DE2942866A1

DE2942866A1 - Einrichtung zur steuerung eines werkzeugmaschinenrundschalttisches mit energierueckgewinnung

Info

Publication number: DE2942866A1
Application number: DE19792942866
Authority: DE
Inventors: Konrad 7401 Neustetten Till
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1979-10-24
Publication date: 1981-05-07

Description

Einrichtung zur Steuerung eines Werkzeugmaschinen-
rundschalttisches mit Energiertickgevinnung.
Diese Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines sich aussetzend drehenden und festlegbaren Werkzeugmaschinen-Rundschalttisches mit einem Antrieb, der mittels Zu- und Abführungsleitungen und über ein Steuerorgan in einen von einem Versorgungssystem gespeisten Arbeitskreislauf eines Strömungsmediums schaltbar ist.
Derartige Einrichtungen sind allgemein bekannt, um Werkstücke, die auf den Schalttisch gespannt sind, taktweise in mehreren Arbeitsgängen bearbeiten zu können. Sie weisen als Antrieb einen hydraulischen Zylinder auf, der über eine Zahnstange auf die Welle des Tischen arbeitet und diesen jeweils um einen festen Betrag weiterschwenkt. Dabei ist im Antriebsmechanismus eine lösbare Kupplung erforderlich, damit der Zylinder in die Ausgangsstellung zurückkehren kann. Nachteilig ist bei diesen Ausführungen, dass der Antrieb nach jedem Arbeitshub einen Leerhub ausführen muss, so dass er nur gemindert rationell arbeiten kann. Hinzu kommt, dass die Taktzeiten zu lang sind, weil die bekannten Konstruktionsanordnungen und Schaltungen die beschleunigten Massen nur beschränkt beherrschen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß dadurch die Taktzeiten, die lediglich für das Verschwenken des Tisches zwischen zwei Arbeitsgängen an den Werkstücken erforderlich und daher unproduktiv sind, kürzer anfallen. Dabei soll auch der zeitunabhängige, mechanische Wirkungsgrad erhöht und eine kompakte Bauweise erreicht werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Arbeitskreislauf eine vom Versorgungssystem durch Rückschlagventile getrennte selbständige Einheit darstellt, innerhalb der je ein Rückschlagventil aufweisende Leitungen vorhanden sind, von denen die eine zu einem Druckspeicher abzweigend die in Strömungsrichtung diesseits des Steuerorgans liegenden Zu- und Abführungsleitungen miteinander verbindet und die andere zu einem Vorratsspeicher abzweigend die in Strömungsrichtung jenseits des Steuerorgans liegenden Zu- und Abführungsleitungen miteinander verbindet, und das Steuerorgan den Durchfluß des Strömungsmediums über sich selbst anfangs der Teildrehung des Tischtellersgestattet und später unterbindet.
Die Merkmale dieser Steuerung ermöglichen es, den Schaittisch energiesparend zu betreiben, da die im Druckspeicher innewohnende Energie im selbständigen Arbeitskreislauf der Steuerung größtenteils erhalten bleibt. Der Druckspeicher gibt nämlich die Energie zum Antrieb nicht nur ab, er gewinnt sie zum Teil auch zurück, während er infolge späterer Unterbindung des Mediumdurchflusses durch das Steuerorgan hindurch die beschleunigten Massen abbremst. Die Einrichtung ist energiebezogen natürlich nicht selbsterhaltend, in Betrieb brauchen aber nur Verluste durch Undichtigkeiten und Reibungen ersetzt zu werden.
Weitere Vorteile sind in der Beherrschung der sich drehenden Massen zu sehen, was im Endergebnis zur Taktzeitverkürzung führt, und darin, daß der Antrieb eine Doppelfunktion hat, nämlich das Antreiben und das Abbremsen. Hierdurch entfallen manche bei dem Stand der Technik sonst erforderlichen Teile des Antriebs und der Steuerung, so daß eine kompakte Bauweise des Schaittisches weitgehend ermöglicht ist.
Zweckmäßig ist das Steuerorgan ein Wegeventil mit in der einen Schaltstellung vier sperrbaren Anschlüssen, die in der anderen Schaltstellung zwei Durchflußwege ermöglichen. Ein derartiges Wegeventil als Steuerorgan der Haupt funkt ionen des Antriebs ist handelsüblich und als Massenprodukt kostengünstig und weitgehend problemlos in der Anschaffung und in Betrieb.
Vorteilhaft ist ein sich zusammen mit dem Tischteller drehender Nocken vorgesehen, dem in etwa dem halben Teildrehungswinkel ein Impulsgeber zugeordnet ist, der das Steuerorgan zum Schalten veranlaßt. Hiernach sind nur wenige Teile erforderlich, um das Hinströmen des Strömungsmediums zum Antrieb zu unterbrechen und dadurch den Bremsvorgang auszulösen, nachdem die Massen ausreichend beschleunigt worden sind.
Um ein geschmeidiges und kontrolliertes Arbeiten des Schalttisches bei hoher Genauigkeit der Teilung, d.h.
bei dem taktweisen Weitertreiben des Tischtellers stets um denselben Winkelbetrag zu erreichen, gibt ein weiteres Steuerorgan in einem das Steuerorgan überbrückenden Bypaß das Strömungsmedium am Ende der Teildrehung des Tischtellers zum Antrieb hin frei, läßt es für den Antrieb nach Überschreiten des Teildrehungswinkels rückkehren und den Nocken gegen einen vorher federnd ausgewichenen Anschlag satt auffahren. Dabei können vorteilhaft Mediumsstrom-Regelventile im Bypaß vorhanden sein.
Diese Merkmale bewirken einen Schleichgang des bereits fast vollständig abgebremsten Tischtellers zunächst in der Teilungs- und dann der umgekehrten Richtung, so daß zum Schluß ein sanftes Anlegen des Nockens gegen den Anschlag stattfindet und die Position des Tischtellers sich mit hoher Genauigkeit einstellen läßt.
Zweckmäßig ist das weitere Steuerorgan ein Wegeventil mit in der einen Schaltstellung vier sperrbaren Anschlüssen, die in anderen zwei Schaltstellungen Durchflunwege ermöglichen, entweder direkt oder unter Umpolung. Auch hier ist das Wegeventil ein im Aufbau einfacher Baustein mit Vorteilen, die durch seine Handelaüblichkeit bedingt sind.
Das Ausmaß des Abbremens und der Beginn des Schleichganges ist fein einzustellen, wenn vorteilhaft die Freigabe des Strömungsmediums durch das weitere Steuerorgan von dem Ablauf eines Zeitgliedes abhängt, das der Impulsgeber in Gang setzt.
Zweckmäßig dient als Antrieb ein mit seinem Abmaßen vollständig in den Rundschalttisch hineinpassender Hydromotor, der an dem Tischteller direkt angreift.
Hierdurch wird die Kompaktheit der Steuerungseinrichtung noch weiter erhöht, indem die horizontalen Begrenzungslinien des Rundschalttisches die Oberkante des Tischtellers und die Unterkante des Tellergestells sein können, so daß sich im Endergebnis eine auffallend flache Konstruktion ergibt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweigt ein Hydraulikkreis von dem Bypaß in Richtung auf den Hydromotor zu vor dem weiteren Steuerorgan ab, um eine Spann- und Lösevorrichtung für den Tischteller zu betätigen, und er ist dabei mittels eines Wegeventils einerseits in Abhängigkeit von dem Zeitablauf des periodisch vorübergehenden Stillstandes des Tischtellers und andererseits durch das Anliegen is Nockens gegen den Anschlag gesteuert. Hierdurch ist die Spann- und Lösevorrichtung an den Arbeitskreis der.Steuerungseinrichtung angehängt, so daß eine Funktionsabstimmung dieser Vorrichtung auf die eigentliche Steuerung und die gegenseitige Abhängig-" keit der Teile zum größten Teil in der richtigen Weise vorprogrammiert ist.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Außenkontur des Nockens mit dem Außendurchmesser des Tischtellers bündig verlaufen zu lassen. Diese Anordnung bewirkt eine Verfeinerung der Positioniergenauigkeit des Tischtellers, zumal der Nocken an dem größtmöglichen Durchmesser sich befindet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 einen Rundschalttisch im Querschnitt mit Andeutung der Vorsteuerung der hydraulischen Steuerungsventile, Fig. 2 eine Draufsicht der Fig. 1 Fig. 3 einen hydraulischen Schaltplan zum Steuern des Tisches.
In den Fig. 1 und 2 ist ein aus Tischteller 1 und Tellergestell 2 bestehender Rundschalttisch mit einem Hydromotor 3 taktweise angetrieben. Der letztere, der in Fig. 1 in die Zeichnungsebene verschwenkt dargestellt ist, greift dabei mit einem Ritzel unmittelbar in einen Zahnkranz 4 des Tischtellers 1 hinein und ist dergestalt und derart angeordnet, dass seine Teile nicht aus dem Rundschalttisch hervorragen.
Auf dem Tischteller 1 sind vier Spannstellen 5 vorgesehen, die Werkstücke zur Bearbeitung bei Stillstand aufnehmen.
Dabei ziehEn an dem Tischumfang verteilte und an den Flanken des Zahnkranzes 4 angreifende, vertikale Kolben 6, die in Hydraulikzylindern 7 sitzen, den Tischteller 1 kräftig an das feste Tellergestell 2 heran. Das letztere und der Tischteller 1 haben jett eine Position zueinander, die durch das Anliegen eines am äußeren Umfang des Tischtellers 1 festen, nach unten abstehenden Nockens 8 gegen einen Anschlag 9 des Tellergestelles 2 bestimmt ist. Der Anschlag 9 hat die Möglichkeit, vertikal nach unten auszuweichen, wenn der Nocken 8 im Uhrzeigerdrehsinn über ihn hinweggleitet. Die einander zugekehrten Flächen des Nockens 8 und des Anschlags 9 sind entspreahend abgeschrägt.
Wenn der Tischteller 1 um eine Teilung von 900 weitergedreht wird, fahren die Kolben 6 geringfügig hoch und heben über Rollen 10, die am Zahnkranz 4 angreifen, den Tischteller 1 ab.
Zur hydraulischen Steuerung des Rundschalttisches sind vieranschlüssige, vorgesteuerte Wegeventile llft 12, und 13 vorgesehen. Das Wegeventil 11 ermöglicht in der einen Schaltstellung zwei Durchflußwege, sperrt aber in der anderen alle Anschlüsse. Das Wegeventil 12 hat drei Schaltstellungen; während in der mittleren Stellung alle Anschlüsse gesperrt sind, ermöglichen die zwei anderen Schaltstellungen je zwei Durchflußwege, und zwar entweder direkt oder unter Umpolung der Anschlüsse.
Das Wegeventil 13 hat ebenfalls zwei Schaltstellungen, einmal für den direkten Durchfluß und zum anderen für das Umpolen der Anschlüsse.
Es ist ein Vorsteuerungssystem vorhanden, das durch Impulse bestimmt, wann die Wegeventile 11. 12 und 13 schalten sollen. Die kurze Erläuterung dieses System, das luftbetrieben ist, dient lediglich dem Verständnis und bildet keinen Gegenstand der Erfindung.
Es ist eine Düse 14 vorhanden, die während des Stillstehens des Tischtellers 1 durch diesen geschlossen ist. Ein liollenventil 15 wird bei halber Tischdrehung durch Nocken 18 betätigt. Von der Düse 14 und Ventil 15 gehen Leitungen 16 und 17 aus, um das Schaltverhalten des Wegeventils 11 zu beeinflussen, das die Hauptverschwenkung des Tischtellers 1 steuert.
Das Betätigen des Ventils 15 setzt ein Zeitglied in Gange, das nach dem Ablaufen einen Impuls in einer an ihm angeschlossenen Leitung gibt, um das Schaltverhalten des Regelventils 12, das einen Schleichgang im Anschluss an die Hauptverschwenkung des Tischtellers 1 steuert, zu beeinflussen.
Dem gleichen Zweck dient auch eine Leitung 14, die von einem weiteren Rollenventil 25 kommt, welches durch den Nocken 8 betätigt wird.
Ebenfalls mit dem Wegeventil 12 steht noch funktionell eine Leitung 27, die von einer in dem Anschlag 9 angeordneten und durch den Nocken 8 verschliessbaren Düse 28 kommt.
Von der Leitung 27 zweigt eine weitere Leitung 29 ab, um auch in dem Wegeventil 13 ein Umschalten auszulösen.
Dieses Ventil 13 steuert die Funktion des Köbens 6 im Hydraulikzylinder 7, die zusammen im weiteren als Spann- und Lçsevorrichtung 30 angeführt werden.
In den Bereichen I und Ia, II bzw. III erfolgt der Anschluss der entsprechenden Leitungen an die Wegeventile 11, 12 und 13 und eine gegenseitige Verbindung der Leitungen 16, 17, 24, 27 und 29 gegebenenfalls unter Einschaltung von weiteren Armaturen, so dass das Vorsteuerungssystem fein eingestellt werden und Impulse in Nacheinanderfolge auslösen kann.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist anhand der Fig. 3 die folgende: Die dargestellte Lage stellt die Verspannung des Rundschalttisches dar, währenddessen die Werkstücke bearbeitet werden und der Tischteller 1 mittels der Spann- und Lösevorrichtungen 30 auf das Tellergestell 2 heruntergezogen ist. Die Wegeventile 11 und 12 befinden sich in Nullstellung, so dass die Anschlüsse A, B, P und T gesperrt sind, und das Wegeventil 13 erlaubt Durchfluss zwischen den Anschlüssen P und A sowie B und T, so dass über Leitungen 31 Druck auf den Oberseiten der Kolben 6 wirkt und deren Unterseiten über Leitungen 32 entspannt sind.
Wenn der Tischteller 1 taktweise drehend versetzt werden soll, verursacht man in der mit "Start bezeichneten Leitung durch Hand oder Herausfahren von Werkzeugen aus den bei 5 eingespannten Werkstücken einen Impuls, so daß das Wegeventil 13 umschaltet und die Anschlüsse P und B sowie A und T miteinander verbindet. Da jetzt die Unterseiten der Kolben 6 Druck erhalten, heben die Spann- und Lösevorrichtungen 30 den Tischteller 1 um einige zehntel Millimeter ab, so daß die Düse 14 frei wird. Infolge des dadurch zustande gekommenen Impulses schaltet das Wegeventil 11 aus Null um und verbindet die Anschlüsse P und B und A und T miteinander. In einer Zuführungsleitung 33a, 33b und einer Abführungsleitung 34a. 34b, die an den Hydromotor 3 angeschlossen sind und über das Wegeventil 11 laufen, entsteht jetzt Strömung, da die in Strömungsrichtung diesseits des Wegeventilsll befindliche Zuführungsleitung 33a mit einem Druckspeicher 35 in Verbindung steht und die Flüssigkeit über die in Strömungsrichtung jenseits des Wegeventils 11 befindliche Abführungsleitung 34b in einen drucklosen Vorratsspeicher 36 abfließen kann. Der Tischteller 1 wird beschleunigt, bis der Nocken 8 etwa auf dem halben Wege der Teilungsstrecke den Impulsgeber 15 kurz niederdrückt.
Dieser Vorgang setzt das Zeitglied in Gang, so dass durch den entstandenen Impuls, vermittelt durch die Leitung 17, das Wegeventil 11 in die Nullstellung zurückschaltet und einen Durchfluss über sich selbst verhindert. Der Hydromotor 3 läuft jetzt durch die Trägheit des Tischtellers 1 weiter, wird aber dabei wirksam gebremst, da er die Flüssigkeit in den Druckspeicher 35 zurückspeist und dadurch dort den Druck erhöht. Entnommen wird dabei die Flüssigkeit aus dem Vorratsspeicher 36. Leitungen 37 und 38 ermöglichen diesen Effekt, die die Leitungen 33a und 34a bzw.
33b und 34b unter Umgehung des Wegeventils 11 miteinander verbinden, Rückschlagventile 39 und 39a enthalten und zu dem Druckspeicher 35 bzw. dem Vorratsspeicher 36 abzweigen.
Wenn der Tischteller 1 seine Energie grösstenteils an den Druckspeicher 35 abgegeben hat, fährt er ganz langsam, und der Nocken 8 befindet sich kurz vor dem Ende der Teilung bei der strichpunktierten Linie X-X in Fig. 2. In diesem Moment läuft das Zeitglied ab und verursacht einen Impuls, worauf das Wegeventil 12 aus der Nullstellung umschaltet und die Anschlüsse P und B sowie A und T miteinander verbindet. Jetzt fährt der Hydromotor 3 im Schleichgang rucklos weiter, da dieser aus dem Druckspeicher 35 Druck erhält, und zwar über die Leitung 37 und einen das Wegeventil 11 umgehenden Bypass 40 und 41, in dem das Wegeventil 12 angeordnet ist.
Dabei geht der Bypass 40 sol der ZuSührungsleitung 33a aus und mündet in die Zuführungsleitung 33b, während der Bypass 41 von der Abführungsleitung 34a ausgeht und in die Abführungsleitung 34b mündet. In beiden Bypässen 40 und 41 ist zwischen dem Hydromotor 3 und dem Wegeventil 12 je ein Flüssigkeitsstrom-Regelventil 42 bzw. 42a vorhanden, um den Druck aus dem Druckspeicher 35 dem Druckbedarf des Schleichganges anzupassen.
Während der Nocken 8 zusammen mit dem Tischteller 1 den federnden Anschlag 9 im Schleichgang überfährt, und Ventil 25 betätigt, wird der entstandene Impuls in der Leitung 24 dem Wegeventil 12 übermittelt, so dass dieses im Sinne der Zeichnung nach links durchschaltet und die Anschlüsse P und A sowie B und T miteinander verbindet. Da jetzt die Flüssigkeit in der egenrichtung durch den Hydromotor 3 fliesst, fährt er im Schleichgang rückwärts, bis der Nocken 8 gegen den federnden Anschlag 9 satt anliegt.
Das Anliegen verschliesst die Düse 28, wodurch ein Impuls in den Leitungen 27 und 29 entsteht. Die Folge ist, dass das Wegeventil 12 in die Nullstellung schaltet, in der die Anschlüsse A und B sowie P und T gesperrt sind, und das Wegeventil 13 in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückspringt, so dass Flüssigkeit wieder zu der Oberseite des Kolbens 6 gelangt und von der Unterseite abfliessen kann. Dabei ist der Anschluss P über eine Leitung 45 mit dem Bypass 40 und der Anschluss T über eine Leitung 46 mit dem Bypass; 41 verbunden. Der Tischteller 1 ist jetzt wieder an das Tellergestell 2 fest heruntergezogen, so dass die Werkstücke bearbeitet werden können. Nach der Bearbeitung wiederholt sich der Teilungsvorgang des Tischtellers 1 selbsttätig bis man die Steuerungseinrichtung abschaltet.
Die inzwischen allmählich abnehmende Energie des Druck speichers 35, die durch Sickerungs- und Reibungsverluste verursacht wird, wird aus einem Versorgungssystem 43 ersetzt, an dem die Zuführungsleitung 33a über ein Rückschlagventil 44 und die Abführungsleitung 34b über ein Rückschlagventil 44a angeschlossen sind.

Claims

1 atentansprüche 1. Einrichtung zur Steuerung eines sich aussetzend drehenden und Cestlesbaren Werkzeugmaschinen-Rundschalttisches mit einem Antrieb, der mittels Zu-und Abführungsleitungen und über ein Steuerorgan in einen von einem Versorgungssystem gespeisten Arbeitskreislauf eines Strömungsmediums schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskreislauf eine vom Versorgungssystem (43) durch Rückschlagventile (44, 44a) getrennte selbständige Einheit darstellte innerhalb der je ein Rückschlagventil (39, ?)9a) aufweisende Leitungen (37, 38) vorhanden sind, von denen die eine Leitung (37) zu einem Druckspeicher (35) abzweigen die in Strömungsrichtung diesseits des Steuerorgans (11) liegenden Zu- (33a) und Abführungsleitungen (34a) miteinander verbindet und die andere Leitung (38) zu einem Vorratsspeicher (36) abzweigend die in Strömungsrichtung jenseits des Steuerorgans liegenden Zu- (33b) und Abführungsleitungen (34b) mitenander verbindet, und das Steuerorgan den Durchfluss des Strömungsmediums über sich selbst anfangs der Teildrehung des Tischtellers (1) gestattet und später unterbindet.

2. Einrichgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan ein Wegeventil (11) mit in der einen Schaltstellung vier sperrbaren Anschlüssen ist, die in der anderen Schaltstellung zwei Durchflusswege ermoglichen.

). einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen sich zusammen mit dem Tiscbteller (1) drehenden Nocken (8), dem in etwa dem halben Teildrehungswinkel ein Impulsgeber (15) zugeordnet ist, der das Steuerorgan (11) zum Schalten veranlasst.

4. Linrichtung nach Anspruch j, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Steuerorgan (12) in einem das ,teuerorgan (11) überbrückenden Bypass (40, 41) das Strömungsmedium am Ende der Teildrehung des Tischtellers (1) zum Antrieb (3) hin freigibt, es für den Antrieb nach Überschreiten des Teildrehungswinkels rückkehren und den Nocken (8) eCen einen vorher federnd aus gewichenen Anschlag (9) satt auffahren lässt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mediumstrom-Regelventile (42, 42a) im Bypass (40, 41).

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Steuerorgan ein Wegeventil (12) mit in der einen Schaltstellung vier sperrbaren Anschlüssen ist, die in anderen zwei Schaltstelöungen Durchflusswege ermöglichen entweder direkt oder unter Umpolung.

Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe des Strömungsmediums durch das weitere Steuerorgan (12) von dem Ablauf eines Zeitgliedes abhängt, des der Impulsgeber (19) in Gang setzt.

b. Einrichtung nich Anspruch 1 bis 7, dadurch Sekennzeichnet, dass als Antrieb ein nit seinen Abmassen vollständig in den Rundschalttisch hineinpassender Hydromotor (9) dient, der an dem Tischteller (1) direkt angreift.

9. Einrichtung nach Ans tuch 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, das von dem Bypass (40, 41) in Richtung auf det Hydromotor (3) zu or dem weiteren Steuerorgan (12) ein Hydraulikkreits abzweigt, der zum Betätigen einer Spann- und lösevorrichtung (30) für den Tischteller (1) dient und mittels eines Wegeventils (13) einerseits in Abhängigkeit Von dem Zeitablauf des periodisch vorübergehenden Stilstandes des Tischtellers urd andererseits durch das Anliegen des Nockens (8) gegen den Anschlag (9) gesteuert ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkante des Nockens (8) mit dem Aussendurchmesser des Tischtellers (1) bündig verläuft.