetzt wird, ein Regler seine Strömungsmittelenergie, um die Transportarbeit durchzuführen, während in dem Fall der Transportarbeit zwischen den Stellen mit selber Höhe der Regler seinen Betrieb dann beginnt, wenn das kontinuierlich erforderte Energiepegel etwa 0 beträgt. In diesem Fall sind ein Druckspeicher 24 und ein Reduzierventil 25 an Zwischenpunkten eines Rohres 23 vorgesehen, das mit dem Strömungsmitteleinlaß 12 verbunden ist, und das Reduzierventil 25 kann moduliert werden, um einen Druck zu liefern, bei dem der Ausgang des Kolbens 11 derselbe ist wie die Maximallast bezüglich dem Ausgangs-Übertragungselement 22. Wenn ein Griff 27, der am Gehäuse 8 angeordnet ist, in einer Richtung entgegen der Last betätigt wird, wird die Last 1 zum Aufschwimmen gebracht, wie vorher beschrieben. Wenn der Griff 27 in Richtung der Wirkung der Last betätigt wird, dann ist der Druck in der zweiten Kammer 19 größer als der Druck in der ersten Kammer 18, und dies veranlaßt das Ventil 5, sich nach oben gegen die Feder 16 zu bewegen, während es einen geringen Ausgang erzeugt und hierbei den Strömungsmittelkanal 2 öffnet. In der Zwischenzeit wird der Strömungsmittelkanal 3 vom Differenzdruck zwischen der zweiten Kammer 19 und dem Strömungsmittelkanal 15 geschlossen gehalten, und der Strömungsmitteldruck wird zum Druckspeicher 24 durch den Strömungsmittelkanal 2 zurückgeleitet. Deshalb wird die Strömungsmittelenergie wiederbenutzbar.
Die Fig. 2 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, worin der Zylinder 21 unter der Last 1 so angeordnet ist, daß er das Gewicht über das Regelsystem steuert, das auf den Zylinder 21 einwirkt. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden gleiche Bezugszeichen benutzt, um gleiche oder entsprechende Strömungskreiselemente zu bezeichnen, welche jeweils die Komponenten bilden, die in Fig. 1 gezeigt sind.
Die Last 1 ist vom Kolbenventil 31 getragen, das in den Kasten 4 mitaufgenommen ist. Die Feder 16 hat genügend Federfähigkeit, um imstande zu sein, lediglich das Gewicht des Ventils 5 zu tragen. In diesem Fall drückt die Last 1 den Kolben 31 und das Ventil 5 in der Richtung nach unten, und das Unterteil des Ventils 5 wird gegen das Unterteil des Kastens 4 gedrückt. Das Gewicht, das aufgebracht wird, ist die Summe der Gewichte der Last 1 und des Kolbenventils 31. Die Gewichte des Ventils 5, der Feder 16 und des Griffs 27, der am Kasten 4 angebracht ist, werden von einer Feder 36 gewichtslos gemacht.
In der Zwischenzeit liefert eine Luftquelle (nicht gezeigt) Druckluft in die erste Kammer 18 durch das Reduzierventil 25, das Ventil 23 und den Strömungsmitteleinlaß 12. Die Druckluft wird in die zweite Kammer 19 durch den Strömungsmittelkanal 2 eingelassen, da das Ventil 5 gegen den Boden des Kastens 4 gedrückt wird. Die somit eingeleitete Druckluft bewirkt das Aufschwimmen des Kolbenventils 31 und wird gleichzeitig in einen bezeichneten Zylinder 21 durch eine Strömungsmittelöffnung 30 eingeleitet, wobei sie den Schub des Zylinders 21 erzeugt. Während der Strömungsmittelkanal 2 geöffnet wird, fährt die Druckluft fort, von der ersten Kammer 18 zur zweiten Kammer 19 zu strömen. Wenn dieser Druck in der zweiten Kammer 19 jedoch zunimmt, um das Kolbenventil 31 nach oben gegen das Gewicht der Last 1 anzuheben, wird das Ventil 5 entsprechend nach oben bewegt. Dies liegt daran, daß das Ventil 5 durch den Differenzdruck zwischen dem Strömungsmittelkanal 15, der in die Umgebungsluft geöffnet ist, und der zweiten Kammer 19 gewichtslos gemacht ist, die miteinander über den Strömungsmittelkanal 3 in Verbindung stehen. Deshalb wird der Strömungsmittelkanal 2 geschlossen, um die Strömung der Druckluft aus der ersten Kammer 18 gegen die zweite Kammer 19 anzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt stimmt, wenn das Kolbenventil 31 und der Kolben 11 dieselben Druckaufnahmeflächen aufweisen, die Summe der Gewichte der Last 1 und des Kolbenventils 31 überein mit dem Schub, der vom Kolben 11 erzeugt wird. Insbesondere wird ein Gleichgewichtszustand geliefert. Wenn das Gewicht der Last 1 geändert wird, dann geht dieser Gleichgewichtszustand verloren. Als erstes überschreiten in jenen Fällen, in denen das Gewicht der Last 1 verringert wird, die vorliegenden Schubkräfte des Kolbens 11 und des Kolbenventils 31 das Gewicht der Last 1. Deshalb werden das Kolbenventil 31 und der Kolben 11 nach oben bewegt. Die Aufwärtsbewegung des Kolbenventils 31 veranlaßt jedoch die Öffnung des Strömungsmittelkanals 3, die Abgabe des Druckströmungsmittels in die Umgebungsluft fortzusetzen, und dies veranlaßt wiederum eine Verringerung im inneren Druck der zweiten Kammer 19 und des Zylinders 21. Das Druckströmungsmittel fährt fort, ausgelassen zu werden, bis das Kolbenventil 31 sich in seine untere Lage bewegt hat, d.h., bis der Schub des Kolbenventils 31 instande ist, die Last 1 zu tragen. Insbesondere wird ein neuer ausgewogener Zustand erreicht. In Fällen, in denen das Gewicht der Last 1 erhöht wird, wird der Schub des Kolbenventils 31, der durch den Druck in der zweiten Kammer 19 erzielt wird, nicht mehr imstande sein, die Zunahme im Gewicht zu tragen, und es wird nach unten bewegt. Somit wird der Strömungsmittelkanal 2 geöffnet, um das Strömungsmittel aus der ersten Kammer 18 der zweiten Kammer 19 zuzuführen. Dies veranlaßt eine Zunahme im Druck der zweiten Kammer 19 und somit auch eine Zunahme im Schub des Kolbenventils 31. Wenn dieser Schub wirksam ist, um das Kolbenventil 31 entgegen dem erhöhten Gewicht der Last 1 nach oben zu schieben, dann wird der Strömungsmittelkanal 2 geschlossen, was zu einem neuerdings ausgeglichenen Zustand führt. Die Fortsetzung der oben beschriebenen Vorgänge bedeutet, daß jedesmal dann, wenn das Gewicht der Last 1 sich ändert, der Schub des Kolbens 11 des Zylinders 21 so reguliert wird, daß er einen normalen Gleichgewichtszustand aufrechterhält. Wenn ein geringer Pegel einer äußeren Kraft auf den Griff 27 in Aufwärtsrichtung aufgebracht wird, dann wird diese äußere Kraft auf den Kolben 11 durch den Kasten 4 und das Ausgangs-Übertragungselement 22 übertragen und veranlaßt hierbei eine Zunahme im Volumen des Zylinders 21 und somit eine Abnahme in seinem inneren Druck. Gleichzeitig wird diese Druckabnahme auf die zweite Kammer 19 durch die Zylinderöffnung 30, das Rohr 20 und die Strömungsmittelöffnung 13 übertragen, was zu einer Abnahme im Schub des Kolbenventils 31 führt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie bereits vorher beschrieben, das Kolbenventil 31 nicht mehr imstande sein, das Gewicht zu tragen, und es wird nach unten bewegt. Somit wird der Strömungsmittelkanal 2 geöffnet, und das Druckströmungsmittel wird zugeführt, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Die Fortsetzung dieser Betätigung bedeutet, daß die Last 1 mittels des Kastens 4 nach oben bewegt wird. In jenen Fällen, in denen ein geringes Niveau einer äußeren Kraft auf den Griff 27 in Abwärtsrichtung aufgebracht wird, wird ein vollständig umgekehrter Betriebsablauf verursacht. Unsere Experimente haben die Tatsache dargestellt, daß die Höhe, bei welcher die Last 1 angeordnet ist, durch ein geringes Ausmaß einer Betätigungskraft geändert werden kann, ungeachtet des Gewichts der Last 1, und zwar durch die Kombination der oben erwähnten kontinuierlichen, kombinierten Last- und der Betriebskraft.
Insbesondere wirkt der Strömungsmitteldruck, der durch die Strömungsmittelöffnung 12 zugeführt wird, gleichzeitig auf den Kolben 11 und das Kolbenventil 31 ein. Das Gesamtgewicht der Last 1 und des Kolbenventils 31 wirkt unmittelbar auf das Ventil 5 ein, aber das Gewicht des Ventils 5 wird von der Feder 16 aufgenommen. Obwohl das Ventil 5 in Fig. 1 die Trennwand 6 aufnimmt, nimmt diese in diesem Aufbau der Kasten 4 auf, um die freie Bewegung des Kolbenventils 31 in Richtung der Einwirkung der Last zu ermöglichen. Die grundlegende Wirkung des Strömungsmittels in diesem Aufbau ist dieselbe wie jene, die in Fig. 1 gezeigt ist. Während eine Aufhängetätigkeit beim vorangehenden Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, einfach ist, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine Hubtätigkeit vereinfacht.
Ein noch anderes Ausführungsbeispiel wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, und die nachfolgende Erläuterung bezieht sich auf die Tatsache, daß das vorliegende Fluidsteuersystem als ein Steuersystem zur Verwendung mit einer einen Strömungsmitteldruck erzeugenden Vorrichtung wirksam ist. In Fig. 3 werden gleiche Bezugszeichen und Namen verwendet, um gleiche oder entsprechende Elemente zu bezeichnen, die dieselben Funktionen wie jene in Fig. 2 aufweisen.
Fig. 3 stellt ein noch anderes Ausführungsbeispiel dar, bei dem das vorliegende Fluidsteuersystern auf eine hydraulische oder pneumatische Presse angewandt wird. Der Zylinder 21 ist an einem Rahmen 33 befestigt, und die Last 1 ist auf den Tisch des Rahmens 33 aufgesetzt. Der Kasten 4 ist am einen Ende des Kolbens 11 angebracht, und eine Feder 34 ist zwischen dem Kasten 4 und dem Zylinder 21 eingesetzt, wodurch sie den Kasten 4 gewichtslos macht. Das Kolbenventil 31 und das Ventil 5 sind im Kasten 4 angeordnet, wobei diese Ventile 31 und 5 durch eine Feder 35 gewichtslos gemacht sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls der Kasten 4 in eine erste und zweite Kammer 18 und 19 auf dieselbe Weise wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 unterteilt. Der Kolben 11 ist durch eine Feder 37 gewichtslos gemacht, die im Zylinder 21 angeordnet ist. Ein Strömungsmittel strömt durch den Strömungsmitteleinlaß 12 in die erste Kammer 18, und solange keine äußere Kraft auf den Kasten 4 aufgebracht wird, arbeitet das Ventil 5 nicht. Wenn eine nach unten gerichtete Last auf den Kasten 4 aufgebracht wird, dann werden der innere Druck der zweiten Kammer 19 und des Zylinders 21 abgesenkt, und das Kolbenventil 31 wird von der Feder 35 nach oben gedrückt. Somit wird der Strömungsmittelkanal 2 geöffnet, um die Zufuhr des Druckströmungsmittels zu veranlassen, und es wird ein erneut ausgewogener Zustand erreicht. Wenn das geringe Niveau der äußeren, abwärts gerichteten Last weiter auf den Kasten 4 aufgebracht wird, d.h., wenn der Vorgang der Unterbrechung des Gleichgewichtszustandes fortgesetzt wird, dann fährt der Kolben 11 fort, sich nach unten zu bewegen, bis ein Ende des Kolbenventils 31 in Berührung mit der Last 1 gelangt. Wenn diese äußere Kraft fortfährt, auf den Kasten 4 noch nach Beginn der Berührung mit der Last 1 aufgebracht zu werden, dann strömt das Druckströmungsmittel weiter durch den Strömungsmittelkanal 2, bis eine starke Schubkraft im Kolben 11 gespeichert ist. Wenn man den Kasten 4 abtrennt, d.h., wenn man aufhört, die nach unten gerichtete äußere Kraft auf den Kasten 4 aufzubringen, dann wird der ausgeglichene Zustand erhalten und die Last 1 wird mit einer kräftigen Kraft gepreßt. Um den Druck aufzuheben, muß eine nach oben gerichtete äußere Kraft auf den Kasten 4 aufgebracht werden, um den Gleichgewichtszustand wiederum zu unterbrechen. Dies ist dieselbe wie bei den Prinzipien, die in den Fig. 2 und 3 abgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Betätigung einer hydraulischen oder pneumatischen Presse durch eine geringe äußere Kraft durchzuführen.
Insbesondere ist der Kasten 4 am Kolben 11 befestigt und mit dem Zylinder 21 durch die Feder 34 verbunden. Das Kolbenventil 5 wird von unten her durch die Feder 35 aufgenommen, mit einer Last, die äquivalent ist dem Gewicht des Ventils 5. Wenn ein Druckströmungsmittel in die zweite Kammer 19 durch den Strömungsmittelkanal 2 einströmt, wenn ein geringes Niveau einer äußeren Kraft auf den Kasten 4 aufgebracht wird, dann kann der Kasten 4 dank seines gewichtslosen Zustandes in derselben Weise wie jener des Ausführungsbeispiels, das in Fig. 1 gezeigt ist, vertikal bewegt werden. Wenn als nächstes ein Ende des Kolbens 31 in Berührung mit der Last 1 gelangt und einen Druck verursacht, wird der Ausgang des Kolbens 21 in Abhängigkeit von der Drucklast ausgewogen. Dies wurde auch bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Wie oben beschrieben, sind diese bevorzugten Auführungsbeispiele in Zuordnung zu einem bekannten Strömungsmittelzylinder angebracht, um normalerweise den Ausgang des Zylinders zu steuern, der eine veränderliche Last aufnimmt, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der veränderlichen Last. Demzufolge kann, wenn die veränderliche Last automatisch ausgewogen wird, das Umsetzen der Last und die Erzeugung eines Druckes mit einer nur geringen Betätigungskraft und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durchgeführt werden. Die Herstellungskosten sind gering, es ist kein spezieller Schalter erforderlich, und der sichere und glatte Betrieb sind sichergestellt. Zusätzlich besitzt die vorliegende Erfindung den Vorteil, die Betriebskosten zu senken.

Claims

1. Fluidregelsystem, das einen Haupthubzylinder (21) mit einem Kolben (11), ein Ventilsystem, und eine Druckfluid-Versorgungsquelle enthält, und das augenblicklich das Gewicht einer Last (1) erfaßt, die Last in Echtzeit gewichtslos macht und dadurch ermöglicht, daß die Last mittels einer von einem Benutzer aufgebrachten externen Kraft frei beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das System das Folgende umfaßt:

ein mit dem Kolben (11) verbundenes Ausgangsübertragungsglied (22);

einen die Last (1) aufnehmenden Behälter (4), der eine Fluidkammer (18) mit festem Volumen und eine zweite Kammer (19) mit variablem Volumen aufweist, was durch die veränderliche axiale Länge der zweiten Kammer (19) erreicht wird, wobei die erste und die zweite Kammer (18, 19) über eine erste Fluidpassage (2) miteinander fluidmäßig verbunden sind;

eine Fluidversorgungspassage (23), die zur Zuführung von Fluid von der Druckfluid-Versorgungsquelle in die erste Kammer (18) vorgesehen ist;

eine Fluidverbindung (20), die zur Verbindung der zweiten Kammer (19) mit einer Zylinderöffnung (29) des Zylinders (21) vorgesehen ist;

einen Aufnehmer (7) , der der Last (1) oder der von einem Griff (27) übertragenen externen Kraft ausgesetzt ist, und mit dem Behälter (4) relativ zu diesem beweglich im Eingriff steht, wobei der Aufnehmer (7) mit einer Fluidausstoßpassage (15) versehen ist, die mit der zweiten Kammer (19) und der Umgebung kommuniziert;

eine zweite Fluidpassage (3), die zwischen der zweiten Kammer (19) und der Fluidausstoßpassage (15) vorgesehen ist;

ein Verbindungsglied (8), daß den Griff (27) aufweist, um das Ausgangsübertragungsglied (22) mit dem Aufnehmer (7) zu verbinden;

einen Ventilkolben (5), der die erste Fluidpassage (2) und die zweite Kammer (19) durchdringt, wobei die erste Fluidpassage (2) und eine Öffnung der zweiten Fluidpassage (3) fluidmäßig blockiert sind, und der den Druck in der zweiten Kammer (19) und im Zylinder (21) durch Öffnung der ersten oder zweiten Fluidpassage (2, 3) abhängig von der Richtung der Relativbewegung zwischen dem Behälter (4) und dem Aufnehmer (7) so einstellt, daß der Druck im Zylinder (21) ausreicht, um die Last (1) in einem ausbalancierten Zustand zu halten;

ein elastisches Glied (32) , das eine Kraft auf den Behälter (4) ausübt, um dadurch eine Last zu simulieren, die so groß ist wie das Gewicht des Verbindungsgliedes (8) und wenigstens von Teilen des Aufnehmers (7).

2. System nach Anspruch 1, wobei der Aufnehmer (7) eine Trennwand (6) aufweist, die aus einem elastischen Glied besteht, auf dem ein Ventilsitz für den Ventilkolben (5) angebracht ist.

3. Fluidregelsystem, das einen Haupthubzylinder (21) mit einem Kolben (11), ein Ventilsystem und eine Druckfluid-Versorgungsquelle enthält, und das augenblicklich das Gewicht einer Last (1) erfaßt und die Last in Echtzeit gewichtslos macht, dadurch gekennzeichnet, daß das System das Folgende umfaßt:

einen der Last (1) ausgesetzten Behälter (4), der eine Fluidkammer (18) mit festem Volumen und eine zweite Kammer (19) mit variablem Volumen aufweist, was durch die veränderliche axiale Länge der zweiten Kammer (19) erreicht wird, wobei die erste und die zweite Kammer (18, 19) über eine erste Fluidpassage (2) miteinander fluidmäßig verbunden sind;

ein mit dem Kolben (11) und dem Behälter (4) verbundenes Ausgangsübertragungsglied (22);

einen mit dem Behälter (4) verbundenen Griff (27) zur Aufbringung einer externen Kraft;

eine Fluidversorgungspassage (23), die zur Zuführung von Fluid von der Druckfluid-Versorgungsstelle in die erste Kammer (18) vorgesehen ist;

eine Fluidverbindung (20), die zur Verbindung der zweiten Kammer (19) mit einer Zylinderöffnung (30) des Zylinders (21) vorgesehen ist;

ein die Last (1) aufnehmendes und mit dem Behälter (4) relativ beweglich im Eingriff stehendes Kolbenventil (31), wobei das Kolbenventil (31) mit einer Fluidausstoßpassage (15) versehen ist, die mit der zweiten Kammer (19) und der Umgebung kommuniziert;

einen Ventilkolben (5), der die erste Fluidpassage (2) und die zweite Kammer (19) durchdringt, wobei die erste Fluidpassage (2) und eine Öffnung der zweiten Fluidpassage (3) fluidmäßig blockiert sind, und der den Druck in der zweiten Kammer (19) und im Zylinder (21) durch Öffnung der ersten oder zweiten Fluidpassage (2, 3) abhängig von der Richtung der Relativbewegung zwischen dem Behälter (4) und dem Kolbenventil (31) so einstellt, daß der Druck im Zylinder (21) ausreicht, um die Last (1) in einem ausbalancierten Zustand zu halten; und

ein elastisches Glied (36, 34), daß zwischen dem Behälter (4) und dem Zylinder (21) vorgesehen ist, um den Behälter (4) gewichtslos zu machen.

4. Verwendung des Systems nach Anspruch 3 in einer Hebevorrichtung, wobei die Last (1) durch die von einem Benutzer aufgebrachte externe Kraft frei bewegbar ist.

5. System nach Anspruch 4, wobei ein elastisches Glied (16) zwischen dem Behälter (4) und dem Ventilkolben (5) vorgesehen ist, um den Ventilkolben (5) gewichtslos zu machen.

6. Verwendung des Systems nach Anspruch 3 in einer fluiddruckerzeugenden Vorrichtung.

7. System nach Anspruch 6, wobei ein elastisches Glied (35) zwischen dem Behälter (4) und dem Kolbenventil (31) vorgesehen ist, um das Kolbenventil (31) gewichtslos zu machen.