DE2910530C2

DE2910530C2 - Elektrohydraulischer Nachlaufverstärker

Info

Publication number: DE2910530C2
Application number: DE2910530A
Authority: DE
Inventors: Eckehart 7251 Weissach Schulze
Original assignee: Hartmann & Laemmle & Co Kg 7255 Rutesheim De GmbH
Current assignee: Hartmann & Laemmle & Co Kg 7255 Rutesheim De GmbH
Priority date: 1979-03-17
Filing date: 1979-03-17
Publication date: 1983-09-08
Also published as: DE2910530A1; US4369693A; GB2046952B; JPS62134901U; CH646758A5; FR2452018A1; GB2046952A; IT1129745B; IT8020566A0; JPH0346245Y2; FR2452018B1; JPS55126105A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Nachlaufverstärker mit einem gesteuerten Schrittmotor, durch den die gegenseitige Winkellage einer Gewindespindel gegenüber einem mit dem Gewinde der Gewindespindel zusammenwirkenden Abgriff als Sollwerteinstellung einstellbar ist, wobei die Gewindespindel oder der Abgriff direkt oder indirekt mit einem hydraulisch beaufschlagten Arbeitsglied gekoppelt und durch dieses axial zusammen mit einem Schaltglied schiebbar ist zur Betätigung von vier Steuerventilen für die Beaufschlagung des Arbeitsglieds mit Drucköl, wobei zwischen der Gewindespindel und dem Abgriff eine Kugelführung in Form eines Kugelumlaufgewindes vorgesehen ist, wobei der Abgriff eine lange, die Gewindespindel umschlieflende Hülse aufweist, auf der über Axiallager drehbar eine Abgriffhülse gelagert ist Bei einem solchen aus der DE-AS 25 01 761 bekannten Nachlaufverstärker ist die Lagereproduzierbarkeit des

ίο Arbeitsgliedes für Anwendungsfälle besonders hoher Einstellgenauigkeit nicht ganz befriedigend. Insbesondere durch die innere Reibung kann die Einstellage von der Ansteuergeschwindigkeit, der Ansteuerrichtung und den wirkenden Gegenkräften beeinflußt sein.

Zur Herabsetzung von Reibung und Verschleiß ist es

. bei Kugelumlaufgewinden bekannt, die Kugeln einzeln in einem Käfig zu führen i{DE-AS 11 28 714, 12 16 642, 12 73 272). Weiter ist aus der DE-PS 10 83 833 bekannt die Hubendlagen des die Kugeln führenden Käfigs durch Anschläge zu begrenzen.

Aus dem Fachbuch Prozessor Hildebrand: »Feinmechanische Bauelemente«, Seite 625, ist es bekannt zur Spielaufhebung zwischen Gewindespindel und Spindelmutter diese mittels eimer Feder gegeneinander vorzuspannen. Aus diesem Fachbuch ist schließlich auch noch bekannt die Wälzkörper einer Kugelbüchse zwischen glatten Flechen abrollen zu lassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrohydraulischen Nachlaufverstärker der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine wesentlich exaktere Lagereproduzierbarkeit des Arbeitsgliedes möglich ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die zwischen der Gewindespindel und dem Abgriff angeordneten Kugeln des Kugelumlaufgewindes einzeln in einem Käfig geführt sind und dieser Käfig in seinen Hubendlagen mit: jeweils einem Anschlag zusammenwirkt und daß ferner die über die Kugelführung gegeneinander verschiebbare Gewindespindel und der Abgriff in axialer Richtung über mindestens eine Feder gegeneinander verspannt sind und daß die die Gewindespindel umschließende Hülse in einer weiteren Kugelführung längsverschiebbar und drehbar geführt ist, wobei die Laufflächen des Abgriffs und die Gegenflächen für die Kugeln der weiteren Kugelführung glatte zylindrische Flächen sind und die Kugeln ebenfalls in einem Käfig geführt sind.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird die Reibung zwischen Gewindespindel und Abgriff wesent lieh reduziert, sowie das Spiel und der Verschleiß minimiert, so daß eine exakte Lagereproduzierbarkeit auch bei langer Betriebsdauer erreichbar ist.

Ein weicher Lauf mit geringem Verschleiß kann dadurch erreicht werden, daß als Anschlag eine Feder dient, die im Bereich der Endlage des Käfigs auf dessen Stirnseite wirkt. Eine weitere Verschleißherabsetzung bei Erhöhung der Lebensdauer kann dadurch erreicht werden, daß die Kugeln des Kugelumlaufgewindes und/oder der Kugelführung aus Hartmetall bestehen.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Bei den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen elektrohydrauli-

sehen Nachlaufverstärker mit schematisch dargestelltem Arbeitsgiied,

F i g. 2 einen Schnitt durch den in F i g. 1 dargestellten N.achlaufverstärker entlang der Linie II-II in Fig. 1

unter Weglassung des Schrittmotors und

Fig.3 einen Schnitt durch einen elektrohydraulischen Nachlaufverstärker in Form eines Rotationsverstärkers.

Im Gehäuse 1 des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Nachlaufverstärkers ist eine Gewindespindel 2 Ober Lager 3 bis 5 drehbar aber gegen axiale Verschiebung gesichert gelagert

Die Gewindespindel 2 trägt an ihrem einen freien Ende ein Ritzel 6, das in einer quer zur Gewindespindel 2 verlaufenden Zahnstange 7 über eine Schrägverzahnung gekoppelt kämmt. Die Zahnstange 7 ist beiderseits des Ritzels 6 in zwei Längsführungen 8 und 9 verschiebbar geführt Ein Ende der Zahnstange 7 ist durch eine rohrartige Abdeckung 10 vollkommen geschützt, während am anderen Ende eine Teleskopfeder 11 vorgesehen ist, deren äußeres Ende mit dem Gehäuse 1 und das innere Ende mit der Zahnstange 7 verbunden ist und diese so beim Verschieben immer umhülit und schützt. Dieses Ende der Zahnstange 7 ist weiter wie in Fig. 1 schematisiert dargestel'., über eine Verbindung 12 mit einem Arbeitsglied 13 beisDielsweise einem Hydraulikzylinder in Verbindung. Die genaue Lage der Kolbenstange 14 dieses Arbeitsglieds 13 soli nach vorgegebenen Werten in Zeit und Geschwindigkeit exakt geregelt werden. Die Weg- und Geschwindigkeitsvorgabe kann durch Arbeitsprogramme elektronisch oder auch in anderer bekannter Weise festgelegt oder frei programmierbar sein.

Zur Drehsicherung der Zahnstange 7 ist diese ihrer Verzahnung gegenüberliegend mit einer Abflachung versehen und es ist im Gehäuse 1 unterhalb des Ritzels 6 eine Führungswalze 15 vorgesehen.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist auf der Gewindespindel 2 eine Kugelführung 16 angeordnet mit in einem Käfig

17 geführten Kugeln 18. Die Gewindespindel 2 ist von einem hülsenartigen Abgriff 19 umschlossen, der auf seiner Innenseite entsprechende Rillen für die Kugeln

18 der Kjgelführung 16 aufweist, so daß die Gewindespindel 2 und der Abgriff 19 ineinander schraubbar sind.

Zum Spielausgleich zwischen Gewindespindel 2 und Abgriff 19 ist dem Ritzel 6 gegenüberliegend am anderen freien Ende der Gewindespindel 2 ein Lager 20 vorgesehen zur Abstützung einer Feder 21, die sich an einem fest im Abgriff 19 angeordneten Widerlager 22 abstützt, so daß die Gewindespindel 2 und der Abgriff 19 immer axial miteinander verspannt sind.

Der hülsenartige Abgriff 19 seinerseits ist über eine weitere Kugelführung 23 drehbar und axial verschiebbar in einer mit dem Gehäuse 1 verschraubten Zylinderbüchse 24 geführt.

Der Abgriff 19 weist ferner noch eine über Lager 25 und 26 axial genau geführte Abgriffhülse 27 auf, die ihrerseits im Gehäuse 1 durch einen Stift 28 gegen Verdrehung gesichert aber in axialer Richtung verschiebbar geführt ist. Mit der Abgriffshülse 27 sind weiter zwei klötzchenartige Teile aufgeschraubt, die als Schaltglied 29 dienen und über einstellbare Stößel mit vier Steuerventilen 30 bis 33 zusammenarbeiten, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich ist. Die Steuerventile sind in bekannter Weise mit einer Druckölversorgung und einem Rücklauf in Verbindung, was aber nicht dargestellt ist. Schematisch dargestellt sind die Steuerventile 30 bis 33 noch über Leitungen 34 und 35 mit dem Arbeitsglied 13 in Verbindung. Die Steuerventile 30 bis 33 sind Sitzventile, die druckausgeglichen sind.

In Verlängerung der Gewindespindel 2 dem Ritzel 6 gegenüberliegend, ist der Abgriff 19 über eine Kupplung 36 mit einem Schrittmotor 37 verbunden. Dieser Schrittmotor 37 wird über eine bekannte Steuerung gesteuert und es wird durch ihn die Sollage, das ist eine bestimmte Winkellage des Abgriffs 19 gegenüber der Gewindespindel 2, vorgegeben. Zur Dämpfung von Schwingungen ist am Schrittmotor 37 noch ein Schwingungsdämpfer 38 auf dessen freiem Wellenende aufgesetzt und das ganze von einer Abdeckung 39

ίο umschlossen.

Soll durch den Schrittmotor 37 eine Änderung der Sollwerteinstellung erfolgen, so erfolgt über die Drehung der Kupplung 36 auch eine Drehung des Abgriffs 19. Da die Gewindespindel 2 keine Bewegung ausführt, erfolgt zugleich mit der Drehung des Abgriffs 19 eine Axialverschiebung desselben, so daß zwangsweise auch das Schaltglied 29 eine Axialverschiebung erfährt und damit die Steuerventile 30 bis 33 betätigt werden. Hierdurch erfolgt eine ent? .i-echende Druckbe-

2c aufschlagung des Arbeitsgüeds 13 t'Jt einer Verschiebung der Kolbenstange 14. Durch die Verbindung 12 erfährt damit aber auch die Zahnstange 7 eine Verschiebung und es erfolgt über das Ritzel β eine Verdrehung der Gewindespindel 2 und zwar in der Richtung, daß die Axialverschiebung des Abgriffs 19 wieder aufgehoben wird und die Steuerventile 30 bis 33 wieder schließen, sobald die Kolbenstange 14 die durch die Sollwerteinstellung des Schrittmotors 37 vorgegebene Stellung erreicht hat

Erfolgt nun eine zu rasche Verstellung durch den Schrittmotor 37 oder ist aus irgendwelchen Gründen eine Verschiebung der Kolbenstange 14 nicht möglich, so erfolgt eine unzulässig weite Verschiebung des Abgriffs 19 und damit aixh des Schaltglieds 29. Um eine

j5 Beschädigung irgendwelcher Teile zu vermeiden, ist eine Stillsetzung des Antriebs erforderlich und es sind hierzu wie in F i g. 1 schematisch dargestellt, am Gehäuse 1 zwei Notschalter 40,41 vorgesehen, die über ein Schleppglied 42 durch das Schaltglied 29 betätigbar sir L

Das Schleppglied 42 besteht aus zwei über eine Feder 43 mit einer Führungsplatte 44 verspannte Reibflächen. Diese Reibflächen werden einmal durch eine einen Lagerbolzen 45 tragende Scheibe 46 und einer auf dem Lagerbolzen 45 durch die Feder 43 verschiebbar geführten Büchse 47 gebildet. Die den Lagerbolzen 45 tragende Scheibe 46 hat dem Lagerbolzen 45 gegenüberliegend eine Ausnehmung 48, in die das Schaltglied 29 mit Spiel hineinragt Bei einer axialen Verschiebung

,ο wird über das Schaltglied 29 das Schleppglied 42 verschoben. Wird eine Notsituation erreicht, so wird über einen der Notschalter 40 bzw. 41 der Antrieb stillgesetzt. Ein Einschalten des Antriebs .vird durch einen der Notscha! er 40,41 in der Richtung blockiert, in der eine Weiterverschiebung des Schaltglieds 29 iii Richtung des betätigten Notschalters 40 bzw. 41 stattfinden würrie. Der Antrieb, d. h. eine Bewegung des Arbeitsgüeds 13 oder eine Weitersteuerung des Schrittmotors 36 kann dann nur noch in entgegenge· setzter Richtung erfolgen, so daß auf jeden Fall eine Freisetzung des Schaltglieds 29 erfolgt.

Anstelle der Kopplung des Arbeitsglieds 13 über die Zahnstange 7 mit der Gewindespindel 2 für eine Linearbewegung kann auch direkt oder indirekt über

eine Übersetzung die Gewindespindel 2 mit einem Rotationsmotor zu dessen Steuerung gekoppelt sein.

Durch die sehr geringe Reibung zwischen dem Abgriff ty und der Gewindespindel 2 erfolgt eine

verzögerungsfreie Einstellung und ein sehr empfindliches Ansprechen der Steuerventile 30 bis 33, so daß noch eine Nachregelung erreichbar ist mit einer schrittweisen Verstellung des Schrittmotors bei einem Schritt mit einer Schritteilung von 4000 Schritten/Umdrehung des Schrittmotors. Eine reproduzierbare lagegenaue Einstellung des Arbeitsglieds 13 auf ein μπι — 1/1000 mm ist hiermit erreichbar.

In Fig.3 ist ein elektrohydraulischer Rotationsverstärker im Schnitt dargestellt. Die Steuerung entspricht weitgehend der Darstellung von Fig. I. Es werden daher für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Leitungen 34 und 35 sind mit einem Arbeitsglied 13 in Form eines Hydromotors in Verbindung, dessen Abtriebswelle 50 direkt mit der Gewindespindel 2 ohne Winkelspiel gekoppelt ist. Das Druckmedium wird über die Leitung P zugeführt und kann durch die Leitung T zum Tank zurückgelangen, während Leckölmengen durch die Leitung L ebenfalls zum Tank einer nicht dargestellten Druckversorgungs anlage zurückströmen können.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der direkten Kopplung der Abtriebswelle 50 mit der Gewindespindel 2 folgt diese Abtriebswelle 50 genau der Drehbewegung des Schrittmotors 37. Durch Zwischenschaltung eines

in Übersetzungsgetriebes entwederzwischen der Abtriebswelle 50 und der Gewindespindel 2 oder auch zwischen dem Schrittmotor 37 und dem Abgriff 19, hier beispielsweise in Form eines Zahnriemens mit Riemenscheiben unterschiedlichen Durchmessers, können pro- portionale Bewegungen exakt erzeugt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrohydraulischer Nachlaufverstärker mit einem gesteuerten Schrittmotor (37), durch den die gegenseitige Winkellage einer Gewindespindel (2) gegenüber einem mit dem Gewinde der Gewindespindel (2) zusammenwirkenden Abgriff (19) als Sollwerteinstellung einstellbar ist, wobei die Gewindespindel (2) oder der Abgriff (19) direkt oder indirekt mit einem hydraulisch beaufschlagten Arbeitsglied (13) gekoppelt und durch dieses axial zusammen mit einem Schaltglied (29) verschiebbar ist zur Betätigung von vier Steuerventilen (30 bis 33) für die Beaufschlagung des Arbeitsglieds (13) mit DrucköL wobei zwischen der Gewindespindel (2) und dem Abgriff (19) eine Kugelführung (16) in Form eines Kugelumlaufgewindes vorgesehen ist, wobei der Abgriff (19) eine lange, die Gewindespindel (2) umschließende Hülse aufweist, auf der über Axiallager (25, 26$ drehbar eine Abgriffhülse (27) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Gewindespindel (2) und dem Abgriff (19) angeordneten Kugeln (18) des Kugelumlaufgewindes einzeln in einem Käfig (17) geführt sind und dieser Käfig (17) in seinen Hubendlagen mit jeweils einem Anschlag (49) zusammenwirkt und daß ferner die über die Kugelführung (16) gegeneinander verschiebbare Gewindespindel (2) und der Abgriff (19) in axialer Richtung über mindestens eine Feder (21) gegeneinander verspannt sind und daß die die Gewindespindel (2) umschließende Hülse in einer weiteren Kagelführuny (23) tJigsverschiebbar und drehbar geführt ist, wobei die Laufflächen des Abgriffs (19) und die Gegenfiäe en für die Kugeln der weiteren Kugelführung (23) glatte zylindrische Flächen sind und die Kugeln ebenfalls in einem Käfig geführt sind.

2. Nachlaufverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag (49) eine Feder dient, die im Bereich der Endlage des Käfigs (17) auf dessen Stirnseite wirkt.

3. Nachlaufverstärker nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß die Kugeln (18) aus Hartmetall bestehen.

4. Nachlaufverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abgriff (19) und die Gewindespindel (2) verspannende Feder (21) zwischen einem Lager (20) stirnseitig am Gewindespindelende und einem Widerlager (22) im Abgriff (19) vorgesehen ist

5. Nachlaufverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche der weiteren Kugelführung (23) durch eine im Gehäuse (1) eingesetzte Zylinderbüchse (24) gebildet ist.