DE6918885U

DE6918885U - Vorrichtung zum umsteuern eines maschinen- oder aufzugteiles

Info

Publication number: DE6918885U
Application number: DE6918885U
Authority: DE
Original assignee: Hydrel AG
Current assignee: Schaeffler Schweiz GmbH
Priority date: 1968-09-10
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1974-01-17
Also published as: JPS4945669B1; AT293820B; GB1229537A; DE1923740A1; SE370892B; CH477630A; DE1923740B2; US3593519A; FR2017998A1

Description

Fa. Hydrei AG S 10'JI Gin / 6359

Firma HYDREL AG 8590 Rornaiiohorn (Kt. Thurgou) Schv/ei:

Vo!richtung sum Umsteuern eines IlaschiBn- oder Aufzugteiles. /"

Die Erfindung betrifft; eine Vorrichtung zum Umsteuern eines von einem hydraulischen Leistungsantrieb angetriebenen, zwischen Anschlägen hin- und herbewegbaren Maschinen- oder Aufzugsteiles, mit einer zum beschleunigten Umsteuern vorgesehenen, ein Umsteuern in die neue Förderri-htung vor Erreichen des Umkehrpunktes vorbereitenden Umsteuereinrichtung, die durch ein von Anschlägen betätigbares Glied Gteuerbar ist.

Genauigkeitsumsteuerungen, beispielsweise für Werkzeugmaschinen mit geradliniger Spanebnahme nach Art von Stoß- und Langhobelmaschinen für größere Spanleistungen sind an sich bekannt. Der Aufwand an Elektronik für die hierbei angewandten numerischen Steuerungen ist jedoch sehr beträchtlich, auch wenn man solche numerischen Steuerungen mit dsn herkömmlichen hydraulischen Antrieben kombiniert.

Ferner ist es durch ö ^;.e deutsche Patentschrift 731 469 bekannt, bei einem hydraulischen Umkehrantrieb für Werkzeugmaschinentische den Steuerschieber des vom Maschinentisch über Anschläge hxn- und herschiebbaren, zur Umsteuerung vorgesehenen Steuerventile ο bei Beginn des IJmsteuervorgange;:! durch eine hydraulische Hilfskraft :-"-u unterstützen, die jeweils s.uf ein Eiide des Steuerschiebers wirkt, so daß die Umsteuerung schnell vollendet wird. Sine

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solche Vorrichtung verküret jedoch nur den Bremsweg und hat keinen Einfluß auf die Charakteristik der Umsteuerung, die nach wie vor last- und geschwindigkeitsabhängig bleibt. Zudem dürfte die Umsteuerung siemlich hart sein, weshalb in dieser Tatentschrift auch angegeben ist, wie man an den Hubenden einen "regelbaren Stillstand", alao eine Totseit, erzielen kann.

Darüberhinaue ist gemäß der deutsehen Patentschrift 54-6 817 sohon der Vorschlag gemacht worden, "bei einem Antrieb für einen Schleifmaschinentisoh eine mechanisch« Umsteuerung mittels am Sohleiftisoh angeordneter Ansohläge vorzusehen, welche direkt auf den Umsteuerhebel wirken. Dieser Hebel betätigt beim Umsteuern ein hydraulische· Zeitglied in Gestalt eines Kolbens, der beim Bremsen über ein Rückschlagventil öl in eine Leitung preßt. Danach wird der ZiylinderrauM dieses Kolben über eine Drossel langsam wieder mit Druoköl gefüllt, so daß sioh der Kolben verschiebt und eine Umsteuerung bewirkt. Man erhalt hieralso eine sehr beträchtliche Totzeit vor Beginn der Beechleunigungsphase, d.h. man kam; mit einer solchen Vorrichtung nicht naoh vorgegebenen Weg-Zeit-Kv:iry~;A bremsen oder beschleunigen, und beim Umsteuern tritt jedesmal eine Totzeit auf.

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Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Umsteuervorrichtung su eohaffen, die seitsparend, dabei aber weitgehend ruckfrei, last- und gesohwindigkeitsunabhänglg arbeitet.

der vorliegenden Erfindung wird dieses bei einer eingangs genannten Vorrichtung dadurch erreicht, daß unmittelbar an der der Umsteuerung dienenden, über Hall die !Orderrichtung wechselnden Bydropumpe ein der Steuerung ihrer !förderung dienendes Servo-Steuerventll angebaut ist, und daß ( die Anschläge als Karren ausgebildet <sind, wsbel das Steuerglied ssur Abtastung dieser Kurven ausgebildet ist. Diese unmittelbar« Anordnung des Ventil«« an der Hydropumpe ist dabei insofern von Wichtigkeit, als infolge von Erschütterungen in eventuell swisohen der Puepe und de* Ventil angeordneten Yerbindungeleitungen auftreten, die wieder die Hysteresis der Pumpe verschlechtern würden«,

Ein Oiled sum Abtasten einer Werkstückoberfläche ist aus der /- franco* si sehen Patent schrift 1 188 143 bekannt, die eine ' Tief Ziehpresse betrifft. Bort soll sur Vermeidung von Ziehfalten der tfiederhalter-Anpreßdruek variabel sein und mit steigender Ziehtiefe zunehmen. Hiereu dient ein induktives Fühlglied. Sie Erfindung ermöglAcht also in einfacher Weise eine ruokfreie Umsteuerung um dadurch sauber« und genau bearbeitete Werkstücke st» ersielcn. £oi<ch die gleichseitig ermöglichte Zeitersparnis bei der Umsteuerung erreicht man eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit und damit eine Verbesserung des Ausstoßes pro Zeiteinheit. Sie vom Steuerglied abgetasteten Kurven können je nach -4-

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des su bearbeitenden Werkstück oder je nach der gewünschten Charakteristik der Theteneruag verschieden ausgebildet •ein, na die gcvttasehte Kennlinie von TersBgeniag und Besealeuaiguag su erreichen.

Sie Zeichnung seiet eia ianffäaraagsbeispiel «iasr

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ist ein spannungsgeregeltes Servoventil 5 zugeordnet, das einer seits über eine Rohrleitung 6 mit einer Hilfe- "bzw. Gteuerölpuinpe 7 in Verbindung steht und anderseits über eine elektrische Leitung an einen elektronischen Verstärker 9 eines Elektroniksatzes 10 angeschlossen ist, der mit je einem G-eschwindigkeitsregler 9¹ für die Arbeitsgeschwindigkeiten VA und die

Rücklaufgeschwindigkeit VR ausgerüstet ist, mit denen die von Fall zu Fall gewünschten beiden Geschwindigkeiten als maximale V/erte überhaupt eingestellt werden können.

Mit 11 ist ein zur Hauptölpumpe 1 parallel geschalteter Speise- und Spülblock bekannter Bauart bezeichnet, der über Rohrleiturgen 12 und 13 mit den zum Hydraulilcmrtor 4 führenden Leitungen 2,3 kommuniziert. Eine Überlauf leitung 14- führt vom Speise- und Spülblock 11 zum Oeltank 15. Mit 16 ist ein zur Hauptölpumpe 1 parallel geschaltetes Bypassventil bezeichnet, das über Rohrleitungen 17 und 18 mit den zum Hydraulikmotor 4 führenden Leitungen 2,3 verbunden ist.

Der Iiydraulikmotor 4 steht über ein G-etiiebe 19 und 20 mit einer Schraubenspindel 21 in Bewegungsverbindang, welch letztere als Antrieb für einen Bär 22 oder aber für den hin- und herzv:"bewegenden Maschinen- oder Aufzugteil dient. An dem Bär bzw. Maschinen- oder Aufzugteil 22 sind Steuerelemente 23 und 24 verschiebbar und in der gewünschten Stellung feststellbar angeordnet. Jedes dieser Steuerelemente weist eine speziell gestaltete Steuerfläche 23' bzw. 24' auf, in deren Bewegungsbahn d?s Ende 25' eines linear beweglichen Tastelementes bzw. Fühlers hineinragt. Der Fühler 25 steht in ^T'^rirkungs verbindung mit einem Linear-Ptxentiometer 26, das über eine elektrische Leitung 27 an den Slektronikblock 10 angeschlossen ist, welch letsterer neben dem Verstärkersatz 9 eine Spannungskipp-Einrichtung 28 ent-

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hält. Von der Steuerölpumpe 7 "bzw. der Rohrleitung β zweigt eine zum Speise- und Spülblock führende Rohrleitung 29 ab. Eine woitere an die Steuerölpumpe 7 bzw. an die Rohrleitung 6 angeschlossene Rohrleitung 30 mit Überdruck- bzw. Rückschlagventil 31 führt in den Oeltank 15.

Angerommen, die Hauptölpumpe 1 fördere Drucköl durch die Leitung 2 zum Hydraulikmotor 4. Nehmen wir weiter an, daß der Bär 22 über das Getriebe 19,2C und die Schraubenspindel 21 dabei in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles A bewegt werde, und zwar mit einer der mit dem Geschwindigkeitsregler 9^! in Fig. 1 eingestellten bzw. vorgewählten maximalen konstanten Geschwindigkeit. Nachdem der Bär 22 die freie Strekke zwischen den Umsteuerlomenten 23»24 durchlaufen hat, läuft die Umsteuerfläche 24' auf das linierende 25' auf, wobei der Fühler 25 in Richtung des Pfeils B verschoben wird. Hierbei wird im Linear-Potentiometer 26 eine Spannungsänderung ausgelöst. Diese Spannungsänderung reguliert über die elektrische Leitung 27, den Verstärkersatz 9 und eine Magnetspule des Servoventils 5 den von der Hilfspumpe 7 dem Servoventil zugeführten Oeldruck für die Verstellung der Exzentrizität der sowohl bezüglich ihrer Fördermenge als auch in der Förderrichtung regelbaren Hauptölpumpe 1. Es wird also durch den Verstärke..jatζ 9 und das Servoventil 5 die verhältnismässig kleine elektrisehe Spaimungsänderung des Linear-Potentiometers in eine ent

sprechend grosse mechanische Kraft umgewandelt, welche dann die Hauptölpumpe in der gewünschten Schwenkrichtung verstellt, so daß die Fördermenge bis annähernd auf Null abfällt, wobei die Pumpe bei Erreichen des Kipp-Punktes in entgegengesetzter Richtung springt und nun Drucköl durch die Leitung 3 zum Hydraulikmotor 4 treibt. Dies hat zur Folge, daß sich nun das Getriebe 19,20 sowie auch die Schraubenspindel 21 in der entgegengesetzten Richtung drehen und dabei den Bär 22 in die Richtung des

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eingezeichneten Pfeiles O verschieben. Hierbei bewegt sich der auf die Umsteuerfläche 24' aufgelaufene !Fühler 25, 25 · unter Federwirkung in Richtung des Pfeiles D, wobei durch das Linear-Potentiometer 26 wiederum Steuerungswerte über die leitung 27, den Verstärkersatz 9 und die Leitung 8 an das Servoventil 5 abgegeben werden, und zwar im Sinne einer Erhöhung der Fördermenge und damit einer entsprechenden Beschleunigung der Bewegung des Bars 22. Beim Auflaufen der Umsteuerfläche 23' auf das Fühlerende 25' erfolgt eine Wiederholung des beschriebenen Umsteuervorganges.

Der Speise- und Spülblock 11 sorgt einerseits für den Ersatz des unter Druck entstehenden Leckverlustes im geschlossenen Oolstromkreis 1,2,3,4 und anderseits auch für einen Oelaustausch und damit für die Entlüftung der abwechslungsweise nicht unter Druck stehenden Oelleitungen 2 bzw. 3, wodurch einer Überhitzung des ständig Druckstössen ausgesetzten und hin- und herbewegten Oeles vorgebeugt wird. Der Speise- und Spülblock 11 enthält weiter zwei gegeneinander geschaltete Überdruckventile, die allfällig vorhandenen Überdruck ebenfalls wechselseitig nach der gerade nicht unter Druck stehenden Leitung 2 bw. 3 ablassen. Dem Bypass-Ventil 16 fällt die Aufgabe zu, insbesondere bei der Bremsung der hydraulischen Antriebspumpe und einer eventuell zusätzlichen Abbremsung des Hydraulikmotors 4 zu einem Ausgleich des allenfalls noch vorhandenen geringen OeIstromes zu sorgen, wenn beim Stillstand der Haujptölpumpe 1 wegen gewisser Ungenauigkeiten noch ein minimal Oelstrom zum Hydraulikmotor gefördert werden sollte.

Fahrend die verstellbar angeordneten Umsteuerelemente 23,24 die Hublänge bzw. Hubhöhe des Bars 22, und durch die besondere Profilierung der Umsteuerflächen 23', 24' auch die Brems- und Wiederbeschleunigungs-Gharakteristik bestimmen, fällt der Spannungskipp-Einrichtung 28 die Aufgabe zu, einerseits den

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Spannungsnullpunkt * Geschwindigkeitsnullpunkt der letzten Brems- bzw. der ersten Wiederbeschleunigungs-Phase zu überspringen und damit den Verlauf bis zur effektiven Nullspannung zu vermeiden, wobei anderseits aber gleichzeitig auch der erforderliche Anfangsspannungswert für die Wiederbeschleunigung überhaupt geliefert wird.

In Fig. 2 ist der Spannungsverlauf im Servoventil graphisch dargestellt. Der Ast K zeigt die abfallende Spannung beim Auflaufen des Bars auf die Umsteuerfläche. Im Punkt m tritt die Spannungskippvorrichtung in Aktion, und zwar bei einem Spannungswert im Servoventil von wenigstens angenähert 1$ der maximalen Spannung. 0 bezeichnet den Spannungsnullpunkt, während P den Spannungsanstieg nach der erfolgten Umsteuerung darstellt.

In Fig. 3 ist die dem Spannungsverlauf nach Fig. 2 entsprechende Pumpenfördermenge graphisch dargestellt, und zwar bezeichnet der Ast V den Abfall der Fördermenge infolge der durch die Umsteuerfläche bewirkten Geschwindiglceitsverzögerung, während dei Ast B den Zuwachs des Pumpenförderstromes in der Beschleunigungsphase anzeigt. S bezeichnet den Umateuerweg beim Spannungskippen.

In Fig. 4 ist der Geschwindigkeitsverlauf ausgezogen gezeichnet für eine gleichförmige Verzögerung und Beschleunigung graphisch dargestellt, und zwar zeigen die Geraden E und E¹ konstante Geschwindigkeiten des Bars, wenn sich die Umsteuerelemente 23, 24 außerhalb des Bereiches des Fühlers 25, 25' befinden. Die schräge Gerade F zeigt die vom Potentiometer 26 gesteue te, bis annähernd auf die ITullinie N abfallende Geschwindigkeit während des Bremsvorganges, und die bchräge Gerade G verdeutlicht die entsprechende Wiederbeschleunigungsphase. Mit Sk ist die Überbrückung beim Spannungskippen angedeutet. Beträgt

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in 5*ig. 4 "beispi^lav/eise die Geschwindigkeit Ξ bis zum Beginn der Verzögerung 90 m/min. , so beträgt sie im Punkt a nur 60 rn/rnii im Punkt b 30 m/min, und im Punkt c 6 m/min. Nach dem Überschreiten der Nullinie N setzt die Beschleunigung ein, v/obei die Ge schwindigj.ee j ■*■■ im Punkt d 6 m/min. , im Punkt e 30 m/min., im Punkt f 60 m/min, beträgt und bei E^f die Normalgeschwindigkeit von 90 m/min, erreicht.

Wie Pig. 4 weiter zeigt, laufen Ίei linearer Kurvensteuerung durch das Potentiometer Verzögerung und Wiederbeschleunigung in eine verhältnismässig lange Spitze aus. Diese Spitze kann bei Verwendung einer paz'abel- oder sinus-förmigen Kurve wesentlich verkürzt werden. Dir Verlauf der Verzögerung und Wiederbeschleunigung ist für diesen Pail in Fig. 4 durch die Kurven H und J wiedergegeben. Zu einem ähnlichen Effekt führt es, wenn man das Profil der Umsteuerflächen nach einer Exponentialkurve mit einem Exponenten größer als 1 gestaltet.

die Haupt ölpumpe 1 kann mit Vorteil eine Axial-Kolbenpumpe verwendet werden, während austeile des Hydraulikinotors 4- auch ein Zylinder-Kolbensystem verwendet werden kann.

Auch ist es möglich, anstelle des Idnear-Potentiometers ein anderes elektrisches Regelorgan zu verwenden, beispielsweise einen kapazitiv-regelbaren Kondensator oder einen variable-induktive Werte liefernden Induktor.

V/as die Umsteuerflächen 23¹, 24' betrifft, so kann deren Profil verschieden geformt 3ein, beibpielsweise als Schrägfläche bzw. schräge Gerade oder, wie erwähnt, als Exponentialkurve. Auch ist es denkbar, die Profile der Umsteuerflächen sinuslinien- oder parabelföi-mig zu gestalten oder aber versc?iiedene diesem Profile zu kombinieren.

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Claims

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Vorrichtung sub ÜBsteuern eineu τοη eines L*i*1;nne*matrl4"o uif»tri«b«Bttn_t nrieohen ixusohlägen hin- und fe«rbewegbaren HaeohiSMn» oder Aufsa^t«ile_f alt «iner sub besohlettiiigt«n TMeteuern -vorg«B«h«n«n_f ein Itasteuern in die 2jeu* yörderrichtung rcr Xrseiohen des UBkehrptuuctes vorbereiteten Ttaeteuereinriolitunet die lurea ein τοη botätigbares Steuerglied steuerbar ist, daß «Mittelbar an der der umsteuerung dieneadeu, über IcIl die lörderriohtune weeheeliden gydropuape (1) ein der Steuexong ihrer förderung dieaentes Serro-Steuerveatil (5) angebaut ist, und daB die iasehläge (23,24) als Karren (23% 24') ausgebildet SiBd, wobei das Steuerglied (26) but Abtastung dieser Karren (23*,24*) ausgebildet 1st.