DE2657178B2 - Einrichtung zum Umschalten einer zum Antrieb eines Werkzeugmaschinenschlittens verwendeten beidseitig beaufschlagbaren Kolbenzylindereinheit zwischen Eilgang und Vorschub - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umschalten einer-zurr. Antrieb eines Werkzeugmaschinenschlittens verwendeten beidseitig beaufschlagbaren Kolbenzylindereinheit zwischen Eilgang und Vorschub mit zwei Wegeventilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Einrichtung zeigt Bild '2 auf Seite 242 unter Kapitel 16 »Werkzeugmaschinen« des Taschenbuches TB8 »Anwendungen der ulhydraulik«. Teil II, Krausskopf-Verlag Mainz, Ausgabe 1972.

Aus Gründen eines wirtschaftlichen Betriebes der Werkzeugmasch' :e soll die Bewegung des Werkzeugschlittens erst dann von Eilrang auf Vorschub umgeschaltet werden, wenn sich das Werkzeug in unmittelbarer Nähe des Werkstückes befindet. Dies setzt eine sehr hohe Positioniergenauigkeit für den Umschaltpunkt der Schlittenbewegung voraus. Bei den bekannten Steuervorrichtungen für den die Schlittenbewegung der Werkzeugmaschine bewirkenden Arbeitszylinder ist die Streuung des Umschaltpunktes verhältnismäßig groß, weshalb zur Vermeidung eines Auffahrens dss Werkzeuges auf das Werkstück in Eiigang der Umschaltpunkt um den Bereich der Streuung vor dem Werkstück liegen muß. Ferner erfolgt bei den bekannten Vorrichtungen das Umschalten von Eiigang auf Vorschub ungedämpft, so daß während des Umschaltvorganges die Maschine beeinträchtigende Schaltschläge auftreten können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, die eine hohe Positioniergenauigkeit und damit einen wirtschaftlichen Betrieb der Werkzeugmaschine gestattet und gleichzeitig ein weitgehend schlagfreies Umschalten von Eilgang auf Vorschub gewährleistet, sowie durch Leckölfreiheit auch kleinste Vorschubgeschwindigkeiten und ein weiches Anfahren im Eiigang ermöglicht und ein Auswandern unterbindet.

Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalendes Anspruches I erreicht.

Bild 3 auf Seite 632 der Zeitschrift »Industrieanzeiger« 95. Jahrgang, Nr. 32 vom 13.4.1973, zeigt zwar eine Schaltung zur Steuerung der Arbeitsflüssigkeit für Arbeitszylinder, bei der ebenfalls schon über Vorsteuer-Wegeventile geschaltete Sitzventile verwendet sind. Diese vorbekannte Schaltung kann jedoch nicht zur Steuerung eines Arbeitszylinders für die Schlittenbewegung von Werkzeugmaschinen in Eiigang und Vorschub eingesetzt werden, da keine Sehaitungsmöglichkeit zum Fahren der Vorschubgeschwindigkeit vorgesehen ist Ferner fehlen dieser vorbekannten Schaltung die eine weiche Umschaltung von Eilgang auf Vorschub gewährleistenden, den Sitzventilen vorgeschalteten Drosseln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt

Dort bezeichnet I einen Eilgangblock und V einen Vorschubblock zum Steuern einer Kolbenzylindereinheit 4·, die einen Schlitten 5 einer nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine bewegt, und III einen sogenannten Sicherheitsblock.

Vom Zylinderraum 4a der Kolbenzylindereinheit 5 führt eine Zuleitung 6 und vom Zylinderraum 46 eine Zuleitung 7 zum Eilgangblock I. Von dort führt eine mit der Zuleitung 6 verbundene Leitung 6a weiter zu einem 2-Wege-Sitzventil 8 und über die Leitung 66 zu einem 2-Wege-Sitzventil 9. Eine weitere Leitung 7a, die mit der Zuleitung 7 verbunden ist, führt über Leitungsabschnitte 7b, 7c zu zwei weiteren 2-Wege-Sitzventilen 10 und 11. DieSitzventiiee,9,10, Π weisen in ihren Steuerräumen 8a, 9a, 10a und 11a Druckfedern 42 auf, die die Ventilteller Sb, 9b, iOb und Wb in Schließrichtung belasten.

Mit dem Ventilraum 8c des Sitzventils 8 steht eine Leitung 12 in Verbindung, die wahlweise über das Leitungsteilstück 12t* mit einer mit dem Tank in Verbindung stehenden Leitung T oder über das Leitungsteilstück 12a mit einer Leitung 13 zu verbinden ist. Die Leitung 13 r,!eht mit einer mit der Druckmittelquelle in Verbindung stehenden Leitung PE in Verbindung und führt über die Leitungsstücke 13a, 13b zu den Ventilräumen 9c, 10c. In dem Leitungsstück 13a ist ein in Richtung des Ventilraumes 9c öffnendes Rückschlagventil 35 angeordnet. Damit werden die Ventilräume 9c, 10c von der Druckmittelflüssigkeit beaufschlagt. Der Ventilraum lic steht über tine Leitung 14 mit der Tankleitung T in Verbindung. Demnach sind der Zuleitung 6 die b.idsn Sitzventile 8 und 9 und der Zuleitung 7 die beiden Sitzventile 10 und 1 f zugeordnet, wobei jeweils das eine Sitzventil 8,11 mit dem Tank und das andere Sitzventil 9, 10 mit der Druckmittelquelle in Verbindung steht. Die Zuführung der Steuerflüssigkeit zu den Steuerräumen 8a, 9a, tOa, 11a der Sitzventile 8, 9, 10, 11 zu deren Ansteuerung erfolgt über ein Vorsteuer-Wegeventil 16 und fest eingestellte Drosseln 15, wobei in den Schaltstellungen a und ödes Vorsteuerventils 16 über Steuerleitungen 17 und 18 die Sitzventile 8, 9, 10, 11 jeweils paarweise angesteuert werden, und zwar das Sitzventil 8 gemeinsam mit dem Sitzventil 10 und das Sitzventil 9 geneinsam mit dem Sitzventil 11. In der Mittelstellung c des Vorsteuerventils 16 werden alle vier Sitzventile 8, 9, 10,11 gleichzeitig vom Steuerdruck beaufschlagt und damit in ihrer Schließstellung gehalten. In dieser Schaltstellung der Sitzventile 8, 9, 10, 11 ist der Kolben 4c der Kolbenzylindereinheit 4 hydraulich leckölfrei blockiert, so daß kleinste Vorschubgeschwindigkeiten zu fahren sind. Der Druckanschluß Pdes Vorsteuerventils 16 ist entweder über Steuerleitungsabschnitte 19a, \%b unmittelbar mit einer mit der Steuermittelquelle in Verbindung stehenden Steuerleitung 20 in Verbindung oder über Steuerleitungsabschnitte 21, 22, 23 mit Rückschlagventil 24 sowie über einen mit dem Leitungsabschnitt 19/? in Verbindung stehenden Leitungsabschnitt 25. Der Tankanschluß Γ des Vorsteuerventils 16 steht über eine Steuerleitung 26 unmittelbar mit einer zum Tank führenden Steuerleitung L in

Verbindung.

In der Schaltstellung a des Vorsteuerventils 16 ist die Steuerleitung 17 mit der Steuermittelquelle verbunden und die Steuerleitung 18 mit dem Tank. Demnach werden die Sitzventile 8 und 10 durch das Steuermittel 5 in ihrer geschlossenen Position gehalten. Die Steuerleitung 18 der Sitzventile 9 und U ist mit dem Tank verbunden, so daß die Sitzventile 9, 11 lediglich durch die schwache Druckfeder 42 in ihrer geschlossenen Position gehalten werden und deshalb von der zu- und abströmenden Druckflüssigkeit in ihre Offenstellung verschoben werden. In dieser Position der Sitzventile 8, 9,10,11 strömt die Druckflüssigkeit über die Leitung 13, den Leitungsabschnitt 13a mit Rückschlagventil 35, das sich durch das Druckmittel gegen die geringe Kraft der Druckfeder 42 öffnende Sitzventil 9 sowie über die Leitungsabschnitte 6b, 6a und den Leitungsabschnitt 6c mit einem entsperrbarem Rückschlagventil 38 im Sicherheitsblock III weiter über die Zuleitung 6 zum kolbenstangenseitigen Zylinderraum 4a, so daß der Kolben 4t· mit der Kolbenstange Ad und dem außen angreifenden Schlitten 5 in Richtung des Zylinderraumes Ab belastet ist. Da der Zylinderraum Ab über die Zuleitung 7, den Leitungsabschnitten 7a, Tc und das Sitzventil U sowie über die Leitung 14 mit der Tankleitung Tin Verbindung steht, verschiebt sich der Kolben 4c mit der Kolbenstange Ad in Richtung des kolbenseitigen Zylinderraumes Ab.

In der Schaltstellung b des Vorsteuerventils 16 sind die Sitzventile 9 und U vom Steuerdruck beaufschlagt und damit geschlossen, so daß die Sitzventile 9 und 10 die Arbeitsbewegung des Kolbens 4c der Kolbenzylindereinheit 4 bestimmen, und zwar in dem Sinne, daß sich der Kolben 4c in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 4a bewegt. Sobald das Vorsteuerventil J5 16 in die gezeigte Mittelstellung c zurückverschoben wird, sind sämtliche vier Sitzventile 8, 9, 10, 11 vom Steuerdruck beaufschlagt und damit in ihrer geschlossenen Stellung, in der der Kolben 4c der Kolbenzylindereinheit 4 hydraulisch blockiert ist. Die Kolbenzylindereinheit 4 ist als sogenannter Differentialzylinder ausgebildet, d. h. die der Kolbenstange Ad abgewandte von der Arbeitsflüssigkeit zu beaufschlagende Fläche des Kolbens 4c ist größer als die der Kolbenstange Ad zugewandte Fläche, so daß bei gleicher Druckbeaufschlagung der beiden Zylinderräume 4a, Ab der Kolben 4c in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 4a verschoben wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, das aus dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 4a verdrängte Druckmittel nicht zurück in den Tank zu leiten, sondern unmittelbar zurück in die Druckleitung, so daß das aus dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 4a verdrängte Druckmittel in wirtschaftlicher Weise dem Druckmittelkreis unmittelbar wieder zuzuführen ist. Um dies in einfacher Weise zu erreichen. wird die Leitung 12 mit der Leitung 13 über den Leitungsabschnitt 12a verbunden, während die Verbindung der Leitung 12 mit dem zum Tank führenden Leitungsabschnitt 12b unterbrochen wird. Dies erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß in den Leitungsab- M) schnitt \2b ein Stopfen als Verschlußelement eingeschraubt wird.

Für den Fall, daß eine Kolbenzylindereinheit mit durchgehender Kolbenstange verwendet wird, bei dem die druckbeaufschiapten Flächen des Kolbens auf beiden Seiten gleich sind und demgemäß keine Rückverwertung des verü ängten Arbeitsmittels durchführbar ist, wird der Stopfen aus dem Leitungsabschnitt I2Ö herausgenommen und damit die Verbindung zwischen de·· Leitung 12 und dem Leitungsabschnitt 12o hergestellt und der Stopfen in den Leilungsabschnitt 12a eingesetzt und damit dessen Verbindungsfunktion unterbunden.

Der Vorschubblock Il vereinigt ein als 4-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 50 mit den Schaltstellungen a, b und c, zwei Druckbegrenzungsventile 27a, 27£>, ein Mengenregelveritil 28 sowie ein 2-WegeventiI 29 mit den Schaltstellungen a und b und zwei Rückschlagventile 30,31. Das 2-Wegeventil 29, das eine Durchgangsstellung a und eine Sperrstellung b aufweist, ist bei Verwendung eines Differentialzylinders als Kolbenzylindereinheit 4 erforderlich, damit während der Bewegung des Kolbens 4c in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 4a das aus diesem Zylinderraum verdrängte Druckmittel nicht über der. Vorschubsteuerblock II zurück in den Tank strömt, infolge einer Verbindungrleitung 40 zwischen dem Leitungsabschnitt 6a und einer Leitung 41, die über d? nur eine kleine Druckeinstellung aufweisende Druckbegrenzungsventil 27a, Leitungen 32, 33 sowie über das Steuerventil 50 in Schaltstellung b mit einer zur Tankleitung ^führenden Leitung 34 in Verbindung steht. Bei Betätigung des Vorsteuc^rventils 16 aus der Schaltstellung c in die Schaltstellung b werden die Sitzventile 9 und 11 vom Steuerdruck in der Schließstellung gehalten, während die Sitzventile 8 und 10 entlastet sind. Das Druckmittel strömt in dieser Schaltstellung der Sitzvemile 8,9,10,11 über die Leitung 13, das Sitzventil 10, die Zuleitung 7 und den Leitungsabschnitt Tb dem kolbenseitigen Zylinderraum Ab zu und verschiebt den Kolben 4c in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 4a. Das im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 4a verdrängte Druckmittel strömt über die Zuleitung 6. das entsperrte Rückschlagventil 38, die Leitungsabschnitte 6c, 6a, das Sitzventil 8 sowie über die Leitung 12 und den Leitungsabschnitt 12a unmittelbar der Druckleitung 13 zu. Dadurch, daß die Steuerleitung 17 in der Schaltstellung b des Vorsteuerventils 16 mit dem Tank in V-.rbindung steht, steht über die Steuerleitungsabschnitte 17a, 176 auch der Steuerraum des 2-Wegeventils 29 mit dem Tank in Verbindung, so daß oine Feder 29a das 2-Wegeventil 29 in die Sperrstellung b verschiebt. Damit ist die Verbindung der Leitung SA mit dem Tank unterbrochen, so daß das aus dem kolbenstangenseitlichen Zylinderraum 4a verdrängte Druckmittel nicht über den Vorschubsteuerblock Il zum Tank entweichen kann, nachdem zur Erzielung eines weichen Überganges aus der Eilgangbewegung in die Vorschubbewegung das Steuerventil 50 mit der Betätigung des Vorsleuerventils 16 in die Schaltstellung b ebenfalls in die Schaltstellung b verschoben wird und damit eine Verbindung zur Leitung 34 besteht. Mit Erreichen der vorgesehenen Position des Schlittens 5 und damit bspw. eines Werkzeuges vor einem Werkstück wird durch Zurückschalten des Vorsteuerventils 16 aus der Schaltstellung b in die Schaltstellung c der Eilgang abgeschaltet, indem sämtliche vier Sitzventile 8,9, 10, 11 in ihrer geschlossenen Stellung durch die Steuerflüssigkeit gehalten werden. Gleichzeitig wird über die Steuerleitungsabschnitte 17a, 170 das 2-Wegeventil 29 aus der Sperrstellung b in die Durchgangsstellung a geschaltet, so daß die weitere Bewegung der Kolbenzylindereinheii und damit des Schlittens 5 durch den Vorschubblock Il erfolgt, wobei die Vorschubgeschwindigkeit von der Einstellung des Mengenregelventils 28 festgelegt ist. Sobald die Vorschubbewegung

beendet ist. wird der Schlitten 5 beispielsweise mittels Eilgang wieder zurück in seine Ausgangslage verschoben. Der Steuerschieber des Vorsteuerventils 16 wird hierzu aus der Schaltstellung c in die Schaltstellung ;i verschoben. In dieser Schaltstellung bleibt die Durchgangsstellung des 2-Wegeventils 29 des Vorschubsteuerblockes Il erhalten.

Durch die parallele Zuordnung des Eilgangblockes I zum Vorschubblock Il wird die Möglichkeit geschaffen, daß das zur Kolbenzylindereinheit 4 zu leitende Druckmittel für dessen Vorschubbewegung ausschließlich über den Vorschubblock Il erfolgt, also unter Umgehung des Eilgangblockes I mit dessen Sitzvcntilcn 8,9, 10, II. Dadurch braucht das die Vorschubrichtung festlegende Steuerventil 50 lediglich auf die geringe Druckmittelmenge für die Vorschubgeschwindigkeit abgestimmt zu werden. Außerdem können hierbei die Sitzventile 8, 9, 10, 11 des Eilgangblockes I leckölfrei abgeschlossen werden, so daß geringste Vorschubgeschwindigkeiten sicher zu beherrschen sind. Des weiteren läßt sich durch die parallele Anordnung des Eilgang- und Vorschubblockes ein weiches Abschalten aus dem Eilgang an jeder beliebigen Stelle des Zylinderhubes erreichen. Ferner läßt sich durch die Anordnung der als Gegenhalteventile wirkenden

ίο Druckbegrenzungsventile 27a, 276 in jeder ihrer Druckmittclleitungen 32, 43 in der Ausgangsstellung c des Steuerventils 50 des Vorschubblockes Il und in der Schließstellung der Sitzventile 8, 9, 10, Il des Eilgangbloekes I ein Auswandern der Zylinderstange 4</

i"> der Kolbcnzyliiidercinhcil 4 und damit des Werkzeugschlittens 5 mit Sicherheit unterbinden.

Hierzu J. Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Umschalten einer zum Antrieb eines Werkzeugmaschinenschlittens verwendeten beidseitig beaufschlagbaren Kolbenzylindereinheit zwischen Eilgang und Vorschub mit zwei Wegeventilen, von denen eines für das Zu- oder Abschalten des Eilganges vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (A, B) der beiden Ventile (8 bis 11; 25) mit den Zuleitungen (6, 7) der Kolbenzylindereinheit (4) in Parallelschaltung verbunden sind und das Eilgangventil (8 bis 11) von vier über vorgeschaltete Drosseln (15) hydraulisch mittels eines Vorsteuer-Wegeventils (16) wahlweise ansteuerbaren 2-Wege-Sitzventilen (8, », 10, U) gebildet ist