DE4406578A1 - Positionierantrieb, insbesondere für eine Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Positionierantrieb, der insbe­ sondere an Werkzeugmaschinen eingesetzt wird und der die Merk­ male aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufweist. Ein solcher Positionierantrieb wird insbesondere dazu benutzt, um ein Maschinenteil in eine unter mehreren möglichen Positionen aus­ gewählte Position zu bringen. Bei dem Maschinenteil kann es sich z. B. um einen mehrspindligen Revolverkopf einer Bohrmaschine oder um einen Werkstückträger einer Maschine mit mehreren Bear­ beitungsstationen handeln.

Ein Positionierantrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus dem unter der Anmeldenummer 59-60406 ver­ öffentlichten japanischen Gebrauchsmuster bekannt. Bei diesem Stand der Technik ist das Steuerventil so ausgebildet, daß ein der Schleichgangstellung zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilgehäuse eine im Ablauf des vom Hydromotor kommenden Öl­ stromes eine Drossel gebildet ist. Eine weitere Drossel ist in einem Bypass zum Steuerventil angeordnet und stellt eine dauernde, ebenfalls im Ablauf des Ölstromes liegende Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen her, die auch über den Ventil­ kolben in der Schleichgangstellung gedrosselt und in der Eil­ gangstellung ungedrosselt miteinander verbunden sind. Bei einem solchen Positionierantrieb hängt die Schleichganggeschwindigkeit stark vom Systemdruck, von der vom Hydromotor zu bewegenden Last und von der die Viskosität des Öls beeinflussenden Temperatur ab. Es kann deshalb passieren, daß der Hydromotor schon vor Erreichen der ausgewählten Position stehenbleibt oder die ausge­ wählte Position überspringt.

Ziel der Erfindung ist es, einen Positionierantrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß die genannten Abhängigkeiten verringert sind und die aus­ gewählte Position mit einer erhöhten Sicherheit angefahren wird.

Dieses Ziel wird für einen Positionierantrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs dadurch erreicht, daß das Stromventil ein Stromregelventil ist und daß in der Schleichgangstellung des Steuerventils der gesamte Ölstrom über das Stromregelventil fließt. Das Stromregelventil sorgt dafür, daß unabhängig vom Systemdruck und von der zu bewegenden Last, sofern der System­ druck nur ausreichend hoch ist, immer dieselbe Ölmenge pro Zeit­ einheit durch den Hydromotor fließt, so daß dieser unabhängig vom Systemdruck und von der Last im Schleichgang immer dieselbe Geschwindigkeit hat. Abgesehen davon, daß Stromregelventile im allgemeinen mit Meßblenden ausgestattet sind, die auch bei einer Änderung der Viskosität des Öls kaum eine Änderung des über sie fließenden Ölstromes verursachen, wird durch die Verwendung eines Stromregelventiles bei einem Positionierantrieb die Abhän­ gigkeit der Schleichganggeschwindigkeit des Hydromotors von der Öltemperatur auch dadurch verringert, daß ein erhöhter oder erniedrigter Druckabfall über den Hydromotor anders als bei einer festen Drossel im Ablaufstrom durch eine Änderung des Öffnungsquerschnitts einer zum Stromregelventil gehörenden Druckwaage ausgeglichen werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Positio­ nierantriebs kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Es ist denkbar, daß das Stromregelventil vom Steuerventil in den Ablauf geschaltet ist, wenn das Steuerventil die Schleichgang­ stellung einnimmt, vom Ablauf dagegen getrennt ist, wenn das Steuerventil die Eilgangstellung einnimmt. Demgegenüber kann das Steuerventil wesentlich einfacher ausgebildet sein, wenn gemäß Anspruch 2 das Stromregelventil unter Umgehung des Steuerventils dauernd in einem Ablaufströmungspfad liegt und in der Eilgang­ stellung des Steuerventils über dieses kurzgeschlossen ist. In der Eilgangstellung des Steuerventils hat somit das Stromregel­ ventil keinen Einfluß auf den Antrieb.

Die Drehrichtung eines zu einem Positionierantrieb bekannter Art gehörenden Hydromotors kann im allgemeinen durch Betätigung eines Drehrichtungsventils ausgewählt werden, das zwischen dem Steuerventil und dem Hydromotor angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Stromregelventil nun gemäß Anspruch 3 an eine zwischen dem Steuerventil und dem Drehrichtungsventil verlau­ fende Steuerleitung angeschlossen, die immer im Ablauf des Öl­ stroms liegt, so daß kein zusätzliches Wegeventil benötigt wird, das das Stromregelventil jeweils mit der Leitung zwischen dem Hydromotor und dem Drehrichtungsventil verbindet, die jeweils im Ablaufströmungspfad liegt.

Die Ansprüche 5 bis 8 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestal­ tungen im Hinblick auf die Zusammenfassung des Steuerventils, des Drehrichtungsventils und des Stromregelventils zu einer Bau­ einheit mit Hilfe einer Zwischenplatte und auf eine günstige Anordnung dieser Baueinheit am Hydromotor.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Positionierantriebs mit seinem Schaltplan und in seinem räumlich, körperlichen Aufbau dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Schaltplan des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel in Richtung des Ventilkolbens des Steuerventils und

Fig. 3 eine Ansicht des Positionierantriebs aus Fig. 2 in Richtung des Pfeiles A, wobei jedoch das Stromregelventil weggelassen ist.

Der gezeigte Positionierantrieb umfaßt einen Hydromotor 10, der bei niedriger Geschwindigkeit ein hohes Drehmoment erzeugt, ein Drehrichtungsventil 11, ein Steuerventil 12, ein Startventil 13 und ein Stromregelventil 14. Das Drehrichtungsventil 11 ist ein 4/3-Wegeventil, dessen Ventilkolben 15 federzentriert ist und aus einer Mittelstellung heraus elektromagnetisch nach entgegen­ gesetzten Richtungen bewegt werden kann. In der mittleren Ruhe­ stellung des Ventilkolbens 15 sind die mit dem Hydromotor 10 verbundenen Anschlüsse C und D des Drehrichtungsventils 11 von den motorabseitigen Anschlüssen A und E getrennt. In den beiden Arbeitsstellungen sind die Anschlüsse A und E wechselweise mit den Anschlüssen C und D verbunden.

Das Steuerventil 12 besitzt einen Anschluß T, der mit einem Druckmittelvorratsbehälter, und einen Anschluß P, der mit der Druckseite einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbunden ist. Zwei Anschlüsse des Steuerventils 12 entsprechen den beiden Anschlüssen A und E des Drehrichtungsventils, ein mit B bezeich­ neter Anschluß des Steuerventils 12 ist ein externer Anschluß des Positionierantriebs. Auch der Anschluß A ist als externer Anschluß auf eine Außenseite des Positionierantriebs geführt.

Der Ventilkolben 16 des Steuerventils 12 ist einstückig mit einem Steuerbolzen 17 hergestellt, dessen Längsachse mit der Längsachse des Ventilkolbens zusammenfällt. Die Einheit aus Ventilkolben 15 und Steuerbolzen 16 ist radial zu einer Steuer­ scheibe 18 angeordnet und bewegbar, die drehfest auf der Motor­ welle 19 des Hydromotors 10 sitzt. Der Steuerbolzen 17 wirkt mit einer durch eine entsprechende Form des Außenumfangs der Steuer­ scheibe 18 gebildeten Nockenbahn 20 zusammen, die diametral gegenüberliegend zwei Rastkerben 21 aufweist und in den Nocken zwischen den beiden Rastkerben den gleichen konstanten Abstand von der Achse der Motorwelle hat.

Das Steuerventil 12 besitzt einen Steuerraum 25, den der Ventil­ kolben 16 mit einem Außenbund 26 in zwei Ringräume 27 und 28 mit unterschiedlich großen Ringflächen aufteilt. Die kleinere Ring­ fläche des Außenbunds 26 und damit der kleinere Ringraum 27 befinden sich, vom Steuerbolzen 17 aus gesehen, diesseits des Außenbunds 26 und die größere Ringfläche und damit der größere Ringraum 28 jenseits des Außenbundes 26. Der Ringraum 27 ist dauernd mit dem Anschluß P des Steuerventils 12 verbunden. Der Ringraum 28 ist an das 3/2-Wege-Startventil 13 angeschlossen und in dessen Ruhestellung mit dem Druckeingang P verbunden und in dessen Arbeitsstellung über den Anschluß T des Steuerventils 12 zum Druckmittelvorratsbehälter hin entlastbar. In dem Ringraum 28 ist noch eine Schraubendruckfeder 29 untergebracht, die den Ventilkolben 16 und den Steuerbolzen 17 in Richtung auf die Nockenbahn 20 zu belastet.

Der Ventilkolben 16 des Steuerventils 12 kann aus einer Ruhe­ stellung heraus, die in Fig. 1 gezeigt ist und in der der Tank­ anschluß T mit dem Anschluß A und der Druckanschluß P mit dem Anschluß B verbunden ist, in eine Richtung zunächst in eine Schleichgangstellung und darüberhinaus in eine Eilgangstellung verschoben werden. In der Schleichgangstellung ist der Druckan­ schluß P mit dem Anschluß A verbunden. Die Anschlüsse T, B und E sind gesperrt. In der Eilgangstellung ist der Druckanschluß P ebenfalls mit dem Anschluß A verbunden. Darüberhinaus sind die Anschlüsse B und E mit dem Tankanschluß T verbunden.

Schon aus dem Schaltplan nach Fig. 1 geht hervor, daß zwischen dem Steuerventil 12 und dem Drehrichtungsventil 11 eine Zwi­ schenplatte 30 angeordnet ist, durch die die beiden Anschlüsse A und E an den beiden Ventilen 11 und 12 verbindende Kanäle 31 und 32 hindurchgehen. Auch die beiden Leitungen zwischen dem Dreh­ richtungsventil 11 und dem Hydromotor 10 führen durch die Zwi­ schenplatte 30 hindurch, ehe sie nach einem Durchgang auch durch das Gehäuse des Steuerventils 12 zum Hydromotor 10 gelangen. Außer dem Drehrichtungsventil 11 sitzt an der Zwischenplatte 30 das Stromregelventil 14, das zwei Anschlüsse aufweist und zu­ laufseitig über eine Bohrung 33 in der Zwischenplatte 30 mit dem Kanal 32 verbunden ist. Ablaufseitig ist das Stromregelventil 14 mit einer weiteren Bohrung 34 der Zwischenplatte 30 verbunden, die in einen äußeren Tankanschluß T der Zwischenplatte mündet.

In das Gehäuse des Steuerventils 12 ist noch eine von außen ver­ stellbare Drossel 35 eingebaut, mit deren Hilfe der Querschnitt des Kanals 32 verändert werden kann, um die Maximalgeschwindig­ keit des Hydromotors 10 zu begrenzen. Man erkennt aus Fig. 1, daß das Stromregelventil 14 über die Bohrung 33 der Zwischen­ platte 30 an den zwischen der Drossel 35 und dem Drehrichtungs­ ventil 11 befindlichen Abschnitt des Kanals 32 angeschlossen ist.

In dem Zustand nach Fig. 1 greift der Steuerbolzen 17 unter der Wirkung der Schraubendruckfeder 29 in eine Rastkerbe 21 der Nockenbahn 20 ein. Steht am Anschluß P ein Druck an, so herrscht zwar in den Ringräumen 27 und 28 gleicher Druck. Wegen der unterschiedlich großen Ringflächen wird der Steuerbolzen 17 jedoch zusätzlich zur Kraft der Feder 29 auch von einer hydrau­ lischen Kraft in die Rastkerbe gedrückt. Da der Anschluß P des Steuerventils 12 mit dem Anschluß B und der Anschluß T mit dem Anschluß A verbunden ist, kann ein an die Anschlüsse A und B angeschlossener Hydrozylinder betätigt werden, wenn im Anschluß P Druck ansteht.

Um den Hydromotor 10 laufen zu lassen, wird zunächst das Start­ ventil 13 geschaltet. Dadurch wird der Ringraum 28 entlastet, während im Ringraum 27 der Druck im Anschluß P herrscht. Die von diesem Druck und an der der Ringkammer 27 zugewandten Ringfläche des Außenbunds 26 erzeugte Kraft überwindet die Kraft der Feder 29 und schiebt den Ventilkolben 16 bezüglich der Steuerscheibe 18 nach radial außen bis gegen einen Anschlag, der so angeordnet ist, daß nun der Steuerbolzen 17 einen Abstand von der Steuer­ scheibe 18 hat. Wird nun das Drehrichtungsventil 11 geschaltet, so beginnt der Hydromotor 10, sich zu drehen. Kurz bevor je nach der anzusteuernden Position des Maschinenteils wieder eine Rastkerbe 21 der Steuerscheibe 18 vor den Steuerbolzen 17 gerät, schaltet das Startventil in seine Ruhestellung um, so daß der Ringraum 28 mit demselben Druck wie der Ringraum 27 beaufschlagt wird. Wegen der größeren Ringfläche des Ringraums 28 werden der Steuerbolzen 17 und der Ventilkolben 16 nach radial innen auf die Steuerscheibe 18 zubewegt, bis der Steuerbolzen 17 auf einen zwischen zwei Rastkerben befindlichen Nocken der Nockenbahn 20 stößt. In dieser Schleichgangstellung des Ventilkolbens 16 ist der Hydromotor 10 über den Druckanschluß P, das Steuerventil 12, den Kanal 31, das Drehrichtungsventil 11 und eine der beiden von diesem abgehenden Motorleitungen mit einer Druckmittelquelle verbunden. Wegen der Absperrung des Anschlusses E am Steuerventil 12 fließt nun jedoch das vom Hydromotor 10 abfließende Öl über das Stromregelventil 14 zum Druckmittelvorratsbehälter zurück. Der Ölstrom kann dabei mit der verstellbaren Meßblende 36 des Stromregelventils eingestellt werden. Der Hydromotor 10 dreht sich mit langsamerer Geschwindigkeit weiter, bis der Steuer­ bolzen 17 in die nächste Rastkerbe 21 einschnappen kann und beide Motoranschlüsse über das Steuerventil 12 bzw. über das Stromregelventil 14 mit dem Tank verbunden sind.

Aus den Fig. 2 und 3 sind der Hydromotor 10, das Drehrich­ tungsventil 11, das Steuerventil 12, das Startventil 13, das Stromregelventil 14 und die Zwischenplatte 30 ersichtlich. Das Steuerventil 12 ist mit seinem Gehäuse 40 auf dem Gehäuse 41 des Hydromotors 10 befestigt. Direkt an ihm sitzt das Startventil 13. Das Drehrichtungsventil 11 sitzt dem Steuerventil 12 gegen­ überliegend an der Zwischenplatte 30 und ist gemeinsam mit dieser am Gehäuse 40 des Steuerventils 12 befestigt. Aus Fig. 2 geht deutlich hervor, daß das Steuerventil 12, die Zwischen­ platte 30 und das Drehrichtungsventil 11 in Richtung der Motor­ welle 19 hintereinander liegen, wobei die Längsrichtung des Drehrichtungsventils 11 senkrecht zur Motorwelle 19 verläuft. Es ergibt sich damit eine sehr kompakte Bauweise des Antriebs. Das Stromregelventil 14 wiederum ist an einer Seitenfläche 42 der Zwischenplatte 30, die senkrecht zur Längsrichtung des Drehrich­ tungsventils 11 verläuft, befestigt. Die Bohrungen 33 und 34 der Zwischenplatte 30 erkennt man in Fig. 3, den Tankanschluß T in Fig. 2.

Claims (8)

1. Positionierantrieb, insbesondere für eine Werkzeug­ maschine, mit einem in einem Eilgang und in einem Schleichgang rotatorisch antreibbaren Hydromotor (10), mit einem Steuerventil (12), das einen zwischen einer Ruhestellung, einer Schleichgang­ stellung und einer Eilgangstellung verschiebbaren Ventilkolben (16) aufweist, der in der Schleichgangstellung und in der Ruhe­ stellung von einer sich an einem mit dem Hydromotor (10) mitbe­ wegten Steuerelement (18) befindlichen Nockenbahn (20) gegen eine ihn in Richtung Ruhestellung belastende Kraft abstützbar ist, und mit einem Stromventil (14), das während des Schleich­ gangs im Ablauf des Hydromotors (10) liegt, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stromventil ein Stromregelventil (14) ist und daß in der Schleichgangstellung des Steuerventils (12) der gesamte Ölstrom über das Stromregelventil (14) fließt.

2. Positionierantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stromregelventil (14) unter Umgehung des Steuerven­ tils (12) dauernd in einem Ablaufströmungspfad (32, 33, 34) liegt und in der Eilgangstellung des Steuerventils (12) über dieses kurzgeschlossen ist.

3. Positionierantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Hydromotors (10) durch Betätigung eines zwischen dem Steuerventil (12) und dem Hydro­ motor (10) angeordneten Drehrichtungsventils (11) vorgebbar ist und daß das Stromregelventil (14) an eine zwischen dem Steuer­ ventil (12) und dem Drehrichtungsventil (11) verlaufende Leitung (32) angeschlossen ist.

4. Positionierantrieb nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in einem über das Steuerventil (12) führenden Ablaufströmungspfad eine verstellbare Drossel (35) angeordnet ist und daß das Stromregelventil (14) unter Umgehung dieser Drossel (35) im Ablauf liegt.

5. Positionierantrieb nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Hydromotors (10) durch Betätigung eines zwischen dem Steuerventil (12) und dem Hydromotor (10) angeordneten Drehrichtungsventils (11) vorgebbar ist und daß an einem Gehäuse (40) des Steuerventils (12) eine Zwischenplatte (30) befestigt ist, an der sowohl das Drehrich­ tungsventil (11) als auch das Stromregelventil (14) sitzen.

6. Positionierantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stromregelventil (14) intern an einen durch die Zwischenplatte (30) hindurch zwischen Steuerventil (12) und Drehrichtungsventil (11) verlaufenden Kanal (32) und einen zu­ sätzlich zu einem Tankanschluß T des Steuerventils (12) vorhan­ denen Tankanschluß T der Zwischenplatte (30) angeschlossen ist.

7. Positionierantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrichtungsventil (11) dem Steuer­ ventil (12) gegenüberliegend und das Stromregelventil (14) an einer senkrecht zur Längsrichtung des Drehrichtungsventils (11) verlaufenden Seitenfläche (42) der Zwischenplatte (30) an der Zwischenplatte (30) befestigt sind.

8. Positionierantrieb nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrichtungsventil (11) dem Steuerven­ til (12) gegenüberliegend an der Zwischenplatte (30) befestigt ist und daß diese drei Komponenten (11, 12, 30) in Richtung der Motorwelle (19) hintereinanderliegend am Hydromotor (10) ange­ ordnet sind.