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Hydraulischer Wegeschieber Die Erfindung betrifft einen hydraulischen
Wegeschieber zum Umsteuern der hin- und hergehenden Bewegungen eines hydraulisch
angetriebenen Arbeitskolbens bzw. zum Umschalten der periodisch wechselnden Drehrichtung
eines Hydraulikmotors, und sie bezweckt die Schaffung eines Wegeschiebers, dessen
Umsteuervorgang unmittelbar von der gesteuerten Vorrichtung, also wegabhängig, ausgelöst
werden kann, wobei die Umschaltgeschwindigkeit immer konstant und unabhängig von
der Geschwindigkeit der gesteuerten Vorrichtung sein soll.
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Bei den bekannten Wegeschiebern mit positiver Überdeckung der Steuerkanten
ist es nicht möglich, den Schieberkolben unmittelbar durch die gesteuerte Vorrichtung
wegabhängig zu betätigen, da sich beim Umschalten des Wegeschiebers eine Bewegungsphase
ergeben würde, in der der Zufluß des Druckmittels von der Pumpe zum Anschluß eines
Zylinders od. dgl. bereits gesperrt wird, bevor der Weg zu dem anderen Anschluß
freigegeben ist. In dieser Zwischenstellung des Schieberkolbens würde der Arbeitskolben
des Hydraulikmotors stehenbleiben und damit auch der Schieberkolben des Wegeschiebers.
Der Schieberkolben des Wegeschiebers schaltet also nicht in seine zweite Arbeitsstellung
durch.
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Auch bei einem Wegeschieber mit negativer überdeckung der Steuerkanten
würde kein einwandfreies Durchschalten des Schieberkolbens erreicht werden. Hier
würden in der besagten Zwischenstellung des Schieberkolbens gleichzeitig beide Anschlüsse
druckbeaufschlagt. Je nach Masse und Geschwindigkeit des Arbeitskolbens und des
zu bewegenden Teiles bleibt dabei der Arbeitskolben stehen oder fährt mit einer
durch die Zwischenstellung des Schieberkolbens gedrosselten Ölzufuhr wieder zurück.
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Die Umschaltung wird bei den bekannten Wegeschiebern entweder durch
druckabhängige Endlagenumsteuerung bewirkt oder in der Weise gelöst, daß die Bewegungsumkehr
durch einen von der Bewegung des Arbeitskolbens betätigten Vorsteuerschieber eingeleitet
wird, der dann seinerseits den Wegeschieber umsteuert. Im ersteren Fall ist der
Arbeitskolben jeweils nur in den Endlagen umsteuerbar, während die zweite Ausführung
bei kleinen ölmengen und einfachen Steuerungen zu aufwendig ist. Außerdem ist bei
dieser Steuerung die Umschaltgeschwindigkeit abhängig von der Geschwindigkeit der
gesteuerten Vorrichtung, d. h., daß bei geringer Hubgeschwindigkeit bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit
der Schieberkolben entsprechend langsamer umgeschaltet wird als bei hoher Geschwindigkeit.
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Um die Umsteuerung des Schieberkolbens direkt von der Bewegung des
Bewegungsträgers ableiten zu können, hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt,
durch Pufferung der Energie der gesteuerten Vorrichtung eine Speicherkraft zu schaffen,
die in den jeweiligen Endpunkten der Bewegungsrichtung freigegeben, den Schieberkolben-
des - Wegeschiebers mechanisch schlagartig umstellt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe steht der Schieberkolben beiderseitig, unter
Zwischenschaltung von Druckfedern, mit von der gesteuerten Vorrichtung beaufschlagten
Stößeln in Verbindung und ist im Bewegungsbereich der Stößel-mit wechselseitig wirksamen
Rastmitteln ausgerüstet' die jeweils im Um= kehrpunkt durch an den Stößeln vorgesehene
Nocken od. dgl. ausgelöst werden, wobei;, die durch Pufferung gespeicherte Energie
der dem:: betreffenden Stößel zugeordneten Druckfeder zum Umsteuern des Schieberkolbens
frei wird. ' Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wegeschiebers entfallen
besondere Maßnahmen -und Vorrichtungen zur. Vorsteuerung, wodurch sich dieser Wegeschieber
besonders für einfache Steuerungen von im Takt hin- und herbewegten Einrichtungen,
wie z. B. leichte Werkzeugmaschinenschlitten, Materialzuführungen; Siebantrieben
sowie auch für das periodische Umsteuern der Drehrichtung eines Hydraulikmotors
hervorragend eignet.
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Die Beschreibung bezieht sieh auf das in den Zeichnungen veranschaulichte
Ausführungsbeispiel. -F i g. 1 zeigt einen Schaltplan mit einem erfindungs= gemäßen
Wegeschieber in der Anordnung zum Steuern der Hin- und Herbewegung eines Siebes
od. dgl. und F i g. 2 den Aufbau des Wegeschiebers im Schnitt. Bei dem in F i g.
1 dargestellten Schaltplan für einen Siebantrieb od. dgl. handelt es sich um eine
Differentialschaltung, d. h., daß bei einem Flächenverhältnis
von
Zylindervollraum Zv zu Zylinderringraum Zr von 2: 1 der Arbeitskolben
a mit gleicher Geschwindigkeit ein- und ausfährt, da das aus dem Zylinderringraum
Zr verdrängte Öl dem größeren Vollraum 2v zusätzlich zur..Pumpenfördermenge zugeführt
wird. Der im Schaltplan schematisch dargestellte Wegeschieber w entspricht der in
F i g. 2 dargestellten Ausführung.
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Der Wegeschieber umfaßt ein aus drei Teilen bestehendes Gehäuse, dessen
mittlerer'-Gehäuseteil 1 eine Bohrung 2 zur Aufnahme des Schieberkolbens 3 aufweist,
sowie Anschlußbohrungen 4, 5 und 6 für Pumpen-, Ölbehälter- und Zylinder-Rohrleitungen.
Die Bohrungen-? dienen zum Befestigen des Schiebers: An den beiden Stirnflächen
des Gehäuseteiles 1 sind zylindrische Gehäuseteile 8 und-9 mittels Schrauben 10
befestigt. In diesen Gehäuseteilen 8 und 9 sind die der Umsteuerung des Schieberkolbens
3 dienenden Betätigungsteile untergebracht, von denen der Einfachheit halber im
folgenden lediglich die Teile der linken Seite beschrieben sind. Die Teile der rechten
Seite sind völlig gleichartig gestaltet, so daß die Beschreibung auch für diese
Teile zutrifft.
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In.- eine Säcklochbohrung 11 im Schieberkolben 3 ragt der Zapfen 12
einer Rasthülse 13 hinein, die mit dem Schieberkolben durch einen Kerbstift 14 verbunden
ist. Die Rasthülse 13 ist an ihrem freien vorderen Ende mit einem- Außenbund 15
versehen und an ihrem Zapfenende mit zwei kleinen Entlüftungsböhrungen 16. In die
Axialbohrung 17 der Rasthülse 13 ragt der hohle Schaft 18 eines Schieber= Stößels
19 hinein, der in einer passenden Bohrung 20 des Gehäuseteiles 8 geführt ist. Am
Ausgang der Bohrung 20 ist eine den Stößel 19 umschließende Ringdichtung 21 vorgesehen,
die den Austritt von Öl verhindern soll. Eine Schraubendruckfeder 22 stützt sich
einenends am -Boden des hohlen Stößelschaftes 18 und anderenends am Boden der Rasthülsenbohrung
17 ab und ist so ausgelegt, daß sie in der gezeichneten Stellung der Teile fast
entspannt ist.
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- Ein Bund 23 an dem Stößel 19 begrenzt dessen Endstellung in der
gezeichneten Lage, indem er sich an einer Fläche 24 des Gehäuseteiles 8 abstützt.
Nach dem Stößelschaft18 hin ist der Bund 23 kegelig abgefäst und wirkt in der eingefahrenen
Endstellung des Stößels 19 mit seiner Kegelfläche mit den Rast-Segmenten
25 zum Zweck ihrer Spreizung zusammen. Diese Rastsegmente 25 umschließen die Rasthülse
13 und sind mit ihrem Fußabschnitt in einem im Schiebergehäuse aufgenommenen Gelenkpfannenring
26 gelagert. Die Anzahl der Rastsegmente beträgt vorzugsweise drei oder vier, und
sie werden an ihrem freien Ende durch einen Federring 27 zusammengehalten. An ihrer
Innenseite sind die Rastsegmente 25 in der Nähe ihres freien Endes mit einer Nase
25' versehen, gegen die sich der Bund 15 der Rasthülse 13 unter dem Druck der Feder
22 abstützt.
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Zwischen einem Absatz 28 in der Bohrung des Gehäuseteiles 8 und dem
Gelenkpfannenring 26 ist zwischen zwei Stahlringen 29, 31 ein Dämpfungsring 30 aus
Gummi oder einem anderen geeigneten elastischen Werkstoff vorgesehen, der dazu dient,
die beim Umsteuervorgang frei werdende überschüssige Energie der Druckfeder 22 zu
vernichten, damit harte metallische Schaltschläge, die die Lebensdauer des Schiebers
vermindern könnten, vermieden werden.
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Die Wirkungsweise des Wegeschiebers kann wie folgt erläutert werden:
Bei- der dargestellten Stellung - des Schieberkolbens 3 bewegt sich der Arbeitskolben
a (F i g. 1) von links nach rechts, und ein an dem Bewegungsträger vorgesehener
Nocken n 1 tritt in der Endphase-der Bewegung mit dem Schieberstöße119 in Berührung
und verschiebt diesen dabei nach rechts. Durch diese Verschiebung des Stößels 19
wird die Feder 22 vorgespannt, bis die -kegelige Fläche des Stößelbundes 23 die
- Rastsegmente 25 berührt und diese nach außen drückt. In dem Moment, in dem die
Rastsegmente 25 den Bund 15 der Rasthülse13 freigeben, drückt die vorgespannte Feder
22 den Schieberkol ben 3 und die mit ihm verbundenen Rasthülsen 13 in die rechte--SchaitsteRung:-Der--Bnnd-15--der-Rast=
hülse 13 der rechten Anbaugruppe gleitet dabei an der Innenfläche der zugehörigen
Rastsegmente 25 entlang, drückt diese über ihren` von den Nasen 25' gebildeten Innenkonus
-auseinander und rastet hinter den Nasen 25' der Segmente ein; so daß nunmehr die
neue Schaltstellung fixiert ist und der Arbeitskolben a (F i g.1). sich von rechts
nach" links bewegt. In der Endphase dieser Bewegungsrichtung wird der Stößel 19
der rechten Anbaugruppe des Wegeschiebers in der gleichen Weise von-dem Nocken n2
beaufschlagt, und es erfolgt die Üinsteüerung für die vonlinks nach rechts verlaufende
Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens. -In der F i g. 2 ist oberhalb der Gehäuseteile
B und 9 das Energiediagramm veranschaulicht, und die nachstehende Energiebetrachtung
erklärt das Prinzip der Umschaltung. In der dargestellten linken Schalt Stellung
des Schieberkolbens 3 ist die Vorspannung der linken Druckfeder 22 gleich P1 und
die der rechten Druckfeder 22 gleich Pa: Wird nun der linke Stößel 19 gedrückt,
so wird- die diesem zugeordnete Feder 22 bis P2 vorgespannt. Dabei nimmt die Feder
22 die Energie E 1 auf; entsprechend der Fläche 1-2-2'-1" des Diagramms. Beim Lösen
der Rastung beträgt die Kraft; mit der der Schieferkolben in die rechte Schaltstellung
gedrückt wird, am Anfang der Schieberkolbenbewegüng dPl und verringert sich bis
zum Ende der Schieberkolbenbewegung auf d P2,
da die Vorspannung der linken
Druckfeder von P2 auf P3 abgebaut und die rechte Feder 22 von Pa auf Pb vorgespannt
wird. Die Energie E 1 (= Fläche 12-2'-1') wird dabei um den Energiebetrag E2 (=
Fläche 2-3-3'-2') verringert. Diese Energie E2 steht dem Schaltvorgang zur Verfügung,
ein Teil davon, nämlich Energie (= Fläche a-b-b'-a ), wird zum Vorspannen
der rechten Feder 22 benötigt. Die Restenergie E2 minus E3 (= Fläche 3-2-a-b), im
Diagramm schraffiert gezeichnet, dient zum Beschleunigen des Schieberkolbens 3 mit
den Rasthülsen 13 und zum Überwinden der Reibungskräfte. Der überschuß dieser Energie
wird beim Aufprall des Schieberkolbens 3 auf den Gelenkpfannenring 26 der rechten
Anbaugruppe durch den Dämpfungsring 30 vernichtet.