DE3740012C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches oder pneu­ matisches Schnellumschaltventil, insbesondere für Vorschubzylinder an Werkzeugmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der DE-PS 17 50 092 ist ein Mehrwegeventil bekanntgeworden, dessen Ventilgehäuse in einer zentralen Stufenbohrung vier Ventilsitze hinter­ einander aufweist. Die Ventilsitze sind mittels in Umlenkungen verlau­ fender Kanalbohrungen vom zu steuernden Fluid angeströmt; ein solches Ventilgehäuse ist daher nur sehr aufwendig herzustellen. Es ist ein Be­ tätigungsstößel vorhanden, der an beiden Seiten durch das Ventilgehäuse austritt, er ist auf der einen Seite mit einem Doppelhubmagneten ver­ bunden. Der Stößel trägt vier Ventilkörper, die vom Betätigungsstößel über Sprengringe mitgenommen werden. Zwischen je zwei Ventilkörpern ist je eine Druckfeder gelagert.

Aus der US 26 21 050 ist ein hydraulisches Schaltventil bekannt geworden, das ein Ventilgehäuse mit zwei verschiebbaren Ventilkörpern aufweist, die je einem Betätigungsstößel zugeordnet sind, welche seinerseits über ein Kupplungsstück und einen Kurbelschwingenantrieb betätigt werden. Hierbei ist eine Rastung für die Neutralstellung nötig, und der Motoranlauf beim Umschalten erfolgt unter Last.

Bedingt durch den Antrieb mittels eines Hubmagneten und durch die Feder­ wege der Ventilkörper ergeben sich sehr lange Umschaltzeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des hydraulischen oder pneumatischen Schnellumschaltventils nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 erheblich zu vereinfachen und kürzere Umschaltzeiten zu erzielen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches. Durch den Übergang vom translatorischen zum rotato­ rischen Motorantrieb lassen sich die Umschaltzeiten stark verkürzen. Das Zylinderkulissenstück erlaubt eine Ventilgestaltung, die den Motor nahezu lastfrei anlaufen läßt. Die eigentliche Belastung des Motors erfolgt dann erst, wenn der Motor und die Zylinderkulissenscheibe ein gewisses Schwungmoment gesammelt haben.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch eine derar­ tige Ausgestaltung erreicht man den Aufbau des gesamten Ventiles aus wenigen aber mehrfach verwendeten Elementen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Beschreibung im folgenden näher erläutert, wobei auf die Zeichnung verwiesen wird. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Ventil entlang der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 einen weiteren Schnitt durch das Ventil und die

Fig. 3-5 ausgewählte Stellungen des Zylinder­ kulissenstückes.

In allen fünf Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen die gleichen Ein­ zelheiten.

Ein hydraulisches Schnellumschaltventil für einen Vorschubzylinder einer Werkzeugmaschine weist ein quaderförmiges Ventilgehäuse 1 auf. Das Ventilgehäuse besteht aus einem Mittelstück 2, das eine gleich­ falls quaderförmige Metallplatte darstellt. An beiden Schmalseiten 3 und 4 ist je ein Endstück 5 und 6 angebracht, das gleichfalls quader­ förmige Gestalt hat und aus Metall besteht. Die Langfläche des Endstüc­ kes ist gleich der Schmalseite des Mittelstückes gehalten, beide Stüc­ ke sind miteinander unter Zwischenlage einer nicht gezeichneten Dich­ tung verschraubt. Durch die Flächenanpassungen ergeben sich eine ebene Unterseite 7 und eine ebene Oberseite 8 des Ventilgehäuses.

Beide Endstücke 5 und 6 sind identisch gestaltet. Sie weisen eine zu ihrer Längsseite parallel verlaufende, durchgehende und an beiden Enden mit einem Innengewinde versehene Bohrung 9 auf. Mittig und senkrecht zur Bohrung 9 liegt je eine Sackbohrung 10, gleichfalls am Ende mit Innengewinde versehen und an der Unterseite 7 austretend. Es sind zwei weitere Ventilbohrungen 11 und 12 vorgesehen, die parallel zu­ einander und senkrecht zu den Bohrungen 9 und 10 liegend angeordnet sind und die die Schmalseite 3 bzw. 4 mit der Bohrung 9 verbinden. Die Ventilbohrung 11 weist einen Erweiterungskonus 13, die Ventil­ bohrung 12 einen Ventilsitz 14 auf.

Mit den Ventilbohrungen 11 und 12 fluchten im Mittelstück 2 Durch­ gangsbohrungen 15 und 16, die im Bereich der Schmalseiten 3 und 4 entweder einen Ventilsitz 14 oder einen Erweiterungskonus 13 auf­ weisen. Die Anordnung ist so getroffen, daß einem Ventilsitz im End­ stück 5 oder 6 ein Erweiterungskonus 13 im Mittelstück 2 an jeder der Schmalseiten 3 und 4 gegenüberliegt und umgekehrt.

Im Mittenbereich 17 der Oberseite 8 des Ventilgehäuses ist eine quaderförmige Ausnehmung 18 vorgesehen, die mit einer Bohrung 19 ver­ sehen ist und die zur Unterseite 7 hindurchreicht. Die Durchgangs­ bohrungen sind von der Ausnehmung 18 angeschnitten und liegen dort frei.

Von der Unterseite 7 ist in die Stufe ein Lagerteil 20 eingeschoben und mit dem Mittelstück 2 bei 21 verschraubt. Das Lagerstück 20 nimmt eine Antriebswelle 22 auf, die von einem rotatorischen Elektromotor angetrieben wird. Auf der Antriebswelle ist ein Zylinderkulissenstück 23 befestigt. Dieses fluchtet mit seiner Oberseite 24 mit der Oberseite 8, lediglich die Welle ragt darüber hinaus. Das Zylinderkulissenstück 23 weist an seiner Unterseite 25 zwei symmetrisch zueinanderliegende Kulissenbahnen 26 und 27 auf, die einen kreisförmigen Teil 28 und einen Tangentialteil 29 aufweisen. In beide Kulissenbahnen greifen je ein als Stift 30 ausgebildeter Vorsprung eines L-förmigen Kupplungsstückes 31 und 32 ein. Die Kupplungsstücke sind gleich ausgebildet. Der eine Schenkel 33 des L ist auf einem Betätigungsstößelteil 34 gelagert. Der andere Schenkel 35 besitzt zwei Sackbohrungen 36, die eine Durch­ gangsbohrung 37 anschneiden und in denen je eine Madenschraube 38 gelagert ist.

Statt eines Tangentialteils 29 könnte sich an Kreisteil 28 auch ein Spiralteil anschließen.

In den Durchgangsbohrungen 15 und 16 sind je zwei der bereits erwähn­ ten Betätigungsstößelteile 34 gelagert, je zwei zusammen ergeben einen Betätigungsstößel 39. Jeder Betätigungsstößel weist an seinen außen­ liegenden Enden je einen Ventilkörper 40 auf, der mit einem der Ven­ tilsitze 14 zusammenwirkt. Die Ventilkörper und -sitze sind so ange­ ordnet, daß entweder beide Ventile einer Durchgangsbohrung 15 geschlos­ sen oder offen sind. Im Bereich der Kupplungsstücke 31 und 32 liegen die den Ventilkörpern 40 abgewandten Enden 41 zweier Betätigungsstößel­ teile 34 im Abstand gegenüber, ihre jeweilige Lage zueinander kann mittels der Madenschrauben 38 justiert werden.

Beide Durchgangsbohrungen 15 führen zu je zwei Anschlußbohrungen 42 und 43, die jeweils im Mittelstück 2 zwischen einer Schmalseite 3 oder 4 und der Ausnehmung 18 angeordnet sind und so gerichtet sind, daß sie parallel zu den Bohrungen 9 liegen. Die Durchgangsbohrungen 15 sind mit je einer Dichtung 44 versehen, die sie gegenüber der Ausnehmung 18 abdichtet.

Das Ventil arbeitet wie folgt:

Wie die Fig. 2 zeigt, sind je nach Stellung des vom Motor angetriebenen Zylinderkulissenstückes 23 jeweils zwei Ventilkörper 40, die mit einem Betätigungsstößel 39 verbunden sind, von ihren Ventilsitzen 14 abgehoben, die beiden anderen Ventilkörper liegen auf ihren Sitzen auf. Somit ist jeweils ein Hin- und Rücklauf von einer nicht gezeigten Druckmittel­ quelle zu einer Seite des Vorschubzylinders freigegeben, der andere Weg ist gesperrt, siehe schwarze und weiße Pfeile 45 und 46. In einer Mittelstellung gemäß Fig. 3, die mit den Stellungen nach den Fig. 1 und 2 übereinstimmt, sind alle Ventile geschlossen. Somit kann von einem Öffnungs-/Schließzustand der beiden Ventilpaare des Umschalt­ ventiles auf den entgegengesetzten Schließ-/Öffnungszustand nur über den Schließzustand aller Ventile übergegangen werden.

Das Schnellumschaltventil, das mit seinen Sackbohrungen 10 unmittel­ bar mit dem ihn steuernden Antriebszylinder verbunden ist, kann ohne weiteres bei Auswechseln des Zylinders an einen anderen Zylinder mit einem anderen Abstandsmaß seiner hydraulischen Anschlüsse angepaßt werden. Hierzu ist lediglich entweder das Mittelstück 2 oder eines oder beide der Endstücke 5 und 6 auszutauschen. Durch Variation des Abstandes zwischen den beiden Enden 41 zweier Betätigungsstößelteile 34 kann das Ventil angepaßt werden. Reicht der Abstand nicht, müssen die Betätigungsstößelteile auch gewechselt werden.

Von den vorhandenen je drei Anschlußmöglichkeiten 9 bzw. 10 auf den Seiten A und B werden die nicht benötigten durch Schraubstopfen 47 verschlossen, dies sind in der Regel die Bohrungen 9.

Das Schnellumschaltventil arbeitet als Dreiwegeventil mit zwei Schalt­ zuständen für bestimmte, voneinander getrennte Strömungswege für ein zu steuerndes Fluid, wobei von einem auf den anderen Schaltzustand nur über einen dritten Schaltzustand, in dem alle Ventile geschlossen sind, übergegangen werden kann. Im ersten Schaltzustand verbindet die Druck­ mittelquelle die Druckseite 45 des Zylinders über den Einlaß 43 (Seite A) mit dem Auslaß 10 derselben Seite. Der Rücklauf 46 findet vom Einlaß 10 der Seite B zum Anschluß 42 derselben Seite statt. Beim zweiten Schalt­ zustand ist druckseitig der Einlaß 43 der Seite B mit der Bohrung 10 derselben Seite auslaßseitig verbunden. Der Rücklauf findet von der Bohrung 10 der Seite A zum Auslaß 42 der gleichen Seite statt.

Claims (5)

1. Hydraulisches oder pneumatisches Schnellumschaltventil, insbesondere für Vorschubzylinder an Werkzeugmaschinen, mit einem Ventilgehäuse, das vier Ventilsitze und vier zugehörige Ventilkörper besitzt, von denen je zwei in einem vom anderen getrennten Strömungsweg für das Fluid liegen und je zwei Ventilkörper an einem Betätigungsstößel angeordnet sind, der seinerseits von einem Motor angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstößel (39) durch ein Kupplungsstück (31, 32) mit einem vom Motor drehbaren Zylinderkulissenstück (23) verbunden sind, bei nahezu lastfreiem Anlauf des Motors.

2. Schnellumschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (31 und 32) L-förmig gestaltet und mit einem Schenkel (33) des L auf einem Betätigungsstößel (39) gelagert ist und den in zwei Betätigungsstößelteile (34) getrennten zweiten Betätigungsstößel (39) abstandeinstellbar mit dem anderen Schenkel (35) kuppelt.

3. Schnellumschaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites identisches Kupplungsstück (32 oder 31) vorgesehen ist, das auf dem zweiten Betätigungsstößel gelagert ist und die Betäti­ gungsstößelteile (34) des ersten Betätigungsstößels (39) abstandein­ stellbar kuppelt.

4. Schnellumschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderkulissenstück (23) zwei zu einem Durchmesser symmetrische Kulissenbahnen (26 und 27) aufweist, die aus einem Kreisteil (28) und einem daran anschließenden Tangentialteil (29) bestehen und daß beide Kupplungsstücke (31 und 32) mittels Vorsprüngen (30) in je eine der beiden Kulissenbahnen eingreifen.

5. Schnellumschaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Tangentialteiles ein Spiralteil vorgesehen ist.