DE1923740B2 - Vorrichtung zum umsteuern eines maschinen- oder aufzugteiles - Google Patents

Description

Ferner ist es durch die deutsche Patentschrift ⁶5 glied. Die Erfindung ermöglicht es in einfacher Weise 469 bekannt, bei einem hydraulischen Umkehr- und mit einem kleinen Aufwand an Elektronik, eine antrieb für Werkzeugmaschinentische den Steuer- ruckfreie Umsteuerung und dadurch saubere und schieber des vom Maschinentisch über Anschläge genau bearbeitete Werkstücke zu erzielen. Durch die

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gleichzeitig ermöglichte Zeitersparnis bei der Um- Maschinen- oder Aufzugteil dient. An dem Bär bzw. steuerung erreicht man eine Erhöhung der Arbeits- Maschinen- oder Aufzugteil 22 sind Steuerelemente geschwindigkeit und damit eine Verbesserung des 23 und 24 verschiebbar und in der gewünschten Ausstoßes pro Zeiteinheit. Die vom Fühlglied abge- Stellung feststellbar angeordnet. Jedes dieser Steuertasteten Kurven können je nach dem zu bearbeiten- 5 elemente weist eine speziell gestaltete Steuerfläche den Werkstück oder je nach der gewünschten Cha- 23' bzw. 24' auf, in deren Bewegungsbahn das Ende rakteristik der Umsteuerung verschieden ausgebildet 25' eines linear beweglichen Tastelementes bzw. sein, um die gewünschte Kennlinie von Verzögerung Fühlers 25 hineinragt. Der Fühler 25 steht in Wir- und Beschleunigung zu erreichen. kungsverbindung mit einem Linear-Potentiometer 26,

Dabei wird die Vorrichtung mit Vorteil so aus- io das über eine elektrische Leitung 27 an den Elek-

gebildet, daß der elektronischen Kippeinrichtung als tronikblock 10 angeschlossen ist, welch letzterer ne-

Steuersignal das dem Steuerservoventil zugeführte ben dem Verstärkersatz 9 eine Spannungskipp-Ein-

elektrische Signal zuführbar ist. Man stellt dabei das richtung 28 enthält. Von der Steuerölpumpe 7 bzw.

Kippglied zweckmäßig so ein, daß es bei einer Span- der Rohrleitung 6 zweigt eine zum Speise- und

nung wirksam wird, die etwa 1 Vo der maximalen, 15 Spülblock führende Rohrleitung 29 ab. Eine weitere

dem Servosteuerventil zugeführten Spannung beträgt. an die Steuerölpumpe 7 bzw. an die Rohrleitung 6

Bei diesem Wert ist die Förderung der Pumpe schon angeschlossene Rohrleitung 30 mit Überdruck- bzw.

so klein, daß ihre Reduzierung auf Null nurmehr eine Rückschlagventil 31 führt in den Öltank 15.

sehr kleine Verzögerung bewirkt. Auch die Beschleu- Angenommen, die Hauptölpumpe 1 fördere Druck-

nigung auf den entsprechenden Wert in der entgegen- 20 öl durch die Leitung 2 zum Hydraulikmotor 4. Neh-

gesetzten Förderrichtung kann so klein gewählt wer- men wir weiter an, daß der Bär 22 über das Getriebe

den, daß sie in keiner Weise stört, da die nachfol- 19, 20 und die Schraubenspindel 21 dabei in Rich-

gende Beschleunigung auf den vollen Wert der tung des in F i g. 1 eingezeichneten Pfeiles A bewegt

Vorschubgeschwindigkeit wieder mittels der Steuer- werde, und zwar mit einer der mit dem Geschwindig-

kurven erfolgt. 25 keitsregler 9' in F i g. 1 eingestellten bzw. vorgewähl-

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ten maximalen konstanten Geschwindigkeit. Nach-

erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer dem der Bär 22 die freie Strecke zwischen den

Darstellung. Es zeigt Umsteuerelementen 23, 24 durchlaufen hat, läuft die

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfin- Umsteuerfläche 24' auf das Fühlerende 25' auf, wo-

dungsgemäßen Umsteuervorrichtung, 30 bei der Fühler 25 in Richtung des Pfeiles B ver-

F i g. 2 eine schematische Darstellung des Span- schoben wird. Hierbei wird im Linear-Potentiometer

nungsverlaufes im Servoventil in der Umsteuerphase, 26 eine Spannungsänderung ausgelöst. Diese Span-

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Pumpen- nungsänderung reguliert über die elektrische Leitung

fördermenge in der Umsteuerphase und 27, den Verstärkersatz 9 und eine Magnetspule des

F i g. 4 ein Weg-Geschwindigkeitsdiagramm im 35 Servoventil 5 den von der Hilfspumpe 7 dem Servo-

Umsteuerbereich des hin- und herzubewegenden Ma- ventil zugeführten Öldruck für die Verstellung der

schinen- oder Aufzugteils bzw. Bars. Exzentrizität der sowohl bezüglich ihrer Fördermenge

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine über ihren Nullpunkt als auch in der Förderrichtung regelbaren Hauptölumsteuernde, in beiden Drehrichtungen fördernde pumpe 1. Es wird also durch den Verstärkersatz 9 Hauptölpumpe. Diese steht über Rohrleitungen 2 40 und das Servoventil 5 die verhältnismäßig kleine und 3 mit einem hydraulischen Motor 4 in Verbin-- elektrische Spannungsänderung des Linear-Potentiodung. Hauptölpumpe 1, Rohrleitungen 2, 3 und Hy- meters in eine entsprechend große mechanische Kraft draulikmotor 4 bilden einen geschlossenen Kreislauf. umgewandelt, welche dann die Hauptölpumpe in der Der Hauptölpumpe 1 ist ein spannungsgeregeltes gewünschten Schwenkrichtung verstellt, so daß die Servoventil 5 zugeordnet, das einerseits über eine 45 Fördermenge bis annähernd auf Null abfällt, wobei Rohrleitung 6 mit einer Hilfs- bzw. Steuerölpumpe 7 die Pumpe bei Erreichen des Kipp-Punktes in entin Verbindung steht und andererseits über eine elek- gegengesetzter Richtung springt und nun Drucköl trische Leitung an einen elektronischen Verstärker 9 durch die Leitung 3 zum Hydraulikmotor 4 treibt, eines Elektroniksatzes 10 angeschlossen ist, der mit Dies hat zur Folge, daß sich nun das Getriebe 19, 20 je einem Geschwindigkeitsregler 9' für die Arbeits- 50 sowie auch die Schraubenspindel 21 in der entgegengeschwindigkeiten VA und die Rücklaufgeschwindig- gesetzten Richtung drehen und dabei den Bär 22 in keit VR ausgerüstet ist, mit denen die von Fall zu der Richtung des eingezeichneten Pfeiles C verschie-FaIl gewünschten beiden Geschwindigkeiten als ma- ben. Hierbei bewegt sich der auf die Umsteuerfläche ximale Werte überhaupt eingestellt werden können. 24' aufgelaufene Fühler 25, 25' unter Federwirkung

Mit 11 ist ein zur Hauptölpumpe 1 parallelge- 55 in Richtung des Pfeiles D, wobei durch das Linear-

schalteter Speise- und Spülblock bekannter Bauart Potentiometer 26 wiederum Steuerungswerte über die

bezeichnet, der über Rohrleitungen 12 und 13 mit Leitung 27, den Verstärkersatz 9 und die Leitung 8

den zum Hydraulikmotor 4 führenden Leitungen 2, 3 an das Servoventil 5 abgegeben werden, und zwar im

kommuniziert. Eine Uberlaufleitung 14 führt vom Sinne einer Erhöhung der Fördermenge und damit

Speise- und Spülblock 11 zum Öltank 15. Mit 16 ist 60 einer entsprechenden Beschleunigung der Bewegung

ein zur Hauptölpumpe 1 parallelgeschaltetes Bypaß- des Bars 22. Beim Auflaufen der Umsteuerfläche 23'

ventil bezeichnet, das über Rohrleitungen 17 und 18 auf das Fühlerende 25' erfolgt eine Wiederholung

mit den zum Hydraulikmotor 4 führenden Leitungen des beschriebenen Umsteuervorgaages.

2,3 verbunden ist. Der Speise- und Spülblock 11 sorgt einerseits für

Der Hydraulikmotor steht über ein Getriebe 19 65 den Ersatz des unter Druck entstehenden Leckver-

und 20 mit einer Schraubenspindel 21 in Bewegungs- lustes im geschlossenen ölstromkreis 1,2, 3, 4 und

verbindung, welch letztere als Antrieb für einen Bär andererseits auch für einen ölaustausch und damit

22 oder aber für den hin- und herzubewegenden für die Entlüftung der abwechslungsweise nicht unter

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Druck stehenden Ölleitungen 2 bzw. 3, wodurch einer zogen gezeichnet für eine gleichförmige Verzögerung Überhitzung des ständig Druckstößen ausgesetzten und Beschleunigung graphisch dargestellt, und zwar und hin- und herbewegten Öls vorgebeugt wird. Der zeigen die Geraden E und E' konstante Geschwin-Speise- und Spülblock 11 enthält weiter zwei gegen- digkeiten des Bars, wenn sich die Umsteuerelemente einander geschaltete Überdruckventile, die allfällig 5 23,24 außerhalb des Bereichs des Fühlers 25,25' vorhandenen Überdruck ebenfalls wechselseitig nach befinden. Die schräge Gerade F zeigt die vom Potender gerade nicht unter Druck stehenden Leitung 2 tiometer 26 gesteuerte, bis annähernd auf die Nullbzw. 3 ablassen. Dem Bypaß-Ventil 16 fällt die Auf- linie W abfallende Geschwindigkeit während des gäbe zu, insbesondere bei der Bremsung der hydrauli- Bremsvorganges, und die schräge Gerade G verdeutschen Antriebspumpe und einer eventuell zusatz- io licht die entsprechende Wiederbeschleunigungsphase. liehen Abbremsung des Hydraulikmotors 4 zu einem Mit Sk ist die Überbrückung beim Spannungskippen Ausgleich des allenfalls noch vorhandenen geringen angedeutet. Beträgt in F i g. 4 beispielsweise die Geölstromes zu sorgen, wenn beim Stillstand der Haupt- schwindigkeit E bis zum Beginn der Verzögerung ölpumpe 1 wegen gewisser Ungenauigkeiten noch ein 90 m/min, so beträgt sie im Punkt α nur 60 m/min, minimer ölstrom zum Hydraulikmotor gefördert 15 im Punkt b 30 m/min und im Punkt c 6 m/min. Nach werden sollte. dem Überschreiten der Nullinie N setzt die Beschleu-

Während die verstellbar angeordneten Umsteuer- nigung ein, wobei die Geschwindigkeit im Punkt d

elemente 23, 24 die Hublänge bzw. Hubhöhe des 6 m/min, im Punkt e 30 m/min, im Punkt / 60 m/min

Bars 22 und durch die besondere Profilierung der beträgt und bei E' die Normalgeschwindigkeit von

Umsteuerflächen 23', 24' auch die Brems- und Wie- ao 90 m/min erreicht.

derbeschleunigungs-Charakteristik bestimmen, fällt Wie F i g. 4 weiter zeigt, laufen bei linearer Kurder Spannungskipp-Einrichtung 28 die Aufgabe zu, vensteuerung durch das Potentiometer Verzögerung einerseits den Spannungsnullpunkt ^ Geschwindig- und Wiederbeschleunigung in eine verhältnismäßig keitsnullpunkt der letzten Brems- bzw. der ersten lange Spitze aus. Diese Spitze kann bei Verwendung Wiederbeschleunigungs-Phase zu überspringen und »5 einer parabel- oder sinusförmigen Kurve wesentlich damit den Verlauf bis zur effektiven Nullspannung verkürzt werden. Der Verlauf der Verzögerung und zu vermeiden, wobei andererseits aber gleichzeitig Wiederbeschleunigung ist für diesen Fall in F i g. 4 auch der erforderliche Anfangsspannungswert für die durch die Kurven H und J wiedergegeben. Zu einem Wiederbeschleunigung überhaupt geliefert wird. ähnlichen Effekt führt es, wenn man das Profil der

In Fig. 2 ist der Spannungsverlauf im Servoventil 30 Umsteuerflächen nach einer Exponentialkurve mit

graphisch dargestellt Der Ast K zeigt die abfallende einem Exponenten größer als 1 gestaltet

Spannung beim Auflaufen des Bars auf die Umsteuer- Für die Hauptölpumpe 1 kann mit Vorteil eine

fläche. Im Punkt m tritt die Spannungs-Kippvorrich- Axial-Kolbenpumpe verwendet werden, während an

tung in Aktion, und zwar bei einem Spannungswert Stelle des Hydraulikmotors 4 auch ein Zylinder-

im Servoventil von wenigstens angenähert 1 ^β/β der 35 Kolbensystem verwendet werden kann,

maximalen Spannung. O bezeichnet den Spannungs- Auch ist es möglich, an Stelle des Linear-Poten-

nullpunkt während P den Spannungsanstieg nach der tiometers ein anderes elektrisches Regelorgan zu

erfolgten Umsteuerung darstellt. verwenden, beispielsweise einen kapazitiv-regelbaren

In F i g. 3 ist die dem Spannungsverlauf nach Kondensator oder einen variable-induktive Werte

F i g. 2 entsprechende Pumpenfördermenge graphisch 40 liefernden Induktor.

dargestellt, und zwar bezeichnet der Ast V den Ab- Was die Umsteuerflächen 23', 24' betrifft, so kann fall der Fördermenge infolge der durch die Uni- deren Profil verschieden geformt sein, beispielsweise steuerfläche bewirkten Geschwindigkeitsverzögerung, als Schrägfläche bzw. schräge Gerade oder, wie erwährend der Ast B den Zuwachs des Pumpenförder- wähnt, als Exponentialkurve. Auch ist es denkbar, stromes in der Beschleunigungsphase anzeigt, s be- 45 die Profile der Umsteuerflächen sinuslinien- oder zeichnet den Umsteuerweg beim Spannungskippen. parabelförmig zu gestalten oder aber verschiedene

In Fig. 4 ist der Geschwindigkeitsverlauf ausge- dieser Profile zu kombinieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 hin- und herschiebbaren, zur Umsteuerung vorgese- Patentansprüche: henen Steuerventils bei Beginn des Umsteuervorgan ges durch eine hydraulische Hilfskraft zu unterstüt-

1. Vorrichtung zum Umsteuern eines von _zen, die jeweils auf ein Ende dieses Steuerschiebers einem hydraulischen Leistungsantrieb angetriebe- 5 wirkt, so daß die Umsteuerung schnell vollendet nen, zwischen Anschlägen hin- und herbeweg- wird. Eine solche Vorrichtung verkürzt jedoch nur baren Maschinen- oder Aufzugteiles mit einer den Bremsweg und hat keinen Einfluß auf die Chazum beschleunigten Umsteuern vorgesehenen, ein rakteristik der Umsteuerung, die nach wie vor last-Umsteuern in die neue Förderrichtung vor Er- und geschwindigkeitsabhängig bleibt. Zudem dürfte reichen des Umkehrpunktes vorbereitenden Um- ₁₀ die Umsteuerung ziemlich hart sein, weshalb in dieser steuereinrichtung, die durch ein von Anschlägen Patentschrift auch angegeben ist, wie man an den betätigbares Glied steuerbar ist, dadurch ge- Hubenden einen »regelbaren Stillstand«, also eine kennzeichnet, daß die Umsteuereinrich- Totzeit, erzielen kann.

rung eine an sich bekannte, über NuU die Förder- Darüber hinaus ist gemäß der deutschen Patentrichtung wechselnde Hydraulikpumpe (1) auf- _{15 sc}hrift 546817 schon der Vorschlag gemacht worweist, der zur Steuerung der Förderung ein den, bei einem Antrieb für einen Schleifmaschinen-Servosteuerventil (5) zugeordnet ist, daß die An- tisch eine mechanische Umsteuerung mittels am schlage (23, 24) als zusammen mit dem hin- und Schleiftisch angeordneter Anschläge vorzusehen, weiherbewegbaren Maschinen- oder Aufzugsteil (22) _che direkt auf den Umstcucrhcbcl wirken. Dieser bewegte vorbestimmte Kurven (23', 24') zur Er- _a0 Hebel betätigt beim Umsteuern ein hydraulisches zeugung eines gewünschten Weg-Zeit-Diagramms Zeitglied in Gestalt eines Kolbens, der beim Bremsen der Umsteuerung ausgebildet sind, daß das von über ein Rückschlagventil öl in eine Leitung preßt, den Anschlägen betätigbare Glied in an sich be- Danach wird der Zylinderraum dieses Kolbens über kannter Weise als Fühlglied (26) zur Abtastung eine Drossel langsam wieder mit Drucköl gefüllt, so (25') dieser Kurven und zum Erzeugen eines von 25 daß sich der Kolben verschiebt und eine Umsteueihrer Stellung abhängigen Meßwertes ausgebildet rung bewirkt. Man erhält hier also eine sehr beträchtist, daß zwischen dem Fühlglied (26) und dem Hche Totzeit vor Beginn der Beschleunigungsphase, Servosteuerventil (5) an sich bekannte Elektro- das heißt, man kann mit einer solchen Vorrichtung nikmittel (10) zum Verstärken und gegebenen- nicht nach vorgegebenen Weg-Zeit-Kurven bremsen falls Wandeln des Meßwertes vorgesehen sind 30 oder beschleunigen, und beim Umsteuern tritt jedes- und daß eine elektronische Kippeinrichtung (28) mal eine Totzeit auf.

vorgesehen ist, welche während des Umsteuer- Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorganges bei Erreichen einer geringen Förder- Umsteuervorrichtung zu schaffen, die zeitsparend, menge in der bisherigen Förderrichtung eine dabei aber weitgehend ruckfrei sowie last- und geUmsteuerung in die neue Förderrichtung und 35 schwindigkeitsunabhängig arbeitet,
eine Wiederbeschleunigung einleitet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- bei einer eingangs genannten Vorrichtung dadurch kennzeichnet, daß der elektronischen Kippein- erreicht, daß die Umsteuereinrichtung eine an sich richtung (28) als Steuersignal das dem Steuer- bekannte, über Null die Förderrichtung wechselnde servoventil (5) zugefuhrte elektrische Signal zu- 40 Hydraulikpumpe aufweist, der zur Steuerung der führbar ist. Förderung ein Servosteuerventil zugeordnet ist, daß

die Anschläge als zusammen mit dem hin- und herbewegbaren Maschinen- oder Aufzugsteil bewegte

vorbestimmte Kurven zur Erzeugung eines ge-

45 wünschten Weg-Zeit-Diagrammes der Umsteuerung ausgebildet sind, daß das von den Anschlägen be-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Um- tätigbare Glied in an sich bekannter Weise als Fühlsteuern eines von einem hydraulischen Leistungs- glied zur Abtastung dieser Kurven und zum Erzeuantrieb angetriebenen, zwischen Anschlägen hin- und gen eines von ihrer Stellung abhängigen Meßwertes herbewegbaren Maschinen- oder Aufzugsteiles, mit 50 ausgebildet ist, daß zwischen dem Fühlglied und dem einer zum beschleunigten Umsteuern vorgesehenen, Servosteuerventil an sich bekannte Elektronikmittel ein Umsteuern in die neue Förderrichtung vor Er- zum Verstärken und gegebenenfalls Wandeln des reichen des Umkehrpunktes vorbereitenden Um- Meßwertes vorgesehen sind, und daß eine elektrosteuereinrichtung, die durch ein von Anschlägen nische Kippeinrichtung vorgesehen ist, welche wähbetätigbares Glied steuerbar ist. 55 rend des Umsteuervorganges bei Erreichen einer ge-

Genauigkeitsumsteuerungen, beispielsweise für ringen Fördermenge in der bisherigen Förderrichtung Wfrkzeugmaschinen mit geradliniger Spanabnahme eine Umsteuerung in die neue Förderrichtung und nach Art von Stoß- und Langhobelmaschinen für eine Wiederbeschleunigung einleitet,
größere Spanleistungen sind an sich bekannt. Der Ein Fühlglied zum Abtasten einer Werkstückober-

Aufwand an Elektronik für die hierbei angewandten ^6o fläche ist aus der französischen Patentschrift 1188143 numerischen Steuerungen ist jedoch sehr beträcht- bekannt, die eine Tiefziehpresse betrifft. Dort soll Hch, auch wenn man solche numerischen Steue- zur Vermeidung von Ziehfalten der Niederhalterrungen mit den herkömmlichen hydraulischen An- Anpreßdruck variabel sein und mit steigender Ziehtrieben kombiniert. tiefe zunehmen. Hierzu dient ein induktives Fühl-