DE1923741A1

DE1923741A1 - Vollhydraulische Vorrichtung an Maschine oder Apparat mit geradlinig hin- und hergehendem Teil,fuer weitgehend last- und geschwindigkeitsunabhaengige Genauigkeitsumsteuerung der Bewegung des Teils zwischen zwei einstellbaren Umsteuerpunkten

Info

Publication number: DE1923741A1
Application number: DE19691923741
Authority: DE
Inventors: Paul Fuhrimann
Original assignee: Hydrel AG
Current assignee: Schaeffler Schweiz GmbH
Priority date: 1968-06-19
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1970-01-02
Also published as: SE342569B; US3620126A; FR2011180A1; AT290237B; CH473319A; DE6918886U; GB1245703A

Description

HYDREL AG , 8590 Romanshorn (Kt. Thurgau, Schweiz)

Vollhydraulische Vorrichtung an Maschine oder Apparat mit geradlinig hin- und herge*dem Teil, für weitgehend last- und geschwindigkeitsunabhängige Genauigkeitsumsteuerung der Bewegung dee Teils zwischen zwei einstellbaren Umsteuerpunkten

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine vollhydraulische Vorrichtung an Maschine oder Apparat mit geradlinig hin- und hergehendem Teil/ für weitgehend last- und geschwindigkeitsunabhängige Genauigkeitsumsteuerung der Bewegung des Teils zwischen zwei einstellbaren Umsteuerpunkten, mit einer Druckölpumpe, mindestens einem Arbeitszylinderkolbensystem, einem Rüuptsteuerschieber und mindestens zwei vom bewegten Teil betätigten Impulasteuerkoifaeno

Zur Erzielung hin- und hergehender Bewegungen von Maschinenoder /„pparafceteilen mit Hilfe einfacher ölhydraulischer Antriebe werden elektromagnetisch betätigte hydraulische Wegeachieber verwendet, die durch am hin- und hergehenden Maschinen·*· oder Äpparatateil angeordneten Anschlägen zugeordnete -·-laktr:)iiche Impulsschalter erregt werden. Durch die dabei ge-

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gabenen Kontakte wird absr erst der ElektroImpuls und damit dia Brerasphase ausgelöst, 30 dass je nach der eingestellten Geschwindigkeit und der dabei beilegten Masse die effektiven Bremswege nach dem Umsteuerimpuls verschieden lang ausfallen. Damit hiiftet diesem bekennten System ein erheblicher Mangel an, insofern, als die effektiven Hubwegs je nach benötigter Betriebsäöharakteristik nicht schnell feststellbar sind_r was sich insbesondere bei schnellen Hin- und Herbewegungen mit kurzem Hub, z.B. beim Spulen von Garnen, oder beim Fahren gegen ein Hindernis, z.B„ bei spanabhebender Metallbearbeitung, wie Hobeln, nachteilig auswirkt.

Zur Behebung dieser Mängel sind schon Lösungen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise solche mit elektrischen und elektronischen Zeitrelais, sowie, noch viel aufwendiger, mittels sogenanntem hydraulischem Zeitwerk.. ,

alle diese Mängel aollen nun durch die Erfindung behoben werden. Zu diesem f.week iofc die erfir.dungsgemäss-a Vorrichcuivg derart ausgebildet, dass der angesteuerte Taipulsssteuerlcolben ■unmittelbar nach der Einleitung der Inipulsbevisgung eine 55 v. der:\ Oeltank führende Ueberströmleitung abschliesst, wobei, das vom Kolben verdrängte OeI durch eine Oeileitung den Kolben. des Steuerschiebers in seine Spermiittellage verschiebt, dabei einen Ringspalt für den Zutritt eines der Hauptdruckölleitung gedrosselt oder einer Hilfspumpe direkt entnommenen Steueröls freigibt, so dass der Haupcateuerschieber durch Verschieben seines Kolbens in seine entgegengesetzte Endlage die wiederbeschleunigung des Arbeitskolbens einleitet, während das gleiche Sfcaueröl den Xiapuisstauerkolban uleder in seine Anfangslage rsurüskschlebt, wobei der XiapulssteuerXolben die Usber-

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Strömöffnung in den OeItank für eine zwischenzeitliche Durchsptilung mit Steueröl und eine wirkungsvolle Entlüftung der Impuls steuerö!leitung wieder freigibt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen vollhydraulischen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste vollhydraulische Vorrichtung, wie aie vorteilhaft dort angewendet werden kann, wo mit kleiner oder nur unbedeutender Laständerung zu rechnen ist, wie z.B. bei Fadenführungen zu Spulvorrichtungen, .

FIg„ 2 die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung mit einzelnen Teilen in anderen Stellungen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Vorrichtung, welche vorteilhaft dort zur Verwendung gelangt, wo ir.it einer größseren Lageänderung zu rechnen ist, wie 2.B. bei. einem einfachen Kurzhobler mit verschiedenen Spanabnahmen,

FIg₃ 4 ebenfalls in schematischer Darstellung eine dritte Vorrichtung für die Anwendung bei grossen Zerspannungsmaschinen, beispielsweise Langhobelmaschinen,

Fig. 5 einen Axialschnitt des Hauptsteuerschiebers, und

:ig.. 6 einen li-ipulageber, ebenfalls im Axialschnitt.

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Xn Fig. 1 bezeichnet 1 einen Oeltank, von dem eine Saugleitung 2 zu einer Druckpumpe 3 führt. Von dieser führt eine Oeldruckleitung 4, in die ein Mengenregler 5 eingebaut ist, zu dem hydraulischen Steuerschieber 6. Dieser besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 6a (Fig. 1 und 5) und dem in diesem axial verstellbaren Kolben. Mit 6b bis 6i sind verschiedene Oelkammern des Schiebergehäuses 6a bezeichnet. Von den Kammern 6b und 6c führen zwei Leitungen 9a und 9b zu den Hubräumen 10a und 10b des Arbeltszylinders 10, in dem ein auf einer Kolbenstange 10c angeordneter Kolben 1Od axial verschiebbar geführt ist. Diese Kolbenstange 10c ist (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit dem, eine hin- und hergehende Bewegung ausführenden Maschinenoder Apparateteil verbunden. An ihren beiden Enden trägt die Kolbenstange 10c je eine Umsteuerelement 11 bzw. 12, von denen jedes mit einer schrägen Anschlagfläche 11a bzw. 12a versehen ist.

Mit 13 und 14 sind zwei an gewünschter Stelle am Maschinenbzw. Apparategestell angeordnete hydraulische Impulsgeber bezeichnet. Diese bestehen je aus einem Zylinder 13a bzw. 14a mit einem darin verschiebbaren Kölbchen 13b bzw. 14b. Diese sind mit aus dem Zylinder 13 bzw. 14 ausladenden Kolbenstangen versehen, deren Enden 13c bzw. 14c in die Bewegungsbahn der Umsteuerelemente 11,12 bzw. deren Anschlagflächen 11a und 12a hineinragen. Mit 13d bzw. 14d sind in den Zylindern 13,14 angeordnete Ueberlaufe bezeichnet, die offen sind, wenn sich die Kolben 13b,14b in der in Fig. 1 gezeichneten oberen Grenzstellung befinden, die jedoch zugedeckt werden, wenn sich die Kolben 13b,14b nach unten verschieben. Von diesen Ueberläufen 13d, 14d führen Leitungen 15 bzw. 16 zurück in den Oeltank. Die Hubräume 13a bzw. 14a der Impulsgeber 13,14 sind durch je eine Lei-

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tong 17 bzw. 18 mit den Oelkammern 6h bzw. 61 des Steuerschiebers 6 verbundene In jede dieser Leitungen ist ein Rückschlag-* ventil 19 bzw. 20 eingebaut, und zwar in Bypass-Schaltung mit einem einsteilbaren Drosselventil 21 bzw, 22,

Für die folgende Funktionsbeschreibung sei angenommen, dass sich die einseinen Teile der Vorrichtung in der Stellung nach Flg. 1 befinden. Hierbei fliesst von der Pumpe 3 gefördertes OaI durch die Druckleitung 4 und den Mengenregler 5 in die Kammer 6c des Steuerschiebers und von hier über die Leitung 9b in den Hubraum 10b des Arbeitszylinders 10, wobei Kolben 1Od, Kolbenstange 10c Und der mit dieser verbundene Maschinen- bzw. Apparateteil im Sinne des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles A nach links verschoben wird. Hierbei wird das im Hubraum 10a befindliche OeI verdrängt und fliesst über die Leitung 9a, sowie die Hiifcttf.naxider kommunizierenden Kammern 6b und 6d des Steuerschiebers durch die Leitungen ?a und 7d in den OeItank 1 zurück.

litt weiteren Verlauf der Bewegung des Arbeltskolbens 1Od in des Pfeiles A stösst die Anschlagfläche 11a des Um-

11 gegen das Kolbenstangenende 13c, wobei das KC-Xbohsn 13b das Impulsgebers nach unten verschoben wird, und dabei schon zu Beginn dieser Bewegung den üeberlauf 13d ab-3chl,Least:. Das aus dem Hubraum 13a des Impulsgebers verdrängte CeI fliesst nun durch die %'erhältnismässig dünne Leitung 17 und über daö Drosselventil 21 in die Oelkammer 6h des Steuerschieber», wobei sich der Kolben im Gehäuse 6a nach rechts verschiebt. Hierbei wird die Durchflussöffnung zwischen den Kammern 6d und 6b des Steuerschiebers durch den Kolbenteil 61 mehr und mehr verengt, wobei dem aus dem Hubraum 10a des Ar-■be;L :<izy). Inder« 10 verdrängten. OeI ein immer grösserer Widerstand e/itgagaagtisetst und dadurch die Bewegung des Kolbens 1Oe,

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Kolbenstange 10c und des damit verbundenen Marjchinen- oder Apparate teil-!-", .!unehaiend abgebremst wird,

Der Durchmesser und llub des Kölbchens 13b sowie der Hubraum des Steuerschiebers sind nun derart aufeinander abgestimmt,

dass am Ende der Bewegung der Kolbenstange 10c des Kölbchens ; 13b der Steuerschieber 6 in die in Fig. 2 dargestellte Mittelstellung gelangt, in v/eicher der Kolbenteil 6k dia Geldruckleitung 4 verschlossen hält. Bei der beschriebenen Verschie- ψ bung des Kolben3 des Steuerschiebers 6 nach rechts wird das in der Kammer 61 befindliche OeI verdrängt und fllesst über das Drosselventil 22, die Leitung 18, den Hubraum 14a des Impulsgebers 14 sowie unter Anhebung des Kölbchens 14b in seine obere Endlage über den Ueberlauf 14d und die Leitung ■ 16 in den Oeltank zurück *

, In der aus Flg., 2 ersichtlichen Mittelstellung des Kolbens des Steuerschiebers 6 lässt der Kolbenteil &1 zwischen den Kammern 6f und 6h einen engen Ringspalt frei. Dies hat zur Folge, dasα von der Druckleitung 4 über eine Leitung 23 fix eingestellter Drosselvorrichtung 22 Drucköl in die Kammer Sh fliesst, wobai der Kolben des Steuerschiebers weiter nach rechts verschoben wird. In der In Fig. 2 dargestellten Mittellage des Kolbenschiebers gibt der Kolbenteil 6m zwischen den Kammern 6g und 61 ebenfalls einen engen Ringapalt frei, so dass von der Druckleitung 4 auch über die Leitung 24 mit der eingebauten Drossel 25 OeI in die Kammer 6i gelangt. Dieses OeI kommt mit Bezug auf den Kolbenschieber jedoch nicht zur Wirkung, da dieses OeI über das Drosselventil 22, die Leitung 10. den. üeberlauf 14d sowie die Leitung 16 in den Oeltank entweichen kann. Diese Einrichtung gewährl: JU:;et die ständige Entlüftung und Versorgung der Impulsgeber mit dem erfordern-

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Ist der Kolben dis Steuerschiobers 6 in seiner rechten End-• Stellung angelangt, so gibt der Kolbenteil tik d5.e Einmündung de ^ Druckleitung 4 zu der Knnp.ier 6b frei, s-o da??? Drucköl über die Leiiutig Sa in den Hubraum i.Oa des. ArbGXt.szylir<ders gelangt. Hierbei werden Kolben 1Od, Kolbenstange ICo und der mit dieser verbundene Maschinen- oder Apparateteil im Sinne des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles B nach rechts verschoben, wobei das aus dem Hubraum 10b verdrängte OeI über die Leitung 9b, die Kammern 6c, 6e sowie die Leitungen 7b,7d und das Rückschlagventil 8 in den OeItank 1 zurückfliessen kann.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind die Kölbchen der Impulsgeber je durch eine Feder 13e, I4e belastet, die das Bestreben haben, die Kölbchen 13b, 14b in der oberen Endstellung zu halten.

Bei dem Ausführungsbeiftplel nach Fig. 3 bezeichnen wieder 1 den OeItank, 2 die Saugleitung, 3 die Oelpumpe, 4 die Druckleitung, 6 den Steuerschieber, 9a und 9b die von diesem zu den Hubräumen 10a und ICb des ArbeitsZylinders 10 führenden Leitungen, 11 und 12 die an der Kolbenstange 10c mit dem Kolben 1Od angeordneten Umsteuerelemente, 13 und 14 die Impulsgeber, 15 und 16 die Ueberlaufleitungen, 17 und 18 die die Impulsgeber mit dem Steuerschieber verbindenden Leitungen mit den Rückschlagventilen 19 und 20 und den dazu parallel geschalteten Drosselventilen 21 und 22.

Im Gegensatz ?.u dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und sind die zu den Kimraern 6f und 6g des Steuerschiebers führenden Leitvjngan 23 und 24 nicht nach dem Mengenregler 5, sondern, bei 26, vor tV?m Mengenregler 5 an die Druckleitung 4 angeschlossen, Ausserciere ist hler in die beider/ Steuerölzuleitungrn 23,24

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an Stelle der fixen Drossel 22,25 je ein Mengenregler 27 bzw. 28 eingebaut. Diese ermöglichen es, die Abstimmung der Betichleunigungsphase noch besser vornehmen zu können. Dies ist iaöbei;-::4ift-re rx.i.t Rücksicht auf grÖssere, eventuell wechselnde Laoten, die e& zu beschleunigen und verzögern gilt, von Bedeutung c Im übrigen entspricht die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Figc 3 derjenigen nach den Fig. 1 und 2.

Kai dein Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bezeichnen wieder 1 den OeItank, 2 die Saugleitung, 3 die Druckpumpe, 4 die zu dem Hauptsteuerschieber 6 führende Druckleitung, 9a und 9b die von diesem zu dem Ärbeitszylinder 10 führenden Leitungen, lOä den Arbeitrkolben mit der Kolbenstange 1Od und den an dieser befestigten Umsteuerelementen 11 und 12,13 und 14 die Impulsgeber mit den üeberlaufleitungen 15 und 16,17 und 18 die von den Impulsgebern zum Hauptsteuerschieber 6 führenden Leitungen mit den Rückschlagventilen 19 und 20 und den dazu, parallel geschalteten Drosselventilen 21 und 22.

In Gegensatz zu den beiden vorbesprochenen Ausführungsbeispielan ist. nach dem Beispiel nach Fig. 4 die Pumpe 3 für die elektrisch« Fördermengenversteilung und zusätzlich mit Schlupfausgleich für die Kompensation der internen Leckverluste der Pumpe, je nach Belastung und Druck, eingerichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Vorrichtung zudem eine H11fspumpe 29 mit konstanter Fördermenge zugeordnet. Von dieser HiHEspumpe 29 führt eine Leitung 30 au einem dem Arbeitβzylinder 10 vorgeschalteten, als Vler^ogschieber ausgebildeten HilfsstGuarschieber 31« Von diesem Vierwegschieber zweigen swei Leitungen 32 ■mö 33 3u den Leitiuv^n 9a und 9b ab, vähranü eine weitere LeI-Uog 34 zvm Gel tank - rrü erführt. Von der Hilfapunpe 29 führen über iJeiigenr&;3f.-r 3':'> a-io. 36 zwei veiter» L-«situnq«n 37 und 3c sn

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den Kammern 6f und 6g des Hauptsteuerschiebers· Die Hilfspumpe 29 ermöglicht es in Verbindung mit dem Vierwegsteuerschieber 31, den Arbeitszylindern 10 ohne die Hauptantriebspumpe 3, die auf Arbeitsgeschwindigkeit einreguliert ist, im Langsamgang zu betätigen.

Xn Fällen, bei denen nur geringe Lasten hin- und herzubewegen sind, wie z.B. bei Fadenführungen, bei denen der Bremsweg kurz ist, können die Impulssteuerkölbchen von der Kolbenstange 10c oder den damit verbundenen Maschinen- oder Apparateteilen direkt, d.h. ohne die schrägen Auflaufflächen 11a, 12a beaufschlagt werden, wobei die Impulssteuerkolbenstangen in der Bewegungsrichtung einander zugewendet sind.

Wenn dagegen Maschinentische umzusteuern sind, wie z.B. bei kleinen, oder bei schweren Werkzeugmaschinen, wie Langhobelmaschinen, sind zweckmässigerweise Umsteuerkurven bzw. Anschlagflächen zu empfehlen, die entsprechend dem Bremsweg den Eindrückkolbenhub der senkrecht zur Hubbewegung des Arbeitskolbens angeordneten Impulssteuerkölbchen übersetzen und auch bei ausgeschalteter Hauptpumpe mit dem OeI der Hilfspumpe 29 im Schleichgang überfahren werden können.

Zweckmässigerweise ist der Steuerschieber 6 derart ausgebildet, dass in der Mittellage des Kolbens (Fig. 5) die beiden Dichtungskanten 6k* und 6k" des mittleren Kolbenbundes 6k, sowie auch die inneren Dichtungskanten 61" und 6m" der beiden äusseren Kolbenbünde 61 und 6m mit den Dichtungskanten 6d', 4',4" und 6e' der Oelkammern 6d und 6e bzw. der Ausmündung der Druckleitung 4 bündig sind respektiv in einer Ebene liegen und damit nicht üine Flächen-, sondern eine Liniendichtung bewirken, wäh-

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rend die äusseren Kanten 61' und 6m* der Kolbenbünde 61 und 6m gegenüber den Kanten 6£* und 6g' der Oelkammern 6f und 6g zurückstehen und dadurch einen Ringspalt bilden.

Es ist auch möglich, die regulierbaren Drosselrückschlagventile 19,21 bzw. 20/22 in das Gehäuse 6a des Steuerschiebers 6 einzubauen, wie diis in Fig. 5 schematisch angedeutet ist.

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PATENT A N SPRUECHE :

1.J Volihydrauliache Vorrichtung an Maschine oder Apparat mit geradlinig hin- und hergehendem Teil für weitgehend last- und geschwindigkeitsunabhängige Genauigkeitsumsteuerung der Bewegung des Teils zwischen zwei einstellbaren Umsteuerpunkten, mit einer Druckölpumpe, mindestens einem Arbeitszylinderkolbensystem, einem Hauptsteuerschieber und mindestens zwei vom bewegten Teil betätigten Impulssteuerkolben, dadurch gekennzeichnet, dass der angesteuerte Impulssteuerkolben (13b,14b) unmittelbar nach der Einleitung der Impulsbewegung eine zu dem Oeltank (I) führende Ueberströmleifcung (15,16) abschliesst, wobei das vom Kolben (13b,14b) verdrängte OeI durch eine Oelleitung (17,18) den Kolben des Steuerschiebern (6) in seine Sperrmittellage verschiebt, dabei einen Ringspalt für den Zutritt eines der Hatiptdruckölleitung (4) gedrosselt, oder einer Hilf3pumpe (29) direkt entnommenen Steueröls freigibt, so dass der Steuerschieber (6) durch Verschiebung seines Kolbens 3η seine entgegengesetzte Endlage die Wiederbeschleunigung des Arbeitskolbens einleitet, während das gleiche Steueröl den Impulssteuerkolben (13b,14b) wieder in seine Anfangslage zurückschiebt, wobei der Impulssteuerkolben die Ucberströmöffnung (13d,14d) in den Oeltank für eine zwischenzeitliche Durchspülung mit Steueröl und eine wirkungsvolle Entlüftung der Impulssteuerölleitung (17,18) wieder freigibt.

2c Vollhydraulisehe Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass zwischen den Impulsgebern (13,14) und Oelkrmmsrn (6Ii₇61} des Steuerschiebers (6) jt ein iregulierbares Dronrc\^rr'Uc!i?chl«rYe-itil (19,21 bisv/. 20,22) λ. mgesehen ist.

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3. Vollhydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2_r dadurch gekennzeichnet, dass in Steuerölleitungen (23,24) zum Steuerschieber (6) fix eingestellte Drosselventile (22_f25), oder druckunabhängige Mengenregler (27,28) eingebaut sind,

4„ Vollhydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1,2 und 3 mit Hilfspumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe (29) neben der Lieferung des den Hauptsteuerschieber (6) in seine Beschleunigungsphase verschiebenden Steueröls über einen dem Arbeitszylinder (10) vorgelagerten Hilfs-" Steuerschieber (31) den Arbeitszylinder (10) für einen Schleichgang mit Drucköl versorgt.

5. Vollhydraulische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die regulierbaren Drosselrückschlagventile (19,21 bzw„ 20,22) in das Gehäuse (6a) des Steuerschie-• bers (6) eingebaut sind.

«. Vollhydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittellage des Kolbens des Steuerschiebers (6) zwei Dichtungskanten (6k* und 6k") eines mitt- : leren Kolbenbundes (6k) sowie Innere Dichtungskanten (61* und 6m") von aus s er en Kolbenbünden (61 und 6m) mit Dichtungs-[ kanten (4',4" bzw. 6d' und 6e·) der Auswuchtung der Drucköl- * leitung (4) bzw. von Oelkammern (6d und 6e) bündig sind bzw« in einer Ebene liegen, so dass sie eine Liniendichtung bewirken, während die äusseren Kanten (61' und 6m¹) der Kolbenbünde (61 und 6m) gegenüber den Kanten (6f· und 6g¹) von OeXkanunsrn (6f und 6g) zurückstehen und dadurch einen Ring-

spalt bilden. · '

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