DE2236801A1

DE2236801A1 - Hydraulischer positionierschalter

Info

Publication number: DE2236801A1
Application number: DE2236801A
Authority: DE
Inventors: Hubert Bernd; Friedel Liedhegener
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1972-07-27
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3893373A; JPS4945483A

Description

G.L. Rexroth GmbH

27.6.1972

Akte 121.153

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Hydraulischer Positionierschalter

Die Erfindung betrifft einen von. einem 4-Wegeventil mit drei Schaltstellungen gebildeten hydraulischen Positionierschalter insbesondere für Werkzeugmaschinensteuerungen, dessen mit, dem Steuerkolben eine Verschiebeeinheit bildender Taster mit den die Lagen des Werkzeugschlittens festlegenden Nocken beispielsweise einer Nockenschaltwalze zusammenwirkt und wobei die beiden Durchgangsschaltstellungen des Steuerkolbens hydraulisch anzusteuern sind.

Es sind hydraulische Positionierschalter bekannt, bei denen der Steuerkolben mittels einer Druckfeder in Richtung der einen Durchgangsschaltstellung beaufschlagt ist und in Axialverlängerung einen durch das Ventilgehäuse hindurchragenden Taststift aufweist, der mit dem Nocken beispielsweise einer Nockenschaltwalze zusammenwirkt. Sobald der Taststift auf den Nocken trifft, wird der Steuerkolben bei weiterer Vorschubbewegung,beispielsweise des Werkzeugschlittens.auf dem der Positionierschalter befestigt ist, in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben, in der der Arbeitsmittelstrom zum bzw. vom Arbeitszylinder bzw. Hydromotor unterbrochen und damit eine weitere Arbeitsbewegung des, beispielsweise den Werkzeugschlitten betätigenden HydroZylinders bzw. Hydromotors wirkungsvoll unterbunden ist. Zur Richtungsänderung der Arbeitsbewegung des Hydrozylinders bzw. Hydro-

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motors muß dem Positionierschalter ein Wegeventil mit gleicher Nennweite vorgeschaltet werden, durch das die zum Arbeitszylinder bzw. Hydromotor führenden Arbeitsmittelströme umgekehrt werden. Außerdem muß der Positionierschalter wieder in Durchgangsstellung geschaltet werden; Dies erfolgt beispielsweise durch zusätzliche mit dem Steuerkolben in Wirkverbindung bringbare hydraulisch betätigbare Schaltkolben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Positionierschalter mit hoher Positioniergenauigkeit zu schaffen, der unabhängig von der Vorschaltung eines zusätzlichen die Ärbeitsmittelströmung unkehrenden Steuerventils in beiden Bewegungsrichtungen des Hydrozylinders bzw. Hydromotors die Positionierung übernimmt und zusätzlich aus seiner Ausgangsschaltlage in seine beiden Durchgangsschaltlagen hydraulisch zu betätigen ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Taster seitlich aus dem Schaltergehäuse herausgeführt ist und an einer im Schaltergehäuse geführten Verlängerung des Steuerkolbens befestigt ist, wobei die Befestigungsstelle zwischen zwei Gleitführungen der Verlängerung liegt und der Steuerkolben aus seiner Ausgangsschaltlage in einer der Durchgangsschaltstellurigeri von von Steuerflüssigkeit beaufschlagten Schaltkolben mit gegenüber der zu beaufschlagenden Wirkfläche des Steuerkölbens

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kleineren zu beaufschlagenden Wirkflächen zu verschieben ist. Durch ein dem Positionierschalter zugeordnetes kleines 4-Wege-Steuerventil wird lediglich die Steuerflüssigkeit zu den den Steuerkolben verschiebenden Schaltkolben 'geleitet und damit der Steuerkolben aus seiner Ausgangslage in die eine oder andere Durchgangsschaltstellung verschoben. Dieses 4-^Wege-Steuerventil hat nur kleine Abmessungen und erfordert deshalb keine aufwendige Bauweise. Dadurch, daß die Schaltkolben eine, kleinere Wirkfläche aufweisen als der Steuerkolben, ist zur Zurückstellung des Steuerkolbens aus seiner jeweiligen Durchgangsschaltstellung in seine Ausgangsschaltstellung durch Zusammenwirken mit den betreffenden Nocken beispielsweise einer Nockenschaltwalze nur eine geringe Kraft erforderlich. Dies ist in Verbindung 'mit der speziellen Anordnung des Tasters von besonderer Bedeutung für die erforderliche Genauigkeit der Werkzeugmaschinensteuerung.

Vorteilhafterweise verlaufen die am Taster angreifenden Schaltkolben parallel zum Steuerkolben. Dadurch ergibt sich für den Taster gleichzeitig eine Drehsicherung

In v/eiterer Ausbildung der Erfindung verläuft zumindest ein Teilbereich der mit den Nocken in Wirkverbindung stehenden Anlageflächen des Tasters schräg zur Schaltrichtung der Nocken,und zwar derart, daß während des Umschaltvorganges beispielsweise tier.Nockenschaltwalze das Verschieben des Steuerkolbens in die betreffende Durchgangsschaltstellung entsprechend der Schräge

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der Anlageflächen des Tasters verzögert erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen

Positionierschalter und
Fig. 2 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A der Figur 1.

In den Figuren ist mit 1 das Schaltergehäuse bezeichnet, das eine zentrale Bohrung 2 zur Aufnahme der Hülse 3 aufweist. In der Hülse 3 ist der Steuerkolben 4 geführt. Die beiden Abschlußdeckel 5 und 6 verschließen das Schaltergehäuse nach außen. Der Steuerkolben 4 weist vier Steuerkanten 4a, 4b, 4c, 4d auf, die mit Steuerbohrungen 3a, 3b in der Hülse 3 zusammenwirken. Die Steuerbohrungen 3a münden in einen Ringkanal 7, der mit dem einen nicht dargestellten Arbeitsmittelleitungsanschluß (A) in Verbindung steht. Die Steuerbohrungen 3b münden in den Ringraun 8, der mit dem anderen ebenfalls nicht gezeigten Arbextsmittelanschluß (B) verbunden ist. Die Hülse 3 weist ferner Querbohrungen 3c, 3d und 3e auf. Die Bohrungen 3c münden in einen Ringkanal 9, der ebenso wie der Ringkahal 11, der mit den Bohrungen 3e in Wirkverbindung steht, mit dem Tankanschluß (T) in Verbindung steht. Die Verlängerung 4e des Steuerkolbens 4 ist im mittleren Bereich 4f abgesetzt und mit einer konischen Bohrung 4g versehen, die den konischen Teil lla des Tasters

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aufnimmt. Mittels der Schraube 12 ist der Taster 11 mit der Verlängerung 4e des Steuerkolbens 4 starr verbunden. Der Taster 11 weist eine Querbohrung 13 auf, durch die der Schaltkolben 14 geführt ist und .mittels der Befestigungsscheiben 15 und der Stifte 16 mit dem Taster 11 in Verschieberichtung des Steuerkolbens 4 spielfrei befestigt ist. Der Schaltkolben 14 ist in zur Gehäusebohrung 2 parallel verlaufenden Gehäusebohrungen 17 und 18 geführt. Die vom Steuermittel zu beaufschlagenden Stirnflächen 14a (Wirkflächen) der ein Teil bildenden Schaltkolben 14 sind um ein vielfaches kleiner als die Stirnflächen 4f (Wirkflächen) des Steuerkolbens 4 mit Verlängerung 4e.

Die Gehäusebohrung 17 steht über die Querbohrung 19 im Gehäusedeckel 5, sowie den Bohrungsabschnitten 2oa, 2ob im Schaltgehäuse 1 mit dem Steuerölanschluß PSl und die Führungsbohrung 19 über die erweiterte Bohrung 18a im Schaltgehäuse 1, sowie den Bohrungen 21 im Gehäusedeckel 6 und den Bohrungsabschnitten 22a, 22b im Schaltgehäuse 1 mit dem Steuerölanschluß PS2 in Verbindung, Im mittleren Bereich der Führungsbohrung 17 ist eine Querbohrung 23 angeordnet, die über einen Ringraum 24 in der Hülse 3 mit dem Leckölanschluß 25 in Verbindung steht. Ebenso ist im mittleren Bereich der Führungsbohrung 18 eine Querbohrung 26 vorgesehen, die über den Ringraum 27 der Hülse 3 mit dem Leckölanschluß 28 verbunden ist. Der Ringraum 27 ist über Querbohrungen 29 mit.dem Ringraum 3o und der Ringraum 24 über Querbohrungen 31 mit dem Raum 32 verbunden. Der Raum 32 ste,ht ferner

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über eine Axialbohrung 33 im Steuerkolben 4 mit dem gegenüberliegenden Raum 34 in Verbindung. Somit sind die Räume 32 und 34 mit dem Leckölanschluß 25 verbunden, so daß sich in diesen Räumen kein Druck aufbauen kann. Da ferner auch der Ringraum 3o mit dem Leckölanschluß 28 verbunden ist/ ist eine hydraulische Verklemmung der Verlängerung 4e so gut wie ausgeschlossen. Außerdem kann durch den Ringraum 3o in den nach außen offenen Raum 36 der Hülse 3 kein Drucköl eindringen.

Am herausgeführten Ende 11b des Tasters 11 ist ein Tastkopf lic mittels der Schraube 3 7 befestigt, der gemäß Figur 2 einen schräg verlaufenden Anlageflächenbereich lld aufweist. Dieser Anlageflächenbereich wirkt mit den schematisch dargestellten Nocken

walze 41
einer Nockenschalt/ zusammen, sobald der Nocken 4o beim Schalten der .Nockenschaltwalze 41 in Richtung des Pfeiles 45 nach unten um den Betrag der Nockenbreite b abschwenkt. Hierbei gleitet die Kante 4oal des Nockens an den schräg zur Abschwenkrichtung verlaufenden Anlageflächenbereich lld, wobei der Steuerkolben entsprechend der Schräge dieses Anlageflächenbereichs lld in Richtung des Nockens 3o verschoben wird und die Verbindung zwischen Druckmittelquelle und der einen Arbeitsleitung einerseits und die Verbindung zwischen Tank und der anderen Arbeitsleituhg andererseits bereits herstellt, bevor der Nocken aus dem gesamten Bereich des Tasters weggeschwenkt ist. Damit ist ein besonders weiches Anfahren beispielsweise eines Werkzeugschlittens sichergestellt.

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Die Wirkungsweise des Positionierschalters ist folgende:

In der gezeigten Ausgangsstellung des Steuerkolbens 4 schließen dessen Steuerkanten 4a, 4b, 4c, 4d die Steuerbohrungen 3a und-3b ab. Da diese Steuerbohfungen über die Ringräume 7 und 8 mit den zu einem nicht" dargestellten Hydrozylinder führenden Arbeitsleitungen verbunden sind, ist der Hydrozylinder hydraulisch eingespannt. Wird beispielsweise über ein nicht dargestelltes 4-Wegeventil der Steuerflüssigkeitsanschluß PS2 mit "der Steuerflüssigkeitsquelle und der Steuerflüssigkeitsanschluß PSl mit dem Tank verbunden, verschiebt sich der Schaltkolben 14 in Richtung des Gehäuseabschlußdeckels 5 und i^ber den Taster 11 auch der Steuerkolben 4 in diese Richtung. Hierbei wird von der Steuerkante 4b die Verbindung zwischen dem mit der Druckmittelquelle (P) in Verbindung stehenden Ringraum Io und dem mit der einen Arbeitsmittelleitung (A) in Verbindung stehenden Ringraum Ί freigegeben und durch die Steuerkante 4d die Verbindung zwischen dem mit der anderen Arbeitsleitung (B) in Verbindung stehenden Ringraum 8 und dem mit dem Tank in Verbindung stehenden Ringraum d. Unter der Annahme, daß der Positionierschalter auf dem Längsschlitten einer Werkzeugmaschine befestigt ist und der Hydrozylinder diesen Längsschlitten bewegt, wird mit der Verbindung der nicht dargestellten mit dem Ringraum 7 in Verbindung stehenden Arbeitsleitung (A) mit der Druckmittelquelle (P) und der mit dem Ringraum 8 in Verbindung stehenden Arbeitsleitung (B) mit dem Tank T die Bewegung des LängsSchlittens der Werkzeugmaschine eingeleitet, und zwar in Richtung des Nockens 4o' der

walze 41. ortsfest angeordneten Nockenschalt/ Sobald der Tasterkopf lic

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mit seiner Anlagefläche lie an dem Nocken 4o' anliegt, wird bei weiterem Bewegen des Längsschlittens in dieser Richtung und damit des Positionierschalters, der Steuerkolben 4 in Richtung seiner gezeigten Ausgangsstellung zurückverschoben und die Verbindung der Arbeitsleitungen zur Druckmittelquelle und Tank wieder unterbrochen und der den Werkzeugschlitten bewegende

Hydrozylinder stillgesetzt. Zum Verschieben des Steuerkolbens 4 in seine Ausgangsstellung ist eine vesrhältnismäßig geringe Kraft erforderlich, da die vom Steuermittel beaufschlagte Stirnfläche 14a des Schaltkolbens 14 klein ist.

Wird nunmehr über das nicht dargestellte als 4-Wegeventil ausgebildete Steuerorgan der Steuermittelanschluß PSl mit der Steuermittelquelle und der Steuermittelanschluß PS2 mit dem Tank verbunden, verschiebt sich der Schaltkolben 14 in Richtung des Gehäusedeckels 6 und nimmt über den Taster 11 den Steuerkolben 4 mit. In dieser Durchgangsschaltstellung des Steuerkolbens 4 gibt die Steuerkante 4a die Verbindung zwischen dem mit dem Tank in Verbindung stehenden Ringraum 9 und dem mit der einen Arbeitsmittelleitung (A) in Verbindung stehende Ringraum 7 frei und die Steuerkante 4c die Verbindung zwischen dem mit der Druckmittelquelle (P) in Verbindung stehenden Ringraum und dem mit der anderen Arbeitsmittelleitung (P) in Verbindung stehenden Ringraum 8. Damit wird die Arbeitsrichtung des Hydrozylinders umgekehrt, derart, daß sich der Längsschlitten mit

Nockenschaltwalze Positionierschalter in Richtung des Nockens 4ο¹¹ der /

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bewegt. Sobald der Tasterkopf lic mit seiner Anschlagfläche He¹ am Nocken 4ο¹' anliegt/ beginnt sich der Steuerkolben 4 wieder in seine gezeigte Ausgangsstellung, in der die zum nicht dargestellten Hydrozylinder führenden Arbeitsleitungen geschlossen sind zu verschieben. Ist beispielsweise zu einem weiteren Arbeitsgang ein weiterer Vorschub des Längsschlittens in der gleichen Vorschubrichtung wie bei dem vorhergehenden Arbeitsgang erforderlich, wird der Taster 11 durch Drehen der Nockenschaltwalze 41 freigegeben. Zur Vermeidung eines hierbei auftretenden Anfahrsprunges ist es von Bedeutung, daß das volle Öffnen des Steuerkolbens in die betreffende Durchgangsschaltstellung nicht ruckartig, sondern mit einer bestimmten Verzögerung erfolgt. Das verzögerte Öffnen des Steuerkolbens 4 gewährleistet, wie bereits oben erläutert, die schräg verlaufenden Anlageflächenbereiche Hd des Tasterkopfes He.Der Verlauf¹ der Schräge des Anlageflächenbereiches Hd ist ein Maß für den Verzögerungsgrad des Schaltvorganges,

Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden.

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Claims

Patentansprüche

/l. )von einem 4-Wegeventil mit drei Schaltstellungen gebildeter hydraulischer Positionierschalter insbesondere für Werkzeug- , maschxnensteuerungen, dessen mit dem Steuerkolben eine Verschiebeeinheit bildender Taster mit den die Lagen des Werkzeugschlittens festlegenden Nocken einer Nockenschaltwalzezusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet , daß der Taster (11) seitlich aus dem Schaltergehäuse (1) herausgeführt ist und an einer im Schaltergehäuse geführten Verlängerung (4e) des Steuerkolbens (4) befestigt ist, wobei die Befestigungsstelle zwischen zwei Gleitführungen (3) der Verlängerung (4e) liegt und der Steuerkolben (4) aus seiner Ausgangslage in eine der Durchgangsschaltstellungen von von Steuerflüssigkeit beaufschlagten Schaltkolben (14) mit gegenüber der zu beaufschlagenden Wirkfläche des Steuerkolbens (4) kleineren zu beaufschlagenden Wirkflächen zu verschieben ist
2. Hydraulischer Positionierschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die .am Taster (11) eingreifenden Schaltkolben (14) parallel zum Steuerkolben (4) im Schaltergehäuse (1) geführt sind.
3. Hydraulischer Positionierschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein Teilbereich (lld) der mit den Nocken (4o)

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in Wirkverbindung stehenden Anlageflächen des Tasters (11) schräg zur Schaltrichtung der Nocken verlaufen derart, daß während des Umschaltvorganges beispielsweise der Nockenschaltwalze (41) das Verschieben des Steuerkolbens (4) in die Durchgangsschaltstellung entsprechend dieser Schräge der Anlageflächen des Tasters verzögert erfolgt.

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