DE1653566C3 - Hydraulischer Vibrationsantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Vibrationsantrieb mit einem hin- und hergehenden Arbeitskolben, dessen der Last abgewandte Seite mit einem flüssigen Medium beaufschlagbar ist und mit einem Steuerventil mit einem axial beweglichen Kolbenschieber als Steuerorgan, der in einer Steuerbuchse mit radialen Ein- und Austrittsöffnungen angeordnet ist.

Bekannte hydraulische Vibrationsantriebe arbeiten wegabhängig, d. h, ein Umsteuern des Arbeitskolbens erfolgt jeweils nur dann, wenn eine vorbestimmte Endlage des Antriebskolbens erreicht ist. Bei einer Ausführungsform eines wegabhängig gesteuerten Vibrationsantriebes sind die Hydraulikzylinder jeweils an ihren Enden mit einem Zylinderendraum mit kleinerem Durchmesser versehen. Diese Zylinderendräume sind jeweils mit einem Betätigungsdruckraum an beiden Seiten des Steuerschiebers verbunden und am Arbeitskolben sind Kolbenabschnitte mit einem dem Durchmesser der Zylinderendräume entsprechenden Durchmesser versehen, die am Ende eines Hubes in den Zylinderendraum eintauchen und die dabei eingeschlossene Flüssigkeit in den Betätigungsdruckraum des Steuerventiles drücken, daß dadurch umgesteuert wird (DT-AS 12 99 922).

Bei einer weiteren Ausführungsform eines weggesteuerten Vibrationsantriebes ist ein Vorsteuerventil vorgesehen, das durch den Arbeitskolben bewegt wird und in den Endlagen des Arbeitskolbens das Steuerventil umschaltet (DT-AS 1298 753). ♦

Weggesteuerte Vibrationsantriebe haben den Nachteil, daß sie stehenbleiben, wenn durch eine ungewöhnlich hohe Last der Arbeitskolben seine Endlage nicht erreichen kann. Solche Belastungen können beispielsweise bei Brechern auftreten, wenn in den Brecher ein unbrechbares Teil, beispielsweise ein Holz- oder Eisenstück, gelargt

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrationsantrieb zu schaffen, der auch bei Oberlasten nicht zum Stillstand kommt und in seiner Hubhöhe sich automatisch einer Überlast anpassen kann, so daß beispielsweise bei einem Brecher ein unbrechbares Teil ohne Gefährdung durch den Br*.-cher hindurchgefördert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung ausgehend von einem hydraulischen Vibrationsantrieb der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst daß die Steuerbuchse in dem Ventilgehäuse axial verschieblich gelagert und direkt mit dem Arbeitskolben verbunden ist, und daß ein umlaufender Nocken vorgesehen ist, mit dem der in Richtung auf den Nocken unter Federbelastung stehende Kolbenschieber periodisch axial verschiebbar ist.

Bei Folgesteuerungen von Werkzeugmaschinen ist es bekannt, den Steuerkolben eines Steuerventils durch eine Kurvenscheibe zu verstellen. Bei einer derartigen Steuerung bestimmt die Kurvenscheibe die Form des herzustellenden Werkstückes. Es kommt hier darauf an, den Arbeitskolben exakt entsprechend der Kurvenform zu führen.

Bei dem erfindungsgemäßen Vibrationsantrieb ist das Ventilgehäuse vorzugsweise koaxial mit dem Arbeitskolben an dessen Gehäuse angeflanscht.

Die Steuerbuchse kann unmittelbar an dem Arbeitskolben angeflanscht sein. Zur Erzielung einer größeren Beaufschlagungsfläche ist es aber zuch möglich, die Verbindung zwischen Steuerbuchse und Arbeitskolben über eine Kupplungsstange herzustellen.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das der Last zugewandte Ende des Arbeitskolbens mit einem kreisringförmigen Absatz versehen, dessen Fläche kleiner ist als die Beaufschlagungsfläche auf der gegenüberliegenden Seite des Arbeitskolbens, wobei der Ringraum mit einer Druckquelle verbunden ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben, die einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Antrieb gemäß der Erfindung zeigt.

Ein Arbeitskolben 2 ist in einem Zylinder 4 angeordnet, der mit einem Deckel 6 und einem weiteren Deckel 8 verschlossen ist.

Der Arbeitskolben 2 weist eine durch den Deckel 6 geführte Kolbenstange 10 auf, die einen kleineren Durchmesser als der Arbeitskolben hat, so daß in den Zylinder 2 ein Ringraum 12 gebildet wird, der mit einem Druckmittelanschluß 14 versehen ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Deckel 8 Anschlußflansch eines Ventilgehäuses 16, das koaxial mit dem Arbeitskolben liegt

In dem Ventilgehäuse 16 ist axial verschieblich eine Steuerbuchse 18 angeordnet, die an die angrenzende Seite des Arbeitskolbens 2 angeflanscht ist In der Steuerbuchse 18 ist axial verschieblich ein Kolbenschieber 20 gelagert. Der Kolbenschieber 20 trägt einen Ansatz 22, der durch eine Bohrung in dem Enddeckel 24' des Ventilgehäuses 16 hindurchgeführt ist

Das Ventilgehäuse 16 ist mit einem Druckmittelanschluß 24 versehen, der zu einer Nut 26 auf dem inneren Umfang des Gehäuses führt Die Steuerbuchse 18 weist im Bereich der Nut 26 Radialbohrungen auf, die zu einer Umfangnut 28 auf der Innenseite der Steuerbuchse 18 führen. Der Kolbenschieber 20 weist eine mit der Nut 28 zusammenarbeitende Steuerkante 30 auf.

Auf dem gegenüberliegenden Ende des Ventilgehäuses ist ein Rückölanschluß 32 vorgesehen, der in eine Ringnut 34 mündet, die sich bis zum Deckel 24' des Ventilgebäuses erstreckt Die Steuerbuchse 18 weist in die Ringnut 34 mündende Radialbohrungen auf, die zu einer Ringnut 36 auf dem Innenumfang der Steuerbuchse führen. Mit dieser Ringnut arbeitet eine weitere Steuerkante 38 des Kolbenschiebers 20 zusammen, die der Steuerkante 30 gegenüberliegt.

Zwischen den Steuerkanten 30 und 38 ist der Kolbenschieber abgesetzt, so daß ein Ringraum 40 gebildet ist. Dieser Ringraum steht über Radialbohrungen 42 mit einer auf dem inneren Umfang des Ventilgehäuses 16 angeordneten Ringnut 44 in Ve^rbindung. Von dieser Ringnut 44 führen axiale Bohrungen 46 zu dem Zylinderraum 48 auf der der Kolbenstange 10 gegenüberliegenden Seite des Arbeitskolbens 2.

Die axiale Höhe der Ringnuten 26, 34 und 44 entspricht wenigstens dem maximalen Weg des Arbeitskolbens 2 zwischen seinen extremen Endlagen.

Der Stirnrauir. 50 der Steuerbuchse 18 ist in üblicher Weise über eine Kolbenbohrung 52 mit der Ringnut 34 verbunden.

In das Ende des Ansatzes 22 des Kolbenschiebers 20 ist ein Gewindebolzen 54 eingeschraubt. Mittels einer Mutter 56 ist auf dem Ende dieses Absatzes ein Federteller 58 befestigt. Zwischen diesem Federteller 58 und dem Deckel 24' des Ventilgehäuses ist eine Druckfeder 60 angebracht

Das Ende des Schraubenbolzens 54 arbeitet mit einem umlaufendien Nocken 62 zusammen, der mit einer vorzugsweise einstellbaren Drehzahl umläuft.

Der vorstehende Antrieb wird über ein Druckölversorgungssystem mit einer Pumpe 64, einem Überdruckventil 66 und einem Druckspeicher 68 über die an den Anschluß 24 führende Leitung 70 mit Drucköl versorgt. Über eine Leitung 72 ist an die Leitung 70 die Druckölversorgung für den Ringraum 12 angeschlossen. In der Leitung 72 ist ein Druckminderventil 74, ein Überdruckventil 76 und ein Druckspeicher 78 vorgesehen. Ein Rückfluß des Öles wird durch ein Rücklaufventil 80 verhindert. Die Verbindung zu dem Anschluß 14 des Zylinders 4 erfolgt über eine Leitung 82.

Der vorstehend beschriebene Vibrationsantrieb arbeitet wie folgt: Über den Nocken 62 wird der Kolbenschieber 20 nach links bewegt und gibt damit dem Drucköl, das in der Ringnut 28 ansteht, den Weg über die Leitung 46 in den Zylinderraum 48 frei. Durch das Drucköl wird der Arbeitskolben 2 gegen die Wirkung der Last nach links bewegt. Hierbei eilt der Steuerkolben der Steuerbüchse 18 mit erheblicher

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Geschwindigkeit vor, so daß praktisch schlagartig der volle Einströmquerschnitt für das Drucköl zur Verfügung steht Unter dem Druck der Feder 60 wird der Kolbenschieber 20 wieder nach rechts bewegt, sobald die Spitze des Nockens vorbeigelaufen ist Der Arbeitskolben 2 und die Steuerbuchse 18 bewegen sich dabei so lange noch nach links bis die Steuerkante 30 die Ringnut 28 wieder überdeckt hat Der Steuerschieber 20 bewegt sich dann weiter nach rechts und gibt mit der Steuerkante 38 die Ringnut 36 frei, so daß unter der Wirkung der Last das öl aus dem Zylinderraum 48 und die Ringut 34 über die gestrichelt eingezeichnete Rückölleitung abströmen kann. Der Arbeitskolben 2 mit der Steuerbüchse 18 bewegt sich dabei nach rechts bis die Ringnut 36 wieder durch Steuerkante 38 überdeckt ist. Es wiederholt sich dann das beschriebene Arbeitsspiel. Wie aus der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise ersichtlich, hängt die Arbeitsfrequenz, ausreichende Strömungsquerschnitte vorausgesetzt ausschließlich von der Drehgeschwindigkeit des Nockens 62 ab. Der Arbeitskolben bewegt sich dabei ohne Anschläge zwischen vorbestimmten Endlagen.

Die Lage des Arbeitsbereiches kann durch Verstellen des Schraubenbolzens 54 eingestellt werden.

Die Rückführwirkung der Last wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Druckmittelbelastung des Arbeitskolbens in dem Zylinderraum 12 unterstützt, so daß der Antrieb auch bei fehlender Last in der beschriebenen Weise arbeitet Da in dem Zylinderraum 12 lediglich die Rückführkräfte aufgebracht werden müssen, genügt es, den Zylinderraum 12 mit einem wesentlich geringeren Druck zu beaufschlagen als den Zylinderraum 48. Der der Rückführung des Arbeitskolbens dienende Arbeitsdruck ist über das Druckminderventil 74 einstellbar. Durch die Verwendung eines geminderten Druckes wird gleichzeitig die effektive Arbeitsleistung durch das Drucköl in dem Zylinderraum 48 erhöht.

Das Verhältnis zwischen Arbeitshub und Rücklaufhub kann durch die Form des Nockens 62 festgelegt werden.

Der oben beschriebene bestimmte Arbeitsbereich des Arbeitskolbens wird auch dann eingehalten, wenn der Kolben zeitweilig unter Überlast stehen sollte, der Kolben also beim Arbeitshub nicht seinen vollen Weg zurücklegen kann. In diesem Fall wird nach Wegfall der Überlast der Arbeitskolben nach wenigen Arbeitsspielen wieder seinen vorbestimmten Arbeitsbereich einnehmen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Größe der beaufschlagten Fläche in dem Zylinderraum 48 durch den durch die notwendigen Strömungsquerschnitte innerhalb der Ventilanordnung bedingten äußeren Durchmesser der Steuerbuchse 18 begrenzt Eine Vergrößerung der Beaufschlagungsfläche kann dadurch erzielt werden, daß die Steuerbuchse 18 über eine Kupplungsstange mit dem Arbeitskolben verbunden wird, die mit relativ geringem Durchmesser ausgeführt werden kann. Djr Deckel 8 des Ventilgehäuses ist in diesem Fall mit einem geschlossenen Boden auszuführen, durch den die Kupplungsstange abdichtend hindurchzuführen ist. Der dabei vor dem Ende der Steuerbuchse entstehende Raum ist dabei mit dem Stirnraum 25 und damit mit der Rückölleitung zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Vibrationsantrieb mit einem hin- und hergehenden Arbeitskolben, dessen der Last abgewandte Seite mit einem flüssigen Medium beaufschlagbar ist und mit einem Steuerventil mit einem axial beweglichen Kolbenschieber als Steuerorgan, der in einer Steuerbuchse mit radialen Ein- und Austrittsöffnungen angeordnet ist dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die Stesierbuchse (18) in dem Ventilgehäuse (16) axial verschieblich gelagert und direkt mit dem Arbeitskolben (2) verbunden ist und daß ein umlaufender Nocken (62) vorgesehen ist, mit dem der in Richtung auf den Nocken unter Federbelastung (60) stehende Kolbenschieber (20) periodisch axial verschiebbar ist

2. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (16) koaxial mit dem Arbeitskolben (2) an dessen Gehäuse (4) angeflanscht ist

3. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerbuchse (18) unmittelbar an dem Arbeitskolben (2) angeflanscht ist.

4. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerbuchse (18) mit dem Arbeitskolben (2) über eine Kupplungsstange verbunden ist

5. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Last zugewandte Ende des Arbeitskolbens (2) mit einem kreisringförmigen Absatz versehen ist dessen Fläche kleiner ist als die Beaufschlagungsfläche auf der gegenüberliegenden Seite des Arbeitskolbens, und daß der Ringraum (12) an dem der Last zugewandten Ende des Arbeitskolbens mit einer Druckquelle (78) verbunden ist.

6. Vibrationsantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsdruck in dem der Last zugewandten Ringraum (12) geringer ist als in dem der Last abgewandten Ringraum (48).

7. Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (20) an seinem mit dem Nocken (62) zusammenwirkenden Ende einen Druckstößel (54) trag», der in seiner axialen Einstellung veränderbar ist.