DE673350C - Druckfluessigkeitsantrieb fuer die Bewegung von Schlitten zur Aufnahme von Werkzeugen oder Werkstuecken, vorzugsweise fuer Drehbaenke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckflüssigkeitsantrieb für die Bewegung von Schlitten zur Aufnahme von Werkzeugen oder Werkstücken, vorzugsweise für Drehbänke, mit S einem Hochdruckbereich für die Arbeitsbewegungen und einem Niederdruckbereich für die Nebenbewegungen, bei dem der Hochdruckbereich von dem Niederdruckbereich gesteuert wird.

Es ist bereits bei Werkzeugmaschinen bekannt, von der Bewegung der Schlitten die Steuerung von Druckflüssigkeitsantrieben abzunehmen. Ferner wurde schon vorgeschlagen, Hoch- und Niederdruckkreis, selbst-

t5 tätig gesteuert, wechselweise zusammenarbeiten zu lassen, indem das von einer Niederdruckpumpe geförderte Öl einer zweiten hinter diese geschalteten Hochdruckpumpe zur Füllung zugeleitet wird. Weiterhin ist schon eine Ventilanordnung bekannt, die Flüssigkeit unter Druck aufnimmt und sie einem ersten Triebwerk zuleitet, dessen vorlaufende Seite mit dem zweiten Triebwerk verbunden ist, wobei die Ventilanordnung von dem zweiten Triebwerk Flüssigkeit aufnimmt.

Schließlich wurde bereits bei einer hydrau-' lischen Steuerung für mehrere gemeinsam arbeitende Werkzeugschlitten vorgeschlagen, ■die Druckflüssigkeitszylinder hintereinanderzuschalten und den Flüssigkeitsstrom durch Ventil oder Pumpe zu regeln. Da jedoch eine andere Schaltung der Zylinder als in Reihe nicht möglich ist, werden diese Zylinder sowohl während des Schneid- oder Arbeitshubes als auch während der Anstell- oder Nebenbewegungen stets hintereinander beaufschlagt. Dies ist äußerst unerwünscht, da die durch die verschiedenen Zylinder bewegten Werkzeuge beim Schneidhub auf verschiedene Widerstände treffen können, und wenn dann eins der Werkzeuge auf einen sehr großen Bewegungswiderstand stößt, wird dies sogleich die Verschiebung aller Zylinder nachteilig beeinflussen und so das Arbeiten aller Werkzeuge anhalten oder andererseits so große Drücke in einem oder mehreren der Druckflüssigkeitsantriebe entwickeln, daß Teile der Maschine brechen.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die für das Bewegen der Schlitten vorgesehenen Druckzylinder mindestens während eines Teiles der Nebenbewegungen durch den Niederdruckkreis hintereinander schaltbar sind. Die Druckflüssigkeitszylinder sind also nur während der Nebenbewegungen hintereinander schaltbar, während zur Zeit des Arbeitens des

Hochdruckkreises die Zylinder in einen geschlossenen Stromkreis mit Einzelpumpen geschaltet sind, so daß die Zylinder sich dann nicht gegenseitig beeinflussen können. Auf diese Weise rindet die einfache Hintereinanderschaltung der Zylinder nur während der Nebenbewegungen Anwendung, wo die Verschiebung der Kolben nicht besonders genau zu sein braucht, aber nicht während des ίο Arbeitshubes, wo die Bewegung der Kolben ganz genau sein muß. Durch die vorgeschlagene Anordnung ist eine einfache, genaue und zwangsläufige Steuerung bzw. Abstimmung der Schlitten mit großer Anpassungsfähigkeit an verschiedene Arbeiten möglich. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht. Darin ist

Abb. ι ein Schema des Kreislaufs der Druckflüssigkeitssteuerung, das die Doppelventilanordnung in neutraler Stellung zeigt. Abb. 2 ist ein Schnitt durch das Doppelventil, ähnlich dem in Abb. 1 dargestellten : Schnitt; er zeigt die Stellung für die schnelle Annäherungsbewegung der Werkzeuge.

Abb. 3 zeigt in einem ähnlichen Schnitt die Schnellumkehrstellung der Ventile.

Die Druckflüssigkeitssteuerung enthält ein Triebwerk 56, das die schwingende Bewegung eines vorderen Werkzeugschlittens gegen ein Werkstück und von demselben fort zu steuern vermag. Dieses Triebwerk 56 ist unmittelbar unter dem äußeren Ende des vorderen Werkzeugschlittens 46 angebracht und umfaßt einen Zylinder 58, in dem ein Kolben 60 hin und her beweglich ist. Dieser Kolben ist auf einer Kolbenstange 62 befestigt, die vorzugsweise durch beide Zylinderdeckel hindurchgeführt ist.

Das obere Ende der Kolbenstange 62 trägt das freie Ende einer Führungsschiene 64, die drehbar am Bolzen 66 an der vorderen Seite der Maschine befestigt ist. Die obere Fläche der Führungsschiene 64 dient als Widerlager für das vordere Ende des schwingenden Schlittens 46. Wenn der Kolben 62 eine Aufwärtsbewegung erfährt, wird der vordere Schlitten so geschwenkt, daß er das Werkzeug in Arbeitsstellung bringt. Eine Längsbewegung des Werkzeugs und des vorderen Schlittens, auf dem es befestigt ist, wird durch ein Flüssigkeitstriebwerk 68 erreicht. Dieses Triebwerk 68 umfaßt einen Zylinder 70 und einen Kolben 72, der in dem Zylinder waagerecht hin und her beweglich ist. Eine Kolbenstange 74 verbindet den Kolben 72 mit dem vorderen Werkzeugschlitten. Wenn sich der Kolben 72 bewegt, so wird der vordere Werkzeugschlitten längsverschoben.

Die Druckflüssigkeitssteuerung enthält ferner ein Triebwerk 86, das einen hinteren Werkzeugschlitten zu steuern vermag; um ein Werkzeug in der Querrichtung zu dem ' Werkstück zu bewegen. Dieses Triebwerk 86 umfaßt einen Zylinder 88 und einen Kolben 90, der waagerecht in dem Zylinder hin und her beweglich ist. Eine Kolbenstange 92 ist zur Verbindung des Kolbens 90 mit dem hinteren Werkzeugschlitten vorgesehen.

Die Werkstückspindel wird über eine aus- und einrückbare Kupplung von einer Kraftquelle, beispielsweise einem Elektromotor, der ununterbrochen arbeiten kann, angetrieben. Zum Einrücken kann die Kupplung von Hand oder durch einen Flüssigkeitsantrieb 238 geschaltet werden. Dieser Antrieb 238 umfaßt einen in einem Zylinder 236 hin und her beweglichen Kolben 250 und eine mit dem Kupplungsschaltgestänge verbundene Kolbenstange 252.

Es sind ferner Flüssigkeitspumpen 94 und 94^a vorgesehen, um Flüssigkeit unter hohem Druck zu dem Triebwerk 68 zu liefern, das den vorderen Werkzeugschlitten in der Längsrichtung bewegt, 'und zu dem Triebwerk 86, das den hinteren Werkzeugschlitten quer zu dem Werkstück bewegt. Die Pumpen 94 und 94^a werden vorzugsweise direkt von der Werkstückspindel der Drehbank angetrieben.

Aus einem oberhalb der Maschine angeordneten'Behälter wird Flüssigkeit durch ein Rohr 148 zu der Einlaßseite der Zahnradpumpe 150 geleitet. Von der Auslaßseite der Zahnradpumpe 150 wird Flüssigkeit durch eine Rohrleitung 152 zu dem Einlaßkanal 154 einer Ventilvorrichtung geleitet, die als Ganzes mit 156 bezeichnet ist. Die Zahnradpumpe 150 wird ständig angetrieben und fördert Niederdruckflüssigkeit zu den Triebwerken, um diesen eine schnelle Bewegung zu erteilen.

Die Ventilvorrichtung 156 ist auf der Vorderseite der Maschine in geeigneter Lage zur Bedienung von Hand angeordnet. Die Bewegung der Ventile erfolgt von einem Steuerhandgriff aus, mit dem die Ventilkörper 160 und 162 in einem Gehäuse 164 hin und her bewegt werden. Die Ventilkörper 160 und 162 können auch selbsttätig in dem Ge- no häuse verschoben werden. Ein Ende des Gehäuses 164 ist durch eine Deckplatte 166 und das gegenüberliegende Ende durch eine Deckplatte 168 verschlossen. Die Deckplatte 168 trägt einen Ansatz 170, der zur Aufnahme eines Ausgleichsgetriebes 172 dient.

Das linke Ende des Ventilkörpers 160 ist mit dem unteren Ende eines Hebels 174 und das linke Ende des Ventilkörpers 162 ist mit einem ähnlichen Hebel 176 verbunden. An diesen Hebeln greift ein von dem Kolben 90 gesteuerter Schieber an, der das selbsttätige

Verstellen der Ventilkörper steuert. Die Hebel können beide Ventile 160 und 162 gleichzeitig bewegen oder so geschaltet werden, daß eines der Ventile unabhängig von dem anderen von Hand bewegt werden- kann. In Abb. ι sind die Ventile 160 und 162 in ihrer neutralen Stellung dargestellt. In dieser Stellung geht Flüssigkeit aus dem Niederdruckrohr 152 durch den Einlaßkanal 154 des Ventilgehäuses hindurch und von dort in einen Kanal 192, der sich von einer Seite des Ventilgehäuses nach der anderen erstreckt. Der Kanal 192 steht mit radialen Kanälen 194 in dem Ventil 160 und ähnlichen Kanälen 196 in dem Ventil 162 in Verbindung. Die Kanäle 194 enden in einem Längskanal 198 im Ventil, der in eine Endkammer 200 mündet, während die radialen Kanäle 196 mit einem ähnlichen Längskanal 202, der sich in eine Kammer 204 öffnet, in Verbindung stehen. Diese Kammern 200 und 204 sind mit einer Rohrleitung 206 verbunden, die über eine einstellbare Drosselöffnung 208 nach dem Behälter 146 zurückführt.

Werden die Ventilkörper in die in Abb. 2 dargestellte Stellung verschoben, die als die Schnellannäherungsstellung bezeichnet werden soll, so geht Niederdruckflüssigkeit aus der Rohrleitung 152 durch den Ventilkanal 154 in den Kanal 192 und durch einen seitlichen Kanal 226 in dem Ventilkörper 162 nach dem Kanal 214 und von diesem durch ein Rohr 228 zu dem unteren Ende des Zylinders 58 des Antriebswerks 56.

Die in den Zylinder 58 eintretende Flüssigkeit veranlaßt den Kolben 60, sich aufwärts zu bewegen, und schwingt hierdurch den vorderen Werkzeugschlitten und das von ihm getragene Werkzeug gegen das Werkstück.

Von der vorrückenden Seite des Kolbens 60 geht Flüssigkeit aus dem oberen Ende des Zylinders 58 der Abb. 1 durch ein Rohr 230 hindurch, welches unter den Kolben 346 eines Rückschlagventils 232 führt. Die Ableitung des Rückschlagventils 232 ist über ein Rohr 234 mit einem Ende des Zylinders 236 des Druckflüssigkeitsschalters 238 für die Kupplung verbunden. In den Zylinder 236 aus dem Rohr 234 tretende Flüssigkeit fließt nach außen durch ein Rohr 240, das mit einem Ende des Zylinders 88 verbunden ist. Daher wird der Kolben 90 in dem Zylinder 88 um eine vorbestimmte Strecke entsprechend der Aufwärtsbewegung des KoI-bens .60 bewegt. Die Flüssigkeit von der vorderen Seite des Kolbens 90 geht durch ein Rohr 242 nach dem Ventilkanal 212. Dieser ist mit einem Ringkanal 244 des Ventilkörpers 160 (Abb. 2) verbunden, der über einen Umleitungskanal in dem Ventilgehäuse 164 mit der Kammer 200 'und 204 in Verbindung steht, durch die die Flüssigkeit durch das Rohr 206 nach dem Behälter 146 zurückgeführt wird.

In Abb. ι ist zu beachten, daß das linke Ende des Zylinders 236 des Druckflüssigkeitsschalters für die Kupplung mit dem Rohr 242 durch ein Rohr 248 verbunden ist. Wenn daher die Ventilkörper im Anfang in ihre in Abb. 2 dargestellte Schnellannäherungsstellung verschoben werden, wird der Kolben 250 in dem Triebwerkzylinder 236 nach links gedrängt werden, und Flüssigkeit wird von der Vorderseite des Kolbens durch das Rohr 248 zurückgeführt werden. Der Kolben 250 ist durch seine Kolbenstange 252 mit der Kupplungsvorrichtung verbunden, und die Bewegung dieses Kolbens nach links rückt die Kupplung zwischen der Werkstückspindel und der Antriebswelle ein. Hierdurch werden auch die Pumpen 94 und 94^s angetrieben. Flüssigkeit geht von der Auslaßseite der Pumpe 94 der Abb. 1 durch das Rohr 138, das mit dem äußeren Ende des hinteren Schlittenzylinders 88 verbunden ist. Das Rücklaufrohr 124 verbindet die Einlaßseite der Pumpe mit dem entgegengesetzten Ende des Zylinders 88. Die Auslaßseite der Pumpe 94^ß ist durch ein Rohr 258 mit dem rechten Ende des Zylinders 70 des Triebwerks 68 verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Zylinders 70 ist durch ein Rohr 260, ein drehbares Ventil 262 und ein Rohr 264 mit der Einlaßseite der Pumpe 94° verbunden. Eine Rohrleitung 266 dient dazu, die Rohrleitung 264 mit dem oberen Ende des Zylinders 58 des Triebwerks 56 zu verbinden, während ein Rohr 268 dazu dient, das untere Ende des Zylinders mit dem Rohr 258 zu verbinden.

Aus dem vorstehenden erkennt man, daß, wenn die Ventile 160 und 162 gleichzeitig aus der in Abb. 1 dargestellten neutralen Stellung in die Stellung nach Abb. 2 verschoben werden, die Triebwerke 56 und 86 bewegt werden, um die schnelle Annäherung des vorderen Werkzeugschlittens und des hinteren Werkzeugschlittens gegen das Werkstückherbeizuführen. Während dieses Arbeitsspiels geht Flüssigkeit, beispielsweise Öl, no nach außen durch einen einzigen Kanal, nämlich den Kanal 214, durch das Rohr 228 in den Zylinder 58 der Abb. 1. Die Flüssigkeit aus dem entgegengesetzten Ende des Zylinders wird durch die Bewegung des KoI- J »5 bens 60 durch das Rohr 230, das Rückschlagventil 232, das Rohr 234 und das Rohr 240 in das hintere Ende des Zylinders 88 gedrückt und bewirkt hierdurch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 90. Das heißt, daß die Schnellannäherung des hinteren Werkzeugschlittens durch die Schnellannäherung des vorderen

Werkzeugtriebwerks bewirkt wird. Durch das Größenverhältnis der Bohrungen der Zylinder 58 und 88 kann eine vorbestimmte Bewegung des Kolbens 90 durch eine entsprechende Bewegung des Kolbens 60 erzielt werden.

Wie vorstehend beschrieben, führt die Verschiebung der Ventile 160 und 162 nach links die gleichzeitige rasche Bewegung der vorderen und hinteren Werkzeugschlitten gegen das Werkstück herbei. Der Druckflüssigkeitsantrieb 238 der Kupplung, der mit den Rohren 234 und 240 verbunden ist, wird ebenfalls während dieses Zeitraumes bewegt. •5 Sein Kolben 250 wird in Abb. 1 nach links gedrängt und verbindet hierdurch die Antriebswelle mit der Werkstückspindel. Die Bewegung des Antriebes 238 kann so abgestimmt werden, daß die Werkstückspindel sich zu drehen beginnt und hierdurch die Plungerpumpen 94 und 94° gerade antreibt, wenn die vorderen und hinteren Werkzeugschlitten das Ende ihrer schnellen Querbewegung gegen das Werkstück erreichen. In diesem Augenblick werden die Ventilkörper 160 und 162 in die neutrale in Abb. 1 dargestellte Lage zurückbewegt, und das drehbare Ventil 262 wird so verstellt, daß es eine Verbindung zwischen den Rohren 260 und 264 herstellt. 3" Es ist alsdann klar, daß die Plungerpumpen 94 und 94^a Flüssigkeit unter hohem Druck zu den Triebwerken 68 und 86 liefern.

Wenn die Werkzeugschlitten* das Ende ihrer Vorschubbewegung erreichen, werden die Ventilkörper 160 und 162 in die in Abb. 3 dargestellte Schnellumkehrstellung bewegt. In dieser Stellung wird der Antrieb 238 selbsttätig so bewegt, daß er die Werkstückspindel von der Antriebswelle loskuppelt und hierdurch den Antrieb der Plungerpumpen unterbricht. Flüssigkeit aus der Niederdruckzahnradpumpe 150 wird alsdann aus dem Rohr 152 durch den Ventilkanal 154 in den Kanal 192 geleitet.. Der seitliche Kanal 226 des Ventilkörpers 162 führt einen Teil dieser Flüssigkeit durch den Ventilkanal 216 und von dort nach außen durch eine Rohrleitung 270, die mit dem linken Ende des Zylinders 70 durch das Rohr 260 der Abb. 1 verbunden ist. Dies führt eine schnelle Umkehrbewegung des Kolbens 72 herbei, und es wird Flüssigkeit von der vorderen Seite dieses Kolbens in das Ventilgehäuse durch einen Abschnitt der Rohrleitung 258, das Rohr 268 und das Rohr 228 zurückgeführt, welches in den Ventilkanal 214 mündet. Dieser ist mit der Niederdruckkammer 204 des Ventilgehäuses (Abb. 3) verbunden. Der verbleibende Teil der Flüssigkeit wird aus dem Kanal 192 durch einen seitlichen Kanal 272 zu.dem Ventilkanal 212 geführt, der mit dem Rohr 242 verbunden ist. Niederdruckflüssigkeit wird daher in den hinteren Schlittenzylinder 88 eingeführt und so dem Kolben 90 eine Schnellumkehrbewegung erteilt. Flüssigkeit von der Vorderseite des Kolbens 90 geht durch den Kanal 240, das Triebwerk 238 und von dort durch ein Rohr 274, das mit dem Ventilkanal 210 verbunden ist. Dieser Ventilkanal 210 ist in gleicher Weise wie der Ventilkanal 214 mit seiner zugehörigen Niederdruckkammer 200 verbunden.

Die Vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Ventilkörper 160 und 162 enthält einen Schieber, der längs der oberen Fläche der Maschine verschiebbar und mit dem hinteren Werkzeugschlitten so verbunden ist, daß, wenn der hintere Werkzeugschlitten bewegt wird, dem Schieber ebenfalls eine Bewegung erteilt wird. Dieser Schieber trägt eine Anzahl Dorne, die zur Steuerung der Ventilkörper eingestellt werden können. Da die Anordnung dieser selbsttätigen Steuerung keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet, braucht sie nicht beschrieben zu Werden.

Ein auf dem Schieber angeordneter Dorn kann zur Verstellung des drehbaren Ventils 262 aus der in Abb. 1 dargestellten Stellung in einer zum Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung verwendet werden, um hierdurch eine Verbindung zwischen den Rohren 260 und 264 herzustellen. Die Verstellung des Ventils 262 macht den geschlossenen Stromkreis, der die Pumpe 94° enthält, wirksam, um den Vorschub des Kolbens 72 nach links herbeizuführen. Es ist einleuchtend, daß der Dorn auf dem Schieber so eingestellt werden kann, daß er eine Schaltung des Ventlis 262 zu irgendeinem gewünschten Zeitpunkt während des Arbeitsspiels hervorruft.

Die Längsvorschubbewegung des vorderen Werkzeugschlittens sowie der Ouervorschub des hinteren Werkzeugsehlittens gehen weiter, bis ein an dem vorderen Ende des Schie- >°5 bers angebrachter Daumen mit dem Ende eines Hebels 308 des Ausgleichsgetriebes 172 in Eingriff kommt. Der Hebel 308 ist gelenkig mit einem Kolben 312 verbunden, der Längskanäle enthält und der dazu dient, eine no Verbindung zwischen einer Ventilkammer am rechten Ende des Gehäuses und einem Ringkanal 318 zu schließen. Dieser Ringkanal 318 hat eine ungedrosselte Verbindung 322 mit dem Behälter 146. Der Eingriff des Dorns mit dem Hebel 308 ruft eine Verstellung des Kopfes 312 in eine den Ringkanal freilegende Stellung hervor und verbindet so die Ventilkammer mit dem Behälter 146. Dieses bewirkt eine Gleichgewichtsstörung der Flüssigkeitsdrucke auf die Ventilkörper 160 und 162, weil die Flüssigkeit

Claims (4)

1. aus den Ventilkammern an dem rechten Ende der Ventilkörper jetzt frei nach dem Behälter 146 zurückfließen kann. Der Druck an dem gegenüberliegenden Ende der Ventilkörper ruft eine selbsttätige Bewegung nach rechts in die in Abb. 3 dargestellte Lage hervor. Während dieser Bewegung nach rechts wird der Kopf 312 durch den Ventilkörper 160 gefaßt, so daß er wieder die Verbindung zwischen dem Ringkanal 318 und dem Behälter schließt.

   Die plötzliche selbsttätige Umkehrung der Ventilkörper 160 und 162 bewirkt, daß Flüssigkeit in umgekehrter Richtung zu dem

   !5 Triebwerk 68 und 86, wie oben beschrieben, gedrückt wird, die denselben hierdurch eine ' schnelle Umkehrbewegung erteilt. Ein geeignet auf dem mit dem hinteren Werkzeugschlitten verbundenen Schieber angeordneter Dorn bewirkt die selbsttätige Verschiebung der Ventile 160 und 162 in die neutrale Stellung, wenn die Werkzeugschlitten ihre Anfangsstellung erreicht haben.

   _2g Patentansprüche:

   i. Druckflüssigkeitsantrieb für die Bewegung von Schlitten zur Aufnahme von Werkzeugen oder Werkstücken, vorzugsweise für Drehbänke, mit einem Hochdruckbereich für die Arbeitsbewegungen und einem Niederdruckbereich für die Nebenbewegungen, bei dem der Hochdruckbereich von dem Niederdruckbereich gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Bewegen der Schlitten vorgesehenen Druckzylinder mindestens während eines Teiles der Nebenbewegungen durch den Niederdruckkreis hintereinander schaltbar sind.
2. 2. Druckflüssigkeitsantrieb nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen an die Verbindungsleitung der zeitweilig hintereinandergeschalteten Zylinder (58, 88) angeschlossenen Steuerzylinder (236) zur Einschaltung des Hochdruckkreises nach Beendigung der Nebenbewegungen durch den Niederdruckkreis.
3. 3. Druckflüssigkeitsantrieb nach Anspruch ι oder 2 für die Bewegung von Werkzeugschlitten, dadurch gekennzeichnet, daß der eine (58) der zeitweilig hintereinandergeschalteten Zylinder .die Schwenkbewegung eines Schwenkschlittens (46) und der zweite in Reihe geschaltete Zylinder (88) die Bewegung des mit Bezug auf den ersten Schlitten auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstückes angeordneten Schlittens herbeiführt.
4. 4. Druckflüssigkeitsantrieb nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung eines Rückströmens von Flüssigkeit aus dem zweiten Zylinder (88) zum ' ersten Zylinder (58) während ihrer Hintereinanderschaltung ein Rückschlagventil (232) in der den ersten mit dem zweiten Zylinder verbindenden Leitung (230, 234) vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen