DE2045736A1 - Steuervorrichtung insbesondere für eine numerische Steuerung - Google Patents

Description

• Steuervorrichtung insbesondere für eine numerische Steuerung Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung inabesondere fUr eine numerische Steuerung mit einem Drehschaltventil, dessen Steuerkolben einmal mit einem regelbaren Antriebsmotor und einmal mit einem Hydromotor unter Einschaltung eines Verstellgliedes verbunden ist. Bei einer bekannten AusfUhrung dieser Art ist der Antriebsmotor als elektrischer Schrittmotor ausgebildet. Wenn solche elektrohydraulische Impulsmotoren insbesondere zur Wegesteuerung einsetzbar sein sollen, dann müssen das Drehschaltventil mit höchster Genauigkeit gearbeitet sein und als Hydromotor läßt sich nur ein teuerer leckölarmer Axialkolbenmotor verwenden. Trotz der hohen Präzision bleibt die Wegeverstellung abhängig von den Viskositätsänderungen des Druckmediums z.3. durch Temperaturbeeinflussungen und es mAssen Jeweils umfangreiche AbstimiEngen auf die gegebenen Reibung und BelastungsverhEltnisse vorgenommen werden. Man hat versucht, die Drehzahlbeeinflussungen durch die Belastungsverhältnisse weitgehend dadurch zu elemenieren, daß durch Einschaltung eines Impulswandlers eine gleichmäßige Gesamtverstärkung erzielt wird, der Aufwand ist aber erheblich. Darttber hinaus gestaltet sich der Drehrichtungewechsel beztiglich der Steuergenauigkeit schwierig, der Regelbereich ist klein, die Drehzahlen sind nach oben begrenzt. Eine RUckmeldung, ob gemäß den entsprechenden Eingangsimpulsen die vorgeschriebenen Wege exakt zurilckgelegt worden sind, läßt sich nicht vornehmen und schon allein beim Einsatz zur Geschwindigkeitssteuerung kann bei kleinsten Drehzahlen eine gleichmäßige Drehung nicht erreicht werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der angefuhrten Nachteile eine Vorrichtung zu schaffen, die einfach bauend mit normalen Toleranzen herstellbar ist, bei der alle Arten von Hydromotoren wie Axialkolbenmotoren, Drehflügelmotoren, FlUgelzellenmotoren, Radialkolbenmotoren und Zahnradmotoren eingesetzt werden können und mit der insbesondere bei Wegesteuerungen eine größtmögliche Genauigkeit ohne wesentlichen Aufwand zur Ausschaltung von Nebenbeeinflussungen erreicht werden kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß mit der Abtriebswelle des Hydromotors ein Weggeber verbunden ist, Uber dessen Signale der Antriebsmotor steuerbar ist. Besonders einSchwird die Anordnung dadurch, daß zur Bildung des Weggebers zwischen dem Hydromotor und dem Steuerkolben ein Kegeiradantrieb zum Antrieb einer elektrisch abtastbaren Zählscheibe angeordnet ist. Die Abtastung läßt sich zweckmäßig fotoelektrisch oder induktiv vornehmen. Bei einer bevorzugten Bauform ist eine Zwischenwelle vorgesehen, die an ihren Enden Uber Kupplungsglieder mit der Abtriebswelle des Hydromotors und mit dem Steuerkolben gekuppelt ist und die ein Stirnrad trägt, das Uber ein Kegelrad spielfrei eine Achse mit der Zählscheibe antreibt. Die Achse steht senkrecht zur Zwischenwelle und beide sind in einem Gehäusezwischenteil zwischen Drehschaltventil und Hydromotor untergebracht. Durch die Wahl verschiedener bersetzungsverhältnisse kann das Auflösungsvermögen des Weggebers beliebig verändert werden.
• Zur automatischen Einstellung des synchronen Laufes zwischen der Welle des Antriebsmotors und der Abtriebswelle des Hydromotors laufen in bekannter Weise der Antriebsmotor und der Hydromotor entgegengesetzt zueinander um, zur Bildung des Verstellgliedes ist am einen Ende des Steuerkolbens ein Schraubgewinde angeordnet, das mit einer GewindehUlse zusammenarbeitet.
• Erfindungsgemäß ist nun die mit dem Schraubgewinde des Steuerkolbens zusammenarbeitende Gewindehülse formschlüssig mit dem Antriebsmotor verbunden und das andere Ende des Steuerkolbens ist Uber eine Verschiebekupplung mit der Antriebswelle des Hydromotors bzw. einer Zwischenwelle verbunden. Dadurch ergibt sich eine leistungsmäßig besonders gUnstige Verstellung.
• Nach der Erfindung ist der Antriebsmotor als Gleichstrommotor ausgebildet, der zur Konstanthaltung der Drehzahl formschlUssig mit einem Tacho-Generator verbunden ist, der eine der Drehzahl proportionale Spannung abgibt. Ist die angestrebte Positionierung erreicht, wird vom Weggeber ein Rückimpuls abgegeben. Da sich der Steuerkolben noch nicht in seiner Schließlage befindet, läuft der Hydromotor nach, z.B. durch eine Kondensatorentladung ist aber dafür Sorge getragen, daß dia Welle des Antriebsmotors z.B. um 100 in ktirzester Zeit (z.B. zwei Millisekunden) rUckdreht und dadurch der Steuerkolben den Durchgang des Druckmediums zum Hydromotor schlagartig unterbindet.
• Um gegebenenfalls eine i'oitionierung nachregeln bzw. eine Handzustellung eines Supports oder dergleichen vornehmen zu können, ist die Welle des Antriebsmotors nach außen gefUhrt und mit einem Handrad versehen.
• Entsprechend der Verstellung des Gleichstrommotors von Hand läuft der Hydromotor wie bei einer Kopiere teuerung um den gleichen Wert nach.
• Fertigung und Montage vereinfachen sich dadurch, daß auf die eine Stirnseite des Drehschaltventiles der Antriebsmotor und auf die andere Stirnseite der Gehäusezwisohenteil und auf diesen der Hydromotor aufgesetzt sind und sich beim Aufsetzen die Welle des Antriebsmotor mit dem Versteliglied, der Steuerkolben mit der Zwischenwelle und die Zwischenwelle mit der Abtriebewelle des Hydromotors direkt oder Uber entsprechende Zwischenglieder kuppeln.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise AusfUhrungsform darstellt, näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längeschnitt durch eine Steuervorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 einen teilweisen Schnitt hierzu gemäß der Linie II-II in Fig. 1.
• In einem Gehäuse 1 eines Drehschalventiles 2 befindet sich ein dreh- und axial verschiebbarer Steuerkolben 3, der Öffnungen fUr ein Druckmedium freigeben und verschließen kann. Dieser Steuerkolben 3 ist einerseits mit einer Abtriebswelle 4 eines Hydromotors 5 und andererseits Uber ein Verstellglied 6 mit einem regelbaren Antriebsmotor 7 verbunden. Zur Bildung des Verstellgliedes 6 ist das eine Ende des Steuerkolbens 3 mit einem Schraubgewinde 8 versehen, das in eine Gewindehülse 9 eingreift, die axial im Gehäuse 1 festgehalten ist und mit einer Welle 10 des Antrieb motors 7 gekuppelt ist. Der Antriebsmotor 7 besteht aus einem Gleichstrommotor 11, der formschlUssig mit einem Tacho-Generator 12 verbunden ist. Die Welle 10 dringt andernends nach außen und läßt sich über ein Handrad 13 verstellen.
• In einem Gehäusezwischenteil 14 ist eine axial feststehende Zwischenwelle 15 drehbar gelagert, die Uber eine Verschiebekupplung 16 mit dem einen Ende des Steuerkolbens 3 und Uber ein Kupplungsglied 17 mit der Abtriebswelle 4 des Hydromotors 5 in Umfangarichtung form6chlUssig verbunden ist. Sie trägt stirnseitig ein Stirnrad 18, das mit einem Kegelrad 19 einer ebenfalls im Gehäusezwischenteil 14 gelagerten Achse 20 kämmt.
• Dieser Kegelradantrieb 21 bildet zusammen mit einer Zählscheibe 22 und einem z.B. fotoelektrisch arbeitenden Abtaster 23 einen Weggeber 24, der bei einstellbaren Impulszahlen Steuersignale zur Steuerung des Gleichstrommotors 11 abgibt.
• Der Antriebsmotor 7 ist an die eine Stirnseite des Gehäuses 1 des Drehschaltventiles 2 und der Gehäusezwischenteil 14 an die andere Stirnseite des Gehäuses 1 angeschlossen, der Hydromotor 5 ist auf den Gehäusezwischenteil 14 aufgesetzt, dabei kuppeln sich die Welle 10 mit dem Verstellglied 6, der Steuerkolben 3 Uber die Verschiebekupplung 16 mit der Zwischenwelle 15 Uber das Kupplungsglied 17 mit der Abtriebswelle 4 des Hydromotors 5.
• Beim Einschalten des Gleichstrommotors 11 in einer vorgegebenen Richtung wird die Gewindehülse 9 angetriebes, Da sich der Steuerkolben 3 durch seine zwangsläufige Kupplung mit der Ab trieb swelle 4 des Hydromotors 5 zunächst nicht drehen kann, wird er Uber das Schraubgewinde 8 axial verschoben. Dadurch öffnen sich die Steuerschlitze und das Druckmedium gelangt zum Hydromotor 5, der zu laufen beginnt. In bekannter Weise wird jeweils die eine Seite des Motors 5 mit Druck beaufschlagt und die andere mit dem RUcklauf verbunden. Der Hydromotor 5 dreht in entgegengesetzter Drehrichtung wie der Gleichstrommotor 11, und zwar zunächst etwas schneller, so daß der Steuerkolben 3 wieder zuruckgestellt wird, und zwar so lange, bis die beiden Motoren synchron laufen. Es findet also eine automatische Einregelung statt, wobei die Drehzahl der Welle 10 des Gleichstrommotors 11 dem Soll-Wert und die Drehzahl der Abtriebswelle 4 des Hydromotors 5 dem Ist-Wert entspricht. Will sich die Drehzahl des Hydromotors 5 z.B. durch Lastschwankungen oder Leckölverluste ändern, so tritt sofort eine enteprechende Verschiebung des Steuerkolbens 3 durch die Differenzdrehzahl ein, so daß der Synchronlauf automatiech wiederhergestellt wird.
• Bei der Wegesteuerung wird z.B. über das Wellenende 25 der Abtriebswelle 4 ein Support angetrieben, die Zahl der Umdrehungen der Abtriebswelle 4 ist direkt proportional dem zurEckgelegten Weg. Diese Umdrehungen werden mit einer bestimmten Ubersetzung spielfrei, dazu wird z.B. die Achse 20 ueber Tellerfedern 26 mit dem Kegelrad19 gegen das Stirnrad 18 gedrUckt, auf die Bählscheibe 22 Ubertragen und Uber den geeigneten Abtaster 23 werden beispielsweise Impulse abgegeben und über eine entsprechende Nachschaltung gezählt.
• Bei einer bestimmten Zahl gibt der Weggeber 24 ein Ausgangssignal, das die Drehzahl des Gleichstrommotors 11 entsprechend beeinflußt. Hat das vom Hydromotor 5 angetriebene Aggregat seine Position erreicht, wird der Motor 11 abgeschaltet oder umgesteuert, bei der Abschaltung wird ein RUckdrehmoment ausgelöst, damit der Steuerkolben 5 in kürzester Zeit in seine Schließstellung gelangt, so daß die gewählte Position genau erreicht wird. Soll ein Support oder dergleichen von Hand zugestellt oder eine Positionierung nachgeregelt werden, ao kann in einfacher Weise an dem Handrad 13 gedreht werden, wobei der Hydromotor 5 um den Wert nachläuft, der der Drehung der Welle 10 des Gleichstrommotors 11 entspricht.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich die Steuervorrichtung einfach herstellen läßt, ohne daß besonders kleine Toleranzen eingehalten werden mUßten. Es können alle Arten von Hydromotoren verwendet werden, die Genauigkeit der Positionierung bleibt unbeeinflußt durch Viskositäte-bzw. Temperaturschwankungen, sich ändernde Belastungs-und Reibungsverhältnisse spielen keine Rolle, man erhält eine konstant reproduzierbare Schleichganggeschwindigkeit. Bei einer Geschwindigkeitssteuerung er-Ubrigt sich ein aufwendiger Soll-Ist-Wert-Vergleich, durch die mechanisch-hydraulische Verbindung ist der synchrone Lauf stets gewährleistet und es ergibt sich bis zu den niedrigsten Drehzahlen ein vollständig gleichmäßiger Lauf.

Claims (10)

PatentansprUche

1.:Steuervorrichtung insbesondere fUr eine numerische Steuerung mit einem Drehschaltventil, dessen Steuerkolben einmal mit einem regelbaren Antriebsmotor und einmal mit einem Hydromotor unter Einschaltung eines Verstellgliedes' verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Abtriebswelle (4) des Hydromotors (5) ein Weggeber (24) verbunden ist, über dessen Signale der Antriebsmotor (7) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Weggebers (24) zwischen dem Hydromotor (5) und dem Steuerkolben (3) ein Kegelradantrieb (21) zum Antrieb einer elektrisch abtastbaren Zählscheibe (22) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwelle (15) vorgesehen ist, die an ihren Enden Uber Kupplungsglieder (16, 17) mit der Abtriebswelle (4) des Hydromotors (5) und mit dem Steuerkolben (3) gekuppelt ist und die ein Stirnrad (18) trägt, das Uber ein Kegelrad (19) spielfrei eine Achse (20) mit der Zählscheibe (22) antreibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (20) senkrecht zur Zwischer.-welle (15) steht und beide in einem Gehäusezwischenteil (14) zwischen Drehschaltventil (2) und Hydromotor (5) untergebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Antriebsmotor und der Hydromotor entgegengesetzt zueinander umlaufen und zur Bildung des Verptellgliedes am einen Ende des Steuerkolbens ein Schraubgewinde angeordnet ist, das mit einer Gewindehülse zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schraubgewinde (8) des Steuerkolbens (3) zusammenarbeitende GewindehUlse (9) formschlüssig mit dem Antriebsmotor (7) verbunden ist und das andere Ende des Steuerkolbens (q) über eine Verschiebekupplung (16) mit der Abtriebswelle (4) des Hydromotors (5) bzw. einer Zwischenwelle (15) verbunden ist.

6, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die GewlndehUlse (9) im Gehäuse (1) axial unverschieblich drehbar gelagert ist und eine Steckkupplung fUr die Welle (io) des Antriebsmotors (7) bzw. ein Zwischenglied abgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (7) als Gleichstrommotor (11) ausgebildet und formschltissig mit einem Tacho-Generator (12) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abgabe des RUckimpulses durch den Weggeber (24) die Welle (10) des Antriebsmotors (7) rückdreht und der Steuerkolben (3) denDurchgang des Druckmediums zum Hydromotor (5) unterbindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) des Antriebsmotors (7) nach außen geführt und mit einem Handrad (13) versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eine Stirnseite des Drehschaltventiles (2) der Antriebsmotor (7) und auf die andere Stirnseite der Gehäusezwischenteil (14) und auf diesen der Hydromotor (5) aufgesetzt sind und sich beim Aufsetzen die Welle (10) des Antrieb motors (7) mit dem Verstellglied (6), der Steuerkolben (3) mit der Zwischenwelle (15) und die Zwischenwelle (15) mit der Abtriebswelle(4) des Hydromotors (5) direkt oder Uber entsprechende Zwischenglieder (z.B. Verschiebekupplung (16), Kupplungsglied (17)>, kuppeln.

L e e r s e i t e. e.