DE1943455C3 - Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten von Eilvorschub auf Arbeitsvorschub bei einer druckluftbetriebenen Bohrvorschubeinheit - Google Patents

Description

40 Schnellschiuß notwendigen Drossel, wenn das Ventil

wieder geöffnet werden soll.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttäti- Demgegenüber spricht das Schließventil der erfingen Umschalten von Eilvorschub auf Arbeitsvorschub dungsgemäßen Umschalteinrichtung nicht nur beim bei einer druckluftbetriebenen Bohrvorschubeinheit mit Auftreffen des Werkstücks auf das Werkzeug praktisch hydraulischer Regelung der Vorschubgeschwindigkeit 45 verzögerungsfrei an, sondern verbleibt auch dann in durch Verdrängung von Flüssigkeit mittels eines mit Schließstellung, wenn der Druck auf der Eingangsseite dem Werkzeug bewegten Kolbens über zwei parallele des Schließventils wieder ansteigt während die öffnung Leitungen, deren eine als Drosselleitung zur Steuerung des Ventils von selbst mit der Umkehr des Flüssigkeitsdes Arbeitsvorschubs ausgebildet ist, während die Stroms bei der Umschaltung auf Rückholen erfolgt,
andere zwar drosselfrei ist, aber ein Schließventil zur 50 In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Beendigung des Eilvorschubs enthält. Feder als Luftfeder ausgebildet, wozu die der anderen

Bei einer bekannten Ausführung einer solchen Stirnseite des Ventilkolbens gegenüberliegende Ventil-Einrichtung ist das Schließventil in Schließrichtung gehäusewand als Membran ausgebildet sein kann, die vorbelastet und wird durch Druckluft geöffnet gehalten. einen Luftspeicher abschließt. Ebensogut ist es aber Wenn das Werkzeug auf die zu bearbeitende Fläche 55 auch möglich der anderen Stirnseite des Ventilkolbens stößt, wird für die Druckluft ein Abfluß geöffnet, und das gegenüber einen weiteren Kolben anzuordnen, der von Ventil schließt. Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser einer mechanischen Feder belastet ist
Einrichtung ist jedoch verhältnismäßig gering, und unter Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung

ungünstigen Bedingungen muß das Werkzeug noch sieht vor. daß der Kolben zwecks Minderung der beträchtliche Kräfte aufnehmen, bevor endlich vom Eil- 60 Druckschwankungsempfindlichkeit auf seiner vom in auf den Arbeitsvorschub umgeschaltet wird. der drosselfreien Leitung herrschenden Druck beauf-

Es sind auch Einrichtungen der eingangs genannten schlagten Stirnseite durch eine weitere Feder belastet Art bekannt, bei denen das Schließventil durch ist

Druckluft unmittelbar oder elektropneumatisch ge- Eine besonders zweckmäßige Ausbildung des Ventilschlossen wird. Dabei handelt es sich jedoch stets um 65 kolbens ergibt sich schließlich erfindungsgemäß da-Steuerungen mit Festwerteinstellungen, bei weichen der durch, daß dieser als Differentialtauchkolben ausgebil-Umschaltpunkt auf das größtmöglich vorkommende det ist, dessen größere Stirnfläche mit einer schulterför-Arbeitsstück einer Bearbeitungsserie eingestellt werden migen Dichtfläche im Ventilgehäuse zusammenwirkt

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g-1 einen Längsschnitt durch eine druckluftgetriebene Bohrvorschubeinheit mit hydraulischer Regelung der Vorschubgeschwindigkeit,

Fig.2 in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch den hinteren Teil der Bohrvorschubeinheit nach Fig. 1 mit schematischer Darstellung einer Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten von Eilvorschub auf Arbeitsvorschub gemäß der Erfindung und

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des bei der Einrichtung nach F i g. 3 verwendeten Schließventils.

Die in Fig. 1 abgebildete Bohrvorschubeinheit besteht in grober Gliederung aus einem feststehenden Gehäuse 11 und einer darin axial beweglich aufgenommenen Bohreinheit. Das Gehäuse 11 gliedert sich in ein vorderes Gehäuseteil 17 in Gestalt eines Zylinders, der — gegebenenfalls zusammen mit einer Anzahl weiterer gleicher oder ähnlicher Einrichtungen — an einen nicht gezeigten Tragrahmen befestigt werden kann, ein mittleres Gehäuseteil 12, bestehend aus einem Zylinder 20 und einem abnehmbaren Ventilblock 14, und ein hinteres Gehäuseteil 13. Zur Bohreinheit gehören: ein Spannfutter 15 zur Aufnahme eines Werkzeugs 10, beispielsweise eines Bohrers, ein dieses antreibender Motor 16, dessen hinteres Ende als im vorderen Gehäuseteil 17 geführter Vorschubkolben 16a ausgebil det ist, und eine Kolbenstange 18 mit einem vom Vorschubkolben 16a getrennten Rückholkolben 19, der im Zylinder 20 axial verschieblich ist Die Kolbenstange 18 gleitet in einer Büchse 25, welche das vordere Gehäuseteil 17 vom Zylinder 20 trennt und beide gegeneinander abdichtet. Hinter dem Rückholkolben 19 ist die Kolbenstange 18 als Schaltnockenträger 22 ausgebildet und hierzu mit einem Gewinde zur Verstellung eines mit einer federbelasteten Kugel 69 zusammenwirkenden Umschaltrings 68 sowie einer Endanschlagscheibe 67 versehen. Drehungen zwischen der Bohreinheit und ihrem Gehäuse 11 werden durch Keile auf der Umfangsfläche des Motors 16 verhindert, die mit passenden Nuten in einer mit d^m vorderen Gehäuseteil 17 fest verbundenen Büchse 21 in Eingriff stehen.

In der in Fig. 2 gezeichneten Stellung ist der Zylinderraum 26 des Zylinders 20 vor dem Rückholkolben 19 mit einer hydraulischen Flüssigkeit, im allgemeinen öl, gefüllt. Über ein Leitungssystem im Ventilblock 14, zu welchem Leitungen 45 bis 48 und verschiedene Ventile 49 bis 53 gehören, besteht eine Verbindung vom Zylinderraum 26 zu einem ringförmigen Vorratsbehälter 28 für die hydraulische Flüssigkeit, der von einer inneren ringförmigen Luftkammer 27 durch eine dichtende elastische Membran 29 getrennt ist. Durch Leitungen 30, 31 können die Luftkammer 27 und ein Zylinderraum 32 im vorderen Gehäuseteil 17, der mit dem Kolben 16a am rückseitigen Ende des Motors 16 zusammenwirkt, mit Druckluft beaufschlagt werden. Die Entlüftung der Luftkammer 27 und des g₀ Zylinderraums 32 geschieht ebenso wie die Druckluftzufuhr zu den Leitungen 30, 31 über ein pneumatisch gesteuertes Wegeventil 33, das im Ventilblock 14 angeordnet ist und einen axial verschieblichen Ventilkolben 34 aufweist.

Durch eine Hauptzufuhrleitung 35 gelangt Druckluft an das Wegeventil 33 und strömt dort durch Drosselbohruneen 36.37 im Ventilkolben 34 kontinuierlich in zwei an dessen Ende angeordnete Steuerkammern, die mit Steuerleitunge." 38 bzw. 39 verbunden sind. Die Umschaltung des Wegeventils 33 erfolgt durch Entlüften entweder der Leitung 38 oder der Leitung 39. Zu diesem Zweck sind Entlüftungsventile 40, 41 und 42 an den Steuerleitungen 38 und 39 angeschlossen. Das Entlüftungsventil 40 wird bei handbetätigtem Stari benutzt Das Entlüftungsventil 41 wird zur handbetätigten Unterbrechung und zum Anhalten des Vorschubs betätigt. Das Entlüftungsventil 42 ist ein Endschalter, der am Ende eines durch die Stellung der Endanschlagscheibe 67 bestimmten Vorschubwegs den Rückhub einleitet. Durch Entlüften an die Steuerleitungen 38 bzw. 39 angeschlossener Leitungen 43 und 44 ist auch eine Fernsteuerung möglich. Solange die Fernsteuerung nicht gebraucht wird, werden die Leitungen 43, 44 geschlossen gehalten. Durch Verwendung von O-Ringen (nicht dargestellt) zum Abdichten zwischen dem Ventilkörper 34 und der ihn aufnehmenden Zylinderbohrung des Wegeventils 33 wird eine genügend große Reibung erhalten, die den Ventilkörper 34 in der durch Entlüften einer der Steuerleitungen 38,39 herbeigeführten Stellung verbleiben läßt.

Wenn der Ventilkolben 34 durch Entlüften der Sleuerleitung 38 seine Stellung für Vorschub (nicht gezeichnet) einnimmt, strömt Druckluft von der mit einer geeigneten Druckluftquelle verbundenen Hauptzufuhrleitung 35 durch das Wegeventil 33 und den Kanal 30 zum Zytinderraum 32 und bewirkt den Vorschub des Motors 16. Der gleichzeitig mit nach vorn bewegte Rückholkolben 19 verdrängt hydraulische Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 26 durch eine Leitung 45, die sich in eine Leitung 46 und eine Leitung 47 bis 48 verzweigt. Die Flüssigkeit wird über diese Kanäle in den Vorratsbehälter 28 gedrückt, wie noch im einzelnen erläutert werden wird. Da gleichzeitig die Luftkammer

27 über die Leitung 31 entlüftet ist, setzt die elastische Membran 29 der Auffüllung des Vorratsbehälters 28 keinen Widerstand entgegen.

Wird umgekehrt die Steuerleitung 39 entlüftet, so wird der Ventilkolben 34 des Wegeventils 33 in die entgegengesetzte Stellung verschoben, die in F i g. 2 dargestellt ist. Nunmehr wird die Luftkammer 27 über die Leitung 31 unter Druck gesetzt, während die Leitung 30 entlüftet wird. Dadurch wird die im Vorratsbehälter

28 befindliche hydraulische Flüssigkeit größtenteils durch die Leitungen 48, 47, 45 in den Zylinderraum 2G zurückgefördert. Dieser Leitungsweg enthält ein einstellbares Drosselventil 50, ein Rückschlagventil 51 und ein Schließventil 53. In F i g. 2 sind die genannten Teile in einer Stellung gezeichnet in welcher sie den Rückstrom der hydraulischen Flüssigkeit freigeben. Parallel zum Drosselventil 50 und zum Rückschlagventil 51 liegt in der Leitung 48 ein Rückschlagventil 52, das — umgekehrt wie das Rückschlagventil 51 — für den Rückstrom der hydraulischen Flüssigkeit vom Vorratsbehälter 28 zum Zylinderraum 26 geschlossen ii'.. Ein kleiner Teil der rückströmenden Flüssigkeit fließt durch die Parallelleitung 46, in der ebenfalls ein einstellbares Drosselventil 49 angeordnet ist. Durch die in den Zylinderraum 26 rückströmende Flüssigkeit werden mit dem Rückholkolben 19 auch der Motor 16 und das Werkzeug 10 zurückgezogen. Die Rückholgeschwindigkeit läßt sich am Drosselventil 50 einstellen.

Das bereits erwähnte Schlußventil 53 hat einen Ventilkolben 57 mit einseitig verstärktem Kopf 56, dessen in Schließrichtung weisende Stirnseite 55 mit einer festen Dichtfläche 61 im Ventilblock 14 zusam-

menwirkt. Auf der gegenüberliegenden Kolbenseite wird die dortige Stirnseite 54 des Ventilkolbens 57 durch den Druck in einem Zylinderraum 62 beaufschlagt. Eine Leitung 58 mit einer Drosselstelle 58' axial durch den Ventilkolben 57 verbindet den Zylinderraum 62 mit der auf der gegenüberliegenden Seite des Ventils mündenden Leitung 48. Den stirnseitigen Abschluß des Zylinderraums 62 bildet eine als elastische Membran ausgebildete Ventilgehäusewand 63, die den Zylinderraum 62 von einer Feder 65 in Form einer abgeschlossenen Luftkammer trennt. Der Ventilkolben 57 unterliegt sowohl den auf die gegenüberliegenden Stirnseiten 54 und 55 des Ventilkolbens 57 und auf eine der Stirnseite 55 gegenüberliegenden Schulterfläche 59 am Kopf 56 wirkenden Flüssigkeitsdrücken als auch der Kraft einer Feder 66. Der Druck der hydraulischen Flüssigkeit im Zylinderraum 62 richtet sich in der gezeigten Stellung der Teile nach dem Druck in der Leitung 48, da über die Leitung 58 langsam, aber kontinuierlich ein Druckausgleich stattzufinden vermag. Das Schließventil 53 wird also allein unter der Wirkung der Feder 66 offen gehalten, wobei die Größe des Drucks im hydraulischen System grundsätzlich belanglos ist. Langsame Druckänderungen werden über die Leitung 58 ausgeglichen.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Schnellschlußventils dargestellt, bei welchem der Ventilkolben 57' nicht wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung durch Anlage an eine ebene Dichtfläche eine Leitung abschließt, sondern durch Verschließen eines radialen Leitungsanschlusses. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Gehäusewand 63 nicht als Membran, sondern als ein Kolben 70 und die Feder 65 nicht als Luftfeder sondern als eine Wendelfeder 71 ausgebildet ist. Die übrigen Einzelheiten entsprechen denen der Ausführungsform nach F i g. 2 und sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsweise des Schließventils 53 wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Es sei angenommen, daß die Rückholbewegung abgeschlossen ist und sich die axial bewegliche Bohreinheit nunmehr in ihrer hintersten Stellung befindet, während die Luftkammer 27 unter Druck steht. Das Schließventil 53 ist wegen der Wirkung der Feder

66 geöffnet.

Die Vorschubbewegung beginnt, sowie die Steuerleitung 38 des Wegeventils 33 entweder durch Betätigen des Entlüftungsventils 40 oder über die Leitung 43 entlüftet wird. Da das Schließventil 53 zunächst in der gezeigten Stellung geöffnet bleibt und ebenso wie das Rückschlagventil 52 einen verhältnismäßig geringen Strömungswiderstand für die durch den Rückholkolben 19 verdrängte Flüssigkeit darstellt, bewegt sich das Werkzeug 10 zu Beginn sehr schnell auf ein Werkstück 9 zu (Eilvorschub). Die verhältnismäßig schwache Feder 66 reicht dabei gerade aus, um die dynamischen Kräfte, welche die Tendenz haben, das Schließventil 53 zu schließen, zu überwinden.

Dann erreicht das Werkzeug 10 das Werkstück 9, wodurch der Kolben 16a eine höhere axiale Belastung erfährt, und seine Vorschubgeschwindigkeit entsprechend abfällt. Dadurch fällt aber auch der Druck in den Leitungen 47 bis 48 plötzlich ab, was sich sofort am Kopf 56 des Ventilkolbens 57 bemerkbar macht, und zwar entgegenwirkend an dessen unterschiedlich großen Kolbenflächen bzw. Stirnseiten 55 und 59. Am anderen Kolbenende steht hingegen der Druck der (Luft-) Feder 65 unverändert an und führt — weil sich die Druckänderung in den Leitungen 47 und 48 über die mit der Drosselstelle 58' versehene Leitung 58 nicht so schnell fortpflanzen kann — zu ihrer Expansion über die Membran bzw. Gehäusewand 63, wodurch der Ventilkolben 57 in Anlage gegen die Dichtfläche 61 kommt und die Leitung 48 von der Leitung 47 abgetrennt wird.

Zwar fällt über die Leitung 58 auch der Druck im Zylinderraum 62 nach einiger Zeit entsprechend ab, doch bleibt das Schließventil 53 dennoch geschlossen, da der in der Leitung 47 herrschende Druck jetzt nur noch auf die ringförmige Kolben- bzw. Schulterfläche 59 wirkt und die Feder 66 zu schwach ist, um diese hydraulische Kraft zu überwinden.

Nunmehr findet der Arbeitsvorschub statt, dessen Geschwindigkeit am Drosselventil 49 in der Leitung 46 einstellbar ist. Vom Vorschub wird auf Rücklau! umgeschaltet, wenn die Endanschlagscheibe 67 das Entlüftungsventil 42 betätigt, so daß die Steuerleitung 3i entlüftet wird und der Ventilkolben 34 des Wegeventil« 33 seine Stellung wechselt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

muß. Bei allen kleineren Werkstücken wird der Patentansprüche: Eilvorschub zu früh abgebrochen, so daß stets Zeitverluste infolge vorzeitigen Einschaltens des langsa-

1. Einrichtung zum selbsttätigen Umschalten von meren Arbeitsvorschubs entstehen. Außerdem ergibt Eilvorschub auf Arbeitsvorschub bei einer druckluft- 5 sich ein weiterer Zeitverlust bei derartigen mit Nocken betriebenen Bohrvorschubeinheit mit hydraulischer arbeitenden Steuerungen aus der zurückzulegenden Regelung der Vorschubgeschwindigk'eit durch Ver- Wegstrecke am Nocken sowie gegebenenfalls aus dem drängung von Flüssigkeit mittels eines mit dem Ankerweg bei Magnetventilen im Falle zusätzlicher Werkzeug bewegten Kolbens über zwei parallele elektrischer Steuerung. Auch dadurch muß der Eilvor-Leitungen, deren eine als Drosselleitung zur io schub früher als nötig ausgeschaltet werden, damit der Steuerung des Arbeitsvorschubs ausgebildet ist, Schaltvorgang, dessen Dauer auch noch infolge während die andere zwar drosselfrei ist, aber ein wechselnder Reibungs- und Temperatureinflüsse Schließventil zur Beendigung des Eilvorschubs schwanken kann mit Sicherheit abgeschlossen ist, bevor enthält dadurch g e k e η η ζ e i c h η e:, daß der das Werkzeug gegen das Arbeitsstück anfährt, andern-Ventilkolben (57,57') des Schließventils (53) auf der 15 falls die Gefahr eines Werkzeugbruchs besteht
in Schließrichtung weisenden Stirnseite (55) unmit- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung

teibar und auf der entgegengesetzten Stirnseite (54) der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilüber eine eine Drosselstelle (58') aufweisende den, daß die Umschaltung von Eiivorschub auf Leitung (58 ) vom in der drosselfreien Leitung (47) Arbeitsvorschub ohne Festwerteinstellung unmittelbar herrschenden hydraulischen Druck beaufschlagt ist 20 beim Auftreffen des Werkzeugs auf das Werkstück und daß die Ventilgehäusewand (63) vor der praktisch verzögerungsfrei erfolgt
entgegengesetzten Stirnseite (54) des Ventilkolbens Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst.

(57) elastisch nachgiebig ausgebildet und von einer daß der Ventilkolben des Schließventils auf der in Feder (65) vorbelastet ist. Schließrichtung weisenden Stirnseite unmittelbar und

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 auf der entgegengesetzten Stirnseite über eine eine zeichnet, daß die Feder (65) als Luftfedei ausgebildet Drosselstelle aufweisende Leitung vom in der drosselist, freien Leitung herrschenden hydraulischen Druck

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch beaufschlagt ist und daß die Ventilgehäusewand vor der gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (57) zwecks entgegengesetzten Stirnseite des Kolbens elastisch Minderung der Druckschwankungsempfindlichkeit 30 nachgiebig ausgebildet und von einer Feder vorbelastet auf seiner vom in der drosselfreien Leitung (47) ist.

herrschenden Druck beaufschlagten Stirnseite (55) Schließventile, die auf ein plötzliches Absinken des

durch eine weitere Feder (66) belastet ist. Drucks auf der Eingangsseite des Ventils ansprechen,

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, sind zwar als solche in verschiedenen Ausführungen dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (57) 35 bekannt Sie bleiben jedoch entweder nach dem als Differentialtauchkolben ausgebildet ist, dessen Druckabfall nur dann geschlossen, wenn auch der Druck größere Stirnfläche (55) mit einer schulterförmigen auf der Eingangsseite niedrig bleibt bzw. auf der Dichtfläche (61) im Ventilblock (14) zusammenwirkt. Ausgangsseite einen relativ höheren Wert behält, oder

es bedarf besonderer Manipulationen an einer für den