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Hydraulische Steuerungseinriehtung iir den Werkzeugschlitten von Drehbänken u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuerungseinrichtung für den Werkzeugschlitten von Drehbänken u. dgl., bei welcher der Schlitten durch einen in einem Zylinder hin und her beweglichen
Kolben betätigt wird. Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mittels welcher das Werkzeug gegen das Werkstück oder das Werkstück gegen das Werkzeug gleichmässig und sanft bewegt wird, unabhängig von Veränderungen des bei der Arbeitsbewegung des Werkzeuges auftretenden Druckes. Diese Änderungen können sehr schnell oder sogar plötzlich auftreten, z. B. durch
Schläge des Werkzeuges oder Unrundsein des Werkstückes.
Es ist daher erforderlich, dass der den Vorschub des Werkzeuges bewirkende Druck veränderlich aber selbsttätig einstellbar ist, um veränderlichen Arbeitsverhältnissen auf wirksame und einfache Weise nachzukommen.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass in die zu dem Zylinder führende Druckflüssigkeitsleitung ein Regelventil eingeschaltet ist, das einen belasteten Ventilkolben aufweist, dessen gegenüberliegende Endflächen mit dem Zylinder in Verbindung stehen, wobei durch die Kolbenbelastung der Unterschied der Drücke auf die Kolbenendflächen gleichgehalten wird, und welches Ventil einenDurehlass zwischen der Druckleitung und einer Rückleitung steuert, wobei die Verbindung zwischen dem Zylinder und einer Ventilkolbenfläche, insbesondere ein verstellbares Drosselglied, Mittel aufweist, um durch die im Zylinder auftretenden Druckschwankungen ausgleichende Steuerbewegungen des Ventilkolbens herbeizuführen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Fig. l zeigt schematisch die Anordnung des hydraulischen Antriebes für die Verschiebung des Werkzeugschlittens einer Drehbank, Fig. 2 und 3 zeigen schematisch eine Einzelheit in einer andern Stellung als in Fig. 1, Fig. 4 eine Ausgestaltung der Verbindung des hydraulisch bewegten Kolbens mit dem Werkzeugschlitten und die Einrichtung zur selbsttätigen Querverschiebung des Werkzeughalters, Fig. 5 einen mittleren Längsschnitt durch das Regelventil und Fig. 6-8 zeigen das Drosselglied (s. oben) im Längs-und Querschnitt und in Stirnansicht.
In dem am Maschinenrahmen befestigten Zylinder 1 ist ein Kolben 2 verschiebbar, der auf einer Kolbenstange 3 sitzt, die in einer Stopfbüchse den Zylinderdeckel 4 durchsetzt. Der Zylinder 1 steht an beiden Enden durch Leitungen 15, 16 mit dem Gehäuse 5 eines Steuerungsgliedes 6, im dargestellten Beispiel einem Kolbensehieber, in Verbindung, von dem Verbindungsleitungen zu einem Druekflüssigkeits- behälter 11, einer Pumpe 12 und zu einem Regelventil 22 führen. Das Steuerglied 6 veranlasst den Beginn, das Abstellen und die Richtungänderung der Bewegung des Kolbens und wird entweder von Hand aus oder durch eine mechanische Einrichtung betätigt, die z.
B. aus einer Steuerstange besteht, die durch jenen Teil der Werkzeugmaschine, der durch den Kolben verschoben wird, oder aber durch den Kolben selbst in vorausbestimmten Zeitpunkten bewegt wird.
Die Pumpe 12 ist mit dem Gehäuse 5 durch eine Leitung 13 verbunden, welche zwischen den Leitungen 15 und 16 in das Gehäuse mündet. In einer innerhalb des Gehäuses in seiner Längsrichtung sich erstreckenden Zwischenwand 51, längs der der Kolbenschieber 6 gleitet, sind in eine Kammer 18 mündende Auslässe vorgesehen. Die Kammer kann durch die Leitung 10 in den Behälter 11 entleert werden. Zwischen den Leitungen 13 und 16 führt aus dem Gehäuse eine Leitung 21 zu dem Regelventil 22, dessen Wirkungsweise später beschrieben ist.
Gegenüber der Leitung 13 ist in der Wand 51 ein Ventil 7 angeordnet, das gewöhnlich durch eine Feder geschlossengehalten wird und einen beiderseits abgeschrägten Kopf 7'trägt, an dem zur Betätigung des Ventils ein Handhebel und selbsttätig gesteuerte Anschläge, wie später beschrieben, zur Wirkung gelangen können.
Der Kolbenschieber 6 ist an mehreren Stellen im Querschnitt verjüngt, wodurch Kammern 14, 17 und 17'gebildet werden. Er stellt in seinen beiden Endstellungen eine Verbindung der Pumpe 12 mit dem Zylinder 1 für die Verschiebung des Kolbens 2 her. Bei der Stellung des Kolbenschieber 6 nach Fig. 1 ist die Pumpe 12 durch die Leitung 13, die Kammer 14 und die Leitung 15 mit dem rechten Ende des Zylinders 1 verbunden, wodurch der Kolben 2 veranlasst wird ; sich nach links zu bewegen, wobei
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in den Behälter 11 entweichen kann. Dabei ist die Leitung 21 durch den Kolbenschieber abgeschlossen.
Befindet sich der Schieber 6 in seiner linken Endstellung, so kommt die Leitung 13 über die Kammer 14 mit der Leitung 16 in Verbindung, der Kolben 2 bewegt sich dadurch rasch nach rechts, wobei die Flüssigkeit in der rechten Zylinderseite durch die Leitung 15, die Kammer ll', die Kammer 18 und die Leitung 10 in den Behälter 11 zurückfliesst. Bei dieser Stellung des Schiebers 6 wird auch die Mündung der Leitung 21 freigegeben, doch hat dies, wie später erläutert wird, keinen Einfluss auf die rasche Verschiebung des Kolbens 2 nach rechts.
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Die Kolbenstange 3 ist am linken Ende in einem Lager 68 verschiebbar geführt, das am Drehbank- bett befestigt ist, und greift mittels der Schraubenmuttern 66 an dem zu verschiebenden Schlitten an.
Auf der Stange 3 einstellbare Muttern 44 und 67 begrenzen die Verschiebung der Stange in beiden
Richtungen.
Die Pumpe 12 steht über ein Ventil 19, das sich bei einem bestimmten Drucke selbsttätig öffnet, mit einer Leitung 20 in Verbindung, die durch die Verstellung einer Abspenvoirichtung 45, d. i. z. B. ein mehrwegehahn, über die Leitungen 20a oder 46 mit beiden Enden des Gehäuses 5 verbunden werden kann.
Wenn der Arbeitsvorschub nach rechts geschieht, ist die Vorrichtung 45, die in Fig. 1 der Deutlichkeit halber bei Weglassung des Gehäuses in zwei Teilen an verschiedener Stelle dargestellt ist, in Wirklichkeit aber eine Einheit bildet, in der Stellung nach Fig. 1 ; sobald der Kolben 2 am Ende seiner Bewegung angelangt ist und daher ein weiterer Flüssigkeitszufluss in den Zylinder 1 nicht mehr möglich ist, öffnet sich sofort das Ventil 19 infolge des im Zylinder auftretenden Druckanstieges. Die infolgedessen durch die Leitungen 20 und 20 a in das Gehäuse 5 strömende Flüssigkeit verschiebt augenblicklich den Schieber 6 in die rechte Endlage zwecks rascher Rückbewegung des Drehbankschlittens.
Auf der linken Seite des
Schiebers 6 vorhandene Flüssigkeit kann durch zwei Öffnungen 18'und 18"in der Wand 51 entweichen.
Die während der Kolbenschieberbewegung auf der rechten Schieberseite befindliche Flüssigkeit wird durch zwei Öffnungen 73 und 73'in der Wand 51 in die Kammer 18 gedrückt.
Bei der Arbeitsbewegung des Drehbankschlittens nimmt der Schieber 6 im Gehäuse eine Zwischenlage ein, in welcher die Mündungen der Leitungen 15 und 16 durch die mittleren Verstärkungen des
Schiebers geschlossen sind, so dass die Leitung 21 durch die Kammer 14 lediglich mit der Leitung 13 in Verbindung steht.
Das Ventil 22 (Fig. 5) besteht aus einem Gehäuse 27, das am oberen Ende eine erweiterte Kammer 28 und am unteren Ende eine schmälere Kammer 33 enthält, in die die Leitung 21 mündet. Zwischen diesen Kammern ist noch eine Kammer 34 vorgesehen, die durch die Leitung 26 (Fig. 1) mit der Leitung 10 verbunden ist. Eine Büchse 31 mit einer axialen Bohrung erstreckt sich von der Kammer 28 in die Kammer 33. Am unteren Ende der Büchse 31 ist deren Bohrung nach oben kegelig erweitert, so dass über dem zylindrisch durchbohrten unteren Büchsenende ein nach oben sieh erweiternder kegeliger Hohlraum 32 entsteht, der oben in eine ringförmige Erweiterung übergeht, aus der eine seitliche Bohrung 35 in die Kammer 34 führt.
In der Bohlung der Buchse : 31 ist ein Kolben 29 lotrecht veischiebbar, durch dessen jeweilige Lage der Zufluss der Flüssigkeit von der Kammer 33 nach der Kammer 34 durch den kegeligen Teil der Bohrung der Büchse 31 hindurchgesteuert wird. Am oberen Ende ist der Kolben 29 durch ein Gewicht 30 belastet.
In die Kammer 33 mündet noch eine Leitung 24 von kleinerem Querschnitt als die Leitung 21, welche Leitung 24 über eine Drosselvorriehtung 25 zu dem Hahn 45 führt und bei dessen Stellung nach Fig. 1 mit der Leitung 16 in Verbindung steht. Eine Leitung 23 verbindet die Kammer 28 mit der Leitung 24, u. zw. zwischen der Vorrichtung 25 und dem Zylinder 1. Bei wachsendem Widerstand bei der Bewegung des Kolbens 2 nach rechts wird über die Leitung 23 der Flüssigkeitsdruck auf den Kopf des Kolbens 29 übertragen, u. zw. rascher als auf das untere Ende des Kolbens, der sich dadurch nach abwärts bewegt und das Entweichen von Flüssigkeit aus der Kammer 33 nach der Kammer 34 unterbindet.
Dies bedeutet, dass der Druck in der Leitung 24 wächst, so dass ein zusätzlicher Druck auf den Kolben 2 ausgeübt wird, demzufolge der erhöhte Widerstand gegen die Kolbenbewegung überwunden wird, so dass sich der Kolben ungehindert fortbewegen kann. Ähnliche Druckimpuls treten in der Folge auf, bis der Widerstand ein normales Mass erreicht, also ein Gleichgewichtszustand wieder hergestellt ist. Beim Nachlassen des Widerstandes gegen die Kolbenbewegung sinkt auch der Druck in der Leitung 24.
Infolge der Belastung des Ventils 22 herrscht in der Kammer 33 ein gleichbleibender Überdruck, der durch die Leitung 24 nach dem Zylinder 1 übertragen wird und dem Kolben 2 eine langsame Vorwärtsbewegung erteilt. Die Drosselvorrichtung 25 ermöglicht es, den Querschnitt der Leitung 24 in bezug auf jenen der Leitung 23 zu verringern, wodurch die Dauer der auf den Kolben 29 wirkenden Druckimpuls und infolgedessen die Schnelligkeit, mit der die Schwankungen des Widerstandes bei der Schlittenverschiebung überwunden werden, verändert werden kann.
Beim Vorschub des Schlittens nach rechts entweicht aus der rechten Zylinderseite 1 Flüssigkeit durch die Leitungen 15 und 49, den Mehiweghahn 45, ein Gegendruckventil 51 und die Leitung 50 in die Leitung 10.
Wenn die Leitung 24 für den Vorschub des Schlittens nach rechts mit der Leitung 16 verbunden ist, so ist die Leitung 20 über den Hahn 45 mit der Leitung 20 a in Verbindung. Beim Vorschub nach links wird der Küken 45 in die Stellung nach Fig. 2 und 3 gedreht. Es ist dann die Leitung 20 mit der Leitung 46 verbunden. Die Öffnung 73 hat wesentlich kleineren Querschnitt als die Leitung 46, so dass die durch die Öffnung 73 entweichende Flüssigkeit keinen merklichen Einfluss auf die Bewegung des Schiebers 6 ausübt, die durch die in das Gehäuse 5 durch die Leitung 46 eintretende Flüssigkeit veranlasst wird.
Bei der Einstellung des Kükens von 45 nach Fig. 2 mündet die Leitung 24 in die Leitung 47, die in die Leitung 15 führt, welche mit der rechten Seite des Zylinders 1 verbunden ist. Gleichzeitig sind
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durch den Küken die Leitungen 16 und 48 mit der Leitung 50 verbunden, die über das Ventil 51 in die Rücklaufleitung 10 führt. An beiden Zylinderenden vorgesehene Entlüftungsventile 70 stehen durch die Leitung 71 mit der Leitung 10 in ständiger Verbindung.
Die Drosselvonichtung 25 besteht nach Fig. 6-8 aus einem Gehäuse mit kegeliger Bohrung, in der ein Hahnkegel 36 drehbar gelagert ist. Dieser ist durch eine Scheibe 39 und durch die Muttern 37, die auf dem Zapfen 38 sitzen, in seiner Lage gehalten. Das Gehäuse weist zwei radiale an die Leitung 24 angeschlossene Bohrungen 40, 41 auf, die durch den Hahnkegel miteinander in Verbindung gebracht werden können. Hiezu ist in die Mantelfläche des Kegels 36 in der Umfangsrichtung eine Nut 42 eingearbeitet, die allmählich gegen das Ende an Tiefe zunimmt, um den Flüssigkeitslauf zwischen den Bohrungen 40 und 41 drosseln zu können. Auf einen Vierkant 43 des Kegels wird zwecks Betätigung von Hand aus ein Schlüssel oder aber zwecks mechanischer Betätigung (s. Fig. 1) ein Zahnrad 61 aufgesetzt.
Die Stirnfläel-e des Gehäuses ist zwischen den Grenzstellungen des Kegels mit einer Gradteilung versehen, um für eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit die Einstellung des Kegels leicht vornehmen zu können.
Am rechten Ende des Kolbenschieber 6 ist eine Stange 52 befestigt, die im Gehäuse 5 geführt und am unteren Rande mit Rasten versehen ist, in die ein federnder Sperrstift 53 eingreift, um den Schieber 6 in seinen verschiedenen Stellungen nachgiebig festzustellen. Das freie Ende der Stange 52 ist an einen zweiarmigen Hebel 54 angelenkt, dessen anderer Arm mit einer Stange 55 verbunden ist, auf der verstellbare Anschläge 9 sitzen, die das Ventil 7 betätigen. Das andere Ende der Stange 55 ist mit einem Handhebel 56 verbunden. Die Stange 55 greift ferner an dem einen Arm eines dreiarmigen Hebels 57 an, dessen beide andern Arme Rollen 58 tragen, mit denen verstellbare Anschläge 59 auf einer an dem zu steuernden Schlitten befestigten und mit diesem verschiebbaren Stange 60 zusammenarbeiten.
In der Fig. 1 ist der Deutlichkeit halber die Stange 60 oberhalb der Stange 55 dargestellt, obgleich beide Stangen tatsächlich ungefähr in der gleichen Höhe liegen. Ferner ist die Stange 60 unterbrochen gezeichnet, um das Zusammenwirken der verschiedenen Teile derselben besser zu erläutern.
Die auf der Stange 55 sitzenden einstellbaren Anschläge 9 veranlassen den Stillstand der Rückbewegung des Schlittens. Jeder Anschlag 9 trägt eine schwingbare Nase 9', die in einer Bewegungsrichtung der Stange 55 den Kopf 7'des Ventils 7 niederdrückt, in der andern Richtung jedoch durch den Kopf zum Ausschwingen gebracht wird und so frei über ihn weggleitet, so dass das Ventil 7 unbeeinflusst bleibt.
Das auf den Vierkant 43 des Kegels 36 der Drosselvorrichtung 25 aufgesetzte Zahnrad 6 steht mit einem Rad 62 in Eingriff, das mit einem Rad 63 verbunden ist, das in zwei beiderseits seiner Drehachse angeordnete Zahnstangen 64 eingreift, deren obere Enden dachförmig zugespitzt sind, und die mit auf der Stange 60 einstellbaren Anschlägen 65 zusammenwirken. Die oberen Enden der Zahnstangen 64 liegen in verschiedener Höhe in bezug auf die Stange 60, ebenso reichen die keilförmigen Nasen der Anschläge 65 verschieden weit nach unten. Die Hin-und Herbewegung der Stange 60 kann so dazu benutzt werden, die Drosselvorrichtung 25 selbsttätig zu steuern, um in gewünschten Zeitabschnitten eine gewünschte Änderung der Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens zu sichern.
Die Pumpe 12 fördert bei der Lage der Teile nach Fig. 1 durch die Leitung 13, die Kammer 14 und die Leitung 15 Flüssigkeit in die rechte Zylinderseite von 1, wodurch die rasche Verschiebung des Kolbens 2 nach links veranlasst wird. Die Stange 60 bewegt sich dabei nach links und schliesslich trifft der rechte Anschlag 59 auf die rechte Rolle 58 des Hebels 57 und verschwenkt dabei diesen Hebel in eine'im wesentlichen waagrechte Lage. Dies verursacht eine Verschiebung der Stange 55 nach rechts und eine Bewegung des Schiebers 6 nach links, bis die Sperrklinke 53 in die mittlere Rast der Stange 52 eingreift. Die Leitungen 15 und 16 sind nun abgesperrt und die Leitung 13 steht durch die Kammer 14 mit der Leitung 21 in Verbindung.
Gleichzeitig hat sich die bewegliche Nase 9'des linken Anschlages 9 über das Ventil 7 bewegt und dieses niedergedrückt, so dass die von der Leitung 13 durch die Kammer 14 eintretende Flüssigkeit durch den durch das Ventil 7 gesteuerten Auslass in die Kammer 18 und durch die Leitung 10 in den Behälter 11 zurückgelangt. Hiebei verbleibt der Kolben 2 mit dem Schlitten in dessen Ausgangsstellung in Ruhe.
Der Hebel 56, der lotrecht steht, wird nun nach rechts verstellt, wenn es erwünscht ist, die Bewegung des Schlittens in der Arbeitsrichtung einzuleiten. Hiebei bewegt sich der linke Anschlag 9 über das Ventil 7 hinweg, so dass sich dieses schliesst. Gleichzeitig hat sich der Schieber 6 nach links verschoben, so dass die Leitung 13 über die Kammer 14 mit der Leitung 16 in Verbindung gebracht ist und die Sperrklinke 53 in die rechte Rast der Stange 52 einfällt. Es folgt nun ein anfänglicher rascher Leerlauf des Kolbens und des Schlittens nach rechts und diese Bewegung wird nicht dadurch beeinflusst, dass die Leitung 21 und die Leitung 16 mit der Kammer 14 in Verbindung sind, denn der Kolben 29 ist durch das Gewicht 30 in seiner tiefsten Lage gehalten und verhindert dadurch Verluste durch die Leitung 26.
Der Hebel 57 steht nun nach rechts geneigt, und da der linke Anschlag 59 mit der Stange 60 sich nach rechts bewegt, trifft er auf die linke Rolle 58 und drückt den Hebel 57 in die waagrechte Lage zurück.
Der linke Anschlag 9 gelangt abermals über das Ventil 1, doch bleibt dasselbe geschlossen, da die zugehörige Nase 9'durch den Ventilkopf 7'zum Ausschwingen gebracht wird und frei über ihn weggleitet.
Der Schieber 6 befindet sich wieder in seiner Mittellage, in welcher die Leitung 13 durch die Kammer 14
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mit der Leitung 21 in Verbindung steht ; da das Ventil 7 geschlossen ist, folgt nun der eigentliche ver- langsamte Arbeitsvorsehub des Kolbens 2 nach rechts. Beim Auftreffen der Stellmuttern 44 auf den
Zylinderdeckel 4 wird das Ventil 19 infolge des Druckanstieges im Zylinder 1 vorübergehend geöffnet und der Druck der durch die Leitung 20, den Hahn 45 und die Leitung 20a strömenden Flüssigkeit bewegt augenblicklich den Schieber 6 in die in Fig. 1 ersichtliche Lage zwecks rascher Rückbewegung des
Kolbens 2 zurück.
Durch die Einstellung der Anschläge 9 und 59 können die Vor-und Rückbewegungszeitpunkte geändert werden, ebenso kann durch die Einstellung der Anschläge 65 eine Änderung der Geschwindigkeit der Schlittenbewegung bewirkt werden. Gleichzeitig ist durch das Ventil 22 eine vollkommene Gleichmässigkeit des Vorschubes gesichert.
Nach Fig. 4 weist die Kolbenstange 3 einen Gewindeteil auf, der durch vom Schlitten nach unten reichende, im Abstand voneinander angeordnete Ansätze 80 reicht und auf dem zwischen diesen Ansätzen eine Hülse 81 mit Muttergewinde sitzt, die an einer Längsseite eine Verzahnung 82 aufweist und gegen
Verdrehung gesichert ist. Die Verzahnung 82 steht mit einem Zahnrad 83 in Eingriff, das auf einer an dem Schlitten drehbar gelagerten lotrechten Achse 84 sitzt, die am oberen Ende ein zweites Zahnrad 85 trägt, das in eine mit dem quer verschiebbaren Werkzeughalter 87 des Schlittens verbundene Zahn- stange 86 eingreift.
Wenn der Arbeitsvorschub des Schlittens nach rechts geschieht, veranlasst die anfängliche Bewegung der Kolbenstange 3 eine Längsverschiebung der Hülse 81 gegenüber dem Schlitten und infolgedessen eine Einwärtsbewegung des Werkzeughalters. Hierauf trifft die Hülse 81 auf den rechten Ansatz 80 des Schlittens, so dass nunmehr bei der weiteren Verschiebung der Stange 3 der Schlitten mitgenommen wird. Bei umgekehrter Bewegungrichtung der Stange 3 bewegt sich zunächst die Hülse 81 in bezug auf den Schlitten nach links, wodurch der Werkzeughalter zurückverschoben wird. Wenn die Hülse 81 den linken Ansatz 80 des Schlittens erreicht hat, ist die Verschiebung des Werkzeughalters beendet und der
Schlitten wird in seine Ausgangsstellung zurückgebracht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerungseinrichtung für den Werkzeugschlitten von Drehbänken u. dgl., bei der der Schlitten durch einen in einem Zylinder hin und her beweglichen Kolben betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die zu dem Zylinder (1) führende Druckflüssigkeitsleitung (21, 24) ein Regelventil (22) eingebaut ist, das einen belasteten Ventilkolben (29) aufweist, dessen gegenüberliegende Endflächen mit dem
Zylinder (1) in Verbindung stehen, wobei durch die Belastung (30) des Kolbens (29) der Unterschied der Drücke auf die Kolbenendflächen gleichgehalten wird und welches Ventil (22) einen Durchlass (32) zwischen der Druckleitung (21) und einer Rückleitung (26) steuert, wobei die Verbindung (24) zwischen dem Zylinder (1)
und einer Endfläche des Kolbens (29) Mittel aufweist, um durch die im Zylinder (1) auftretenden Druckschwankungen ausgleichende Steuerbewegungen des Kolbens (29) herbeizuführen.