DE3729564A1 - Hydraulisches nachlauf-regelventil - Google Patents
Hydraulisches nachlauf-regelventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Nachlauf-Regelventil
zur Steuerung des Bewegungsablaufes eines mittels eines Hydro-
Zylinders antreibbaren Maschinenelements, mit mindestens zwei
mechanisch betätigbaren, in einem Gehäuse angeordneten Durch
flußventilen, die durch Hin- und Her-Bewegungen eines Betäti
gungsgliedes, in den Bewegungsrichtungen gesehen alternativ, in
eine Durchfluß- und eine Sperrstellung steuerbar sind und eine
neutrale Mittelstellung haben, in der beide Ventile gesperrt
sind und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
Derartige Nachlauf-Regelventile sind durch die DE-PS 20 62 134
sowie durch die DE-OS 29 10 530 bekannt. Sie sind mit einer
elektromechanischen Sollwert-Vorgabe-Einrichtung und einer
mechanischen Istwert-Rückmeldeeinrichtung zur Vorgabe bzw.
Überwachung der Soll- und Istwerte der Momentanposition der
Kolben des Antriebs-Hydrozylinders ausgerüstet, wobei die
Sollwert-Vorgabeeinrichtung eine im Gehäuse des Ventils dreh
bar und in Längsrichtung hin- und her-verschiebbar angeordnete
Hohlwelle umfaßt, die mittels eines zum Zweck der Sollwert-
Einsteuerung vorgesehenen Elektromotors in eine mit dem je
weiligen Sollwert korrelierte Anzahl von Umdrehungen versetz
bar ist; die Istwert-Rückmeldeeinrichtung umfaßt eine über ein
Außengewinde mit einem Innengewinde der Hohlwelle kämmende
Rückmelde-Spindel, die mit dem Kolben des Antriebs-Hydro
zylinders formschlüssig bewegungsgekoppelt ist, entweder - bei
starrer Verbindung mit dem Kolben - derart, daß sie dessen
Verschiebungen mit ausführt, oder - bei rotatorischer Bewegungs
kopplung mit dem Kolben - derart, daß sie eine mit den Kolben
bewegungen korrelierte Anzahl von Drehungen ausführt, wobei
das Ventil-Betätigungsglied in axialer Richtung dieselben
Verschiebungen erfährt, die die Sollwert-Vorgabewelle, welche
drehbar in dem Ventil-Betätigungsglied gelagert ist, das je
doch gegen Drehungen im Gehäuse gesichert ist. Das Gehäuse, in
das die zu den einzelnen Durchflußventilen führenden P- und
T-Versorgungsanschlußkanäle sowie die von den Ventilen zu
dem gesteuerten Hydro-Zylinder führenden Verbraucher-
Anschlußkanäle integriert sind, ist bislang als Aluminium-
Druckgußteil realisiert, in das die Ventileinsätze sowie die
Sollwert-Vorgabe-Hohlwelle und die Istwert-Rückmeldespindel
aufnehmende Bohrungen eingebracht sind sowie der Aufnahmeraum
für das Ventil-Betätigungsglied, das gleichsam zwischen den
Ventileinsätzen angeordnet ist und diese mit einem radial
abstehenden Betätigungsglied betätigt.
Nachteilig an derartig gestalteten Nachlauf-Regelventilen ist
insbesondere der komplizierte und mit erheblichem Raumbedarf
behaftete Aufbau des Gehäuses, dessen Realisierung einen
kompliziert gestalteten Gußkern erfordert, der aufwendig
und teuer ist. Das aus Aluminium bestehende Gehäuse muß
auch sehr massiv ausgeführt sein, um die erforderliche
Dichtigkeit gegen das unter hohem Druck stehende Arbeits
medium - Drucköl - zu erzielen, das unter Arbeitsdrücken
bis zu 200 Bar steht. An die Qualität des Guß-Gehäuses sind
daher hohe Anforderungen zu stellen, und es zeigt sich nicht
selten erst bei der abschließenden Fertigungskontrolle am
fertigen Nachlauf-Regelventil, daß das Gehäuse porös ist
und daher verworfen werden muß, was natürlich mit zusätz
lichen Kosten verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Nachlauf-Regelventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne Einbuße
der Regelgenauigkeit und Funktionszuverlässigkeit
mit wesentlich geringeren äußeren Abmessungen realisierbar ist
und auch einer einfachen und rationellen Fertigung in Stahlbau
weise zugänglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Hierdurch werden zumindest die folgenden Vorteile erzielt:
Die Anordnung der Anschlagelemente des Ventil-Betätigungs
gliedes außerhalb der Ventilbohrungen reduziert den Raumbe
darf in radialer Richtung, wodurch der Raumbedarf für das
Nachlauf-Regelventil insgesamt deutlich reduziert wird.
Die kreiszylindrische Ausbildung des Kerns des Ventilge
häuses und seines Außenmantels ermöglicht eine Fertigung
dieser Teile als Drehteile aus Stahl, die auf gängigen
Werkzeugmaschinen mit hoher Präzision in einfachen Arbeits
gängen gefertigt werden können.
Es kann in einer Bohrung eines Maschinenteils, deren Durch
messer dem Außendurchmesser des Gehäusemantels entspricht,
eingesetzt werden, wobei Versorgungs- und Verbraucher
anschlüsse an dem Maschinen-Gehäuseteil vorgesehen sind.
Das erfindungsgemäße Nachlauf-Regelventil eignet sich sowohl
für die Steuerung von Linearantrieben als auch für die
Steuerung von Rotationsantrieben, die in einer bestimmten
Drehrichtung gesehen eine Vielzahl von Umdrehungen aus
führen können, als auch für die Steuerung von Schwenkan
trieben mit einem begrenzten Schwenkhub, wobei für die
Steuerung von rotatorischen Antrieben eine Gestaltung des
Regelventils besonders vorteilhaft ist, bei der die Rück
meldeeinrichtung eine drehfest mit dem drehbar oder schwenk
bar angetriebenen Teil verbundene Rückmeldespindel hat.
In dieser letztgenannten Gestaltung eignet sich das er
findungsgemäße Nachlauf-Regelventil insbesondere zur
Steuerung von hydraulischen Schwenkantrieben von mehr
gelenkigen Industrierobotern, in deren Antriebs-Gelenk
wellen das Nachlauf-Regelventil ohne weiteres unterge
bracht werden kann.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in
den Unteransprüchen niedergelegt und ergeben sich im
übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller
Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Nachlauf-Regelventils mit insgesamt 4,
in Bohrungen eines zylindrischen Gehäusekerns
angeordneten Durchfluß-Ventilen zur Steuerung
der Vorschub- und Rückzugsbewegungen eines doppelt
wirkenden hydraulischen Linearmotors, im Schnitt
längs der Ebene der zentralen Achsen der Gehäuse
bohrungen,
Fig. 2 das Nachlauf-Regelventil gemäß Fig. 1 im Schnitt
längs der Ebene II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Schaltsymbol-Darstellung der Anordnung ge
mäß Fig. 1,
Fig. 4a eine Ansicht des Kerns des Ventilgehäuses in
einer Ansicht in Richtung des Pfeils IV der
Fig. 1,
Fig. 4b eine Ansicht des Kerns in der zur Ebene der
Fig. 1 senkrechten Richtung,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Nachlauf-Regelventils zur Steuerung
eines hydraulischen Schwenkantriebes oder eines
Drehantriebes, am Beispiel der Steuerung eines
Schwenkantriebes, in einer der Fig. 1 ent
sprechenden Längsschnitt-Darstellung und
Fig. 6 eine Teilansicht des Schwenkantriebes gemäß
Fig. 5 in Richtung des Pfeils VI der Fig. 5,
in vereinfachter, schematischer Darstellung.
Das in den Fig. 1 und 2, auf deren Einzelheiten ausdrück
lich verwiesen sei, dargestellte, spezielle Ausführungs
beispiel eines erfindungsgemäßen, insgesamt mit 10 bezeich
neten Nachlauf-Regelventils ist, wie ergänzend in der
Symboldarstellung der Fig. 3 veranschaulicht, als ein
4/3-Wege-Ventil ausgebildet, mittels dessen die in alter
nativen, durch die Pfeile 11 und 12 repräsentierten Rich
tungen erfolgenden Vorschub- und Rückzugs-Bewegungen des
Kolbens 13 eines doppelt wirkenden Hydrozylinders 14
bzw. eines durch diesen angetriebenen, nicht dargestellten
Maschinenelements sowohl hinsichtlich der Größe der je
weiligen (Vorschub- und Rückzugs-) Hübe als auch hinsicht
lich der Geschwindigkeiten, mit denen diese Hübe erfolgen,
steuerbar sind. Das angetriebene Maschinenelement kann
beispielsweise ein Bohrkopf sein, mit dem eine Bohrung
mit einer bestimmten Tiefe in ein Werkstück eingebracht
werden soll, oder ein Stanz- bzw. ein Preßwerkzeug,
generell ein Maschinenelement, das im Verlauf eines
Arbeitszyklus einen Arbeitshub in Vorwärtsrichtung und
anschließend einen Rückzugshub in seine Ausgangslage
erfährt. Das Nachlauf-Regelventil 10 ist auch für einen
Einsatz an CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen geeignet,
bei denen aus einer Überlagerung von Werkstück- und
Werkzeugbewegungen in einem Arbeitszyklus detailreiche
Bearbeitungsbahnen durchlaufen werden, wobei im Verlauf
eines solchen Arbeitszyklus das Werkstück mehrere Vor-
und Rückwärtsbewegungen mit unterschiedlichen Auslenkungen
erfährt, bevor es wieder in eine für die Durchführung eines
nachfolgenden Arbeitszyklus geeignete Ausgangsposition
gebracht wird.
Das Nachlauf-Regelventil 10 umfaßt als Ventilelemente, die
jeweils nur einen Verbraucheranschluß 16 (A-Anschluß) bzw.
17 (B-Anschluß) mit einem der beiden Versorgungsanschlüsse,
das heißt dem Hochdruck-Anschluß (P-Anschluß) 18 bzw. dem
Tank-Anschluß (T-Anschluß) 19 kommunizierend verbinden bzw.
gegen diesen absperren.
Diese Ventilelemente sind beim dargestellten, speziellen
Ausführungsbeispiel als Schieber-Ventile 21, 22, 23 und 24
ausgebildet, deren Kolben 26 bis 29 in zwei parallelen
Längsbohrungen 31 und 32 des insgesamt mit 33 bezeichneten
Ventilgehäuses, in Richtung der zentralen Bohrungs-Achsen 34
bzw. 36, gesehen, hin- und her-verschiebbar angeordnet und
gegen diese Bohrungen 31 bzw. 32 abgedichtet sind.
Der Kolben 26 des Schieberventils 21, das in seinen ver
schiedenen Funktionsstellungen den Verbraucheranschluß 16
entweder gegen den P-Versorgungsanschluß 18 absperrt oder
diesen mit dem Verbraucheranschluß 16 kommunizierend ver
bindet, und der Kolben 27 des Schieberventils 22, das in
seinen verschiedenen Funktionsstellungen den Verbraucher-
Anschluß 17 entweder gegen den P-Versorgungsanschluß 18
absperrt oder diesen kommunizierend mit dem Verbraucher-
Anschluß 17 verbindet, sind in der einen, in der Darstellung
der Fig. 1 oberen Längsbohrung 31 des Ventilgehäuses, einan
der gegenüberliegend angeordnet.
Der Kolben 28 des Schieberventils 23, das in seinen ver
schiedenen möglichen Funktionsstellungen entweder den
Verbraucher-Anschluß 16 gegen den Tank-Anschluß 19 absperrt
oder diesen kommunizierend mit dem Versorgungsanschluß 16
verbindet, und der Kolben 29 des Schieberventils 24, das
in seinen beiden verschiedenen Funktionsstellungen entweder
den Verbraucheranschluß 17 gegen den Tank-Anschluß 19 ab
sperrt oder ebenfalls diesen kommunizierend mit dem Ver
braucheranschluß 17 verbindet, sind in der zweiten, in der
Darstellung der Fig. 1 unteren, Längsbohrung 32 des Ge
häuses 33 des Nachlauf-Regelventils 10 angeordnet. Die
Ventilkolben 26 bis 29 sind zwischen Anschlagringen 37 und
38 eingespannt gehalten, wobei zwischen den Kolben 26 und 27
und den Kolben 28 und 29 je eine vorgespannte Druckfeder 39
bzw. 41 angeordnet ist, die die Kolben 26 und 27 bzw. 28 und
29 in Anlage mit Anschlagkugeln 42 der Anschlagringe 37 und
38 gedrängt werden. Diese Anschlagkugeln sitzen in kugel
schalenförmigen Vertiefungen von Stellschrauben 43 und 44
bzw. 46 und 47, mittels derer die Positionen der Kolben 26
und 27 bzw. 28 und 29 definiert einstellbar sind, und zwar
für jedes der Ventile 21 bis 24 einzeln.
Die die beiden Ventilkolben 26 und 27 aufnehmende Bohrung 31
und die die beiden Ventilkolben 28 und 29 aufnehmende Boh
rung 32 des Ventilgehäuses 33 sind in einen zylindrischen
Kern 48 des Ventilgehäuses eingebracht, das als weiteres
Gehäuseteil einen rohrförmigen Mantel 49 umfaßt, der zur
festen und druckdichten Verbindung mit dem Kern 48 auf diesen
thermisch aufgeschrumpft ist.
Der zylindrische Kern 48 und der rohrförmige Mantel 49, die
vorzugsweise aus demselben Stahl bestehen, werden so gefer
tigt, daß der Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels 49
um etwa 2/100 mm kleiner ist als der Außendurchmesser des
zylindrischen Kerns 48, dies dann, wenn sich die beiden
Teile auf gleicher Temperatur, z.B. Zimmertemperatur, das
heißt einer Temperatur von etwa 300°C befinden.
Vor dem Zusammenfügen der beiden Teile 48 und 49 wird der
rohrförmige Mantel 49 auf eine Temperatur von etwa 200°C,
das heißt auf eine Temperatur von 500°C erwärmt und der
zylindrische Kern 48 auf die Temperatur der flüssigen Luft
von etwa -175°C, das heißt auf eine Temperatur von etwa
100°K abgekühlt, wodurch eine Vergrößerung des Durch
messers des rohrförmigen Mantels, verglichen mit dem Wert
von beispielsweise 30 mm bei Zimmertemperatur, um ca.
1/100 mm und eine entsprechende Verringerung des Durch
messers des zylindrischen Kerns 48 um etwa 2/100 mm er
zielt werden. In diesen, mit drastisch verschiedenen Tempe
raturen verknüpften Zuständen der beiden Gehäuseteile 48
und 49, in denen der Innendurchmesser des Gehäusemantels 49
um ca. 3/100 mm größer ist als der Außendurchmesser des
Gehäusekerns 48, kann der Kern 48 leicht gängig in seine
Soll-Position innerhalb des Mantels 49 gebracht und z.B.
mittels geeigneter Anschlagmittel gehalten werden. Sobald
die beiden Teile wieder auf gleiche - Zimmertemperatur -
gelangt sind, ist auch eine innige und belastungsfeste
Verbindung zwischen diesen beiden Gehäuseteilen 48 und 49
erzielt, die ohne Zerstörung des Gehäusemantels 49 und/oder
des Gehäusekerns 48 nicht mehr gelöst werden kann.
Durch diese Bauweise des Ventilgehäuses 33 ist es auf ein
fache Weise möglich, im Gehäuse verlaufende Kanäle 51 und 52,
mit denen der P-Versorgungsanschluß 18 bzw. der Tank-
Anschluß 19 in kommunizierender Verbindung steht, durch
Außennuten 51′ und 52′ (Fig. 4a und 4b) des Gehäuse
kerns 48 und die diese abdeckenden Bereiche des rohr
förmigen Mantels 49 zu realisieren, der seinerseits mit
den Anschlußbohrungen 18 und 19 versehen ist. Dasselbe
gilt für einen ersten Gehäusekanal 53, der den Ausgang 54
des, gemäß Fig. 1 linken unteren, Ventils 23 mit dem
A-Verbraucheranschluß 16 verbindet und durch eine in der
Darstellung der Fig. 4b Z-förmige Nut 53′ und die diese
abdeckenden Bereiche des Gehäusemantels 49 gebildet ist,
sowie für den Gehäusekanal 56, der den Ausgang 57 des
gemäß Fig. 1 rechten unteren, Ventils 24 mit dem B-Ver
braucheranschluß 17 des Nachlauf-Regelventils 10 verbindet
und ebenfalls durch eine Z-förmige Außennut 56′ des Ge
häusekerns 48 und diese Nut 56′ abdeckende Bereiche des
Mantels 49 begrenzt ist. Die die Versorgungs-Eingänge 58
und 59 sowie 61 und 62 der Ventile 21 und 22 bzw. der
Ventile 23 und 24 bildenden Öffnungen sind als Radial
bohrungen des Kerns 48 ausgebildet, die in symmetrischer
Anordnung bezüglich der Quermittelebene 63 des Kerns 48
innerhalb der den P-Kanal 51 und den T-Kanal 52 begrenzenden
Nuten 51′ bzw. 52′ angeordnet sind und in die Längs
bohrungen 31 bzw. 32 münden.
Auch die verbraucherseitigen Ausgänge 64 und 66 bzw. 54
und 57 der Ventile 21 und 22 bzw. 23 und 24 können, wie
in der Fig. 1 dargestellt, als radiale Bohrungen des
Gehäusekerns 48 ausgebildet sein, wobei die Ausgänge 64
und 54 des gemäß Fig. 1 rechten oberen Ventils 21 bzw.
des linken unteren Ventils 23 in den Z-förmigen Gehäuse
kanal 53 und die Ausgänge 66 und 57 der beiden anderen
Ventile 22 bzw. 24 in den anderen Z-förmigen Kanal 56
des Gehäuses 48, 49 münden. Eine derartige Ausbildung der
Ventilausgänge 64, 66, 54 und 57 sei zunächst, zum Zweck
der Erläuterung, vorausgesetzt, bevor anhand der
Fig. 2, 4a und 4b auf eine weitere Art der Gestaltung
dieser Ventilausgänge eingegangen werden wird.
Die Kolben 26 bis 29 der Schieberventile 21 bis 24 sind
untereinander identisch ausgebildet. Sie haben, in der
Anordnung der Fig. 1 gesehen, je einen aus der jeweiligen
Bohrung 31 bzw. 32 herausragenden ersten, äußeren Kolben
flansch 67 und einen zweiten, inneren Kolbenflansch 68,
die durch eine Kolbenstange 69 geringeren Durchmessers
miteinander verbunden sind. Durch die inneren kreisring
förmigen Stirnflächen 71 und 72 der Kolbenflansche 67
und 68 sind Ringräume 73 und 74, sowie 76 und 77 der
Ventile 21 und 22 bzw. 23 und 24 in axialer Richtung be
grenzt. Diese Ringräume 73 und 74 bzw. 76 und 77 sind in
den möglichen Positionen der Kolben 26 bis 29 ständig in
kommunizierender Verbindung mit dem P-Versorgungsan
schluß 18 bzw. dem Tank-Anschluß 19.
In der dargestellten, bezüglich der Quermittelebene 63 des
Gehäuses 33 des Ventils 10 symmetrischen Position der Kol
ben 26 bis 29 befindet sich das Ventil in seiner Grund
stellung O, in welcher diese Ringräume 73 und 74 bzw. 76
und 77 gegen die Verbraucher-Anschlüsse 16 und 17 abge
sperrt sind, das heißt durch äußere periphere Bereiche der
äußeren Ränder der inneren Ringstirnflächen 72 der äußeren
Kolbenflansche 67 gebildete Steuerkanten 78 und 79 bzw. 81
und 82 sich in positiver Überlappung mit gehäuseseitigen
Steuerkanten 83 und 84 bzw. 86 und 87 befinden, die, je
weils von der Quermittelebene 63 des Gehäuses aus gesehen,
die innersten Ränder der Ventilausgänge 64 und 66 bzw. 54
und 57 der Ventile 21 und 22 bzw. 23 und 24 markieren. Unter
"positiver Überlappung" soll die - kurze - Strecke ver
standen sein, die einer der Ventilkolben aus seiner - darge
stellten - Grundstellung heraus verschoben werden muß, bis
sein Ringraum in kommunizierende Verbindung mit dem je
weiligen Ventilausgang gelangt. Dementsprechend soll unter
"negativer Überlappung" zweier Steuerkanten der axiale
lichte Abstand dieser Steuerkanten verstanden sein, wenn
der jeweilige Ventil-Ringraum in kommunizierender Verbindung
mit dem jeweiligen Ventilausgang steht.
Der Kern 48 des Gehäuses 33 des Ventils 10 hat eine zentrale
Längsbohrung 88, die sich entlang der zentralen Längsachse 89
des Ventilgehäuses 33 erstreckt.
In dieser zentralen Längsbohrung 88 ist eine Hohlwelle 91
drehbar und in axialer Richtung hin- und her-verschiebbar
gelagert, die durch den Kern 48 des Gehäuses 33 vollständig
hindurchtritt und an ihrem einen, gemäß Fig. 1 linken, aus
dem Kern herausragenden Ende mit einem radialen Flansch 92
versehen ist, an dem der eine, gemäß Fig. 1 linke, ring
förmige Anschlagflansch 37 über ein Axialkugellager 93 in
axialer Richtung abgestützt ist, so daß sich die Hohlwelle 91
mit geringer Reibung gegenüber dem Anschlagring 37 drehen
kann. Von der dem radialen Flansch 92 gegenüberliegenden
Seite her ist auf die Hohlwelle 91 ein Flanschring 94 auf
gesteckt und mittels eines Sprengringes 96 gegen axiale
Verrückung nach außen, das heißt gemäß Fig. 1 nach rechts,
gesichert. Die Hohlwelle 91 ist mittels eines zwischen diesem
Flanschring 94 und dem rechten Anschlagring 38 angeordneten,
dem Axialkugellager 93 funktionell entsprechenden Kugel
lager 97 in axialer Richtung an dem Anschlagring 38 abge
stützt und drehbar gelagert.
Der axiale Abstand des radialen Flansches 92 der Hohlwelle 91
von dem Flanschring 94 ist so gewählt, daß sich in einer
mittleren Stellung der Stellschrauben 43, 44 sowie 46 und
47 der Anschlagringe 37 und 38 die zwischen diesen einge
spannten Kolben 21 und 22 bzw. 23 und 24 in Positionen
befinden, in denen der axiale Abstand ihrer Steuerkanten 78
und 79 bzw. 81 und 82 denselben axialen Abstand voneinander
haben, wie die mit diesen korrespondierenden Steuerkanten 83
und 84 bzw. 86 und 87 des Kerns 48 des Gehäuses 33, wobei
die Kolben 21 und 22 bzw. 23 und 24 weiter - mittels der
Stellschrauben 43 und 44 bzw. 46 und 47 - so eingestellt
sein sollen, daß sie symmetrisch bezüglich der zwischen den
Längsbohrungen 31 und 32 verlaufenden Längsmittelebene 98
der Kolbenanordnung 21, 22, 23, 24 angeordnet sind. Ist mit
dieser Einstellung der Kolben 21 bis 24 die Hohlwelle 91
in diejenige Stellung verschoben, in welcher die Quermittel
ebene 63′ der Kolbenanordnung 21, 22, 23, 24 mit der Quer
mittelebene 63 des Kerns 48 des Gehäuses 33 zusammenfällt,
so befinden sich sämtliche Ventile 21 bis 24 in ihrer
Sperrstellung, die der in der Fig. 3 mit O bezeichneten
Grundstellung des Nachlauf-Regelventils 10 entspricht.
Wenn die Hohlwelle 91 und mit dieser die Kolben 26 bis 29
der Ventile 21 bis 24 in Richtung des Pfeils 99, in der
Darstellung der Fig. 1 nach rechts, verschoben werden,
so gelangt das Nachlauf-Regelventil in die in der Fig. 3
mit I bezeichnete, erste Durchflußstellung, in welcher die
Überlappung der Steuerkanten 78 und 82 der Kolben 26 und 29
der "rechten" Ventile 21 und 24 mit den korrespondierenden
Steuerkanten 83 und 87 des Kerns 48 des Ventilgehäuses 33
negativ und die Überlappung der Steuerkanten 79 und 81 der
Kolben 27 und 28 der "linken" Ventile 22 und 23 des Nach
lauf-Regelventils 10 mit den korrespondierenden Steuer
kanten 84 und 86 positiv sind. In dieser Stellung I des
Nachlauf-Regelventils 10 sind der gemäß Fig. 1 obere
Arbeitsraum 101 des Antriebs-Hydrozylinders 14 mit dem
P-Versorgungsanschluß 18 und der gemäß der Fig. 1 untere
Arbeitsraum 102 des Antriebs-Hydrozylinders 14 mit dem
Tank-Anschluß 19 des Nachlauf-Regelventils 10 kommunizierend
verbunden, das heißt, es ist der die größere Querschnitts
fläche F 1 aufweisende Arbeitsraum 101 mit dem hohen Aus
gangsdruck der Versorgungs-Druckquelle beaufschlagt und
der die kleinere, ringscheibenförmige Querschnittsfläche F 2
aufweisende Arbeitsraum 102 des Hydrozylinders 14 druck
entlastet, so daß sich der Kolben 13 des Hydrozylinders 14
in Richtung des Pfeils 11, gemäß Fig. 1 nach unten, bewegt,
wobei der Hydrozylinder 14 seine Vorschub-Bewegung bezüglich
eines zu bearbeitenden Werkstückes ausführt. Wird die Hohl
welle 91 aus der Grundstellung O des Nachlauf-Regel
ventils 10 heraus in Richtung des Pfeils 103, gemäß Fig. 1
nach links, bewegt, so gelangt das Nachlauf-Regelventil in
die in der Fig. 3 mit II bezeichnete, zweite Durchfluß
stellung, in welcher nunmehr, in vorstehend erläutertem
Sinne, die Überlappung der Steuerkanten 79 und 81 der
Kolben 27 und 28 der "linken" Ventile 22 und 23 des Nach
lauf-Regelventils 10 mit den korrespondierenden Steuer
kanten 84 und 86 des Kerns 48 des Gehäuses 33 negativ und
die Überlappung der Steuerkanten 78 und 82 der Kolben 26
und 29 der "rechten" Ventile 21 und 24 mit den korres
pondierenden Steuerkanten 83 und 87 positiv sind.
In dieser Stellung II des Nachlauf-Regelventils 10 ist der
untere Arbeitsraum 102 des Hydrozylinders 14 mit dem hohen
Ausgangsdruck der Versorgungsdruckquelle beaufschlagt und
der obere Arbeitsraum 101 druckentlastet, das heißt der
Kolben 13 des Hydrozylinders 14 bewegt sich in Richtung
des Pfeils 12, gemäß Fig. 1 nach oben, wobei der Hydro
zylinder 14 eine Rückzugs-Bewegung ausführt.
Die für die zweckgerechte Ansteuerung des Antriebs-
Hydrozylinders 14 erforderlichen Auslenkungen der Ventil
kolben 21 bis 24 werden durch das Zusammenwirken der
Hohlwelle 91, die mittels eines impulsgesteuerten,
elektrischen Schrittmotors 104 in alternativen Dreh
richtungen, die durch die Pfeile 129 und 134 repräsentiert
sind, antreibbar ist, mit einer von der einen, gemäß
Fig. 1 linken, Seite her in die Hohlwelle eintretenden
Gewindespindel 108 zustande, die ein Außengewinde 109 hat,
dessen Gewindegänge über Kugeln 111 mit einem entsprechenden
Innengewinde 112 der Hohlwelle 91 in formschlüssigem Ein
griff stehen.
Die Gewindespindel 108 ist gehäuseseitig in einem im wesent
lichen topfförmigen Gehäuse-Abschlußteil 113, in axialer
Richtung jedoch nicht verschiebbar gelagert. Ein aus dem Ge
häuse-Abschlußteil stirnseitig herausragendes Ritzel 114 ist
über ein Kupplungsstück 116 drehfest mit der Gewindespindel 108
verbunden und kämmt mit einer Zahnstange 117, welche mit der
Kolbenstange 118 des Kolbens 13 des Antriebs-Zylinders 14
fest verbunden ist und daher dieselben Bewegungen ausführt
wie dieser.
An der gegenüberliegenden Seite ist das Gehäuse 33 ebenfalls
durch ein im wesentlichen topfförmiges Gehäuse-Abschluß
teil 119 abgeschlossen, durch dessen zentrale Bodenöff
nung 121 die Hohlwelle 91 austritt, wobei die Hohlwelle 91
gegen diese Bodenöffnung 121 mittels einer Lippendichtung 122,
in der die Hohlwelle 91 leichtgängig drehbar ist, abge
dichtet ist.
Der gemäß Fig. 1 rechte, aus dem Gehäuse-Abschlußteil 119
herausragende freie Endabschnitt 123 der Hohlwelle 91 ist
mit einer Außenzahnung 124 versehen, die mit einem Zahn
riemen 126 eines eine formschlüssige Antriebskopplung
zwischen der Hohlwelle 91 und dem Schrittmotor 104 ver
mittelnden Riementriebes kämmt, der insgesamt mit 127 be
zeichnet ist.
Der impulsgesteuerte Schrittmotor 104, der diesen mit der
Hohlwelle 91 koppelnde Riementrieb 127 und die zusammen mit
der Hohlwelle 91 verschiebbaren Elemente des Nachlauf-
Regelventils sind die funktionswesentlichen Elemente einer
Sollwert-Vorgabe-Einrichtung, mittels derer nach Hub und
Geschwindigkeit die Bewegungen des Kolbens 13 des Antriebs-
Hydrozylinders 14 steuerbar sind. Der das Ritzel 114 der
Gewindespindel 108 und die mit dem Kolben 13 verbundene Zahn
stange 117 umfassende Zahnstangentrieb, durch den die in Rich
tung der Pfeile 11 bzw. 12 folgenden Kolbenwegungen in eine
damit korrelierte Anzahl von Umdrehungen der Gewinde
spindel 108 umgesetzt werden, sind die funktionswesent
lichen Elemente einer - formschlüssig mechanischen - Rück
meldeeinrichtung, deren Zusammenwirken mit der Sollwert-
Vorgabeeinrichtung nunmehr näher erläutert wird, wobei,
ohne Beschränkung der Allgemeinheit, das heißt lediglich zum
Zweck der Erläuterung, vorausgesetzt sei, daß sich das Nach
lauf-Regelventil zunächst in seiner Grundstellung O befinde.
Durch einen Steuerimpuls, der dem Schrittmotor 104 an seinem
einen Steuereingang 128 zugeführt wird, werde die Hohlwelle 91
um einen definierten Winkelbetrag von beispielsweise jeweils
4° in Richtung des Pfeils 129 - von rechts her gesehen im
Gegenuhrzeigersinn - gedreht. Die hieraus gegenüber der
zunächst als feststehend angenommenen Gewindespindel 108
resultierende axiale Verschiebung der Hohlwelle 91 in
Richtung des Pfeils 131 - bei der dargestellten Orientierung
der Gewinde 109 und 112 der Gewindespindel 108 bzw. der Hohl
welle 91 - führt dann dazu, daß das Nachlauf-Regelventil 10
in seine Durchflußstellung I gelangt, in welcher der vom
P-Versorgungsanschluß 18 über das Durchflußventil 21 zum
A-Verbraucher-Anschluß 16 und von diesem zum oberen Arbeits
raum 101 des Hydrozylinders 14 sowie der vom unteren Arbeits
raum 102 des Hydrozylinders 14 über den Gehäusekanal 56 und
über das Durchflußventil 24 zum Tank-Anschluß 19 führende
Strömungspfad geöffnet sind, während die über die beiden
anderen Ventile 22 und 23 führenden Strömungspfade gesperrt
sind. Der Kolben 13 des Hydrozylinders 14 ist somit auf
seiner größeren Fläche F 1 mit hohem Druck beaufschlagt und
auf seiner kleineren Fläche F 2 Druck-entlastet.
Der Kolben 13 bewegt sich somit in Richtung des Pfeils 11
der Fig. 1. Dadurch wird die Gewindespindel 108 in der
durch den Pfeil 132 der Fig. 1 repräsentierten Richtung,
das heißt in dem zur Drehrichtung 129 der Hohlwelle 91
entgegengesetzten Richtung, rotierend angetrieben, wodurch
- wegen des Gewindeeingriffes - der Spindel 108 mit der
Hohlwelle 91 auf diese ein Zug in Richtung des Pfeils 133
der Fig. 1 ausgeübt wird, der die Hohlwelle 91 und die
mit dieser verschiebbaren Ventilkolben 26 bis 29 wieder
in die Grundstellung O zurückzudrängen sucht. Diese Grund
stellung O - die Sperrstellung des Nachlauf-Regelventils 10 -
wird erreicht und damit die Bewegung des Kolbens 13 des
Hydrozylinders 14 beendet, wenn und sobald der Kolben 13
einen Hub ausgeführt hat, der - unter Berücksichtigung
der Übersetzungsverhältnisse des Zahnstangentriebes 117, 114
und des Zahnriementriebes 127 - in eindeutiger Weise mit der
mittels des Schrittmotors 104 steuerbaren Anzahl der Um
drehungen der Hohlwelle 91 verknüpft ist, so daß, wenn das
Nachlauf-Regelventil 10 wieder in seine Grundstellung O
gelangt ist, sichergestellt ist, daß der Hydrozylinder 14
einen exakt einem angesteuerten Sollwert entsprechenden
Hub ausgeführt hat.
Wird andererseits die Hohlwelle 91 durch den Sollwert-
Vorgabe-Schrittmotor 104 in Richtung des Pfeils 134, das
heißt im Uhrzeigersinn, angetrieben, so erfahren die
Hohlwelle 91 und die mit dieser verschiebbaren Elemente
eine Verschiebung in Richtung des Pfeils 136, wobei das
Nachlauf-Regelventil 10, ausgehend von seiner Grundstellung O,
in seine Durchflußstellung II gelangt, die mit der "Aufwärts"-
Bewegung des Kolbens 13 in Richtung des Pfeils 12 der Fig. 1
verknüpft ist, wodurch nunmehr die Gewindespindel 108
Drehungen in Richtung des Pfeils 137 erfährt und auf die
Hohlwelle 91 ein in Richtung des Pfeils 138 der Fig. 1
wirkender Schub ausgeübt wird, der die Kolben 26 bis 29
des Nachlauf-Regelventils 10 wieder in deren Grundstellung
zurückzudrängen sucht.
Stationären Bewegungszuständen des Kolbens 13 in Richtung
der Pfeile 11 und 12 entsprechen konstante Auslenkungen ε₁
und ε₂ in Richtung der Pfeile 139 bzw. 141,wo bei konstanter
Auslenkung ε₁ bzw. ε₂ jeweils gleiche Winkelgeschwindig
keiten der Hohlwelle 91 und der Gewindespindel 108 - in der
selben Drehrichtung 134 und 132 bzw. 129 und 137 - ent
sprechen. Das insoweit unmittelbar vorstehend erläuterte
Prinzip der elektrischen Sollwert-Vorgabe und mechanischen
Ist-Wert-Rückmeldung findet auch bei konventionellen Nach
lauf-Regelventilen Anwendung und ist zum Zweck eines besseren
Verständnisses des erfindungsgemäßen Nachlauf-Regelventils 10,
der Vollständigkeit halber, hier noch einmal zusammenfassend
erläutert worden.
Es versteht sich, daß ein erfindungsgemäßes Nachlauf-
Regelventil 10 auch in der Weise realisiert sein kann,
daß die Gewindespindel 108 starr mit der Kolbenstange 118
des Kolbens 13 des Hydrozylinders 14 verbunden ist. Die
Hohlwelle 91 muß dann so ausgebildet sein, daß ihr Innen
gewinde 112 hinreichend "lang" ist, daß zwischen der Hohl
welle 91 und der Gewindespindel 108 dem Hub des Kolbens 13
entsprechende Relativbewegungen gegeneinander möglich
sind. Auch dieses Prinzip der Ist-Wert-Rückmeldung ist
von konventionellen Nachlauf-Regelventilen her bekannt
und auf das erfindungsgemäße Nachlauf-Regelventil 10
übertragbar.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist innerhalb der
Hohlwelle ein Stempel 142 - in axialer Richtung verschieb
bar - angeordnet, der an seiner dem inneren Ende 143 der
Gewindespindel 108 zugewandten Seite einen Kugellager-
Käfig 144 hat, in dem drehbar Lagerkugeln 146 angeordnet
sind, an denen sich jeweils punktweise ein kugelförmiges Gegen
lagerstück 147 der Gewindespindel 108 abstützt. Durch eine
vorgespannte Druckfeder 148, die sich zwischen dem beweg
lichen Stempel 142 und einem die Hohlwelle 91 nach außen
dicht abschließenden Widerlagerstück 149 erstreckt, werden
der Stempel 142 und mit diesem seine Lagerkugeln 146 ständig
gegen das Gegenlagerstück 147 der Gewindespindel 108 gedrängt,
wodurch auf diese stets ein Mindest-Drehmoment ausgeübt wird,
durch das im Ergebnis ein spielfreier Eingriff der die Soll
wert-Vorgabe und Istwert-Rückmeldung vermittelnden Funktions
elemente des Nachlauf-Regelventils 10 und im Ergebnis eine
optimale Empfindlichkeit der Regelung erzielt wird. Um die
Reibung zwischen der Hohlwelle 91 und der Wand der zentralen
Bohrung 88 des Kerns 48 des Gehäuses 33 sowie zwischen der
Hohlwelle und den Anschlagringen 37 und 38 möglichst gering
zu halten, sind diese Teile über Kugeln 150 gegeneinander
abgestützt, die in zylindermantelförmigen Käfigen 151 und 152
bzw. 153 und 154 frei drehbar gelagert sind.
Der nach außen durch das Gehäuseabschlußteil 113 begrenzte
Gehäuseraum 156, mit dem der Innenraum der Hohlwelle 91
kommuniziert, und der nach außen durch das rechte Gehäuse-
Abschlußteil 119 begrenzte Gehäuseraum 157 stehen über
Querbohrungen 158 und Längsbohrungen 159 der Ventilkolben 26
bis 29 in kommunizierender Verbindung miteinander, so daß
für die Abführung von Lecköl lediglich ein Austritts
kanal 161 am Gehäuse 33 benötigt wird.
Das Nachlauf-Regelventil 10 eignet sich, wie in der Fig. 1
lediglich schematisch angedeutet, für eine Unterbringung in
einer Bohrung 162 eines Maschinen-Gehäuseteils 163, das in
einer der Anordnung der P- und T-Versorgungsanschluß
kanäle 18 und 19 bzw. der Anordnung der Verbraucher-
Anschlußkanäle 16 und 17 sowie des Lecköl-Austritts
kanals 161 des Gehäuses 33 des Nachlauf-Regelventils 10
entsprechenden Anordnung mit Versorgungs- und Verbraucher-
Anschlußstutzen versehen ist, die in der vorgesehenen Einbau
position des Nachlauf-Regelventils mit den entsprechenden
Versorgungs- und Verbraucher-Anschlußkanälen 18 und 19 bzw.
16 und 17 des Ventils kommunizieren. Um die einander ent
sprechenden Versorgungs- und Verbraucher-Anschlußstutzen-
bzw. -kanäle des Maschinen-Gehäuseteils 163 und des
Ventilgehäuses 33 gegeneinander abzudichten, ist der
rohrförmige Mantel 49 des Ventilgehäuses 33 mit äußeren
Ringnuten 164 bis 169 versehen, in welche das Gehäuse 33
gegen die Bohrung 162 abdichtende O-Ringe 171 eingesetzt
sind, welche paarweise je einen der ringförmigen Mantel
bereiche abdichten, innerhalb derer einander entsprechende
Versorgungs- und Verbraucher-Anschlußkanäle und die ent
sprechenden Anschlußstutzen des Maschinen-Gehäuseteils 163
in die Bohrung 162 mündet.
Bei der in den Fig. 4a und 4b dargestellten, speziellen
Gestaltung des Kerns 48 des Ventilgehäuses 33 sind die in
der Grundstellung O des Nachlauf-Regelventils 10 gesperrten,
ansonsten alternativ geöffneten Gehäusekanäle 64′ und 66′
bzw. 54′ und 57′, welche im geöffneten Zustand des jeweiligen
Ventils 21 und 22 bzw. 23 und 24 alternativ die Ringräume 73
und 74 bzw. 76 und 77 mit einem der beiden Verbraucher-
Anschlüsse 16 und 17 bzw. mit dem Tank-Anschluß 19 ver
binden, im Unterschied zur Darstellung der Fig. 1, nicht
als radiale Bohrungen, sondern als "horizontale" Schlitze 64′
und 66′ bzw. 54′ und 57′ ausgebildet, welche in Verschiebe
richtung der Kolben 26 und 27 bzw. 28 und 29 der Ventile 21
bis 24 gesehen, eine konstante lichte Weite haben, so daß
sich zu den Auslenkungen der Kolben 26 und 27 bzw. 28 und 29
proportionale Änderungen der Durchflußquerschnitte der
Ventile 21 und 22 bzw. 23 und 24 ergeben.
Zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Nachlaufs-Regelventils sei nunmehr auf
die Fig. 5 verwiesen, die einen insgesamt mit 172 bezeich
neten, Nachlauf-gesteuerten bzw. -geregelten, hydraulischen
Schwenkantrieb zeigt, dessen Nachlauf-Regelventil 10′,
dessen Funktion - bezogen auf die Steuerung des Schwenkan
triebes 172 - zur Funktion des Nachlauf-Regelventils 10 ge
mäß Fig. 1, das für die Steuerung eines hydraulischen Linear
motors 14 ausgelegt ist, völlig analog ist. Auch der Aufbau
des Nachlauf-Regelventils 10′ gemäß Fig. 5 entspricht
weitestgehend demjenigen des anhand der Fig. 1 bis 4 b
geschilderten Nachlauf-Regelventils 10. Bau- und funktions
gleiche bzw. -analoge Elemente der Nachlauf-Regelventile 10
und 10′ sind daher jeweils mit denselben Bezugszeichen belegt,
und es sei insoweit, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die
diesbezüglichen, zu den Fig. 1 bis 4 b gehörenden Be
schreibungsteile verwiesen.
Das Nachlauf-Regelventil 10′ hat einen zylindrischen Kern 48
und einen rohrförmigen Mantel 49, deren Gestaltung und
Funktionszweck dieselben sind wie beim Nachlauf-Regelventil 10
gemäß Fig. 1. Dasselbe gilt für die Gestaltung und die
Funktion der über den Riementrieb 127 mit dem Schrittmotor 104
antriebsgekoppelten Hohlwelle 91, die hier für die Sollwert-
Vorgabe des insgesamt mit 173 bezeichneten schwenkbaren
Armes des Schwenkantriebes 172 ausgenutzt werden. Auch der
wechselseitige Eingriff des Innengewindes 112 der Hohl
welle 91 mit dem Außengewinde 109 der zur Positions-Ist
wert-Rückmeldung vorgesehenen Gewindespindel 108 über Kugeln 111
ist in derselben Weise realisiert wie bei dem Nachlauf-
Regelventil 10 gemäß Fig. 1.
Unterschiedlich gegenüber diesem ist bei dem Nachlauf-
Regelventil 10′ gemäß Fig. 5 lediglich die spezielle
Art der Positions-Istwert-Rückmeldung, welche bei dem
Nachlauf-Regelventil 10′ dadurch erfolgt, daß die Rück
melde-Spindel 108 dieselben Dreh-Bewegungen um die zentrale
Längsachse 89 des Nachlauf-Regelventils 10′, die auch die
Schwenkachse des Schwenkarmes 173 markiert, ausführt wie
dieser und zu diesem Zweck drehfest mit der Welle 174 des
als Drehkolben-Hydrozylinder ausgebildeten Schwenkantriebs 173
verbunden ist.
Der Vollständigkeit der Erläuterung halber sei nachfolgend
auch kurz auf den Aufbau des Schwenkantriebes 172 einge
gangen und hierbei auch auf die Einzelheiten der Fig. 6
verwiesen.
Innerhalb des zum Zweck der Erläuterung als feststehend
angenommenen Gehäuses 176 des hydraulischen Schwenkan
triebes 172 sind durch einen im Querschnitt etwa sektor
förmigen Drehflügel 177 und eine im Querschnitt ebenfalls
sektorförmige, radiale Trennwand 178 zwei Arbeitsräume 179
und 181 gegeneinander abgegrenzt, durch deren alternativen
Anschluß an den Hochdruck-Versorgungsanschluß 18′ (P-Anschluß)
bezw. den Tankanschluß 19′ (T-Anschluß) der Versorgungs-
Druckquelle der Drehflügel 177 in den durch beiden Pfeile 182
bzw. 183 repräsentierten Richtungen antreibbar ist, wobei der
mit dem Drehflügel 177 drehfest verbundene Schwenkarm 173
die Bewegungen mit ausführt. Der Drehflügel 177 ist mit
seiner Welle 174 in massiven Endstirnplatten 186 und 187
um die Längsachse 89 drehbar gelagert. Ein sich zwischen
diesen Endstirnplatten 186 und 187 erstreckendes, zylinder
mantelförmiges Gehäuseteil, mit welchem die radiale Trenn
wand 178 fest verbunden ist, ist mit 188 bezeichnet. Die
Welle 174 des Drehflügels 177 ist in den miteinander
fluchtenden Lagerbohrungen 189 und 191 der Gehäuse-End
stirnwände 186 und 187 druckdicht drehbar gelagert. Der
Schwenkarm 173 ist an beidseits aus dem Gehäuse 176 heraus
ragenden freien Endabschnitten 174′ und 174′′ der Welle 174
des Drehflügels 177 drehfest montiert. Die Welle 174 des
Schwenkantriebes 172 ist als Hohlwelle ausgebildet, in
deren zentrale Bohrung 162 das Nachlauf-Regelventil 10′
eingesetzt ist. Das Regelventil 10′ ist mit seinem rohr
förmigen Gehäuseteil 33 fest in die Hohlwelle 174 einge
setzt, derart, daß sich das Gehäuseteil 33 und mit diesem
das Nachlauf-Regelventil 10′ insgesamt mit der Hohlwelle 174
bzw. dem Schwenkarm 173 des Schwenkantriebes 172 dreht.
Derjenige Abschnitt 174′ der Welle 174, mit dem diese
in der Bohrung 189 der gemäß Fig. 5 linken Endstirnwand 186
gelagert ist, ist mit zwei äußeren Ringnuten 192 und 193 ver
sehen, die durch die Wand der Bohrung 191 radial nach außen
abgeschlossene Ringräume 194 bzw. 196 begrenzen, in welche
gehäuseseitig angeordnete Versorgungs-Anschlußkanäle 197
und 198 münden, die vom P-Hochdruckausgang der Versorgungs-
Druckquelle bzw. deren Tank T kommen.
Die Ringräume 194 und 196 sind über Anschlußkanäle 197′ und
198′, die in der aus der Fig. 5 ersichtlichen Weise durch
die Welle 174 des Schwenkantriebes 172 geführt sind, an
die Versorgungsanschlüsse 18 und 19 des Nachlauf-Regel
ventils 10′ angeschlossen, dessen Verbraucherausgänge 16
und 17 beidseits des Drehflügels 177 in die Arbeitsräume
179 bzw. 181 des Schwenkantriebes 172 münden. Diese An
schlußkanäle kommunizieren mit stirnseitigen Ringnuten 99
und 201 des linken Endabschnittes 174′ der Welle 174, mit
denen wiederum weiterführende Versorgungskanäle 197′′ und
198′′ des Schwenkarmes 173 kommunizieren, die zur Versor
gung eines weiteren Schwenkantriebes ausgenutzt werden
können, der an dem an der Fig. 5 nicht dargestellten,
fernen Ende des Schwenkarmes 173 angeordnet ist, und das
weitere Gelenk eines schwenkbaren Armes eines Roboters
bildet, der mittels mehrerer Schwenkantriebe 172 der
in der Fig. 5 dargestellten Art auf einfache Weise
realisierbar ist.
Es versteht sich, daß das Nachlauf-Regelventil 10′ mit
der anhand der Fig. 5 geschilderten Art der Istwert-
Rückmeldung auch zur Steuerung von hydraulischen Rotations
antrieben geeignet ist, die, in einer bestimmten Drehrich
tung gesehen, mehrere 360°-Rotationen aufeinanderfolgend
ausführen können.
Claims (8)
1. Hydraulisches Nachlauf-Regelventil zur Steuerung des
Bewegungsablaufes eines mittels eines Hydrozylinders
antreibbaren Maschinenelements, mit mindestens zwei
mechanisch betätigbaren, in einem Gehäuse angeordneten
Durchflußventilen, die durch Hin- und Her-Bewegungen
eines Betätigungsgliedes, in beiden Richtungen gesehen
alternativ, in eine Durchfluß- und eine Sperrstellung
steuerbar sind und eine zentrale Mittelstellung haben,
in der beide Ventile gesperrt sind, mit einer elektro
mechanischen Sollwert-Vorgabeeinrichtung und einer
mechanischen Istwert-Rückmeldeeinrichtung zur Vorgabe
und Überwachung des Soll- und Istwertes der momentanen
Position des Kolbens des Antriebs-Hydrozylinders, wobei
die Sollwert-Vorgabeeinrichtung eine im Gehäuse des
Nachlauf-Regelventils drehbar und in Längsrichtung des
selben hin- und her-verschiebbar angeordnete Hohlwelle
umfaßt, die mittels eines zum Zweck der Sollwert-Ein
steuerung vorgesehenen Elektromotors in eine mit dem
jeweiligen Sollwert korrelierte Anzahl von Umdrehungen
versetzbar ist, wobei weiter die Istwert-Rückmeldeein
richtung eine über ein Außengewinde mit einem Innengewinde
der Hohlwelle kämmenden Rückmeldespindel umfaßt, die mit
dem Kolben des Antriebs-Hydrozylinders formschlüssig be
wegungsgekoppelt ist, entweder - bei starrer Verbindung
mit demselben - derart, daß sie dessen Verschiebungen mit
ausführt, oder - bei rotatorischer Bewegungskopplung mit
dem Kolben - derart, daß sie eine mit den Kolbenbewegungen
korrelierte Anzahl von Drehungen ausführt und wobei das
Ventil-Betätigungsglied in axialer Richtung dieselben Ver
schiebungen erfährt wie die Sollwert-Vorgabewelle und diese
drehbar in dem Ventil-Betätigungsglied gelagert ist, das
seinerseits gegen Drehungen im Gehäuse gesichert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen kreiszylin
drischen Kern (48) hat, mit mindestens einer ersten Längs
bohrung (31 und/oder 32), in der die Kolben (26 und 27
bzw. 28 und 29) eines Ventilpaares, in Längsrichtung des
Gehäuses verschiebbar zwischen den bezüglich des Gehäuses
unverdrehbar, jedoch längs verschiebbar angeordneten An
schlagelementen (37 und 38) angeordnet sind, und mit einer
weiteren Bohrung (88), in der die von dem Elektromotor
(104) antreibbare Hohlwelle (91) der Sollwert-Vorgabe
einrichtung drehbar und in Längsrichtung verschiebbar an
geordnet ist, wobei die Anschlagelemente (37 und 38) sowohl
in axialer als auch in radialer Richtung über Drehlager
an der Sollwert-Vorgabewelle (91) abgestützt sind, daß das
Gehäuse weiter einen kreiszylindrischen Gehäusemantel (49)
aufweist, in den der Kern (48) fest eingesetzt ist, wobei
Druckquellen-seitige und Verbraucher-seitige Anschlußräume,
die, je nach der Stellung der Ventilkolben (26 bis 29) mit
einander kommunizierend verbunden oder gegeneinander abge
sperrt sind, durch Außennuten des zylindrischen Kerns (48)
und innere Flächenbereiche des mit diesem fest verbundenen
Mantels (49) begrenzt sind und mit diesen Ventilräumen
kommunizierende Ein- und Austrittskanäle durch radiale
Bohrungen des Kerns (48) und des Mantels (49) gebildet sind.
2. Hydraulisches Nachlauf-Regelventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung zwischen
dem Kern (48) und dem Mantel (49) des Gehäuses durch eine
thermische Schrumpfung des Mantels und/oder thermische
Ausdehnung des Kerns nach vorheriger Abkühlung desselben
erzielt ist.
3. Nachlauf-Regelventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (49) vor dem Auf
schrumpfen auf den Kern (48) auf eine Temperatur von
400°K erwärmt wird und der Kern auf eine Temperatur von
etwa 150°K und vorzugsweise eine Temperatur um 80°K
in flüssiger Luft oder flüssigem Sauerstoff abgekühlt
wird.
4. Nachlauf-Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Sollwert-Vorgabewelle (91)
und die Rückmelde-Spindel (108) aufnehmende Bohrung (88)
sich entlang der zentralen Längsachse (89) des Nachlauf-
Regelventils erstreckt und daß mindestens zwei, die
Kolben je eines Ventilpaares aufnehmende Bohrungen (31
und 32) vorgesehen sind, wobei diese Bohrungen dreh
symmetrisch bezüglich der zentralen Längsachse (89)
angeordnet sind.
5. Nachlauf-Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (49) mit äußeren
Ringnuten (164 bis 169) versehen ist, die Mantelbereiche
gegeneinander absetzen, innerhalb derer je einer der
radialen Versorgungs- bzw. Verbraucher-Anschlußkanäle
mündet und daß das den Kern (48) und den Mantel (49)
umfassende Ventilgehäuse (33) in eine Bohrung (162) eines
äußeren Gehäuseblocks einsetzbar ist, innerhalb derer
die Dichtungsringe (171) Bohrungsabschnitte gegeneinander
abdichten, in die den Versorgungs- und Verbraucheran
schlüssen des Mantels entsprechende Kanäle dieses äußeren
Gehäuseblocks (163) münden.
6. Nachlauf-Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben des in jeweils einer
der Längsbohrungen (31 und 32) des Kerns (48) unterge
brachten Durchfluß-Ventilpaares über eine vorgespannte
Feder gegeneinander abgestützt sind und daß die Anschlag
elemente (37 und 38) mit Stellgliedern versehen sind,
mittels derer die Positionen der Ventilkolben zwischen
den Anschlagelementen (37 und 38) einstellbar sind.
7. Nachlauf-Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche
für einen Schwenkantrieb,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldespindel (108)
drehfest mit dem drehbar angetriebenen Teil des Schwenk
antriebes (172) verbunden ist.
8. Nachlauf-Regelventil nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch seinen Einsatz bei den Gelenk
antrieben eines mehrgelenkigen Roboterarmes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873729564 DE3729564A1 (de) | 1986-09-04 | 1987-09-04 | Hydraulisches nachlauf-regelventil |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8623793 | 1986-09-04 | ||
DE3630176 | 1986-09-04 | ||
DE19873729564 DE3729564A1 (de) | 1986-09-04 | 1987-09-04 | Hydraulisches nachlauf-regelventil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3729564A1 true DE3729564A1 (de) | 1988-04-07 |
Family
ID=27194809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873729564 Withdrawn DE3729564A1 (de) | 1986-09-04 | 1987-09-04 | Hydraulisches nachlauf-regelventil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3729564A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990001637A1 (de) * | 1988-08-12 | 1990-02-22 | Eckehart Schulze | Hydraulischer axialkolbenmotor |
-
1987
- 1987-09-04 DE DE19873729564 patent/DE3729564A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990001637A1 (de) * | 1988-08-12 | 1990-02-22 | Eckehart Schulze | Hydraulischer axialkolbenmotor |
DE3827365A1 (de) * | 1988-08-12 | 1990-04-12 | Eckehart Schulze | Hydraulischer axialkolbenmotor |
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