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Hydrostatische Steuereinrichtung zum stufenlosen Einstellen beliebiger Geschwindigkeiten eines gleichmässig hin-und hergehenden Maschinenkörpers
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Steuereinrichtung zum stufenlosen Einstellen beliebiger Geschwindigkeiten eines gleichmässig hin-und hergehenden Maschinenkörpers, welcher mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe angetrieben wird und die Bewegungsumkehr durch symmetrische Über-Nullsteuerung der genannten Pumpe erfolgt.
Steuereinrichtungen, mit denen die Geschwindigkeit eines hin-und hergehenden Maschinenkörpers regelbar ist, sind bekannt. So ist z. B. eine Vorrichtung zum Einstellen verschiedener Geschwindigkeiten eines hin-und hergehenden Maschinenkörpers, z. B. eines Tisches einer Metallhobelmaschine bekannt, der hydraulisch, mit Hilfe einer gegenläufig verstellbaren Regelpumpe, angetrieben wird, wobei für den Verstellkörper der Regelpumpe einstellbare Anschläge vorgesehen sind.
Die Anschläge sind während der Bewegung des Maschinenkörpers durch eine ferngesteuerte Hilfskraft, vorzugsweise elektromotorisch, verstellbar.
Diese rein mechanisch wirkende Steuereinrichtung, bei welcher die Verstellung der Regelpumpe mittels auswechselbarer gekrümmter Schubkurvenschienen erfolgt, besteht aus einer solchen Vielzahl von Elementen, dass ihre Verwendung infolge der weiträumigen und kostspieligen Bauweise den heutigen Anforderungen nicht mehr entspricht.
Weiterhin ist eine hydrostatische Getriebeanordnung bekannt, bei welcher der Umsteuerkolbenschieber und das Steuerorgan der Pumpe mit Führungszapfen in einer Kulisse der gemeinsamen Schwinge geführt werden. Dabei ist der Schwerpunkt des Steuerorgans der Pumpe, zwischen dem Schwerpunkt des Umsteuerkolbenschiebers und dem durch die Spindel verstellbaren Drehpunkt angeordnet. Mit diesem Lösungsweg werden die an eine hydrostatische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen gestellten Anforderungen in weitgehendem Umfange erfüllt. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch darin, dass die Getriebeanordnung schwer einstellbar ist. Weiterhin ist die konstruktive Gestaltung sehr raumbeanspruchend und infolge der erforderlichen speziellen Ausführung sehr kostspielig.
Eine weitere hydrostatische Steuereinrichtung für hin-und hergehende Bewegungen sieht vor, bei einer relativ geringen Anzahl der zur Verwendung kommenden hydraulischen Bauelemente oder Funktionseinheiten eine optimale Verwendung gebräuchlicher oder genormter Einzelteile oder Funktionselemente einzuschliessen. Die Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit erfolgt dadurch, dass der Schwenkzapfen der Arbeitspumpe, welcher mittels zweier gegeneinander wirkender Kolben in die Ausschwenkstellung durch eine elektrohydraulische Schaltungsanordnung gebracht wird, in eine der beiderseitigen Wegbegrenzung dienenden Klaue mit vorzugsweise V-förmigen Anschlägen eingreift und zwei weitere Kolben für eine schnelle Mittelstellung der Pumpe vorhanden sind.
Bei der konstruktiven Gestaltung ist eine weiträumige Bauweise ebenfalls unvermeidlich und schliesst die Verwendung für spezielle Zwecke besonders bei dem Einsatz der relativ klein gestalteten
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Axialkolbenpumpe aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Steuereinrichtung zum stufenlosen Einstellen beliebiger Geschwindigkeiten eines gleichmässig hin-und hergehenden Maschinenkörpers durch symmetrische Über-Nullsteuerung einer hydraulischen Pumpe zu schaffen, bei welcher durch die Kombination an sich bekannter Teile und Funktionselemente die genannten Nachteile vermieden werden. Die Kombination der Teile und Funktionselemente soll dabei'so erfolgen, dass einzelne nach dem Baukastenprinzip montierbare Funktionseinheiten gebildet werden, welche die gestellten Anforderungen,'wie z. B. Umsteuergenauigkeit, beliebig einstellbare Arbeitsgeschwindigkeit, Sicherung gegen Funktionsstörung und Fernbedienung der Steuereinrichtung, gewährleisten.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale dadurch gelöst, dass a) in einem Gehäuse zwei in bekannter Weise die entgegengesetzte Bewegungsrichtung auf den Schwenkhebel ausübende und dessen Verstellung bewirkende Kolben angeordnet sind, mit denen durch Stellspindeln einstellbare, der Wegbegrenzung dienende Druckstücke in Verbindung stehen und mittels einer bekannten Schaltungsanordnung durch einen Schaltschieber wechselseitig beaufschlagbar sind, . b) die an den Stellspindeln angeordneten Zahnräder mit weiteren, die gleichzeitige und symmetrische Verstellung der Druckstücke gewährleistenden Übertragungselementen verbunden sind, c) am Schwenkhebel in bekannter Weise angreifende und dessen genaue Mittelstellung gewährleistende Kolben über einen Schaltschieber gleichzeitig beaufschlagbar sind.
Die wesentlichsten Vorteile der erfindungsgemässen hydrostatischen Steuereinrichtung bestehen darin, dass mit einer relativ geringen Anzahl vorwiegend standardisièrter Teile eine Steuereinrichtung geschaffen wird, welche eine einfache und raumsparende Bauweise gewährleistet. Der konstruktive Aufbau schafft weiterhin die Möglichkeit, einzelne Funktionseinheiten, wie z. B. Umsteuereinheit, Vorschubstelleinheit, Motorstellantrieb, Nullstelleinheit, zu bilden, welche kombinationsfähig sind und den Anforderungen entsprechend Verwendung finden. Die Kombinationsmöglichkeit gerantiert eine vielfache Verwendung der Steuereinrichtung.
Besonders vorteilhaft ist die unbedingt sichere Funktion und die genaue Einstellung der in beiden Bewegungsrichtungen immer gleichen Vorschubgeschwindigkeit, welche auch während des Betriebes möglich ist, mittels Fernbedienung erfolgen kann und durch eine Femanzeige kontrollierbar ist.
Nachfolgend ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. l eine Steuereinrichtung mit axialer Anordnung der Stell-und Nullstellkolben, Fig. 2 eine Steuereinrichtung mit paralleler Anordnung der Stell-und Nullstellkolben.
In einem Gehäuse--l-sind zwei gegeneinander wirkende Kolben-2 ; 2'-- axial beweglich angeordnet, welche am Ende eines Schwenkhebels --3-- einer nicht dargestellten über Null steuerbaren Pumpe eingreifen. Die entgegengesetzten Flächen der Kolben-2 ; 2'-- grenzen in das
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Zylinderräume--4--ab,bekannter Weise gegen Verdrehung gesichert sind. Die Druckstücke'--7-- sind mit im Gehäuse - l-drehbar gelagerten und gegen axiale Verschiebung gesicherten Stellspindeln-8 ; 8'-- mittels Gewinde verbunden. An den ausserhalb des Gehäuses-l-befindlichen Enden der Stellspindeln
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angeordnet sind.
Die Betätigungselemente-12 ; 12'-- sind in bekannter Weise gegen Verdrehung gesichert und auf der Gewindespindel --11-- so angeordnet, dass in den jeweiligen Endstellungen Betätigungsverbindung zwischen einem der Betätigungselemente --12'12'-- und einem Schaltelement - -13 ; 13'-- besteht.
Mit der Stelleinrichtung, beispielsweise der Stellspindel --8-, ist ein hydraulischer oder elektrischer Motor-M--verbunden, wobei die Schaltelemente-13 ; 13'-- nach der Wahl des Motors-M--als hydraulische oder elektrische Elemente ausgebildet sind.
Mit der Gewindespindel--11--ist weiterhin ein durch diese verstellbarer Hebel--14-verbunden, welcher der mechanischen Anzeige oder mittels eines Widerstandes der elektrischen Femanzeige dient. Am andern, der beschriebenen Stelleinrichtung entgegengesetzten Ende des Schwenkhebels --3-- ist ein Gehäuse --15-- angeordnet, in dem zwei entgegengesetzt und gegen
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Kolben--16 ; 16'----19- anliegen. An der entgegengesetzten Seite der Kolben--16 ; 16'- befinden sich verstellbare Anschläge-20-. Die Druckräume --17 ; 17'-- sind über eine Leitung --21-- verbunden, welche
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--22-- führt.--24 ; 25-- zu einem Schaltschieber-26--, an dem weiterhin die Leitungen-5 ; 6-- angeschlossen sind.
Die Leitung --25-- ist über eine Regeleinrichtung--27--, beispielsweise bestehend aus einem Druckhalteventil und/oder einem Mengenregelventil, mit einem nicht dargestellten ölbehälter verbunden.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen hydrostatischen Steuereinrichtung ist wie folgt :
In der Darstellung nach Fig. l befindet sich die Steuereinrichtung in Betriebsstellung, d. h., das von
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denZylinderraum--4-, worauf der Kolben--2--den Schwenkhebel--3--in seine rechte Ausschwenkstellung bringt. Das aus dem rechten Zylinderraum --4-- verdrängte Medium gelangt über die Leitung-6-, den Schaltschieber --26--, die Leitung --25-- und die Regeleinrichtung --27-- in den nicht dargestellten Ölbehälter. Bei Betätigung des Schaltschiebers --26-- wird das Medium über die Leitung --6-- dem rechten zylinderraum --4-- zugeführt, der Schwenkhebel - in seine linke Ausschwenkstellung gebracht und das dabei aus dem linken Zylinderraum - verdrängte Druckmittel abgeführt.
Der Schwenkwinkel des Schwenkhebels --3-- wird dabei
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--7 -- sindGewindespindel --11-- mit Rechtsgewinde und die Stellspindel --8'-- mit Linksgewinde versehen ist. Bei Rechtsdrehung der Stellspindel --8-- durch den Motor-M-wird das linke Druckstück --7-- in die gezeigte äussere Endstellung gebracht. Durch die Übertragung der Drehbewegung über die Zahnräder--9 ; 10--, die Gewindespindel --11-- und die Zahnräder--10' ; 9'-- auf die
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--7-- ebenfalls- nach rechts bewegt und bei Erreichung der äusseren Stellung der Motor-M-durch das Schaltelement --13'-- stillgesetzt.
Bei umgekehrter Drehrichtung des Motors-M-werden die
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--7-- gegeneinandergeführtBetätigungselemente-12 ; 12'- sowie der Hebel --14-- werden dabei nach links bewegt und bei Erreichung der Grenzstellung der Motor-M-durch das Schaltelement --13-- stillgesetzt.
Eine notwendige Nullstellung der über Null steuerbaren Pumpe, welche der Mittelstellung des Schwenkhebels --3-- entspricht, wird wie folgt erzielt :
Bei Umschaltung des schaltschiebers --22-- sind die Leitungen --24;25-- miteinander sowie über die Regeleinrichtung --27-- mit dem Ölbehälter verbunden. Die von der Pumpe kommende Leitung --23-- wird mit der Leitung --21-- verbunden, und damit werden die Druckräume - -17 ; 17'-- mit Druckmedium beaufschlagt.
Die Kolben-16 ; 16'-- werden gegeneinander geführt, bis die Bunde-19-an den Ringflächen-18-anliegen. Die eingestellten Anschläge-20- gewährleisten, dass in der genannten Endstellung der Kolben--16 ; 16'-- eine genaue Mittelstellung des Schwenkhebels --3-- und damit die Nullstellung der über Null steuerbaren Pumpe vorhanden ist.
Die schnelle Mittelstellung des Schwenkhebels --3-- wird dadurch erreicht, dass mit der
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gehalten wird, welcher beim normalen Betrieb der hydrostatischen Steuereinrichtung in den Druckräumen-17 ; 17'-- ebenfalls vorhanden ist. Mit diesem geringen Druck werden die Kolben --16 ; 16'-- in die Anschlagstellung gebracht, d. h., es werden, wie in Fig. l dargestellt, der Kolben --16-- mit seinem Anschlag --20-- an den Schwenkhebel --3-- und der Kolben --16'-- mit seinem Bund-19-an der Ringfläche --18-- zur Anlage gebracht.
Bei einer Umschaltung des Schaltschiebers --22-- ist zur Erreichung der Mittelstellung des Schwenkhebels --3-- nur der restliche Weg des Kolbens --16-- zurückzulegen und unter Vermeidung jeden Leerlaufes das schnellste Aufmittestellen erreicht.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die, die Verstellung bewirkenden Kolben--2 ; 2'-parallel nebeneinander angeordnet, deren axiale Beweglichkeit in analoger Weise zum Ausführungsbeispiel nach Fig. l durch axial verstellbare Druckstücke --7-- begrenzt wird. Mit den Druckstücken --7-- sind die Stellspindeln --8 und 8'-analog verbunden, auf denen die
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Zahnräder--9 ; 9'-- fest angeordnet sind, in die ein die Bewegungsabhängigkeit gewährleistendes Zahnrad --28-- eingreift. In Richtung der Mittelachse der Kolben--2 ; 2'-- sind auf der andern Seite des Schwenkhebels --3-- zwei auf diesen wirkende und der Nullstellung dienende Kolben - -16 ;
16'-- parallel zueinander angeordnet, welche wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. l gestaltet sind.
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ist analog der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Zur Erreichung einer gleichen Bewegungsrichtung der Druckstücke - 7-sind die Stellspindeln --8-- mit gleichem Gewinde, d. h. mit Rechts-oder Linksgewinde, ausgestaltet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydrostatische Steuereinrichtung zum stufenlosen Einstellen beliebiger Geschwindigkeiten eines gleichmässig hin-und hergehenden Maschinenkörpers, welcher mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe angetrieben wird und die Bewegungsumkehr durch symmetrische Über-Nullsteuerung der genannten Pumpe mittels eines Schwenkhebels erfolgt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender teilweise bekannter Merkmale,
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mit denen durch Stellspindeln (8 ; 8') einstellbare, der Wegbegrenzung dienende Druckstücke (7) in Verbindung stehen und mittels einer bekannten Schaltungsanordnung durch einen Schaltschieber (26) wechselseitig beaufschlagbar sind, b) dass die an den Stellspindeln (8 ; 8') angeordneten Zahnräder (9 ;
9') mit weiteren, die gleichzeitige und symmetrische Verstellung der Druckstücke (7) gewährleistenden Übertragungs- elementen verbunden sind, c) dass am Schwenkhebel (3) in bekannter Weise angreifende und dessen genaue Mittelstellung gewährleistende Kolben (16 ; 16') über einen Schaltschieber (22) gleichzeitig beaufschlagbar sind.-