DE2156696A1

DE2156696A1 - Steuervorrichtung mit einer messspindel und einem mitlaufteil

Info

Publication number: DE2156696A1
Application number: DE2156696A
Authority: DE
Inventors: Eckehart Schulze
Original assignee: Hartmann and Lammle GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo H and L Hydraulic GmbH and Co KG
Priority date: 1970-12-17
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1973-05-24
Also published as: DE2062134C3; DE2156696C2; DE2062134B2; DE2062134A1

Description

Steuervorrichtung mit einer Meßspindel und einem Mitlaufteil (Zusatz zum Patent ........
Patentanmeldung P 20 62 134.5 ) Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung mit einer in einem Steuergehäuse in axialer Richtung verschiebbar geführten Meßspindel und einem Mitlaufteil, das mit einem Arbeitszylinder zusammenarbeitet, wobei eine ~Druckleitung,über Steuerkanäle mit den beiden Druckkammern des Arbeitszylinders in Abhängigkeit der Drehwinkelstellung der eßspindel und der Lage des Mitlaufteiles verbindbar ist und die Meßspindel mit in den Steuerkanälen angeordneten Steuerventilen zusammenarbeitet.
Bei der Ausführung nach dem Hauptpatent erhält man eine große Nachstellgenauigkeit, trotzdem können die Fertigungstoleranzen verhältnismäßig groß gehalten werden.
Allerdings ist die Nachstellgeschwindigkeit abhängig von etwaigen Belastungsänderungen, die bei verschiedenen Bearbeitungen sehr groß sein können.Wenn z.B. ein Bohrer an ein Werkstück herangeführt wird, steigt die Belastung schlagartig an, sie fällt ebenso plötzlich ab, wenn der Bohrer das Werkstück durchdrungen hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung zu schaffen, beider Belastungsänderungen am Abtriebselement den Nachstellvorgang nicht beeinflussen bzw. zu keinen Wegänderungen führen, so daß keine Werkzeugbeschädigungen,z.B. durch rasche -Bewegungen,eintreten können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß dem mit einer Druckmittelrückführleitung verbundenen Steuerventil eine Druckwaagevorgeschaltet ist. mit dieser Druckwaage wird erreicht, daß die Druckdifferenz zwischen dem Druckraum und dem Abströmraum des Steuerventils unabhängig von der Belastung konstant gehalten wird, so daß Belastungsänderungen keinen Einfluß auf das Abtriebselement ausüben können. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Druckwaage einen federbelasteten, kolbenartigen Ventilkörper auf, der über das zugeführte Druckmittel gegen die Wirkung der Feder eine Dichtstelle im Druckmittelzufluß zum Ventil bilden kann. Auf diese Weise kann die Druckdifferenz lediglich den durch die Feder einstellbaren Wert erreichen, z.B. 3 atü.
Eine besonders zweckmäßige Bauform ergibt sich dadurch, daß der Ventilkörper drei Dichtkolben aufweist, und den Zylinder in einen Druckraum, einen Zuführraum, einen Abströmraum und einen Fe-derraum unterteilt, wobei der Zufuhrraum und der Abströmraum durch eine Aussparung in der Zylinderwand miteinander verbindbar sind und die Zylinderwand einen Durchbruch in den Zuführraum für das einströmende Druckmitte##l, einen Durchbruch vom Abströmraum zu einer Verbindungsleitung, die zu einem Durchbruch in den Druckraum führt, und einen Durchbruch zur Verbindung des Federraumes mit der Druckmittelrückführleitung aufweist, und die Verbind dungsleitung über eine Leitung mit dem Druckraum des Steuerventiles verbunden ist, dessen Abströmraum über eine Leitung mit der Druckmittelrückführleitung v-erbunden ist.
Eine Beeinflussung der Nachstellgeschwindigkeit kann auch dadurch erreicht werden, daß im Ventilkörper des Steuerventiles eine Drossel eingebaut ist. Dazu weist der Ventilkörper des Steuerventiles einen Zwischenkolben zwischen Druckraum und Abströmraum auf-, der am Umfang eine Kerbe trägt, deren freier Öffnungsquerschnitt zum Abströmraum hin abnimmt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform darstellt, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 einen Schnitt durch zusammenzusetzende Teile entlang der strichpunktierten Linie einer Steuervorrichtung in schematischer Darstellung.
In einem Steuergehäuse 13 ist eine Meßspindel 4 axial verschiebbar gelagert. Diese Meßspindel 4 besteht aus einer Hülse 114, die in Nadellagern 115,116 gelagert ist, einen der Hülse 114 fest verbundenen Mutter 117 mit einem Gewinde 9 und einer Schraube 118, deren Gewinde 7 im Gewinde 9 der Mutter 117 läuft und die mit einem Mitlaufteil 39 fest verbunden ist, das wieder seinerseits fest in einer Kolbenstange 1 sitzt.
Ein Arbeitszylinder 2 wird von einem Kolben 10 in zwei Druckkammern- 11,12 unterteilt. Auf der Hülse114 der Meßspindel 4 sitzt drehbar, aber gegenüber der Meßspindel 4 unverschiebbar, eine Scheibe 15, die einen Schlitz 119 aufweist, in den ein Bolzen 120 zur Drehsicherung eingreift.
In einen Schlitz 121 der Hülse114 der Meßspindel 4 kann z.B.
ein numezisch gesteuerter Schrittmotor, eine Handsteuerung oder dergl. eingreifen.
Im Steuergehäuse 13 sind fernerhin vier Steuerventile 17 bis 20 untergebracht, von denen jeweils zwei achsgleich einander gegenüberliegen. Die Steuerventile sind im gesentliegen gleich aufgebaut, sie bestehen aus einem Ventilkörper 52, der einen Kolben 54 und einen Dichtkegel 53 aufweist und in einer Hülse 55 gefKfrt ist. Der Dichtkegel 53 unterteilt einen Zylinderraum in einen Druckraum 122 und in einen Abströmraum 123. Der Ventilkörper 52 ist durch eine Feder 59 belastet. Eine Stellschraube 51 dient zur Beinein stellung des Ventiles. Hierdurch wird erreicht, daß das Spiel zwischen der Scheibe 15 und dem Betätigungsbolzen 32 bis 35-in Mittellage der Scheibe 15 sehr klein und unabhängig voneinander eingestellt werden kann. An der Stirnseite des Kolbens 54 kommt ein Betätigungsstift 32 bis 35 zur Anlage. Das andere Ende der Betätigungsstifte 32 bis 35 liegt an den Stirnseiten der Scheibe 15 an. Eine Bohrung 68 sorgt dafür, daß der Ventilkörper 52 hydraulisch druckentlastet ist. Die Steuerventile 17,18 sind mit ihren Druckräumen 122 an eine Druckleitung 21 angeschlossen, ihre Abströmräume 123-führen über Steuerkanäle 124,1-25 zu den Druckkammern 11 bzw. 12. Von diesen aus führen Leitungen 126, 127 zu Druckwaagen 128,129, die unter sich gleich ausgebildet sind. Eine solche Druckwaage trägt in einem Gehäuseteil 130 einen Zylinder 131, in dem ein Ventilkörper 132 mit drei Dichtkolben 133 bis 135 gegen die #Wirkung einer Feder -136 axial verschiebbar ist. Durch die Dichtkolben wird der Zylinderraum in einen Druckraum 137, einen Zuführraum 138, einen Abströmraum 139 und einen Federraum 140 unterteilt. Ein Durchbruch 141 des Abströmraumes 139 ist über eine Verbindungsleitung 142 mit einem Durchbruch 143 des Druckraumes 137 verbunden, die Leitung 127 steht über einen Durchbruch 144 mit dem Zuführraum 138 in Verbindung, während der Federraum 140 an die Druckmittelrückführleitung 24 angeschlossen ist. Die Wandung des Zylinders 131 ist mit einer Aussparung 145 versehen, von der der- Dichtkolbe#n 134 aufgenommen werden kann, so daß eine Drosselführung 146 freigegeben ist und der Zuführraum 138 mit dem Abströmraum 139 in Verbindung steht. Der Zylinder 131 ist stirnseitig offen, die Feder 136 drückt den Ventilkörper 132 gegen eine Dichtschraube 147, die im Gehäuseteil 130 schraubbar ist und über die die Federvorspannung eingestellt werden kann. Dichtungen 149 dichten den, eingeschobenen Zylinder 131 gegenüber dem Gehäuseteil 130 ab.
Die Steuerventile 19,20 stehen mit ihren Abströmräumen 123 über Leitungen 150 mit der Druckmittelrückführleitung 24 in Verbindung. Ihre Ventilkörper 52 tragen einen besonderen Zwischenkolben 151, der am Umfang eine Kerbe 152 aufweist, deren offener Querschnitt zum Abströmraum 123 hin ständig abnimmt. Der Druckraum 122 ist über eine Leitung 153 mit der Verbindungsleitung 142 der Druckwaage 128,129 verbunden. Wenn am Schlitz 121 z.B. durch einen Schrittmotor gedreht wird, so dreht sich die Hülse 114 und mit ihr die Mutter 117.
6' Da die Schraube 118 mit dem Kolben 10 zunächst stehen bleibt, verschiebt sich die Hülse 114 axial, z.B. in Richtung auf den Arbeitszylinder 2 hin, und nimmt dabei die Scheibe 15 mit, die die Betätigungsstifte 32 und 35 der Steuerventile 17 und 20 nach #innen drückt; Dadurch werden die Dichtkegel 153 von ihren Sitzen abgehoben.
Es kann setzt Druckmittel über die Druckleitung 21, den Druckraum 122, den Abströmraum 123 und den Steuerkanal 124 in die Druckkammer 11 des Arbeitszylinders 2 fliessen, so daß der Kolben 10 in der Zeichnung nach links gedrückt wird. Das in der Druckkammer 12 befindliche Druckmittel wird über die Leitung 127 zur Druckwaage 128 geführt. Es gelangt durch#den Durchbruch 144 und strömt über den Durchbruch 141 in die Verbindungsleitung 142 und kommt dadurch durch den Durchbruch 143 in den Druckraum 137, Damit wird der Ventilkörper 132 gegen die Wirkung der eäer 136 in der Zoicbnung nach rechts verschoben, sodaß die Drosselführung 146 in Funktion tritt: das rückfliessende Öl in der Leitung 153 wird durch die Drosselstelle (Kerbe 152) gestaut. Im Haum 137 entsteht ein Druck, der den Ventilkörper 132 gegen die ~Feder 136 verschiebt.
Dabei gelangt der Dichtkolben 134 zur Drosselführung w46 es stellt sich ein Drosselspa-lt entsprechend dem Druck in der Leitung 127 ein. Mit anderen Worten: in der Verbindungsleitung 142 und in der Leitung 153 kann sich lediglich ein von der Vorspannung der Feder 136 abhängiger Druck aufbauen.
Von der Verbindungsleitung 142 strömt das Druckmedium über die Leitung 153 in den Druckraum 122'des Steuerventiles 20.
Es gelangt über die Kerbe 152 und den über den Betätigungsstift 35 abgehobenen Dichtkegel 53 in den Abströmraum 123 und damit über die Leitung 150 zur Druckmittelrückfürleitung 24, die z-.B. zu einem Tank führt. Die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 153 und 150, d.h. vor und nach der Kerbe 152 kann nur die durch die Druckwaage-128 eingestellte konstante Größe haben, s.B. 3 atü, d.h. diese Druckdifferenz ist völlig unabhängig von dem Druck in der Leitung 127, der sich mit der jeweiligen Belastung des Kolbens 10 durch eine Gegenkraft ändert.
Ganz entsprechend liegen die Verhältnisse, wenn die Hülse 114- in der anderen Hichtung gedreht wird und der Kolben 10 sich in der Zeichnung nach rechts bewegt. In diesem Falle treten die Steuerventile 18 und 19 sowie die Druckwaage 129 iü entsprechender Weise in Funktion.
Wenn der Kolben 10 bei einer Überlastung in seiner Bewegung blockiert wird, würde die Bewegung der Scheibe 15 mit der Nachlatifbewegung des Kolbens nicht mehr übereinstimmen. Es könnte damit, zu Zerstörungen kommen.
Es ist deshalb vorgesehen, daß bei bestimmten Wegen der Meßspindel 4 Endschalter 154,155 bettigt werden.
Dazu sind symmetrisch zur Neutralstellung der Scheibe 15 Betätigungsglieder 156,157 als senkrecht zur Meßspindel 4 angeordnete Stifte vorgesehen, die von schrägen Flächen 158,159 bei einer entsprechenden Bewegung der Scheibe 15 nach unten gedrückt werden und über die Endschalter 154,155, z.B. zur Abschaltung des Schrittmotors führen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auf einfache Weise eine Vorrichtung geschaffen worden ist, die unabhängig von Belastungsänderungen konstant arbeitet und Jederzeit einen exakten kraftverstärkten Nachlauf gewährleistet. Die Druckwaagen können als besondere Elemente außerhalb des Steuergehäuses je nach Bedarf angeordnet werd#n.,

Claims

Patentansprüche @ Steuervorrichtung mit einer in einem Steuergehäuse in axialer Richtung verschiebbar geführten Meßspindel und einem Mitlaufteil, das mit einem Arbeitszylinder zusammenarbeitet, wobei eine Druckleitung über Steuerkanäle mit den beiden Druckkammern des Arbeitszylinders in Abhängigkeit der DrehwinkeE-stellung der Meßspindel und der Lage des Mitlaufteiles verbindbar ist und die Meßspindel mit in den Steuerkanälen angeordneten Steuerventilen zusammenarbeitet nach Patent . (Patentanmeldung P20 62 134.5), dadurch gekennzeichnet, daß dem mit einer Druckmittelrückführleitung (24) verbundenen Steuerventil (19,20) eine Druckwaage (129>128) vorgeschaltet ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage (128,129) einen federbelasteten, kolbenartigen Ventilkörper (132) aufweist, der über das zugeführte Druckmittel gegen die Wirkung der Feder (136) eine Dichtstelle (146) im Druckmlttelzurluß zum Ventil (19,20) bilden kann.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (132) drei Dichtkolben (133,134,135) aufweist und den Zylinder (131) in einen Druckraum (137), einen Zuführraum (138), einen Abströmraum (139) und einen Federraum (140) unterteilt, wobei der Zuführraum (138) und der Abströmraum (139) durch eine Aussparung (145) in der Zylinderwand miteinander verbindbar sind und die Zylinderwand einen Durchbruch (144) in den Zuführraum (138) für das einströmende Druckmittel, einen Durchbruch (141) vom Abströmraum (139) zu einer Verbindungsleitung (142), die zu einem Durchbruch (143) in den Druckraum (137) führt,und einen Durchbruch (148) zur Verbindung des Bederraumes (140) mit der Druckmittelrückführleitung (24) aufweis'#t,und die-Verbindungsleitung (142) über eine Leitung (153) mit dem Druckraum (122) des Steuerventiles (in,20) verbunden ist, dessen Abströmraum (123) über eine Leitung (150) mit der Druckmittelrückführleitung (24) verbunden ist.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (52) des Steuerventiles (19,20) einen Zwischenkolben (151) zwischen Druckraum (122) und Abströmraum (123) aufweist, und der Zwischenkolben (15:1) am Umfang eine Kerbe (152) trägt, deren freier Öffnungsquerschnitt zum Abströmraum (123) hin abnimmt.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitig offene-Zylinder (131) in ein Gehäuseteil (130) eingesetzt und gegen dier ses über Dichtungen (149) abgedichtet ist und eine Dichtschraube (147) im Gehäuseteil (130) einen Anschlag für den federbelasteten Ventilkörper (132) abgibt.

L e e r s e i