DE2363143A1

DE2363143A1 - Hydraulischer linearantrieb

Info

Publication number: DE2363143A1
Application number: DE2363143A
Authority: DE
Inventors: Bayard G Gardineer; Hugo A Panissidi
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1418218A; FR2212859A5; US3848515A; JPS4997172A

Description

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Böblingen, 17. Dezember 1973 wi-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: .Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin; YO 972 047

Hydraulischer Linearantrieb

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Linearantrieb, bestehend aus einem Motorblock mit einer Mehrzahl Zylinder mit Antriebskolben in Reihenanordnung, welche über eine Nockenschiene auf eine Hubteil wechselweise zyklisch wirksam sind, und einem Steuerblock zur hydraulischen Steuerung der Antriebskolben.

Hydraulische Antriebe finden großes Interesse, da sie außer den sonstigen vielfältigen Vorteilen eine im Verhältnis zur abgegebenen Leistung außerordentlich kompakte Baugröße aufweisen. Dieser Vorteil ist dadurch bedingt, daß das Pumpenaggregat an beliebiger Stelle angeordnet werden kann und der Motor selbst in den meisten Fällen weniger Einbaugröße hat als ein elektrischer Antrieb.

Hydraulische Linearantriebe werden bevorzugt bei automatischen Fertigungsabläufen und Steuerungen eingesetzt, wenn hinsichtlich der mechanischen Einstellgenauigkeit sowie der Einstellgeschwindigkeit besonders hohe Ansprüche erfüllt werden müssen. Auch in der Technik der Datenverarbeitungsanlagen haben sie daher Eingang gefunden, wie z.B. für Einstellvorgänge bei Speicheranlagen,- aber auch bei der Fertigung derartiger Geräte, wie z.B. als Manipulatoren für in großer Zahl zu montierende oder zwischen verschiedenen Fertigungsstationen zu transportierende Werkstücke. Im Zusammen-

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hang mit der Miniaturisierung, die auf diesem Gebiet der Technik unaufhaltsam fortschreitet, ist daher die Präzision der Arbeitsweise solcher Einrichtungen oberstes Gebot.

Diese Anforderungen hatten zur Folge., daß sich bei solchen Antrieben unverhältnismäßig hohe Herstellkosten ergaben. Denn die Feinstbearbeitung von Lager- und Führungsflächen sowie sonstigen bewegten Teilen des Systems ist sehr aufwendig, und im gleichen Maße verteuerten sich auch die Wartungs· und Reparaturkosten. Es bestand daher die Aufgabe, einen hydraulischen Linearantrieb zu schaffen, der einerseits die gestellten Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Präzision der Arbeitsweise und der Arbeitsgeschwindigkeit, erfüllt und andererseits mit geringerem Kostenaufwand herzustellen ist. Trotzdem wird dabei für die Einsatzmöglichkeiten und die Betriebsweise eine hohe Flexibilität verlangt.

Diese Aufgabe ist durch den im Patentanspruch 1 angegebenen hydraulischen Linearantrieb gelöst worden. In dieser Erfindung sind zwei Grundprinzipien verwirklicht: Erstens sind im Ruhezustand des Motors .sämtliche Antriebszylinder druckbeaufschlagt, und zweitens arbeitet der erfindungsgemäße Antrieb, sobald einmal ein Startsignal zugeführt worden ist, mittels interner Selbststeuerung kontinuierlich, bis das zugeführte Signal endet. Hierbei kann es sich um ein die Antriebsrichtung bestimmendes Signal für vorwärts oder für rückwärts handeln. Solange dieses Signal aufrechterhalten wird, bleibt der Antrieb in der vorgegebenen Antriebsrichtung wirksam. Der Steuerblock weist daher vorzugsweise zwei je einer Vorschubrichtung zugeordnete Steuerventile auf, welche in der unbetätigten Stellung die Zuführleitungen für die oberen und unteren ringförmigen Kammern an der Druckleitung angeschlossen halten und bei ihrer alternativen Betätigung die obere bzw. die untere ringförmige Kammer mit der Rückleitung verbinden. Sobald infolge einer solchen Änderung in der Anschaltung der Zuführleitungen von einem

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der Antriebszylinder der Speisedruck weggenommen wird, beginnt der Antrieb zu laufen. Das Steuerventil besteht demnach in seiner einfachsten Ausführung lediglich aus zwei beispielsweise elektromagnetisch betätigbaren Ventilen, welche wahlweise die eine der beiden Zuführleitungen anstelle an die Druckleitung an die Rückleitung anschließen.

Zur Arretierung des Hubteils kann weiterhin ein Ausrichtkolben in bekannter Ausführung vorgesehen werden, welcher mit einer gezahnten Ausrichtschiene zusammenwirkt und über ein Ausrichtventil gesteuert wird.

Die Bestimmung der Arbeitsgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung erfolgt auf denkbar einfache Weise, nämlich entweder,- wie üblich, durch entsprechende Wahl des Speisedruckes für die Antriebszylinder oder durch eine entsprechende Drosselung der Rückleitung; soll der Antrieb auf unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten umsteuerbar sein, wie es in vielen Antrieben gefordert wird, bei denen die Vorschubgeschwindigkeit von dem jeweils zu durcheilenden Weg abhängig gewählt werden muß, so kann der Steuerblock zusätzlich mit einem Geschwindigkeitssteuerventil ausgestattet werden, welches, ebenfalls beispielsweise elektromagnetisch betätigt, den Rückfluß des Öls über eine von mehreren Rückleitungen mit unterschiedlicher Drosselung umzuschalten vermag.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nockenschiene asymmetrisch auf dem Hubteil angeordnet ist und das Hubteil allseitig auf Gleit- oder Wälzführungen gelagert ist, welche das erzeugte Drehmoment spielfrei aufnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen

Linearantrieb mit Steuerblock, Motorblock und

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angetriebenem Hubteil,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1

in der Ebene 2-2;,

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Stellungen

der einzelnen Steuerventile des Steuerblocks gemäß Fig. 1 im Verlauf eines Arbeitszyklus und

Fig. 4 eine Zeit/Geschwindigkeitskurve für das ange

triebene Hubteil nach der Anordnung von Fig. 1 für zwei unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Linearantrieb besteht aus drei Baugruppen: dem als Schiene ausgebildeten Hubteil 10, dem Motorblock 12 und dem Steuerblock 14. Die Steuersignale werden von einer (nicht gezeigten) Rechenanlage dem Steuerblock 14 zugeführt. Da der Steuerblock 14 nur durch drei hydraulische Leitungen mit dem Motorblock 12 verbunden ist, muß er nicht in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet werden, sondern kann, wenn es die baulichen Verhältnisse erfordern, auch in einer gewissen Entfernung vom 'lotorblock 12 untergebracht werden. Andererseits kann der Steuerblock 14 auch mit dem Motorblock 12 kombiniert werden, wobei die beide Baugruppen verbindenden Leitungen als in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Kanäle ausgebildet werden können.

Gemäß Fig. 1 enthält der Steuerblock 14 insgesamt vier Ventile, nämlich zwei Richtungsventile für vorwärts und rückwärts, mit "V" und "R" bezeichnet, ein Ausrichtventil, mit "A" bezeichnet, und ein Geschwindigkeits-Steuerventil, mit "G" bezeichnet. Alle vier Ventile werden elektromagnetisch betätigt, wobei die einzelnen Steuersignale von der Rechenanlage entweder gleichzeitig oder in einer bestimmten Folge zugeführt werden, wie später noch beschrieben werden wird. Der Steuerblock 14 ist außerdem an eine Druck-

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leitung P angeschlossen, welche mit einer Quelle konstanten hydraulischen Druckes verbunden ist» Eine Rückleitung R führt zur Saugseite bzw. zum. Vorratsbehälter der Druckwuelle«

Je nach Einstellage der drei Ventile "V", ^I!R^E! und "A" werden die Leitungen 13, 15 bzw. 17,. die zum Motorblock 12 führen, an die Druckleitung P oder die Rückleitung R angeschlossen. In Fig. 1 sind die drei genannten Ventile in ihrer Ausgangslage bei abgeschaltetem Betätigungsmagneten, in welcher die Leitungen 13, 15 und 17 mit der Druckleitung P verbunden, mit der Folge, daß die angeschlossenen Zylinderräumen im Motorblock 12 unter Druck stehen. Der Motorblock 12 enthält vier Antriebsventile, deren Kolben mit "1", "2", "3" und "4" gekennzeichnet sind, wobei in jedem dieser Kolben eine auf einer Nockenschiene 18 aufliegende Nockenfolgerolle 16 drehbar gelagert ist. Die Nockenflächen der Nockenschiene 18 haben eine solche geometrische Form, daß die durch die Kolben auf die Nockenschiene 18 ausgeübten Kräfte einer parabolischen Verstellkurve folgen, wodurch man die beste lineare Antriebsbewegung erhält. Die Nockenschiene 18 kann aber auch mit anderer geometrischer Form, z.B. einer Sinuskurve folcrend, gestaltet sein, mit der Folge, daß eine zyklisch unregelmäßige Linearbewegung erzeugt wird, wie sie in manchen Fällen erwünscht, in anderen Fällen unerwünscht sein kann.

Benachbart zum Hubteil IO ist in Fig. 1 eine als Zahnstange gestaltete Ausrichtschiene 20 dargestellt- welche, wie aus Fig. 2 erkennbar ist, je eine Zahnstange beiderseits des Uubteils IO aufweist. Mit diesen Zahnstangen der Ausrichtschiene 20 wirkt ein Ausrichtkolben 32 eines Ausrichtventils zusammen, das als fünftes Ventil neben den vier Antriebsventilen im Motorblock 12 unterbracht int. 3um Zusammenwirken mit den Zahnstangen der Ausrichtfichiene 20 isst der Ausrichtkolben 32 an seiner Unterseite mit entsprechenden Zähnen 34 vorsehen.

Die Kolben "1" bis "4" der Antriebsventile haben an ihrer Ober--

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saite je einen mehrfach abgesetzten Kolbenteil 22 _F der vorzugsweise mit dem Kolben im unteren Bereich des Zylinders aus einem Stück gefertigt istο In jedem der Zylinder der Äntriebsventile bilden die Kolbenteile 22 eine obere Kammer A_y welche über die Leitung 15 mit dem Richtungsventil "R" für "rückwärts" verbunden ist» Eine zweite, untere Kammer B jedes Antriebsventils ist über die Leitung 13 an das Riehtungsventil "V" für "vorwärts" angeschlossen»

Mittels Kanälen 24, 26, 28 und 30 ist jeweils eine obere Kammer ■ 25, 27, 23 bzwο 31 mit dem Zylinder des benachbarten Ventils in Höhe der Kammern A und B verbunden. In welcher Weise die Kanäle 24, 2S, 28 und 30 jeweils wirksam werden, hängt von der jeweiligen Stellung der betreffenden Kolbenteile 22 und somit auch der zugeordneten Kolben "1", "2", "3" und "4" ab. Im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung wird in diesem Zusammenhang deutlich, daß der dargestellte Motor sich selbst steuert und in einer bestimmten Richtung kontinuierlich "läuft", solange über eine der Leitungen 13 oder 15 Druckmedium zugeführt wird und jeweils die andere der beiden genannten Leitungen mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.

^T7ie Fig. J. ohne weiteres deutlich macht, befindet sich jeder der Kolben "1^:| bis "4" in einer anderen Hubposition, entsprechend vier verschiedenen Syklusphasen auf der Nockenschiene 18. Setzt man einen Zyklus der nockenschiene 18 gleich 360°, so sind die einzelnen Zylinder in üblicher Weise jeweils um 9O° gegeneinander versetzt. TJLrd in bezug auf den erforderlichen Abstand von AntrLebsventLl zu Antriebsventil die Teilung der Mockenschiene 18 entsprechend groß gewählt, so L.^c3t es durchaus denkbar, daß aLLa vier Kolben Ln Pereich einer einzigen Kurvenphuije Liegen.

Allgemein gilt für hydraulische Linearantriebe, daß mindestens drei Kolben erforderlich sind, um unter bestimmten Bedingungen

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eine Totpunkt-Stellung zu vermeiden, in der kein Antriebsmoment auf den Hubteil ausgeübt wird. In solchen Fällen jedoch, in denen die Antriebsventile, wie im dargestellten Beispiel, steuerungsmäßig untereinander kommunizieren, wird ein Minimum von vier Zylindern oder ein Mehrfaches davon mit einem funktioneilen Phasenabstand von 90° gefordert; wenn hierbei zugrunde gelegt wird, daß unabhängig von der jeweiligen Position der Nockenschiene in bezug auf den Motorblock alle vier Kolben druckbeaufschlagt sind_r so heben sich die ausgeübten Kräfte gegenseitig auf, wenn die Kolben untereinander gleiche Größe aufweisen und dem gleichen Druck ausgesetzt sind. In diesem Fall sind somit in der dargestellten Lage der einzelnen Antriebskolben im Motorblock 12 gemäß Fig. 1 die Kolben "1" und "3" in ihrer oberen bzw. unteren Totlage, in welcher sie keine Schubkraft auf die Nockenschiene 18 auszuüben vermögen, während die Kolben ^:'2" und "4" an entgegengesetzten Flanken der Hockenschiene 18 aufliegen, derart, daß sich die ausgeübten Schubkräfte gegenseitig aufheben. Das gleiche gilt für andere mögliche Positionen der Nockenschiene 18.

Anordnung und Arbeitsweise des Ausrichtkolbens 32 sind anhand von Fig. 1 leicht verständlich. Der Ausrichtkolben 3 2 ist in dem Zylinder 36 des Hotorblocks 12 geführt, in welchen die Leitung 17, vom Ausrichtventil "A" des Steuerblocks 14 kommend_r mündet und den Zylinder 36 mit der Druckleitung P oder der Rückleitung R zum Behälter verbindet. Bei Druckbeaufschlagung wird der Ausrichtkolben 32 nach unten verschoben, so daß die Zähne 34 in die Zahnstangen der Ausrichtschiene 20 zum Eingriff gelangen, während bei Abschaltung des Speisedrucks der Ausrichtkolben 32 unter der Wirkung einer Rückstellfeder 38 im Zylinder 36 nach oben zurückgestellt und die Ausrichtschiene 20 freigegeben wird, so daß der Linearantrieb wirksam v/erden kann.

Die Arbeitsfolge des Ausrichtventils "A" für den Ausrichtkolben 32 in bezug auf die Einschaltzeiten des Geschwindigkeits-Steuerventils ¹¹G" und der Ventile "V" und "R" sind für einen normalen

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Äntriebshub in Fig» 3 dargestellt und werden später noch erläutert.

Das Geschwindigkeitssteuerventil ⁵*G^S§ im Steuerblock 14 verbindet, wenn es nicht betätigt, also der Elektromagnet nicht erregt ist, die Kammern 40 des Ventils "R" und des Ventils "V" über die Kammer 40 des Gescliwindigkeisregelventils "G" selbst mit einer Rückleitung 42, in der mittels einer Drossel 46 der ölrückstrom gedrosselt und somit die geringere Arbeitsgeschwindigkeit des Linearantriebes bewirkt wird. Wenn das Geschwindigkeitssteuerventil "G" betätigte sein Kolben also nach unten verstellt wird, werden die Kammern 40 der- drei vorgenannten Ventile zusätzlich mit der Rückleitung 44 verbunden, die einen ungedrosselten Rückstrom des Öls und damit eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit des Antriebes ermöglicht. Es ist ohne weiteres deutlich, daß die zuvor beschriebene Zwei-Geschwindigkeits-Steuerung lediglich ein zusätzliches Merkmal des Gesamtsystems darstellt, welches auch mit einer einheitlichen Arbeitsgeschwindigkeit, also unter Weglassen des Ventils "G" betrieben v/erden kann; in diesem Falle genügt eine einzige Rückleitung mit Drosselung oder ohne die gewünschte Drosselwirkung.

Für die folgende Beschreibung der Arbeitsweise sei angenommen, daß der Antrieb in Vorwärtsrichtung gefahren v/erden soll und dementsprechend dem Vorwärtsventil "V" ein Betätigungssignal zugeführt wird. Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens des Ventils "V" wird die Leitung 13 über die Kammer 40 mit dem drucklosen Vorratsbehälter verbunden, was zur Folge hat, daß alle unteren Kammern B der vier Antriebsventile ebenfalls an die Rückleitung angeschlossen werden. Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage der vier Betätigungskolben ist nur die Kammer B des Kolbens "1" über den Kanal 24 in Verbindung mit der Kammer des Kolbens "2", über welche dieser druckbeaufschlagbar ist. Da somit die Kammer 25 drucklos ist, kann der Kolben "2" frei nach oben verstellt werden und das in der Kammer 25 befindliche öl zum Vorratsbehälter pumpen. In diesem Zeitpunkt befindet sich oberhalb des Kolbens ^!I4" Drucköl. Da die Kolben "1" und "3" in

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ihrer oberen bzw. unteren Totlage stehen, üben sie, wie bereits erwähnt, keine Antriebskräfte auf die Nockenschiene 18 aus. Da jedoch der Kolben "4" auf einem abfallenden Kurvenzweig der Nockenschiene 18 steht, vermag er unter der Wirkung des in der Kammer 29 herrschenden Druckes eine Abwärtsbewegung auszuführen, welche über die Nockenschiene 18 in eine lineare Schubbewegung des Hubteils 10 nach links umgewandelt wird.

Während dieser Abwärtsbewegung des Kolbens "4" und der Verstellbewegung des Hubteils 10 nach links gelangt jedoch das Drucköl, das über die Leitung 15 den Kammern A zugeführt wird, über die Leitung 30 in die Kammer 31 über dem Kolben "1". Gleichzeitig mit der Schubbewegung des Hubteils 10 wird der Kolben "2" nach oben verstellt, mit der Folge, daß der Kanal 26 über die Kammer B des Kolbens "2" mit der Leitung 13 verbunden und somit an die Rückleitung angeschlossen wird. Infolgedessen wird die Kammer 27 über dem Kolben "3" drucklos, so daß dieser mittels der Nockenschiene 18 nach oben verschoben werden kann. Infolge der Druckbeaufschlagung über die Leitung 30 und die Kammer 31 übt nun der dementsprechend nach unten gedrückte Kolben "1" eine Antriebskraft auf die Nockenschiene 18 nach links aus, wodurch die begonnene Schubbewegung des Hubteils 10 fortgesetzt wird. Hierbei erreicht der Kolben "4" seine untere Totlage, und die untere Kammer B des Kolbens "3" wird mit der Leitung 28 verbunden.

Auf diese Weise setzt sich die Antriebsbewegung des Hubteils 10 nach links fort, wobei jeweils ein oder zwei der vier Kolben eine abwärts gerichtete Antriebskraft ausüben und auf den Hubteil 10 in horizontaler Vorschubrichtung wirksam werden. Während gleichzeitig die Rückstellbewegung der restlichen drei bzw. zwei Kolben in ihre obere Lage durch Entlüftung der entsprechenden Kammer freigegeben wird. Es versteht sich, daß die Geschwindigkeit des beschriebenen Systems maßgeblich abhängig ist von den Durchflußquerschnitten in den einzelnen Kammern, Kanälen und Leitungen und den auf die Kolben tatsächlich wirksamen Betriebs-

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drücken. Maßgeblicher Einfluß kommt hierbei dem Durchflußquerschnitt in den Rückleitungen 42 bzw. 44 zu. Der beschriebene Vorwärts-Antrieb findet solange statt, wie das Steuerventil "V" eingeschaltet bleibt. Mit der Abschaltung dieses Ventils kehrt dessen Steuerkblben in seine obere Ausgangslacxe zurück, wodurch über die Leitung 13 sämtliche Kammern A und B wieder an die Druckleitung P angeschlossen v/erden. Dadurch werden nunmehr alle vier Kolben "1" bis "4" unter im wesentlichen der gleichen Betätigungskraft nach unten gedrückt, so daß keine v/eitere Vorschubbewegung des Hubteiles 10 stattfinden kann.

Zum Antrieb des Hubteils 10 in der entgegengesetzten, mit "rückwärts" bezeichneten Richtung wird anstelle des Ventils "V" das Steuerventil "R" betätigt, und der dadurch ausgelöste Ar-beitsablauf ist grundsätzlich der gleiche wie zuvor für den Vorwärts-Antrieb beschrieben. Bei Erregung des Betätigungsmagneten für das Steuerventil "R" wird dessen Kolben nach unten verstellt und dadurch die bis jetzt unter Druck stehende Leitung 15 über die Kammer 40 an die Rückleitung 42 angeschlossen und somit drucklos, während die Leitung 13 an die Druckleitung P angeschlossen bleibt. Somit v/erden alle oberen Kammern A der vier Antriebszylinder drucklos.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage der Kolben "1" bis "4" der vier Antriebsventile wird nun die Kammer 29 des Kolbens "4" über die Leitung 28 mit der Kammer A des Kolbens "3" verbunden, welche, wie erwähnt, drucklos ist. Der Kolben "4" kann daher durch die Nockenschiene 18 widerstandsfrei nach oben verstellt werden. Da gleichzeitig die Kolben "1" und "3", wie bereits früher erwähnt, in ihrer oberen bzw. unteren Totlage stehen, üben sie keine horizontale Antriebskraft auf die Nockenschiene 18 aus, ungeachtet dessen, daß sie druckbeaufschlagt sind. Die Kammer 25 des Zylinders "2" ist jedoch an die Kammer B des Zylinders "1" angeschlossen, so daß der Zylinder "2" druckbeaufschlagt ist und abv/ärts geschoben wird. Der Kolben

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"4" setzt dieser Antriebskraft des Kolbens "2" keine Gegenkraft entgegen, so daß die Nockenschiene 18 unter der Wirkung des Kolbens "2" eine Linearbewegung nach rechts ausführt. Hierbei wird; wie erwähnt, der Kolben "4" angehoben, wodurch aus der unteren Kammer "B" über die Leitung 30 Druck in die Karoner 31 über dem Kolben "1" gelangt und diesen abwärts verschiebt, wodurch sich die Linearbewegung der Nockenschiene 18 nach rechts fortsetzt.

Bei diesem Vorgang setzt der Kolben "2" seine Abwärtsbewegung fort und öffnet hierbei die Verbindung zwischen der Kammer 27 über dem Kolben "3" durch den Kanal 26 und die Kammer "A" des Kolbens "2" zur Rückleitung. Da somit die Kammer 27 drucklos wird, vermag die Nockenschiene 18 den Kolben "3" aufwärts zu verschieben, und diese Aufeinanderfolge setzt sich in analoger Weise fort, wie zuvor für die Vorwärts-Schubbewegung beschrieben, solange das Steuerventil "R" eingeschaltet bleibt. Der Kolben "2" erreicht dabei seine untere Totlage, der Kolben "4" wird druckbeaufschlagt, und nachfolgend der Kolben "3",,der Kolben "2", der Kolben "1" usw., bis die Leitung 15 mit Abschaltung des Steuerventils "R" wieder an die Druckleitung P angeschlossen wird und dadurch den oberen Kammern A aller vier Antriebszylinder wieder Druck zugeführt und somit eine weitere Antriebsbewegung des Hubteils IO verändert wird.

Die Steuerung des beschriebenen Systems erfolgt somit entsprechend den zugeführten Signalen für die Vorschubrichtung sowie in Abhängigkeit von der Dauer dieser Signale. Zur überwachung des Verstellweges des Hubteiles 10 kann dabei ein Abtastsystem angeordnet werden, das entweder mittels eines Zähler die Anzahl der passierenden Nocken der Nockenschiene 18 feststellt oder, wenn eine feinere Positionierung notwendig ist, die Anzahl der Zähne auf der Ausrichtschiene 20. Entsprechend der Rückmeldung dieses Zählers wird dann die Abschaltung des Signals für das Vorwärtsbzw. Rückwärts-Steuerventil ausgelöst..In bekannter Weise kann

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man hierfür einer bestimmten Grundposition des Hubteils 10 die Zählerstellung 0 zuordnen und bei einer Verstellung in Vorwärtsrichtung die Zahl der Bewegungseinheiten durch Addieren bzw. bei einer Rückwärtsbewegung durch Subtraktion den Zähler in umgekehrter Folge steuern.

Aus Fig. 2 ist erkennbar? daß der Motorblock 12 relativ zum Hubteil 10 unsymmetrisch angeordnet ist. Wenn alle oder ein Teil der Kolben "1" bis "4" druckbeaufschlagt sind und somit eine vertikal gerichtete Kraft auf die Nockenschiene 18 ausüben, erfährt der Hubteil IO eine Torsionskraft, welche gemäß der Schnittdarstellung nach Fig. 2 durch jeweils insgesamt acht Lagerrollen 50 aufgenommen wird. Dabei ist bemerkenswert, daß sich die von den Kolben ausgeübte nicht unbeträchtliche Torsionskraft als Druckkraft gleichmäßig auf alle Lagerrollen 50 übertragen wird. Xiäre die Nockenschiene 18 mit der Ausrichtschiene 20 in der Mitte des Hubteils 10, der Motorblock 12 also symmetrisch zum Hubteil 10 angeordnet, so würde die durch die Kolben ausgeübte Kraft ausschließlich oder zumindest überwiegend durch die Lagerrollen 50 mit horizontaler Achse aufgenommen, während die Lagerrollen 50 mit vertikaler Achse nicht nennenswert zur Führung des Hubteils 10 beitragen würden. Durch die außermittige Anordnung des Motorblocks 12 zum Hubteil 10 wird somit der Vorteil einer gleichmäßigen Führung des Hubteils 10 in vertikaler und horizontaler Richtung erreicht, wobei zu vermerken ist, daß ein geringfügiges Spiel zwischen dem Hubteil 10 und den Lagerrollen 50 selbsttätig ausgeglichen wird. Die hierbei auftretende Verdrehung des Hubteils 10 ist zum ersten über die ganze Länge des Hubteils 10 wirksam und zweitens so geringfügig, daß sie als unschädlich vernachlässigt werden kann. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Anordnung besteht darin, daß gewisse Abnutzungserscheinungen zwischen den Laufflächen des Hubteils 10 und der Lagerrollen 50 sich selbsttätig ausgleichen, indem die Verdrehposition des Hubteils 10 sich entsprechend geringfügig vergrößert.

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Die in Fig. 3 dargestellten Kurven verdeutlichen den Ablauf eines Antriebsvorganges. Die untere der drei Kurven stellt die Einstellung eines der RichtungsSteuerventile "V" bzw. "R" dar, von denen jeweils nur eins eingeschaltet wird. Zum Zeitpunkt 0 möge ein Richtungssteuersignal zugeführt werden, das die Betätigung des Steuerventils "V" im Steuerblock 14 zur Folge hat. Gleichzeitig sei das Geschwindigkeitssteuerventil "G" betätigt, wodurch die höhere.Arbeitsgeschwindigkeit bestimmt wird. Die Betätigungsdauer für dieses Ventil entspricht einer vorgegebenen Zeit, die in einem Programm gespeichert sein kann. Mit dem Ende des entsprechenden Signals wird das System auf langsamen Antrieb umgeschaltet. Ein Vergleich der beiden unteren Kurven in Fig. 3 ergibt einen identischen Verlauf, entsprechend der Verstellcharakteristik für die Kolben des Ventils "A" und des Ventils "V" (bzw. "R"). Da eine Verstellbewegung des Hubteils 10 nur bei entlastetem Ausrichtkolben 32 möglich ist, erfolgen die Ansteuerung des Ausrichtventils und des Richtungssteuerventils etwa gleichzeitig. Kann eine absolut gleichzeitige Betätigung der beiden genannten Ventile nicht gewährleistet werden, so sollte jedenfalls die Einschaltung des Ausrichtventils kurz vor der Einschaltung des Richtungssteuerventils und anschließend die Abschaltung des Ausrichtventils erst kurz nach Abschaltung des'ausgewählten Richtungssteuerventils erfolgen.

In dem Geschwindigkeits-/Zeitdiagramm nach Fig. 4 zur Darstellung der Bewegung des Hubteils 10 ist im ersten Zweig der Kurve, d.h. im linken Bereich, die Vorschuboperation bei höherer Geschwindigkeit dargestellt und im nachfolgenden Bereich, d.h. im rechten Teil der Kurve, der Bewegungsablauf nach dem Umschalten auf geringe Vorschubgeschwindigkeit. Man kann daraus ersehen, daß bei Gestaltung der Nockenschiene 18 mit parabolischen Kurvenzweigen nach Erreichen des stationären Antriebszustandes eine vollständig gleichmäßige Linearbewegung des Hubteils 10 erzielt wird. Desgleichen verläuft die Beschleunigungs - bzw. Verzögerungsphase gleichmäßig, wie durch den aufsteigenden und den absteigenden

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Kurvenzug verdeutlich ist.

In dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind vier Antriebsventile mit den Kolben "1" bis "4" dargestellt. Man kann jedoch auch eine höhere Anzahl Antriebs zylinder v/ählen, beispielsweise zu dem Zweck, eine höhere wirksame Antriebskraft zu erzielen. Hierzu sind in symmetrischer Anordnung zu den dargestellten Zylindern jeweils Gruppen von vier zusätzlichen Zylindern vorzusehen. Einfacher ist jedoch, wenn eine höhere Antriebskraft erwünscht ist, der Weg, größere Zylinder und Kolben und/oder höhere Betriebsdrücke zu v/ählen.

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Claims

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ί lJ Hydraulischer Linearantrieb, bestehend aus einem Motorblock mit einer Kehrzahl Zylinder mit Antriebskolben in Reihenanordnung, welche über eine Hockenschiene auf ein Hubteil wechselweise zyklisch wirksam sind, und einem Steuerblock zur hydraulischen Steuerung der Antriebskolben,

dadurch gekennzeichnet,
daß a) eine durch 4 teilbare Anzahl, funktionell um je

90 gegeneinander versetzter Antriebskolben ("1",

"2", "3", "4") angeordnet ist;

b) jeder Antriebskolben ("1",- "2", "3", "4") einen in seinem Zylinder eine obere und eine untere ringförmige Kammer (A, B) bildenden abgesetzten Kolbenteil (22) aufweist;

c) alle oberen ringförmigen Kammern (A) aller Zylinder und alle unteren ringförmigen Kammern (B) aller Zylinder ständig an je eine Zuführleitung (15, 13) angeschlossen sind;

d) jede Kammer (25, 27 _f 29, 31) zur Druckbeaufschlagung der Antriebskolben ("1", "2", "3", "4") im. Bereich von dessen abgesetztem Kolbenteil (22) jeweils mit dem vorherigen (bzw. nachfolgenden) Zylinder über einen Kanal (24, 26, 28, 3O) verbunden ist, derart, daß nach Maßgabe der Stellung des Antriebskolbens ("1", "2", "3", "4"), dessen obere ringförmige Kammer (A) oder dessen untere ringförmige Kammer (B) oder keine der Kammern Verbindung zum benachbarten Zylinder hat.
2. Hydraulischer Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerblock (14) zwei je einer Vorschubrichtung zugeordnete Steuerventile ("V", "R") aufweist, welche in unbetätigter Stellung die Zufuhrleitungen (15, 13) für die oberen und unteren ringförmigen

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Kammern (A, B) an die Druckleitung (P) angeschlossen halten und bei Betätigung des einen oder des anderen die obere bzw. untere ringförmige Kammer (A, B) mit der Rückleitung (R) verbinden.
3. Hydraulischer Linearantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerblock (14) ein die Druckzufuhr zu einem durch eine Feder (38) betätigenden Antriebskolben (32) steuerndes Ausrichtventil ("A") aufweist, wobei der Ausrichtkolben (32) mit einer mit der Nockenschiene (18) verbundenen Ausrichtschiene (20) zusammenwirkt.
4. Hydraulischer Linearantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerblock (14) ein Geschwindigkeitssteuerventil ("G") aufweist, mittels dessen der Strömungsmittelrückfluß in Rückleitungen (42, 44) von unterschiedlichem Strömungswiderstand umsteuerbar ist.
5. Hydraulischer Linearantrieb nach Anspruch l_r dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenschiene (18) Nocken von parabolischer Kurvenform aufweist.
6. Hydraulischer Linearantrieb nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenschiene (18) asymmetrisch auf dem Hubteil (10) angeordnet ist und das Hubteil (10) allseitig angeordnete, das erzeugte Drehmoment aufnehmende Gleit*- oder Wälzführungen (50) aufweist.

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