DE2329420C3 - Hydraulische Kopiersteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Kopiersteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten Kopiersteuervorrichtung dieser Art (US-PS 31 04 591) arbeitet das Drosselschieberventil druckabhängig und enthält zwei Nadelventile, an denen die Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs und somit die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit des zu bearbeitenden Werkstücks eingestellt wird. Diese Nadelventile müssen bei sich ändernder Viskosität des Hydraulikmittels nachjustiert werden, da es anderenfalls zu Schwankungen in der Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs und somit der Oberflächenbeschaffenheit des zu bearbeitenden Werkstücks kommt, wenn beispielsweise während des Betriebs die Temperatur des Hydraulikmittels zunimmt oder ein Hydraulikmittel anderer Viskosität und/oder anderen spezifischen Gewichts nachgefüllt wird. Ferner sind bei dieser bekannten Kopiersteuerung im Zuge der Auslaßleitungen Regelventile erforderlich, die ebenfalls in genauer Übereinstimmung mit der Viskosität des Hydraulikmittels eingestellt sein müssen, um Druckschwankungen und dadurch bewirkte, fehlerhafte Oszillationsbewegungen des Werkzeugs zu vermeiden, wenn sich die Bearbeitungsrichtung plötzlich ändert.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kopiersteuervorrichtung der beanspruchten Art so auszubilden, daß ohne umständliches Nachjustieren

einzelner Regelventile eine wirksame Stabilisierung des Hydraulikstroms auch bei sich ändernder Viskosität garantiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Kopiersteuervorrichtung gelöst

Durch die spezielle Ausbildung der. Drosselschieberventils wird bei der erfindungsgemäßen Kopiersteuerung eine Viskositätsänderung des Hydraulikmittels selbsttätig ausgeglichen, da das Schieberventil lediglich in Abhängigkeit von der Durchflußmenge und druckunabhängig arbeitet Auch bei einer plötzlichen Änderung der Bearbeitungsrichtung und somit der Druck- und Strömungsverhältnisse garantiert das Drosselschieberventil eine exakte Einregulierung des Hydraulikabstroms aus den Vorschubzylindern, ohne daß es zusätzlicher, bei einer Viskositätsänderung nachzujustierender Regelventile bedarf. Somit wird die Vorschubgeschwindigkeit der Kopiersteuerung erfindungsgemäß durch das Drosselschieberv ontil unabhängig von der Viskosität selbsttätig und stabil auf dem an der Durchsatzventilanordnung veränderlich einstellbaren Sollwert gehalten. FehSerhafte Werkzeugbewegungen werden dadurch vermieden.

Weitere, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der veränderlich einstellbaren Durchsatzventilanordnung und des Drosselschieberventils baulich zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Kopiersteuervorrichtung im Leerlaufzustand;

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung bei dem sich der Taststift der Schablone nähert;

F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, bei dem der Abtastvorgang eingeleitet ist und der Taststift eine axial oder in Längsrichtung verlaufende Kante der Schablone nachfährt;

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung, bei dem sich der Taststift längs einer radial oder quer verlaufenden Schulter der Schablone zurückzieht;

F i g. 5 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung, bei dem sich der Taststift längs einer sowohl in Radial- als auch in Axialrichtung geneigten Fläche der Schablone zurückzieht;

F i g. 6 eine Darstellung, bei dem der Taststift von der Schablone fort in die Ausgangslage zurückgestellt wird;

F i g. 7 einen Schnitt des Drosselschieberventils, wobei sich der Drosselschieber in der Lage befindet, die den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Betriebszuständen entspricht;

F i g. 8 eine der F i g. 7 entsprechende Darstellung, wobei die gezeigte Stellung des Drosselschiebers bei einem vorgegebenen Durchsatz auftritt, wenn die Steuerung unter den in den F i g. 3, 4 und 5 gezeigten Betriebszuständen arbeitet;

F i g. 9 eine der F i g. 8 entsprechende Darstellung, in der die Stellung des Drosselschiebers bei einem Durchsatz gezeigt ist der" größer als der Durchsatz gemäß F i g. 8 ist.

Gemäß den Figuren ist das Tasterventil 10 mit einem schwenkbar gelagerten Taststift 12 versehen, der zum Abtasten der Kontur der Schablone 14 dient, wobei diese Kontur auf das zu bearbeitende Werkstück übertragen werden soll. Das Tasterventil 10 enthält eine veränderliche Drosselöffnung 13 und das Ausmaß der Drosselung der öffnung 13 hängt von der Schwenkbewegung des Taststiftes 12 ab. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sucht der Hydraulikdruck im Ventil 10 den Taststift 12 im Uhrzeigersinn zu verschwenken, um die Drosselung an der öffnung 13 zu verringern. Bei einer Schwenkbewegung des Taststiftes 12 entgegen dem Uhrzeigersinn wird die Drosselwirkung des Ventils 10 erhöht
Zur Erläuterung der Betriebsweise -der Kopiersteuervorrichtung sei angenommen, daß sie in Verbindung mit einer Drehmaschine verwendet wird. Bei einer Drehmaschine wird die Schablone 14 vorzugsweise in einer feststehenden Lage am Bett befestigt und das Tasterventil 10 wird vorzugsweise am Quersupport 16 der Drehmaschine befestigt Ein Vorschubzylinder 18, der am Längsschlitten 2C der Drehmaschine angebracht ist, enthält einen Kolben 22, der durch eine Kolbenstange 24 mit dem Quersupport 16 verbunden ist Ein am Bett der Drehmaschine befestigter Vorschubzylinder 26 enthält einen Kolben 28, der durch eine Kolbenstange 30 mit dem Längsschlitten 20 verbunden ist Bei einer Betätigung des Kolbens 28 werden der Quersupport 16 und der Taststift 12 in Längs- oder Axialrichtung vorgeschoben, während eine Betätigung des Kolbens 22 im Vorschubzylinder 18 zu einer Bewegung des Quersupports 16 und des Taststiftes 12 in Quer- oder Radialrichtung senkrecht zur axialen Vorschubrichtung führt. Das Schnittwerkzeug 32 ist in schematischer Darstellung am Quersupport 16 gezeigt

Die Hydraulikdruckquelle zur Betätigung der zwei Vorschubzylinder enthält zwei Pumpen 34 und 36. Die als Niederdruckpumpe bezeichnete Pumpe 34 liefert einen verhältnismäßig geringen, im wesentlichen konstanten Hydraulikdruck. Die Öl-Fördermenge der Pumpe 34 beträgt beispielsweise 19 oder 22 l/min bei einem Druck von etwa 28 bar. Die als Hochdruckpumpe bezeichnete Pumpe 36 liefert augenblicklich einen verhältnismäßig hohen Druck. Beispielsweise beträgt die öl-Fördermenge der Pumpe 36 19 oder 22 l/min bei einem Druck von etwa 70 bar. Beide Pumpen werden durch einen Elektromotor 38 angetrieben.

Bei der gezeigten Vorrichtung enthält die Schaltanordnung, durch die die Flußrichtung des Hydraulikmittels durch die Vorrichtung bestimmt wird, drei elektromagnetisch betätigte Schaltventile 40,42 und 44. Die Drucköffnung 46 des Schaltventils 40 ist über eine Hydraulikleitung 48 an den Ausgang der Niederdruckpumpe 34 angeschlossen. Die Entlüftungsöffnung 50 des Schaltventils 40 ist mit dem ölbehälter 52 verbunden.

so Wie gezeigt, kann das Schaltventil 40 ein Vierwege-Dreistellungsventil sein. Die Öffnung 54 des Schaltventils 40 ist über eine Zufuhrleitung 56 mit der Drucköffnung 58 des Schaltventils 44 verbunden. Die Öffnung 60 des Schaltventils 40 ist über eine Entlüftungsleitung 62 mit der Auslaßöffnung 64 des Tasterventils 10 verbunden. Die Einlaßöffnung 66 des Tasterventils 10 ist über eine Zufuhrleitung 68 an die Hochdruckpumpe 36 angeschlossen. Eine von der Zufuhrleitung 68 abzweigende Nebenleitung 70 mündet in eine Leitung 72, die zwischen der Entlüftungsöffnung 74 des Schaltventils 42 und der Entlüftungsleitung 62 verläuft. Ein Einweg-Rückschlagventil 76 liegt in der Leitung 72 zwischen deren Verbindungsstelle mit der Nebenleitung 70 und der Entlüftungsleitung 62. Die

öti'nung 80 des Schaltventils 42 ist über eine Leitung 81 mit dem Kolbenstangenende des Zylinders 18 verbunden, und die öffnung 82 des Schaltventils 42 ist über eine Leitung 83 an das Kopfende des Zylinders 18

angeschlossen.

Die öffnung 84 des Schaltventils 42 ist über eine Leitung 86 an die öffnung 88 eines Ventiles 90 angeschlossen, das in Abhängigkeit von einer bestimmten Lage des Ventilkörpers des Schaltventils 40 umgesteuert wird Die gestrichelt dargestellte Leitung 92 zeigt die Schaltverbindung zwischen den Schaltventilen 40 und 90 zur Betätigung des Schaltventils 90. Die gegenüberliegende Anschlußöffnung 94 des Ventils 90 ist über eine Leitung 96 mit einer Entlüftungsöffnung 98 des Schaltventils 44 verbunden. Die öffnung 100 des Schaltventils 44 ist über eine Leitung 102 an das Kopfende des Vorschubzylinders 26 angeschlossen, und die öffnung 104 des Schaltventils 44 ist über eine Leitung 106 mit dem Kolbenstangenende des Zylinders 26 verbunden. Das Ventil 90 enthält einen Strömungsmittelkanal 108, der den Ventilkörper überbrückt und ein Einweg-Rückschlagventil 110 enthält, welches einen ungehinderten Hydraulikstrom von der öffnung 94 zur öffnung 88 gestattet, den Hydraulikstrom in der entgegengesetzten Richtung jedoch sperrt

Ferner enthält die Kopiersteuervorrichtung ein Drosselschieberventil 112, das in den Fig. 1 bis 6 schematisch und in den F i g. 7 bis 9 im Schnitt gezeigt ist Das Ventil 112 enthält ein Gehäuse 114 mit einer zylindrischen Bohrung 116, in welcher ein Drosselschieber 118 in Axialrichtung gleitfähig angeordnet ist Der Drosselschieber 118 ist axial zum einen Ende der Gehäusebohrung 116 hin durch eine verhältnismäßig schwache Druckfeder 119 vorgespannt, so daß er die in F i g. 7 gezeigte Stellung am einen Ende der Gehäusebohrung 116 einnimmt, wenn kein Strömungsmittel durch das Ventil 112 fließt Das Gehäuse 114 des Ventils 112 ist mit drei AnschiuBöffnungen versehen, die mit der Gehäusebohrung 116 in Verbindung stehen. Die erste Anschlußöffnung 120 ist über eine Leitung 122 mit der Entlüftungsleitung 86 zwischen der Öffnung 84 des Schaltventils 42 und der öffnung 88 des Ventils 90 verbunden. Die zweite Anschlußöffnung 124 des Ventils 112 ist über eine Leitung 126 mit der Entlüftungsleitung 96 zwischen der öffnung 94 des Ventils 90 und der öffnung 98 des Schaltventils 44 verbunden. Die dritte Anschlußöffnung 128 ist an eine Entlüftungsleitung 130 angeschlossen, die zu den Anschlußöffnungen mehrerer druckausgeglichener Druchflußventile verläuft Bei dem gezeigten Ausfühningsbeispiel sind zwei druckausgeglichene Durchflußventile 132 und 134 vorgesehen. Der Einfachheit halber sind lediglich zwei derartige Ventile gezeigt in der Praxis werden jedoch mehrere, beispielsweise drei oder vier Durchflußventile in der Nachfahrsteuerung verwendet Jedes dieser Ventile läßt sich zur Regulierung des rvierigendurchstrorns auf eine bestimmte Einstellung bringen und wird durch ein Magnetventil 136 bzw. 138 derart betätigt daß ein Strömungsmittelstrom durch eines dieser Durchflußventile entweder ermöglicht oder gesperrt ist In dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten Betriebszustand der Kopiersteuervorrichtung befinden sich beide Durchflußventfle in der einen Strömungsmitteldurchstrorfi verhindernden Sperrlage, da sie von einer Dnickmittelquelle 140 über die entsprechenden Magnetventile mit Druck beaufschlagt sind. Die Ventile 132,134 sind derart eingestellt daß sie den maximal von der Anschlußöffnung 128 des Drosselschieberventils 112 abfließenden Strömungsmittelstrom regulieren. Beispielsweise kann das Durchflußventil 132 derart eingestellt sein, daß sich ein maximaler ölstrom von 3,7 l/min, ergibt und das Durchflußventil 134 kann derart eingestellt sein, daß sich ein ölstrom von 7,51/min. ergibt. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß der erwünschte ölstrom 3,7 l/min, beträgt Somit wird das Durchflußventil 134 stets Ober das Magnetventil 138 durch den Druck der Druckquelle 140 in der Sperrlage gehalten, und der Durchfluß durch das Ventil 132 wird entweder gesperrt oder freigegeben, je nach der Stellung des Magnetventils 136. Gemäß den Fig. 1, 2 und 6 wird das Durchflußventil 132 durch das

Magnetventil 136 in der Sperrlage gehalten, und gemäß

den F i g. 3,4 und 5 befindet sich das Magnetventil 136 in einer Stellung, in der ein Strömungsmittelstrom durch

das Ventil 132 zum ölbehälter 52 möglich ist

Da die Fördermenge der Pumpen 34 und 36 über der

an den Ventilen 132,134 einstellbaren Durchflußmenge liegt isi in der an die Niederdruckpumpe 34 angeschlossenen Zufuhrleitung 48 ein Oberdruckventil 142 und in der an die Hochdruckpumpe 36 angeschlossenen Zufuhrleitung 68 ein Oberdruckventil 144 angeordnet Falls der Druck in diesen beiden Zufuhrleitungen den Einstelldruck des entsprechenden Überdruckventils 142,144 überschreitet, wird die überschüssige ölmenge zum ölbehälter abgeführt Wie insbesondere die Fig.7 und 8 zeigen, ist die Anschlußöffnung 124 des Drosselschieberventils 112 an demjenigen Ende der Bohrung 116 angeordnet gegen das der Drosselschieber 118 normalerweise durch die Feder 119 gedrückt wird. Eine Nase 146 am Ende des Drosselschiebers 118 verhindert, daß der Drosselschie ber die Anschlußöffnung 124 absperrt Auf einer Seite ist der Drosselschieber mit einem axial verlaufenden Schlitz 148 versehen, in den ein am Ventilgehäuse befestigter Stift 150 eingreift, um den Drosselschieber bei einer axialen Gleitverschiebung in der Bohrung 116 drehfest zu halten. Bei dem gezeigten Ausfühningsbeispiel befinden sich die AnschhiBöffnungen 120 und 128 an sich diametral gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses. Eine Nut 152 im Drosselschieber 118 ist ständig mit der Anschlußöffnung 128 fluchtend ausge richtet und verläuft in Axialrichtung von dem einen zum anderen Ende des Drosselschiebers, so daß die entgegengesetzten Endabschnitte der Bohrung 116 ständig unmittelbar miteinander in Verbindung stehen. Unter Vernachlässigung der geringen Vorspannung der schwachen Feder 119 sind somit die an den entgegengesetzten Enden des Ventilkörpers der Bohrung 116 angreifenden Druckkräfte im wesentlichen gleich groß. Die Nut 152 weist einen Abschnitt 154 gleichförmigen Querschnitts und einen zweiten Abschnitt 156 sich

5« zunehmend erweiternden Querschnitts auf, welcher an dem mit der Anschlußöffnung 124 versehenen Ende der Bohrung liegt

Bei dem gezeigten Ausfühningsbeispiel hat die Nut 152 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und ist an ihrer Innenseite 158 derart geneigt daß die Axialverschiebung des Drosselschiebers 118 bezüglich des mit der Anschlußöffnung 124 versehenen Endes der Gehäusebohrung 116 einzig in Abhängigkeit von dem durch die Einstellung der druckausgeguchenen Durch flußventile 132,134 festgelegten Strömungsmitteldurch satz durch die Anschlußöffnung 128 erfolgt Die Stellung des Drosselschiebers 118 in der Bohrung 116 ist vollkommen unabhängig von dem auf den Drosselschieber einwirkenden Druck, da auf den entgegengesetzten Enden der Bohrung im wesentlichen der gleiche Strömungsmitteldruck vorhanden ist Falls somit das DurchfluBventil 132 eingeschaltet und ein Durchsatz von 3,7 l/min, durch die AnschhiBöffnung 128 ermöglicht

ist, gelangt der Drosselschieber 118 unabhängig von den an den Anschlußöffnungen 120 und 124 anliegenden Drücken in die in Fig.8 gezeigte, axial verschobene Stellung. Wenn andererseits das Ventil 132 abgeschaltet und das Ventil 134 eingeschaltet ist, so daß an der Anschlußöffnung 128 ein Durchfluß von 7,5 l/min, möglich ist, verschiebt sich der Drosselschieber 118 in die in F i g. 9 gezeigte Stellung, und zwar unabhängig von den Druckzuständen an den Anschlußöffnungen 120 und 124.

Diametral entgegengesetzt zur Nut 152 ist am Drosselschieber 118 eine zu seiner Achse geneigte Abflachung 160 ausgebildet, die gemeinsam mit der Bohrung 116 einen sich verjüngenden Strömungsmittelkanal 162 begrenzt, der mit der Anschlußöffnung 120 in Verbindung steht. Die Axiallänge der Abflachung 160 ist so bemessen, daß selbst in der in F i g. 7 gezeigten Lage des Drosselschiebers 118, in der er am Ende der Bohrung 116 liegt, der Strömungsmittelkanal 162 mit der Anschlußöffnung 120 über eine kleine Drosselstelle 164 in Verbindung steht, deren Größe beispielsweise einer Drosselöffnung mit einem Durchmesser von 0,8 mm entspricht. Somit ist der Druck in der Bohrung 116 ständig von dem Druck an der Anschlußöffnung 120 beeinflußt, da die Bohrung 116 stets über die Drosselstelle 164 mit der Anschlußöffnung 120 in Verbindung steht. Bei einem Durchfluß von Hydraulikmittel durch die Anschlußöffnung 128 verschiebt sich jedoch der Drosselschieber 118 auf die oben beschriebene Weise in Axialrichtung beispielsweise in die in F i g. 8 gezeigte Stellung, so daß der Querschnitt der Drosselstelle 164 bei einer zunehmenden Verschiebung des Drosselschiebers entgegen der Kraft der Feder 119 ständig größer wird. Der Strömungsmittelkanal 162 ist in seinen Abmessungen derart ausgelegt, daß der Druckabfall an der Drosselstelle 164 bei einem gegebenen Druck an der Anschlußöffnung 120 und einem gegebenen Druck an der Anschlußöffnung 124 im wesentlichen konstant ist, unabhängig davon, wie groß der Durchfluß durch die Anschlußöffnung 128 ist Beispielsweise ist die Abflachung 160 zur Achse des Drosselschiebers derart geneigt, daß, falls der Druck an der Anschlußöffnung 120 49 bar und der Druck an der Anschlußöffnung 124 28 bar beträgt, infolge der Drosselwirkung der Drosselstelle 164 ein Druckabfall zwischen den Anschlußöffnungen 120 und 124 von 21 bar entsteht, unabhängig davon, ob sich der Drosselschieber in der in F i g. 8 gezeigten Stellung oder in der in F i g. 9 gezeigten Stellung befindet Aufgrund dieses Merkmals des Drosselschieberventils 112 ergibt sich eine gleichförmige, ruckfreie Betriebsweise der Kopiersteuervorrichtung, unabhängig vöii den VcfäChübgcschwindigkeiten der beiden Vorschubzylinder 18 und 26.

Der Einfachheit halber sind die Hydraulikleitungen als einfache, durchgehende Linien gezeichnet Die Hydraulikleitungen jedoch, die während eines bestimmten Abschnitts des Arbeitszyklus in Betrieb sind, sind in den Zeichnungen durch breitere Linien dargestellt während diejenigen Hydraulikleitungen, die während eines bestimmten Abschnitts des Arbeitszyklus abgeschaltet sind, durch dünnere Linien dargestellt sind.

Nunmehr wird die Betriebsweise der Kopiersteuervorrichtung an Hand der F i g. 1 bis 6 erläutert F i g. 1 zeigt die Kopiersteuervorrichtung im eingeschalteten Zustand, jedoch in der Leerlaufsteriung. In diesen Betriebszustand wird sie durch Schließen eines nicht gezeigten Hauptschalters gebracht, der den die Pumpen 34. 36 antreibenden Elektromotor 38 einschaltet Das Schaltventil 40 wird dabei unter Federkraft in seiner Mittelstellung gehalten, so daß das von der Niederdruckpumpe gelieferte Hydraulikmittel über das Überdruckventil 142 unmittelbar zum ölbehälter fließt. Das von der Hochdruckpumpe 36 gelieferte Öl strömt über die Zufuhrleitung 68 zur Einlaßöffnung 66 des Tasterventils 10. Da die Drosselöffnung 13 zu diesem Zeitpunkt weit geöffnet und ein Durchstrom durch das Durchflußventil 132 gesperrt ist, gelangt der gesamte, von der Pumpe 36 gelieferte ölstrom zum Tasterventil und über die Entlüftungsleitung 62 und die öffnungen 60 und 50 des Mittelabschnitts des Schaltventils 40 zurück zum ölbehälter. Im Leerlaufzustand sind die Schaltventile 42 und 44 abgeschaltet, so daß kein öl zum Zylinder 18 oder Zylinder 26 gelangen kann.

Wenn der Taststifl 2ur Schablone bewegt werden soll, wird ein (nicht gezeigter) Anfahrschalter betätigt. Hierdurch wird derjenige Magnet erregt, der den Ventilkörper des Schaltventils 40 nach rechts und den Ventilkörper des Schaltventils 42 nach links in die in der F i g. 2 gezeigten Stellungen verschiebt. Der Magnet des Ventils 136 bleibt abgeschaltet, so daß ein Strömungsmittelstrom durch das Durchflußventil 132 unterbunden wird. In dieser Stellung der Ventile liefert die Niederdruckpumpe 34 Niederdrucköl über die Zufuhrleitung 56 zu den miteinander verbundenen öffnungen 58,98 des Schaltventils 44 und am Rückschlagventil UO vorbei über die Hydraulikleitungen 86, 83 zum Kopfende des Vorschubzylinders 18. Das Kolbenstangenende des Vorschubzylinders 18 wird über die Leitung 81 entlüftet, und da der abgegebene ölstrom infolge der Wirkung des Rückschlagventils 76 nicht unmittelbar zur Entlüftungsleitung 62 gelangen kann, strömt das vom Kolbenstangenende des Vorschubzylinders 18 ausgestoßene öl über die Leitung 70 und vermischt sich mit dem ölstrom, der von der Pumpe 36 über die Zufuhrleitung 68 zum Einlaß des Tasterventils 10 gelangt Da der Taststift 12 mit der Schablone noch nicht in Berührung steht ist die Drosselstelle im Tasterventil 10 weit geöffnet und ermöglicht einen Durchfluß im wesentlichen des gesamten ölstromes über die Entlüftungsleitung 62 und die Öffnungen 60,50 des Schaltventils 40 zum Behälter 52 zurück. In dem in F i g. 1 gezeigten Leerlaufzustand ist die Drosselwirkung der Drosselstelle 13 im Tasterventil 10 äußerst gering, so daß der Druck in der Zufuhrleitung 68 auf einem verhältnismäßig geringen Wert beispielsweise 7 bar, liegen kann. Da jedoch in dem in F i g. 2 gezeigten Anfahrzustand eine größere ölmenge zum Einlaß des Tasterventils 10 gelangt hat der Druck in den Zufuhrleitungen und im Zylinder 18 einen geringfügig höheren Wert beispielsweise 14 bar. Der Einfachheit halber wird in der nachfolgenden Beschreibung die vom Längsschlitten 20 und vom Quersupport 16 auf die Vorschubzylinder wirkende Gegenkraft und ferner der Flächenunterschied in den Druckangriffsflächen der gegenüberliegenden Seiten der Kolben 28 und 22 vernachlässigt Jedenfalls liegt der Druck am Kopfende des Zylinders 18 geringfügig über dem Druck am Kolbenstangenende des Zylinders 18 und der Quersupport 16 wird vorgeschoben, so daß sich der Taststift 12 der Schablone 14 und das Schnittwerkzeug 32 dem (nicht gezeigten) Werkstück nähert

Schließlich erreicht der Taststift 12 die Schablone und wird infolgedessen verschwenkt, so daß sich die Drosselwirkung der Drosselstelle 13 im Tasterventil 10 sprungartig erhöht Infolge dieser erhöhten Drosselwirkung steigt der Druck in der Zufuhrleitung 68 sofort auf

einen merklich höheren Wert (beispielsweise 28 bar) und ein nicht gezeigter Druckschalter in der Leitung 68 betätigt das Schaltventil 44, so daß dessen Ventilkörper nach rechts verschoben wird, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Infolgedessen wird die Zufuhrleitung 56 mit dem Kolbenstangenende des Zylinders 26 in Verbindung gebracht und die Entlüftungsleitung 102 des Kopfendes des Zylinders 26 über die Kanäle im Ventilkörper des Schaltventils 44 mit der Entlüftungsleitung 96 verbunden.

Es sei zunächst angenommen, daß das Ventil 136 in der in den Fi g. 1 und 2 gezeigten Stellung verbleibt, so daß das Durchflußventil 132 in der Sperrlage verbleibt; in diesem Fall wird das Kopfende des Zylinders 26 unmittelbar mit dem Kopfende des Zylinders 18 verbunden, wenn der Taststift auf die Schablone trifft Infolge der veränderlichen Drosseiwirkung der Drosselstelle im Tasterventil 10, welche von der Schwenklage des Taststiftes 12 abhängig ist, ergibt sich sofort ein im wesentlichen vollständiger Druckausgleich auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 22 des Vorschubzylinders 18, so daß der Taststift an der Schablone stehenbleibt, und außerdem sind die Drücke auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Kolbens 28 des Vorschubzylinders 26 ebenfalls im wesentlichen ausgeglichen, so daß kein Längsvorschub einsetzt.

Wenn der Taststift 12 auf die Schablone trifft, kann das Ventil 136 entweder von Hand oder automatisch betätigt werden, so daß ein Durchstrom durch das Durchflußventil 132 ermöglicht wird. Sobald das Durchflußventil 132 geöffnet wird, kann Hydraulikmittel vom Kopfende des Zylinders 26 zur Anschlußöffnung 124 des Drosselschieberventils 112 strömen. Da jedoch der Druck an der Anschlußöffnung 124 und der Druck auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Kolbens 22 im Zylinder 18 auf etwa dem gleichen Wert (beispielsweise 28 bar) verbleiben, wird der Quersupport nicht verschoben, sondern lediglich der Längsschlitten 20 infolge des Druckunterschieds am Kolben 28 des Zylinders 26 nach links verstellt, was zu einem Hydraulikstrom an der öffnung 124 des Drosselschieberventils 112 führt. Infolge des ölstroms durch den Strömungsmittelkanal 152 verschiebt sich somit der Drosselschieber 118 aus der in F i g. 7 gezeigten Stellung in die in F i g. 8 gezeigte Stellung, wobei sich der Drosselschieber 118 soweit nach oben verschiebt, daß der Durchfluß durch die Anschlußöffnung 128 den am Steuerventil 132 eingestellten Durchfluß von 3,7 l/min, ergibt Die Drosselstelle 164 zwischen dem Strömungsmittelkanal 162 und der Anschlußöffnung 120 ist geringfügig erweitert und der Druck an diesen Anschlußöffnungen ist im wesentlichen auf dem gleichen Wert Daher besteht in jedem Fall cmc Verbindung zwischen den Anschlußöffnungen 120 und 124, jedoch verhindert die Drosselstelle 164 infolge ihres sehr geringen Querschnitts Pendelbewegungen des Taststifts 12, und die gesamte, über die Anschlußöffnung 128 abströmende ölmenge fließt über die Anschlußöffnung 124 in das Drosselschieberventil. Infolgedessen folgt der Taststift der längsverlaufenden Fläche 166 der Schablone 14 sehr genau und ohne Pendelbewegungen, so daß das Schnittwerkzeug 32 auf dem Werkstück eine hohe Oberflächengüte erzeugt. Da die Axialverschiebung des Drosselschiebers 118 des Ventils 112 einzig in Abhängigkeit vom Durchsatz durch den Strömungsmittelkanal 152 erfolgt, ist die Vorschubgeschwindigkeit des Längsschiiitens 20 nach links unabhängig von der Viskosität oder Tempenitur ik*·. Öls.

Schließlich erreicht der Taststift 12 die rechtwinklige Schulter 168, so daß sich sofort eine merklich höhere Drosselwirkung der Drosselstelle 13 des Tasterventils 10 ergibt. Der Gegendruck in der Zufuhrleitung 68 steigt daher plötzlich auf einen beträchtlich höheren Wert an (beispielsweise 49 bar) und wirkt über das Schaltventil 42 auf das Kolbenstangenende des Zylinders 18. Unter Vernachlässigung der Gegenkraft des Längsschlittens und des Querschiebers und des Flächenunterschieds in

ίο den Druckangriffsflächen gegenüberligender Kolbenseiten setzt somit sofort eine Einschubbewegung des Kolbens 22 im Zylinder 18 ein, so daß öl vom Kopfende des Zylinders 18 über die Entiüftungsleitung 83 bei einem verhältnismäßig hohen Druck (in der Nähe von 49 bar) ausgestoßen wird. Dieser Hochdruckölstrom vom Kopfende des Zylinders 18 gelangt zur Anschluß-Öffnung 120 des Dros'iclschicbcrventils 112. Die geneigte Abflachung 160 des Drosselschiebers 118 des Drosselschieberventils 112 ist derart bemessen, daß der Drosselquerschnitt de;· Drosselöffnung 164 unter diesen Bedingungen (bei den oben angegebenen beispielsweisen Druckwerten) zu einem Druckabfall von etwa 21 bar führt, so daß das gesamte, über die Anschlußöffnung 128 abströmende öl nunmehr über die Anschlußöffnung 120 in das Drosselschieberventil gelangt und, da der Druck an der Anschlußöffnung 124 auf dem gleichen Wert bleibt, diese Anschlußöffnung tatsächlich nicht durchströmt ist. Somit wird der Quersupport längs einer geraden Linie zurückgezogen, während der Taststift der Radialschulter 168 der Schablone folgt.

Gemäß den F i g. 7 bis 9 wird der Strömungsmittelkanal 162 zwar durch eine ebene, geneigte Fläche 160 am Außenumfang des Drosselschiebers 118 begrenzt, jedoch könnte er auch als sich verjüngende Nut im

-!5 Außenumfang des Drosselschiebers ausgebildet sein. Die Größe der Drosselöffnung im Strömungsmittelkanal 162 im Bereich der Anschlußöffnung 120 ändert sich entsprechend der Axiallage des Drosselschiebers. Die erforderliche Größe dieser Drosselöffnung läßt sich für

■to die verschiedenen Stellungen des Drosselschiebers mathematisch oder versuchsweise bestimmen. Es ist jedoch wichtig, daß, wenn der Taststift eine geradlinige Schulter (beispielsweise die Schulter 168) nachfährt, der Druckabfall an der Drosselöffnung so groß ist, daß das 5 gesamte, über die Anschlußöffnung 120 in das Drosselschieberventil einströmende öl über die Anschlußöffnung 128 abgegeben wird. Falls der Druckabfall an der Drosselstelle 164 nicht ausreichend groß ist, sucht öl über die Anschlußöffnung 124 zu entweichen, was dazu führen würde, daß sich der Taststift von der Schulter 168 der Schablone geringfügig nach rechts fortbewegt wodurch sich die Drosselwirkung im Tastervemi! verringert und ein neuer Gleichgewichtszustand entstehen würde. Dies führt jedoch zu einem geringfügigen Ausschwingen des Taststiftes und infolgedessen zu einer schwachen rippenförmigen Erhebung in der auf dem bearbeiteten Werkstück erzielten Oberfläche. Die Betriebsgröße der Drosselstelle 164 hängt von den für die beiden Vorschubzylinder

so gewählten Arbeitsdrücken ab. Bei den oben angegebenen Werten (nämlich etwa 28 bar für den Vorschubzylinder des Längsschliftens und 49 bar für den Vorschubzylinder des Quersupports) sollte die Drcsselstelle derart ausgelegt sein, daß sie einen Druckabfall

^fc5 von etwa 21 bar ergibt, wenn der Taststift einer geradlinigen Schulter folgt, so daß an der Anschlußöffnung 124 keinerlei Ölstrom vorhanden ist.

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Nachfahren einer Schablone, die eine etwa um 45° gegenüber der Längsachse geneigte Fläche aufweist. Beim Nachfahren einer Fläche dieser Art müssen sowohl der Vorschubzylinder für den Längsschlitten als auch der Vorschubzylinder für den Quersupport betätigt ■; werden. Wenn der Taststift auf diese geneigte Fläche 170 gemäß Fig. 5 trifft, ist die Drosselwirkung im Tasterventil geringer, als wenn der Taststift die Rechteckschulter 168 gemäß Fig.4 nachfährt. Infolge der geringeren Drosselwirkung fällt der Gegendruck in der Zufuhrleitung 62 auf einen Wert, der unter 49 bar liegt (beispielsweise bei etwa 38 bar). Dieser Druck gelangt zur Anschlußöffnung 120. In diesem Betriebszustand verbleibt jedoch der Druck an der Anschlußöffnung 124, der über den Vorschubzylinder des Längs-Schlittens von der Pumpe 34 stammt, auf einem Wert von etwa 28 bar. Der Strömungsmittelkanal 162 ist derart ausgelegt, daß bei einem Druck von 28 bar an der Anschlußöffnung 124 und einem Druck von etwa 38 bar an der Anschlußöffnung 120 die eine Hälfte des über die Anschlußöffnung 128 ausströmenden Öls über die Anschlußöffnung 124 und die andere Hälfte über die Anschlußöffnung 120 in das Drosselschieberventil gelangt. Unter der Annahme, daß beide Vorschubzylinder die gleiche Größe haben, ist daher die Längsvor-Schubgeschwindigkeit des Längsschlittens 20 genauso groß wie die Quervorschubgeschwindigkeit des Quersupports 16. Dies ist darauf zurückzuführen, daß unter diesen Betriebsbedingungen (einem geringeren Druck an der Anschlußöffnung 120) der von der Drosselstelle χ bewirkte Druckabfall geringer ist, als wenn der Druck an der Anschlußöffnung 120 merklich höher liegt. Wie die Zeichnungen zeigen, wird der Durchflußquerschnitt des Strömungsmittelkanals 162 zur Anschlußöffnung 124 hin zunehmend größer. Somit werden die gleichen Druck- und Mengenstromverhältnisse erhalten, unabhängig davon, ob sich der Drosselschieber 118 in die in F i g. 8 gezeigte Stellung, wo der Durchsatz etwa 3,7 l/min, beträgt, oder in die in F i g. 9 gezeigte Stellung verschiebt, wo der Durchsatz bei 7,5 l/min, liegt. Die in F i g. 9 gezeigte Stellung des Drosselschiebers 118 ergibt sich, wenn der Strömungsmittelstrom am Durchflußventil 132 gesperrt und ein Durchfluß durch das Durchflußventil 134 ermöglicht wird. Der Strömungsmittelkanal 162 ist derart ausgelegt, daß er unabhängig αϊ von der Stellung des Drosselschiebers 118 bei gleichem Druckunterschied zwischen den Anschlußöffnungen 120 und 124 den gleichen Druckabfall bewirkt. Somit läßt sich die Vorschubgeschwindigkeit der beiden Vorschubzylinder ohne ein Nachstellen irgendeines der hydraulisehen Bauteile willkürlich verändern und eine Instabilität und eine Pendelbewegung des Teststiftes verhindern. Daher kann die Vorschubgeschwindigkeit während eines Bearbeitungsvorganges je nach dem Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes geändert werden, so s=. daß eine etwa konstante Oberflächengeschwindigkeit je Minute erhalten wird. Hierdurch lassen sich Werkstückabschnitte unterschiedlichen Durchmessers mit einer hohen Oberflächengüte bearbeiten, so daß eine Nachbearbeitung, beispielsweise ein Nachschleifen, des auf einer Drehbank bearbeiteten Werkstücks nicht erforderlich ist.

In der Praxis können die Elektromagnete der Ventile 136,138 und möglicherweise weiterer derartiger Ventile durch Grenzschalter betätigt werden, die ansprechen, wenn der Längsschlitten fest vorgegebene Stellungen ereicht, an denen Änderungen im Durchmesser des Werkstücks auftreten können.

Wenn der Bearbeitungsvorgang beendet ist, wird ein Rückstellschalter entweder von Hand oder automatisch betätigt, so daß der Ventilkörper des Schaltventils 40 in die in Fig.6 gezeigte Stellung verschoben wird. Hierdurch wird die Steuerleitung 92 druckbeaufschlagt und daher der Ventilkörper des Schaltventils 90 derart umgeschaltet, daß das Kopfende des Vorschubzylinders 18 für den Quersupport unmittelbar mit dem Kopfende des Vorschubzylinders 26 für den Längsschlitten verbunden wird. Gleichzeitig wird das Ventil 136 betätigt, so daß ein Strömungsmittelstrom durch das Durchflußventil 132 gesperrt wird. In diesem Betriebszustand wird der ölstrom von beiden Pumpen 34, 36 zum Kolbenstangenende des Vorschubzylinders 18 für den Quersupport gelenkt, so daß der Taststift zurückgezogen wird. Gleichzeitig fließt das gesamte, vom Kopfende des Vorschubzylinders 18 ausgestoßene öl unmittelbar zum Kopfende des Vorschubzylinders 26 für den Längsschlitten. Das öl im Kolbenstangenende des Vorschubzylinders 26 wird über das Schaltventil 40 ohne Drosselwirkung unmittelbar zum Behälter abgeführt. Somit ziehen sich der Quersupport und der Längsschlitten im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit zurück, so daß der Quersupport tatsächlich unter einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse zurückgestellt wird, wie dies durch den Pfeil 172 in F i g. 6 dargestellt ist. Da der von beiden Pumpen gelieferte ölstrom ohne Drosselwirkungen durch beide Vorschubzylinder geleitet wird, erfolgt der Rückhub im Vergleich zum Vorschub mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit. Es lassen sich geeignete Grenzschalter derart anordnen, daß sie betätigt werden, wenn entweder der Längsschlitten oder der Quersupport die volle Einschubstellung erreichen. Die Lage und Funktion derartiger Grenzschalter ist ohne weiteres verständlich und wird nicht näher beschrieben. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß, falls zuerst der Quersupport seinen Grenzschalter erreicht, das Schaltventil 42 betätigt und dadurch sein Ventiikörper in die in F i g. 1 gezeigte Lage verschoben wird, so daß das von beiden Pumpen gelieferte öl anschließend ausschließ lieh zum Vorschubzylinder für den Längsschlitten gelangt. Falls andererseits zuerst der Schlitten seinen zugeordneten Grenzschalter erreicht, wird das Schaltventil 44 betätigt und sein Ventilkörper in die in Fig. 1 gezeigte Stellung verschoben, so daß das gesamte, von beiden Pumpen gelieferte öl zum Vorschubzylinder des Quersupports gelangt.

Die gezeigte Kopiersteuervorrichtung benötigt eine äußerst geringe Anzahl von Ventilen, und infolge der Verwendung des Drosselschieberventils werden nicht nur Oszillationsbewegungen des Taststiftes unterbunden, sondern es ist auch nicht erforderlich, bei einer Änderung der Viskosität und/oder Temperatur des die Kopiersteuervorrichtung durchströmenden Öls zahlreiche Ventile genau nachzustellen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Kopiersteuervorrichtung mit zwei parallel arbeitenden Stellmotoren (Vorschubzylinder) zum Vorschub eines spanabhebenden Schneidwerkzeugs in unter einem Winkel zueinander verlaufenden Richtungen, mit Druckmittelquellen hohen und niederen Drucks und einem schablonengesteuerten, den Druck in einer an die Druckmittelquelle hohen Drucks angeschlossenen Zuführleitung entsprechend der Kontur der abzutastenden Schablone verändernden Tasterventil, wobei die Vorschubzylinder einerseits an die Zuführleitung bzw. die Druckmittelquelle niedrigeren Drucks und andererseits über Auslaßleitungen an ein Drosselschieberventil angeschlossen sind, das über eine Durchsatzventilanordnung mit einer Druckmittelsenke in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber (118) beidseitig druckausgeglichen ist und einen die Axiallage des Schiebers in Abhängigkeit von dem durch die Durchsatzventilanordnung (132—138) begrenzten Gesamtmengenabstrom beider Auslaßleitungen (86, 96) festlegenden und von diesem durchsetzten Strömungsmittelkanal (152, 156) und einen die eine Auslaßleitung (86) mit dem Einlaß des Strömungsmittelkanals und mit der anderen Auslaßleitung (96) verbindenden Drosselkanal (162) mit einer Drosselstelle (164) veränderlichen, von der Axiallage des Schiebers abhängigen Drosselquerschnitts aufweist

2. Kopiersteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchsatzventilanordnung (132—138) auf einen veränderbaren, vorgegebenen Durchsatz einsteilbar und dementsprechend der Gesamtmengenabstrom beider Auslaßleitungen (86, 96) und die Vorschubgeschwindigkeit beider Vorschubzylinder (18,26) veränderbar ist.

3. Kopiersteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchsatzventilanordnung (132—138) mehrere Durchsatzventile (132, 134) unterschiedlichen Durchsatzes und eine Steuervorrichtung (136, 138) zum selektiven Einschalten jedes der Durchsatzventile enthält.

4. Kopiersteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt der Drosselstelle (164) im Drosselkanal (162) derart veränderbar ist, daß sich unabhängig vom Durchsatz der Durchsatzventilanordnung (132—138) an der Drosselstelle im wesentlichen der gleiche Druckabfall für entsprechend vorgegebene Druckwerte in den beiden Auslaßleitungen (86,96) einstellt.

5. Kopiersteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine verhältnismäßig schwache Federeinrichtung (119), die den Drosselschieber (118) in Richtung des an die zweite Auslaßleitung (96) angeschlossenen Endes der Gehäusebohrung (116) des Drosselschieberventils (112) drückt.

6. Kopiersteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmittelkanal (152, 156) in Axialrichtung zwischen den beiden Enden des Drosselschiebers (118) verläuft und unter Vernachlässigung der verhältnismäßig schwachen Federkraft die Drücke an den beiden Drosselschieberenden im wesentlichen gleich groß sind.

7. Kopiersteuervorrichtung nach Anspruch 5 oder

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmittelkanal (152, 156) einen in Axialrichtung von dem einen Ende der Gehäusebohrung (116) aus im Querschnitt verjüngten Abschnitt (156) aufweist und die zur Durchsatzventilanordnung (132—138) führende Anschlußöffnung (128) des Drosselschieberventils (112) so angeordnet ist, daß sie bei einem vorgegebenen Minimaldurchsatz durch das Ventil (112) mit dem verjüngten Kanalabschnitt (156) verbunden ist

8. Kopiersteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (162) einen in Axialrichtung von dem einen Ende der Gehäusebohrung (116) aus im Querschnitt verjüngten Abschnitt (160) aufweist und die Anschlußöffnung (120) für die eine Auslaßleitung (86) zu dem verjüngten Drosselkanalabschnitt ausgerichtet ist und gemeinsam mit diesem die Drosselstelle (164) bildet, deren Durchflußquerschnitt bei einer entgegen der Federkraft erfolgenden Axialverschiebung des Drosselschiebers (118) in Abhängigkeit vom Durchsatz des Strömungsmittelkanals (152, 154) zunimmt

9. Kopiersteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Drosselkanalabschnitt (160) als eine am Umfang des Drosselschiebers (118) ausgebildete, schräg zur Achse des Drosselschiebers verlaufende Abflachung (160) ausgebildet ist

10. Kopiersteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Auslaßleitung (86) mit dem an die Hochdruck-Zuführleitung (68) angeschlossenen Vorschubzylinder (18) und die andere Auslaßleitung (96) mit dem an die Niederdruckquelle (34) angeschlossenen Vorschubzylinder (26) verbunden ist