DE69923005T2

DE69923005T2 - Drehbares servoventil und eine, das drehbare servoventil verwendende, hydraulische-stanzpresse servovorrichtung

Info

Publication number: DE69923005T2
Application number: DE1999623005
Authority: DE
Inventors: Kinshiro Naito; Masayuki Shimizu; Hideo Hara; Osamu Takahashi
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: EP1167778A1; EP1167778A4; DE69923005D1; US6594992B1; EP1167778B1; WO2000061950A1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drehbares Servoventil, das die Durchflusssteuerung und die Drucksteuerung in dem Hydraulikkreislauf jeder industriellen Maschinenanlage ausführt und auf ein durch Stanzpressen-Flüssigkeit betriebenes Servosystem, das dieses Ventil verwendet.
Hintergrund der Technik
Für das durch Flüssigkeit betriebene Servosystem werden allgemein im herkömmlichen technischen Bereich von hydraulisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und industriellen Maschinenanlagen direkt angetriebene Servoventile oder elektromagnetisch proportionale Steuer-Servoventile und andere Steuerventile verwendet.
FR2-A-2 214 362 betrifft ein Servoventil, das ein Hauptkörper-Ventil umfasst, das für den Einlass von zwei Druckfluiden, die einen unterschiedlichen Druck aufweisen, mit einer Vielzahl von Einlassanschlüssen und mit einer Vielzahl von Zuführanschlüssen für das Zuführen einer Vielzahl von Druckfluiden, die den gewünschten Antrieben zugeführt werden, ausgestattet ist, und ein erster beweglicher Schieber und ein zweiter Schieber sind gegeneinander konzentrisch angeordnet.
JP-B2-57 020 240 bezieht sich auf eine Steuerventil-Vorrichtung, die ein Hauptkörper-Ventil umfasst, das für den Einlass von zwei Druckfluiden, die einen unterschiedlichen Druck aufweisen, mit einer Vielzahl von Einlassanschlüssen und einer Vielzahl von Zuführanschlüssen für das Zuführen einer Vielzahl von Druckfluiden, die den gewünschten Antrieben zugeführt werden, ausgestattet ist, und ein beweglicher Schieber, der in dem Hauptkör per-Ventil installiert ist, was einem der vielen Einlassanschlüsse erlaubt, wahlweise mit einem der vielen Zuführanschlüsse in Verbindung zu stehen.
In hydraulisch angetriebenen Stanzpressen wird zum Beispiel der Hub des hydraulischen Zylinderkolbens nach folgenden vier Mustern gesteuert: schneller Ansteuerungshub, langsamer Stanz-Hub, Hochgeschwindigkeits-Abwärts-Hub, wobei gleichzeitig Späne abgeschüttelt werden, und schneller Rücklauf-Hub, um einen niedrigen Geräuschpegel und geringe Vibrationen zu erreichen.
Um den Hub nach den oben erwähnten vier Mustern zu steuern, sind, wie in dem Hydraulikkreislauf in 1 gezeigt, eine hydraulische Hochdruckpumpe 207 und eine Niederdruckpumpe 209 über den Ansaugfilter 205 von dem Ölbehälter 203 ausgehend eingerichtet, um den hydraulischen Zylinder 201 zu betreiben. Die Hochdruckrohrleitung 211 und die Niederdruckrohrleitung 213 an den Ablassenden der hydraulischen Pumpe 207 und die Niederdruck-Hydraulik-Pumpe 209 sind durch das Hoch-Nieder-Druck-Wähl-Ventil 215 verbunden und das Ablassende dieses Hoch-Nieder-Druck-Wähl-Ventils 215 ist mit der oberen Ölkammer 219 und der unteren Ölkammer 221 des Hydraulikzylinders 201 über das Über-Unter-Wähl-Ventil 217 verbunden.
In der Mitte der Hochdruckrohrleitung 211 und der Niederdruckrohrleitung 213 sind ein Hochdruckspeicher 223, ein Niederdruckspeicher 225 und andere Steuerventile eingerichtet.
In dem oben erwähnten Hydraulikkreislauf wird ein Niederdruck-Hochdurchfluss-Hydraulik-Fluid gesteuert, um dem Hydraulikzylinder 201 in dem schnellen Ansteuerungshub, dem schnellen Rücklauf-Hub und dem Span-Abschüttel-Hub zugeführt zu werden, und das Hochdruck-Niederdurchfluss-Hydraulik-Fluid wird gesteuert, um dem Stanzhub zugeführt zu werden.
Zum Betreiben des hydraulischen Zylinders 201 wird nun in dem oben erwähnten herkömmlichen Steuerungssystem, zur Umstellung von Hoch- auf Niederdruck, ein Hoch-Nieder-Druck-Wähl-Ventil 215 über dem oberen und dem unteren Ende des Hydraulikzylinders benötigt. Auf diese Art und Weise werden ein oder mehrere Steuerventile für einen Kreislauf benötigt, und der Aufwand für den Kreislauf erhöht sich. Infolgedessen gibt es ein Problem, dadurch, dass eine Feinsteuerung schwierig wird.
Zusätzlich wird ein Raum für die Einrichtung einer Vielzahl von Ventilen 215 und 217 benötigt, was ein Problem verursacht, indem eine Größenreduzierung des Systems verhindert wird, und eine Zunahme von Ventilen 215 und 217 neigt dazu, das Risiko von Ölleckagen zu erhöhen und bewirkt ein Energieverlust-Problem.
Ferner werden hydraulische Rohrleitungssysteme und elektrische Leitungen zum Betreiben der Ventile 215 und 217 benötigt, was jeweils ein Problem des erhöhten Systemaufwandes bewirkt.
Der hydraulische Verteiler, an den die zwei Servoventile (215, 217) angeschlossen sind, benötigt zwei Systeme für Hochdruck und Niederdruck und einen Zweiwegkreislauf für Auf- und Abbewegungen, was den hydraulischen Verteilerkreislauf extrem kompliziert macht und zu einem großen Querschnitt führt, was sich störend auf die Umfangreduzierung des Systems auswirkt.
In dem direkt betriebenen Servoventil oder einem elektromagnetisch proportional betriebenen Servoventil wird ein Verfahren zur Ermittlung der Verschiebung des eingebauten Schiebers mit einem Differentialtransformator und zur Rückmeldung des ermittelten Ergebnisses an die Schieber-Verschiebe-Anweisungs-Signale verwendet. Da der Differentialtransformator jedoch einen Ermittlungsgrundsatz verwendet, bei dem Spulen benutzt werden, ändert sich die Verschiebungs-Ermittlung (die Temperatur weicht ab) durch die Außentemperatur und es werden Ermittlungsfehler erzeugt, die das Erreichen einer hochgenauen Schieber-Positions-Steuerung erschweren.
Da es in dem Ventilherstellungsprozess einen individuellen Unterschied zwischen den Verarbeitungsformaten des Ventil-Hauptkörpers und dem Schieber des Servoventils gibt, wird sowohl ein Unterschied in der Öffnungs-Anfangsposition des Hydraulikfluid-Zuführanschlusses erzeugt, als auch in dem Verhältnis zwischen dem Schieber-Verschiebungsgrad und dem Zuführ-Durchfluss, und in dem herkömmlichen, flüssigkeitsbetriebenen Servosystem mit zwei kombinierten Servoventilen ergibt sich ein Problem der unterschiedlichen Durchflussmerkmale jedes Servosystems. Wenn zwei Servosysteme kombi niert werden, verlängert sich außerdem der Ölkanal, der die beiden Servoventile verbindet, und die Rückmeldegeschwindigkeit des Ventils für die Steueranweisungen verlangsamt sich.
Offenlegung der Erfindung
Dementsprechend wurde die Erfindung gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes und hochgenaues drehbares Servoventil bereitzustellen, das sowohl mit Zufuhr-Fluid-Wahl-Fähigkeiten und Durchfluss-Steuer-Fähigkeiten, als auch mit einem durch Stanzpressen-Flüssigkeit betriebenen Servosystem ausgestattet ist, das das Ventil verendet.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem drehbaren Servoventil nach den Ansprüchen 1 bis 8.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, befasst sich die vorliegende Erfindung auch mit einem Stanzpressen-Hydraulik-Servosystem nach den Ansprüchen 9 bis 11.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Kreislaufdiagramm eines herkömmlichen hydraulischen Servosystems in einer hydraulisch angetriebenen Stanzpresse;
2 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform des drehbaren Servoventils, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 2;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 2;
6 ist eine schematische Ansicht, die die andere Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
7 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
8A bis einschließlich 8C sind erläuternde Darstellungen, die die Beziehung zwischen der Zuführöffnung für das verdichtete Öl und der Anschlussöffnung zeigt, wenn der Schieber sich dreht;
9 ist eine erläuternde Darstellung eines Stanzpressen-Hydraulik-Servosystems;
10 ist ein Diagramm, das den Kolbenhub eines Hydraulikzylinders in dem Hydraulik-Servosystem von 9 zeigt;
11 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in 11;
13 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIII-XIII in 11;
14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in 11;
15 ist eine Querschnittsansicht der dritten Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Querschnittsansicht der vierten Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII in 16; und
18 ist eine Querschnittsansicht der fünften Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung.
Beste Methode zur Ausführung der Erfindung
Nun werden im Folgenden die besonderen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
2 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Beispiel für den Fall gibt, in dem der Kolben 5 des Hydraulikzylinders 3, unter Hoch- oder Niederdruck durch das drehbare Servoventil nach der vorliegenden Erfindung, vertikal bewegt wird. Bezüglich 2 weist das drehbare Servoventil 1 nun einen Schieber 11 auf, der in einer Schieber-Führungsöffnung 7, bereit für den Ventil-Hauptkörper 9, der mit einer Schieber-Führungsöffnung 7 ausgestattet ist, sich frei drehen und gleiten kann.
Ein lineares Stellglied 13, wie ein elektromagnetisches Solenoid, und ein Linearmotor sind als erwidernder Bewegungsmechanismus für die Bewegung des Schiebers 11 entlang der Schieber-Führungsöffnung 7 bereitgestellt. Ein Hilfsmotor 15, wie ein Wechselstrom-Servomotor, ein Gleichstrom-Servomotor und ein Schrittmotor sind als Drehmechanismus zur Drehung des Schiebers 11 bereitgestellt. Ein optischer Drehgeber 16 ist zur Ermittlung des Drehwinkels des Schiebers 11 bereitgestellt.
Der Drehgeber 16 wird auch zur Vektorsteuerung des Servomotors 15 selbst und zur Rückmeldung des Drehwinkels verwendet. Außerdem kann als Ermittler des Drehwinkels ein magnetischer Drehermittler, ein Drehmelder, etc. verwendet werden.
Das lineare Stellglied 13 ist an der rechten Stirnfläche des Ventil-Hauptkörpers 9 installiert (in 2) und über ein Lager 17 damit verbunden, das nur eine Drehbewegung zulässt, um dem Schieber 11 zu erlauben, während er sich drehen kann, in horizontale Richtung geschoben oder gezogen zu werden.
Auf der anderen Seite ist der Servomotor 15 durch einen Block 27 an der linken Stirnfläche des Ventil-Hauptkörpers 9 montiert. Die Keilwelle 21, die auf der Drehwelle 19 des Servomotors 15 montiert ist, ist eine in Keilöffnung 25 eingesetzt, die in dem Vorsprung 23 ausgebildet ist, der von dem Schieber 11 in Richtung linke Stirnfläche vorstehend, bereitgestellt ist.
Folglich überträgt der Servomotor 15 eine Rotation, während der Schieber sich in horizontaler Richtung hin und her bewegen kann.
An der Seitenfläche (Bodenfläche in 2) des Ventil-Hauptkörpers 9 ist folgendes angeordnet: ein Niederdruck-Pumpenanschluss 33 als ein Einlassanschluss verbunden mit der Niederdruckpumpe 29 zur Zufuhr von Niederdruckfluid über die Rohrleitung 31, ein Hochdruck-Pumpenanschluss 39 als ein Einlassanschluss mit der Hochdruckpumpe 35 zur Zufuhr von Hochdruckfluid über die Rohrleitung 37 verbunden, eine A-Anschlussöffnung 45 ist als Zufuhranschluss zur Zufuhr von Druckfluid über die Rohrleitung 43 mit der oberen Kammer 41 des Hydraulikzylinders 3 verbunden, eine B-Anschlussöffnung 51 ist als Zufuhranschluss für die Zufuhr von Druckfluid über die Rohrleitung 49 mit der unteren Kammer 47 des Hydraulikzylinders 3 verbunden, eine TB-Anschlussöffnung 55 ist als Zylinderanschluss zum Ablassen des Druckfluids von der unteren Kammer 47 des Hydraulikzylinders über die Rohrleitung 53 verbunden, eine TA-Anschlussöffnung 59 ist als Zylinderanschluss zum Ablassen des Druckfluids von der oberen Kammer 41 des Hydraulikzylinders 3 über die Rohrleitung 57 verbunden und eine T-Anschlussöffnung 65 ist über die Rohrleitung 63 mit dem Ölbehälter 61 verbunden, um das von dem Hydraulikzylinder 3 abgelassene Druckfluid in den Ölbehälter 61 zurückzuleiten.
An dem Ölbehälter 61 ist eine Hochdruckpumpe 35 und eine Niederdruckpumpe 29, die durch den Motor 67 angetrieben werden, angeordnet. Die Hochdruckpumpe 35 ist mit dem Hochdruck-Pumpenanschluss 39 des drehbaren Servoventils 1 über einen Hochdruckkreislauf (ein ausführliches Kreislaufdiagramm ist nicht dargestellt) verbunden, und die Niederdruckpumpe 29 ist mit dem Niederdruck-Pumpenanschluss 33 des drehbaren Servoventils 1 über einen Niederdruckkreislauf (ein ausführliches Kreislaufdiagramm ist nicht dargestellt) verbunden.
An dem Schieber 11 ist die erste Ölkammer 68, die Hochdruck- oder Niederdrucköl enthält, auf der Seite des linearen Stellglieds 13 installiert, und die zweite Ölkammer 70, die abgelassenes Öl mit annähernd Atmosphärendruck enthält, ist an der linken Seite des Servomotors 15 installiert, wobei eine Trennwand nahe der Mitte dazwischen installiert ist.
Die erste Ölkammer 68 ist mit einem Paar oberer und unterer rechtwinklig gegenüberliegenden Zuführöffnungen 73 (in 2 wird nur die untere Öffnung gezeigt) und einem Paar oberer und unterer verlängerter rechtwinkliger Einkerbungen 77U und 77L ausgestattet. Die Einkerbungen 77U und 77L spielen durch Druckgleichgewicht innerhalb des Ventils auch eine Rolle bei dem gleichmäßigen Hin- und Herbewegen und Drehen des Schiebers.
Die zweite Ölkammer 70 ist außerdem mit einem Paar oberer und unterer verlängerter rechtwinkliger Einkerbungen 81U und 81L mit einer verlängerten breiten Einkerbung 83 links neben den Einkerbungen 81U und 81L, ausgestattet (siehe 4 und 5).
Die Einkerbungen 77U, 77L, 81U, 81L, 83 sind in einer solchen Länge bereitgestellt, dass sie fähig sind, in freier Verbindung mit später beschriebenen Anschlussöffnungen zu stehen, selbst wenn der Schieber 11 durch das lineare Stellglied 13 horizontal bewegt wird. Am äußeren Umfang der linken Stirnfläche des Schiebers 11 ist eine große Anzahl von Nuten 85 angeordnet, und Drucköl wird den Nuten 85 von der Niederdruck-Anschlussöffnung 33 oder dem Hochdruck-Pumpenanschluss 39, etc. über einen Umgehungsanschluss 123 zugeführt, und es wird ein Ölfilm zwischen der Schieberführungsöffnung 7 und dem Schieber 11 gebildet, um eine Reibverschweißung zwischen der Schieberführungsöffnung 7 und dem Schieber 11 zu verhindern.
Nun wieder auf 2 bezogen, sind innerhalb des Ventil-Hauptkörpers 9 verschiedene Ölkanäle ausgebildet. Eine Niederdrucköffnung 87 ist an der unteren Seite der Schieberführungsöffnung 7 bereitgestellt, was der Position der Druckölzuführöffnung 73 an der unteren Seite entspricht, wenn der Schieber 11 durch das lineare Stellglied 13 nach rechts bewegt wird, und ein Ölkanal 89 ist zur freien Verbindung dieser Niederdrucköffnung 87 mit dem Niederdruck-Pumpenanschluss 33 ausgebildet.
Die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 ist in einer solchen Größe ausgebildet, dass er nicht von der Niederdrucköffnung 87 abgelenkt wird, selbst wenn der Schieber 11 in einem bestimmten Winkel gedreht wird. Außerdem ist eine Hochdrucköffnung 91 an der unteren Seite der Schieberführungsöffnung 7 installiert, was der oben erwähnten unteren Position entspricht, wenn der Schieber 11 durch das lineare Stellglied 13 nach links bewegt wird (Zustand in 2), und ein Ölkanal 93 ist zur freien Verbindung dieser Hochdrucköffnung 91 mit dem Hochdruck-Pumpenanschluss 39 ausgebildet.
Die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 ist in einer solchen Größe ausgebildet, dass er, wie im Fall der Niederdrucköffnung 87, nicht von der Hochdrucköffnung 91 abgelenkt wird, selbst wenn der Schieber 11, wie im Fall der Niederdrucköffnung 87, in einem bestimmten Winkel gedreht wird.
Wenn der Schieber nach rechts bewegt wird, fließt Niederdrucköl über die Niederdruckpumpe 29, die Rohrleitung 31, den Niederdruckanschluss 33, den Ölkanal 89, die Niederdrucköffnung 87 und die Druckölzuführöffnung 73 in die erste Ölkammer 68 des Schiebers 11. Wenn der Schieber 11 in die linke Position bewegt wird, fließt außerdem auch Hochdrucköl über die Hochdruckpumpe 35, die Rohrleitung 37, den Hochdruckanschluss 39, den Ölkanal 93, die Hochdrucköffnung 91 und die Druckölzuführöffnung 73 in die erste Ölkammer 68 des Schiebers 11.
Wie in 3 gezeigt, sind an dem Ventil-Hauptkörper 9 sowohl A-Anschluss-Auslässe 97 und 103 als auch B-Anschluss-Auslässe 101 und 105 gegenüberliegend als Zylinderanschlüsse installiert. Die A-Anschluss-Auslässe 97 und 103 passen zu einer Innenseite des Ventil-Hauptkörpers 9 und stehen über den Ölkanal 107 in Verbindung mit der A-Anschlussöffnung 45. Ähnlich passen die B-Anschluss-Auslässe 101 und 105 zu einer Innenseite des Ventil-Hauptkörpers 9 und stehen über den Ölkanal 109 in Verbindung mit der B-Anschlussöffnung 51.
Wenn, wie in 2 gezeigt, ein noch größerer Durchfluss, durch Installieren eines weiteren A-Anschluss-Auslasses 103' und eines B-Anschluss-Auslasses 101' angrenzend an den A-Anschluss-Auslass 103 abgesichert werden soll, kann der Bereich der A- und B-Anschluss-Auslässe verdoppelt werden.
Bezüglich 4, sind nun an der zweiten Ölkammer 70 ein Paar oberer und unterer TB-Öffnungen 113 durch den Ölkanal 111 in Verbindung mit der TB-Anschlussöffnung 55 und Paar oberer und unterer TA-Öffnungen 117 durch den Ölkanal 115 in Verbindung mit der TA-Anschlussöffnung 59 installiert. Wenn ein noch größerer Durchfluss für den TA-Anschluss und den TB-Anschluss gefordert wird, werden, wie in 2 gezeigt, genau wie die A-Anschlussöffnung 45 und die B-Anschlussöffnung 51, die TA-Öffnung 117' und die TB-Öffnung 113' angrenzend an die TA-Öffnungen 117 und die TB-Öffnungen 113 ausgebildet, um die Bereiche zu verdoppeln.
Bezüglich 5 ist nun oben und unten in der Nähe des linken Endes der zweiten Ölkammer 70 ein T-Anschluss-Auslass 119 installiert. Dieser T-Anschluss-Auslass 119 ist in einer solchen Größe ausgebildet, dass er nicht von der Einkerbung 83 des Schiebers 11 abgelenkt wird, selbst wenn der Schieber 11 in einem bestimmten Winkel gedreht wird. Ein Ölkanal 121 ist ausgebildet, um dem T-Anschluss-Auslass 119 zu gestatten, mit der T-Anschluss-Öffnung 61 in Verbindung zu stehen.
Um, unabhängig von dem Hochdruck oder Niederdruck, den Schieber 11 gleichmäßig zu bewegen, ist von dem Niederdruck-Pumpenanschluss 33 oder dem Hochdruck-Pumpenanschluss 39 ein Umgehungsanschluss 123 installiert, um der Nut 85 ein Druckfluid zuzuführen.
Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des drehbaren Servoventils 1 erörtert.
Zunächst wird der Fall erörtert, in dem der Kolben 5 unter Hochdruck nach oben läuft. Bezüglich 2 wird der Schieber 11 nun durch das lineare Stellglied 13 nach links bewegt, um ihn für die Hochdruckzufuhr einzurichten (der in 2 gezeigte Zustand), und gleichzeitig wird der Schieber 11 durch den Servomotor 15 gegen den Uhrzeigersinn (in 3) gedreht.
In diesem Zustand befindet sich die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 rechts über der Hochdrucköffnung 91, und gleichzeitig wird die Niederdrucköffnung 87 durch die äußere Umfangsfläche des Schiebers 11 geschlossen. Da sich die Einkerbungen 77L und 77U des Schiebers 11 in diesem Ablauf über den T-Anschluss-Auslässen 101 und 106 in der ersten Ölkammer 68 befinden, sind die A-Anschluss-Auslässe 97 und 103 durch die äußere Umfangsfläche des Schiebers 11 geschlossen. In der zweiten Ölkammer 70 befinden sich die Einkerbungen 81L und 81U über der TA-Öffnung 117, und die TB-Öffnung 113 ist durch die äußere Umfangsfläche des Schiebers 11 geschlossen.
Folglich tritt das Hochdruckfluid, das von der Hochdruckpumpe 35 über die Rohrleitung 37, den Hochdruck-Pumpenanschluss 39 und den Ölkanal 93 zugeführt wurde, von der Hochdrucköffnung 91 in die erste Ölkammer 68 ein, durchläuft von den Einkerbungen 77L und 77U die B-Anschluss-Auslässe 105 und 101, wird über den Ölkanal 109, die B-Anschlussöffnung 51 und die Rohrleitung 49 der unteren Kammer 47 des Hydraulikzylinders 3 zugeführt und der Kolben 5 läuft nach oben.
Durch das Hochlaufen des Kolbens 5 wird das in die obere Kammer 41 des Hydraulikzylinders 3 gefüllte Druckfluid, über die Rohrleitung 57, die TA-Anschlussöffnung 59, den Ölkanal 115, die TA-Öffnung 117 und die Einkerbungen 81L und 81U in die zweite Ölkammer 70 abgelassen, und wird weiter über die Einkerbung 83, den T-Anschluss-Auslass 119, den Ölkanal 121, die T-Anschluss-Öffnung 65 und die Rohrleitung 63 in den Ölbehälter 61 abgelassen.
Wenn der Kolben 5 mit hoher Geschwindigkeit nach unten läuft, wird der Schieber 11 durch den Servomotor 15 gegen den Uhrzeigersinn gedreht (in 3).
Da selbst in diesem Zustand, in dem sich die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 rechts über der Hochdrucköffnung 91 befindet und gleichzeitig die Niederdrucköffnung 87 durch die äußere Umfangsfläche des Schiebers 11 geschlossen ist, wird das Hochdruckfluid der ersten Ölkammer 68 in genau derselben Weise zugeführt, wie in dem Fall, in dem der Kolben 5 nach oben läuft. In diesem Ablauf werden in der ersten Ölkammer 68 die B-Anschluss-Auslässe 101 und 105 durch die äußere Umfangsfläche des Schiebers 11 geschlossen gehalten.
Folglich durchläuft das, der ersten Ölkammer 68 zugeführte Druckfluid, die Einkerbungen 77U und 77L, tritt an den A-Anschluss-Auslässen 97 und 103 aus und wird dann über den Ölkanal 107, die A-Anschlussöffnung 45 und die Rohrleitung 43 der oberen Kammer 41 des Hydraulikzylinders 3 zugeführt und bewirkt, dass der Kolben 5 nach unten läuft.
Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 5 wird das in die untere Kammer 47 des Hydraulikzylinders 3 gefüllte Druckfluid, über die Rohrleitung 53, die TB-Anschlussöffnung 55, den Ölkanal 111, die TB-Öffnung 113 und die Einkerbungen 81L und 81U in die zweite Ölkammer 70 des Schiebers 11 abgelassen, und wird weiter über die Einkerbung 83, den T-Anschluss-Auslass 119, den Ölkanal 121, die T-Anschluss-Öffnung 65 und die Rohrleitung 63 in den Ölbehälter 61 abgelassen.
Andererseits wird der Schieber 11 durch das lineare Stellglied 13 nach rechts entlang der Schieber-Führungsöffnung 7 bewegt, wenn der Kolben 5 bei niedrigem Druck nach oben oder unten bewegt wird. In diesem Zustand befindet sich die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 rechts über der Niederdrucköffnung 87 und die Hochdrucköffnung 91 ist durch die äußere Umfangsfläche des Schiebers 11 geschlossen.
Folglich wird das Niederdruckfluid, das von der Niederdruckpumpe 29 über die Rohrleitung 31, den Niederdruck-Pumpenanschluss 33 und den Ölkanal 89 zugeführt wurde, von der Niederdrucköffnung 87 über den Druckölzuführanschluss 73 der ersten Ölkammer 68 zugeführt. Die Bewegung des Druckfluids ist danach genau dieselbe wie in dem zuvor beschriebenen Hochdruck-Zustand.
Wie durch die oben erwähnten Abläufe verständlich ist, ist es möglich, zwei in einem herkömmlichen Beispiel benötigte Steuerventile, durch ein drehbares Servoventil 1 zu ersetzen. Mit diesem Aufbau kann Platz des Systems eingespart werden und der Umfang kann reduziert werden, und gleichzeitig werden hydraulische Rohrleitungen und elektrische Leitungen verringert, wodurch ein kompaktes System erreicht wird. Zusätzlich können durch die Reduzierung der Anzahl der Ventile Ölleckagen vermindert werden und es kann dabei eine Energieeinsparung erreicht werden.
Entsprechend dem drehbaren Servoventil 1 ist, zusätzlich zu den Abläufen des Richtungswechsels des Druckölventils, durch Ermittlung des Drehwinkels des Schiebers 11 mit einem optischen Drehgeber 16 und einer genauen Steuerung des Servomotors 15, eine stufenlose Durchflusssteuerung möglich.
Die vorliegende Erfindung ist nicht durch einen Teil der Beschreibung eingeschränkt, und sie kann durch geeignete Änderungen in anderen Formen ausgeführt werden. In der oben erwähnten Form der Ausführung der Erfindung sind die in dem Ventil-Hauptkörper 9 bereitgestellten Öffnungen, Auslässe und Einlässe abgerundet, und die in dem Schieber 11 bereitgestellten Einkerbungen sind rechtwinklige Einkerbungen, doch die Kombinationen von runden Öffnungen und Einkerbungsprofilen können nach Bedarf geändert werden.
Außerdem ist es, wie in 6 gezeigt, möglich, zusätzlich zu den A- und B-Anschlüssen, C-, D-, E- und F-Anschlüsse hinzuzufügen, um sie als Richtungswechsel-Ventile zu verwenden. Wie in 7 gezeigt, können T1-, T2-, T3- und T4-Anschlussöffnungen hinzugefügt werden.
Nun wird eine Beschreibung der Durchfluss-Steuerungs-Fähigkeiten in dem drehbaren Servoventil nach der vorliegenden Erfindung gegeben.
Wie in 8A bis einschließlich 8C gezeigt, kann durch Steuerung des Drehwinkels des Schiebers 11 unter Verwendung des Servomotors 15 der Bereich, in dem das Drucköl Öffnungen durchläuft, die durch die Anschlussöffnungen in dem Ventil-Hauptkörper 9 ausgebildet sind, zum Beispiel die Hochdruck-Anschlussöffnung 39 und die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 und die Einkerbung 77 des Schiebers 11 und die Zylinderanschlussöffnung B (oder A), angepasst werden.
Da der durchlaufende Durchfluss von Drucköl proportional dem Querschnittsbereich der Öffnungen ist, können, wie in 8A bis 8C gezeigt, Änderungen des Querschnittsbereiches den durchlaufenden Durchfluss ändern.
Das heißt, die Steuerung des Drehwinkels des Schiebers 11 steuert den durchlaufenden Durchfluss an Drucköl. Wenn das Drucköl den Ventil-Hauptkörper 9 durchlaufen hat, fließt es über den Ölkanal 49 in die untere Kammer 47 des Hydraulikzylinders 3, der Kolben 5 läuft nach oben, und die Steiggeschwindigkeit ist proportional dem Durchfluss des einfließenden Drucköls. Folglich kann die Steuerung des Drehwinkels des Schiebers 11 die Hubgeschwindigkeit (Auf- und Abwärtsgeschwindigkeit) des Kolbens 5 steuern.
In der Beschreibung der Ausführungsform wird Öl als Hydraulikfluid verwendet, es kann jedoch ein Flüssigkeitsgemisch aus Wasser und Glykol, vollentsalztem Wasser, einer dem Wasser beigefügte Rostschutzflüssigkeit etc. verwendet werden.
Bezüglich 9 und 10 werden nun Anwendungsbeispiele des drehbaren Servoventils in dem Stanzpressen-Hydraulik-Servosystem beschrieben. 9 zeigt ein Beispiel des Stanzpressen-Hydraulik-Servosystems 135, wobei gleichen Teilen das gleiche Bezugszeichen wie den Teilen in dem drehbaren Servoventil 1 von 2 gegeben wird. 10 zeigt ein Beispiel eines Hubdiagramms des Kolbens 5 des Hydraulikzylinders 3, der gesteuert werden soll.
Wie in 9 gezeigt, umfasst das Hydraulik-Servosystems 135 eine NC-Einrichtung 137, einen Servomitnehmer 139, ein drehbares Servoventil 1, einen Stanzpressen-Hydraulikrylinder 3 und einen Kolben 5 und einen Positionssensor 141 zur Ermittlung der Verschiebung des Kolbens 5 etc.
In dem Stanzpressen-Hydraulik-Servosystem 135 wird die Kolbenverschiebungs-Anweisung a, entsprechend dem Bearbeitungsprozess von der NC-Einrichtung 137 an den Servomitnehmer 139 ausgegeben, und gleichzeitig wird die Druckwechsel-Anweisung b zum Wechsel des Hydraulikdrucks in einen Hochdruck oder einen Niederdruck an das lineare Stellglied 13 des drehbaren Servoventils 1 ausgegeben.
Um den Hochdruck festzulegen, ist das lineare Stellglied 13 in Betrieb, um den Schieber 11 nach rechts (in 2) zu bewegen. Der Servomitnehmer 139 wandelt die Kolbenverschiebungs-Anweisung a in elektrische Spannung und gibt sie als Drehanweisung c an den Servomotor 15 des drehbaren Servoventils 1 aus.
Da der Servomotor 15 in einem geeigneten Winkel gedreht wird, dreht sich der Schieber 11 des drehbaren Servoventils 1, und Drucköl (Hydraulikfluid) fließt über den Ölkanal 43 oder den Ölkanal 49 in die obere Kammer 41 oder die untere Kammer 47 des Hydraulikzylinders 3.
In diesem Ablauf ändert sich die Einfließmenge entsprechend dem Drehwinkel des Schiebers 11 des drehbaren Servoventils 1, und die Änderung des Drehwinkels passt zu der Änderung der Hubgeschwindigkeit des Kolbens 5.
Unter dem Kopfende des Kolbens 5 ist der Stanzstempel 143 installiert, und durch das Auftreffen des Kolbens 5 auf den Stempel wird das Stanzen ausgeführt.
Der Drehwinkel des Servomotors 15 wird durch einen optischen Drehgeber 16 ermittelt, der an dem hinteren Ende des Servomotors 15 installiert ist. Der Ermittlungswert d wird an den Servomitnehmer 139 zurückgegeben, um die Drehanweisung c mit dem Ermittlungswert d zu vergleichen und zuzuordnen.
Die Kolbenverschiebung e wird mit dem Positionssensor 141 ermittelt. Die mit dem Positionssensor 141 ermittelte Kolbenverschiebung e wird an die NC-Einrichtung 137 zurückgegeben und zur Zuordnung der Kolbenverschiebungs-Anweisung a verwendet, und gleichzeitig dem Servomitnehmer 139 als Geschwindigkeits-Rückmeldesignal e gemeldet.
Bezüglich 9 und 10 wird nun ein Anwendungsbeispiel des Hydraulik-Servosystems 135 zur Antriebssteuerung des Hydraulikzylinders einer hydraulisch angetriebenen Stanzpresse beschrieben.
In der Hubkurve des Hydraulikzylinders 3, der gesteuert werden soll, befinden sich die Punkte A und E am oberen Totpunkt des Kolbens 5 und an dieser Stelle wird durch den Schieber 11 des drehbaren Servoventils 1 von der Hydraulikquelle kommendes Drucköl (Hydraulikfluid) abgesperrt und es wird verhindert, dass es in die Ölkammern (41, 47) des Hydraulikzylinders 3 fließt.
Der Bereich A – B ist ein schneller Ansteuerungshub und es wird keine große Druckkraft benötigt, aber der Kolben 5 erreicht seine maximale Abwärtsgeschwindigkeit. In diesem Bereich wird die Druckwechselanweisung b zum Wechseln des Drucköls zum Niederdruck von der NC-Einrichtung 137 an das lineare Stellglied 13 ausgegeben, und gleichzeitig wird die Kolbenverschiebungs-Anweisung a (Hochgeschwindigkeits-Abwärts-Anweisung) als Drehanweisung c über den Servomitnehmer 139 an den Servomotor 15 ausgegeben.
Als Ergebnis bewegt sich die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 zum Ende der Niederdrucköffnung 87 und Niederdrucköl wird dem drehbaren Servoventil 1 zugeführt. Und durch den Servomotor 15 dreht sich der Schieber 11 entgegen dem Uhrzeigersinn, und sobald A-Anschluss und TB-Anschluss geöffnet sind, sind B-Anschluss und TA-Anschluss geschlossen, um dem Drucköl zu gestatten, mit Niederdruck P₂ von der Rohrleitung 43 zu der oberen Kammer 41 des Hydraulikzylinders 3 zu fließen, und der Kolben 5 läuft mit Hochgeschwindigkeit nach unten. Das Öl in der unteren Kammer des Hydraulikzylinders 3 wird über die Rohrleitung 53 und den TB-Anschluss in den Ölbehälter 61 abgelassen. Die Geschwindigkeit des Kolbens 5 ist dann am größten, wenn die Anschlussöffnung des Schiebers voll geöffnet ist.
Der Bereich B – C ist ein Stanzhub, bei dem bei niedriger Abwärtsgeschwindigkeit die große Druckkraft benötigt wird. Hier sollte erwähnt werden, dass der Punkt B die Position des Kopfendes des Kolbens zeigt, an dem das Kopfende des Stanzstempels, das unterhalb des Kolbens 5 eingerichtet ist, sich leicht oberhalb der Werkstückoberfläche befindet.
In diesem Bereich wird die Druckwechsel-Anweisung b für den Wechsel des Drucköls zum Hochdruck von der NC-Einrichtung an das lineare Steilglied 13 ausgegeben, und gleichzeitig wird die Kolbenverschiebungs-Anweisung a (Niedergeschwindigkeitsabwärtsanweisung) als die Drehanweisung c über den Servomitnehmer 139 an den Servomotor 15 ausgegeben.
Als Ergebnis bewegt sich die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 zu dem Hochdruck-Öffnungsende 91, und Hochdrucköl wird dem drehbaren Servoventil 1 zugeführt. Und durch den Servomotor 15 wird der Schieber 11 gedieht, und der durchlaufende Durchfluss des Drucköls, das dem Hydraulikzylinder 3 zugeführt wird, wird verringert, um die gewünschte Abwärtsgeschwindigkeit zu erreichen. Durch diesen Mechanismus wird ein Stanzen bei niedrigem Geräusch ermöglicht.
Der Bereich C – D stellt einen Hubbereich dar, in dem Späne nach unten abgeschüttelt werden, wobei keine große Druckkraft aber eine große Abwärtsgeschwindigkeit erforderlich ist.
Wie in Bereich A – B wird auch in diesem Bereich die Druckwechselanweisung b für den Wechsel des Drucköls zum Niederdruck P₂ von der NC-Einrichtung 137 an das lineare Stellglied 13 ausgegeben, und gleichzeitig wird die Kolbenverschiebungs-Anweisung a (Hochgeschwindigkeits-Abwärts-Anweisung) als die Drehanweisung c über den Servomitnehmer 139 an den Servomotor 15 ausgegeben.
Als Ergebnis wird Niederdrucköl dem drehbaren Servoventil 1 zugeführt. Und durch den Servomotor 15 wird der Schieber 11 in die Richtung gedieht, dass die Öffnung des durchlaufenden Durchflusses im Anpassungsbereich des Drucköls vergrößert wird, und der Hydraulikzylinder 3 wird so angepasst, dass die gewünschte Abwärtsgeschwindigkeit erreicht wird. Dadurch wird das Drucköl mit einem großen Durchfluss dem Hydraulikzylinder 3 zugeführt und der Kolben 5 läuft mit Hochgeschwindigkeit nach unten.
Der Bereich D – E ist ein schneller Rückhub, in dem der Kolben mit einer hohen Geschwindigkeit zu seinem Anfangszustand zurückkehrt.
In diesem Bereich wird die Druckwechselanweisung b für den Wechsel des Drucköls zum Niederdruck von der NC-Einrichtung 137 an das lineare Stellglied 13 ausgegeben, und gleichzeitig wird die Kolbenverschiebungs-Anweisung a (Hochgeschwindigkeits-Aufwärts-Anweisung) als die Drehanweisung c über den Servomitnehmer 139 an den Servomotor 15 ausgegeben.
Als Ergebnis bewegt sich die Druckölzuführöffnung 73 des Schiebers 11 zum Ende der Niederdrucköffnung 87, und Niederdrucköl wird dem drehbaren Servoventil 1 zugeführt. Außerdem wird der Schieber 11 durch den Servomotor 15 im Uhrzeigersinn gedreht, und sobald B-Anschluss und TA-Anschluss geöffnet sind, sind A-Anschluss und TB-Anschluss geschlossen, und das Drucköl fließt mit Niederdruck P₂ von der Rohrleitung 49 zu der unteren Kammer 47 des Hydraulikzylinders 3, und der Kolben 5 läuft mit Hochgeschwindigkeit nach oben. Da der Schieber 11 außerdem so gedreht wird, dass die Öffnung des durchlaufenden Durchflusses im Anpassungsbereich des Drucköls maximiert wird, läuft der Kolben 5 mit einer hohen Geschwindigkeit zum oberen Totpunkt. Das zurückkehrende Öl fließt über die Rohrleitung 57 und den TA-Anschluss zurück in den Ölbehälter 61.
Die vier Hubbereiche A – B, B – C, C – D und D – E stellen den Stanzprozess dar, in dem Hochdruck und Niederdruck richtig genutzt werden, und es ist ein System, das zum Stanzen bei großer Stanzlast verwendet wird, das heißt, wenn der Stanzöffnungsumfang groß ist oder wenn das Blech dick ist oder wenn die Zugfestigkeit des Werkstückes hoch ist.
Wenn die Stanzlast gering ist, gibt es andererseits keine Notwendigkeit den hohen Druck zu verwenden, und es gibt ein System zur Ausführung des Stanzvorgangs, in dem der Kolben in einem Niederdruckzustand stetig auf und ab läuft. Bei diesem Vorgang kann die Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 5, ohne dass das lineare Stellglied 13 in Betrieb ist, nur durch Drehen des Schiebers 11 gesteuert werden.
In der oben erwähnten Ausführungsform wird zwischen Hoch- und Niederdruck durch Hin- und Herbewegen des Schiebers 311 umgestellt, und die Auf- und Abwärtsbewegung des Hydraulikzylinders 303 wird durch die Drehung des Schiebers 311 umgestellt, aber umgekehrt kann zwischen Hoch- und Niederdruck durch die Drehung des Schiebers 311 umgestellt werden und die Auf- und Abwärtsbewegung des Hydraulikzylinders 303 kann durch Hin- und Herbewegen des Schiebers 311 umgestellt werden.
Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung erörtert.
11 bis 14 zeigen die zweite Ausführungsform des drehbaren Servoventils.
Das heißt, wie in 11 gezeigt, weist das drehbare Servoventil 301 eine Buchse 305 auf, die in den Ventil-Hauptkörper 303 eingepasst ist und an einer Seite in der Buchse 305 ist der erste drehbare Schieber 307 drehbar angeordnet und an der anderen Seite ist der zweite drehbare Schieber 309 drehbar angeordnet. An der anderen Seite des inneren Umfangs der Buchse 305 ist die Innenbuchse 311 eingepasst. Und auf einer Seite des Ventil-Hauptkörpers 303, zum Beispiel auf der rechten Seite in 11, ist das erste drehbare Stellglied 313 angeordnet, und der erste drehbare Schieber 307 ist mit dem Kopfende der Antriebswelle 315 des ersten drehbaren Stellgliedes 313 verbunden.
Auf der anderen Seite des Ventil-Hauptkörpers 303, zum Beispiel auf der linken Seite in 11, ist das zweite drehbare Stellglied 317 angeordnet und der zweite drehbare Schieber 309 ist mit dem Kopfende der Antriebswelle 319 des zweiten drehbaren Stellgliedes 317 verbunden. Die Darstellung des Aufbaus des ersten und zweiten drehbaren Stellgliedes 313 und 317 wurde weggelassen, sie sind jedoch mit Rotoren ausgestattet, die zum Beispiel elektrisch oder durch Fluiddruck gedreht werden.
Die Innenseite des drehbaren Schiebers 307 ist hohl und eine Druck-Zuführkammer 321 ist ausgebildet, und an der Druck-Zuführkammer 321 ist der erste Öffnungsbereich 323 und der zweite Öffnungsbereich 325 ausgebildet. Für weitere Einzelheiten wird auch auf 12 verwiesen. Das Drucköl wird durch den Antrieb einer Niederdruckpumpe 331 und einer Hochdruckpumpe 333 aus dem Ölbehälter 329 abgelassen, der in dem Hydraulikzuführkreislauf 327 installiert ist, und die Niederdruckrohrleitung 335 und die Hochdruckrohrleitung 337 befinden sich in freier Verbindung mit der Niederdrucköffnung P₁₁ und der Hochdrucköffnung P₁₂, die jeweils in dem Ventil-Hauptkörper 303 ausgebildet sind. Die Niederdrucköffnung P₁₁ und die Hochdrucköffnung P₁₂ verlaufen durch die Buchse 305 und den Ventil-Hauptkörper 303 und sind in Umfangsrichtung, angrenzend an den ersten Öffnungsbereich 323 angeordnet, der in dem ersten drehbaren Schieber 307 ausgebildet ist, und der erste Öffnungsbereich 323 ist, da der erste drehbare Schieber 307 sich dreht, wahlweise entweder in Verbindung mit der Niederdrucköffnung P₁₁ oder der Hochdrucköffnung P₁₂.
Der zweite Öffnungsbereich 325 ist in einer verlängerten Öffnung ausgebildet und ist sogar dann, wenn der erste drehbare Schieber 307 sich dreht, ständig mit der ersten Verbindungsöffnung P_B1 in Verbindung, die durch die Buchse 305 verläuft, und ein Verbindungskanal 339, der mit der ersten Verbindungsöffnung P_B1 verbunden ist, ist in dem äußeren Umfang der Buchse 305 ausgebildet.
Innerhalb des zweiten drehbaren Schiebers 309 gibt es zwei Hohlkammern, in denen eine Druckfluid-Einlasskammer 341 und eine Druckfluid-Ablasskammer 343 ausgebildet sind. In der Druckfluid-Einlasskammer 341 sind der dritte Öffnungsbereich 345 und der vierte Öffnungsbereich 347 ausgebildet. Für weitere Einzelheiten wird zugleich auf 13 verwiesen. Die zweite Verbindungsöffnung P_B2, die mit dem Verbindungskanal 339 in Verbindung steht, ist durch die Buchse 305 hindurch ausgebildet, und der dritte Öffnungsbereich 345, der mit dieser zweite Verbindungsöffnung P_B2 in Verbindung steht, ist in einer verlängerten Öffnung in Umfangsrichtung so ausgebildet, dass sogar dann, wenn der zweite drehbare Schieber 309 sich dreht, er ständig mit ihr in Verbindung steht.
Der vierte Öffnungsbereich 347 ist mit einem Abwärtsanschluss A für die Druckölzufuhr über die Rohrleitung 353 an die obere Ölkammer 351 des Zylinders 349 ausgestattet, der wie in 13 gezeigt, zum Beispiel mit einer Kolbenstange 349A als Antriebseinheit ausgestattet ist, und der vierte Öffnungsbereich 347 ist mit einem Aufwärtsanschluss B für die Druckölzufuhr über die Rohrleitung 357 an die untere Ölkammer 355 des Zylinders 349 ausgestattet. Der Abwärtsanschluss A und der Aufwärtsanschluss B laufen durch die Innenbuchse 311 und die Buchse 305 und den Ventil-Hauptkörper 303 und sind in Umfangsrichtung angrenzend an den vierten Öffnungsbereich 347 ausgebildet, und der vierte Öffnungsbereich 347 ist wahlweise mit dem Abwärtsanschluss A oder dem Aufwärtsanschluss B in Verbindung, da sich der zweite drehbare Schieber 309 dreht.
In der Druckfluid-Ablasskammer 343 sind der fünfte Öffnungsbereich 359 und der sechste Öffnungsbereich 361 ausgebildet. Für weitere Einzelheiten wird zugleich auf 14 verwiesen. Ein Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und ein Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B sind in Umfangsrichtung angrenzend an den fünften Öffnungsbereich 359 ausgebildet. Der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A läuft durch die Innenbuchse 311 und ist über den ersten Verbindungskanal 363A, der im Außenumfang der Innenbuchse 311 ausgebildet ist, in Verbindung mit dem Abwärtsanschluss A. Außerdem läuft der Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B durch die Innenbuchse 311 und die Buchse 305 und ist über den zweiten Verbindungskanal 363B, der im Außenumfang der Buchse 305 ausgebildet ist und eine Schnittstelle mit dem ersten Verbindungskanal 363A liefert, in Verbindung mit dem Aufwärtsanschluss B. Folglich ist der fünfte Öffnungsbereich 359 wahlweise mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A oder dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B in Verbindung, da sich der zweite drehbare Schieber 309 dreht.
Der sechste Öffnungsbereich 361 ist in einer verlängerten Form, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, ausgebildet, die in ständiger Verbindung mit dem Ablassanschluss T steht, der durch die Innenbuchse 311 und die Buchse 305 und den Ventil-Hauptkörper 303 läuft und in Verbindung mit dem Ölbehälter 329 steht, sogar wenn sich der zweite drehbare Schieber 309 dreht.
Durch den oben beschriebenen Aufbau wird das durch die Niederdruckpumpe 331 oder die Hochdruckpumpe 333 zugeführte Druckfluid zu der Niederdrucköffnung P₁₁ oder der Hochdrucköffnung P₁₂ geleitet, die an dem Ventil-Hauptkörper 303 ausgebildet sind, und durch die Drehung des ersten drehbaren Stellgliedes 313 wird eine Öffnung gewählt und das Druckfluid fließt von dem ersten Öffnungsbereich 323 in die Druck-Zuführkammer 321 des ersten drehbaren Schiebers 307.
Das in die Druck-Zuführkammer 321 fließende Druckfluid läuft von dem zweiten Öffnungsbereich 325 durch die erste Verbindungsöffnung P_B1 und wird über den Verbindungskanal 339 zu der zweiten Verbindungsöffnung P_B2 geleitet. Das Druckfluid fließt von dem dritten Öffnungsbereich 345, der sich in der Druckfluid-Einlasskammer 341 des zweiten drehbaren Schiebers 309 befindet, in die Druckfluid-Einlasskammer 341. Dem in die Druckfluid-Einlasskammer 341 geleiteten Druckfluid wird durch die Verbindung mit einem gewählten Anschluss, dem Abwärtsanschluss A oder dem Aufwärtsanschluss B, gestattet, von dem vierten Öffnungsbereich 347 entweder in die obere Ölkammer 351 oder die untere Ölkammer 355 des Zylinders 349 zu fließen, und bewegt zur Ausführung des Arbeitsablaufes die Kolbenstange 349A des Zylinders 349 nach oben und unten.
Der Abwärtsanschluss A ist über den ersten Verbindungskanal 363A in Verbindung mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und der Aufwärtsanschluss B ist über den zweiten Verbindungskanal 363B in Verbindung mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_B und der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_B sind wahlweise in Verbindung mit dem fünften Öffnungsbereich 359. Das heißt, wenn das Druckfluid von dem Abwärtsanschluss A der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 zugeführt wird, fließt das Druckfluid von dem Aufwärtsanschluss B über den zweiten Verbindungskanal 363B und dann von dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B über den fünften Öffnungsbereich 359 in die Druckfluid-Ablasskammer 343, und wird von dem Abflussanschluss T des sechsten Öffnungsbereichs 361 in den Ölbehälter 329 zurückgeführt.
Wenn das Druckfluid von dem Aufwärtsanschluss B der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 zugeführt wird, fließt das Druckfluid von dem Abwärtsanschluss A über den ersten Verbindungskanal 363A und dann von dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A über den fünften Öffnungsbereich 359 in die Druckfluid-Ablasskammer 343, und wird über den Abflussanschluss T des sechsten Öffnungsbereichs 361 in den Ölbehälter 329 zurückgeführt.
Folglich dient das drehbare Servoventil nach der vorliegenden Erfindung als ein hydraulisches Steuerventil für Werkzeugmaschinen und Zeichenmaschinen und führt sowohl die Drucksteuerung als auch die Durchflusssteuerung mit einem Ventil aus und erreicht dabei weniger Ölleckagen und Energieeinsparung, da kein Vorsteuerventil verwendet wird. Außerdem können hydraulische Rohrleitungen und elektrische Leitungen vereinfacht werden, um eine Kostenreduzierung zu erreichen, und die Installationsrichtung des Steuerventils ist nicht mehr eingeschränkt, wodurch Raumverschwendung eliminiert wird.
Nun wird die dritte Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
15 zeigt die dritte Ausführungsform des drehbaren Servoventils. Da der Teil der dritten Ausführungsform, der von der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform abweicht darin besteht, dass jeder Schieber so montiert ist, dass er sich in horizontaler Richtung frei hin- und herbewegen kann, wobei andere Teile die gleichen bleiben, wird gleichen Bauteilen das gleiche Bezugszeichen gegeben und deren Beschreibung wird weggelassen.
Bezüglich 15 weist das drehbare Servoventil 301 nun die Buchse 367 auf, die in dem Ventil-Hauptkörper 365 eingepasst ist und an einer Seite der Buchse 367 ist der erste Gleitschieber 369 so montiert, dass er sich in horizontaler Richtung frei hin- und herbewegen kann und auf der anderen Seite ist der zweite Gleitschieber 371 so montiert, dass er sich in horizontaler Richtung frei hin- und herbewegen kann. Auf einer Seite des Ventil-Hauptkörpers 365, zum Beispiel auf der rechten Seite in 15, ist das erste Gleitstellglied 373 montiert, und an dem Kopfende der Antriebswelle 375 des ersten Gleitstellglieds 373 ist der erste Gleitschieber 369 damit verbunden.
Auf der anderen Seite des Ventil-Hauptkörpers 365, zum Beispiel auf der linken Seite in 15, ist das zweite Gleitstellglied 377 angeordnet, und an dem Kopfende der Antriebswelle 379 des zweiten Gleitstellglieds 377, ist der zweite Gleitschieber 371 damit verbunden. Der Aufbau der ersten und zweiten Gleitstellglieder 373 und 377 ist nicht dargestellt, aber sie sind, zum Beispiel mit direkt wirkenden Motoren, konfiguriert.
Die Innenseite des ersten Gleitschiebers 369 ist hohl, mit einer darin ausgebildeten Druckzuführkammer 381, und in dieser Druckzuführkammer 381 sind der erste Öffnungsbereich 383 und der zweite Öffnungsbereich 385 ausgebildet. Angrenzend an den ersten Öffnungsbereich 383 ist eine Niederdrucköffnung P₁₁, und eine Hochdrucköffnung P₁₂ in axialer Richtung rechts und links ausgebildet und durchlaufen die Buchse 367 und den Ventil-Hauptkörper 365, und die Niederdrucköffnung P₁₁ steht in Verbindung mit der Niederdruckpumpe 331, und die Hochdrucköffnung P₁₂ steht in Verbindung mit der Hochdruckpumpe 333.
Folglich gestattet die Bewegung des ersten Gleitschiebers 369 in horizontaler Richtung durch die Einwirkung des ersten Gleitstellgliedes 373, dem ersten Öffnungsbereich 383 wahlweise mit der Niederdrucköffnung P₁₁ oder der Hochdrucköffnung P₁₂ in Verbindung zu stehen.
Der zweite Öffnungsbereich 385 ist in einem verlängerten Öffnungsprofil ausgebildet, das sich in axialer Richtung so ausdehnt, dass es ständig mit der ersten Verbindungsöffnung P_B1 in Verbindung steht, die durch die Buchse 367 läuft, selbst wenn der erste Gleitschieber 369 in horizontale Richtung läuft, und ein Verbindungskanal 387, der mit der ersten Verbindungsöffnung P_B1 verbunden ist, ist in dem Außenumfang der Buchse 367 ausgebildet.
in dem zweiten Gleitschieber 371 gibt es zwei Hohlkammern, in denen eine Druckfluid-Einlasskammer 389 und eine Druckfluid-Ablasskammer 391 ausgebildet sind. Die Druckfluid-Einlasskammer 389 ist mit dem dritten Öffnungsbereich 393 und dem vierten Öffnungsbereich 395 ausgestattet und die zweite Verbindungsöffnung P_B2 ist zur Verbindung mit dem Verbindungskanal 387 ausgebildet und läuft durch die Buchse 367, und der dritte Öffnungsbereich 393 ist zur Verbindung mit der zweite Verbindungsöffnung P_B2 in einem verlängerten Öffnungsprofil ausgebildet, das sich in axialer Richtung so ausdehnt, dass es ständig mit der zweiten Verbindungsöffnung P_B2 in Verbindung steht, selbst wenn der zweite Gleitschieber 371 in horizontale Richtung läuft.
Der vierte Öffnungsbereich 395 weist, für die Zufuhr von Druckfluid durch die Rohrleitung 353 zu der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349, einen Abwärtsanschluss A auf, und er weist für die Zufuhr von Druckfluid durch die Rohrleitung 357 zu der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 einen Aufwärtsanschluss B auf, wobei der Abwärtsanschluss A und der Aufwärtsanschluss B durch die Buchse 367 und den Ventil-Hauptkörper 365 verlaufen und in axialer Richtung an die rechten und linken Seiten des vierten Öffnungsbereichs 395 angrenzen. Wenn der zweite Gleitschieber 371 in horizontale Richtung läuft, steht der vierte Öffnungsbereich 395 wahlweise mit dem Abwärtsanschluss A oder dem Aufwärtsanschluss B in Verbindung.
Die Druckfluid-Ablasskammer 391 ist mit dem fünften Öffnungsbereich 397 und dem sechsten Öffnungsbereich 399 ausgestattet und ein Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und ein Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B sind in axialer Richtung angrenzend an die rechten und linken Seiten des fünften Öffnungsbereichs 397 angeordnet. Der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A läuft durch die Buchse 367 und steht mit dem Abwärtsanschluss A über den ersten Verbindungskanal 401A in Verbindung, der in dem Außenumfang der Buchse 367 ausgebildet ist. Außerdem läuft der Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B durch die Buchse 367 und steht mit dem Aufwärtsanschluss B über den zweiten Verbindungskanal 401B in Verbindung, der in dem Außenumfang der Buchse 367 ausgebildet ist. Dadurch dass dem zweiten Gleitschieber 371 gestattet wird, in horizontale Richtung zu laufen, steht folglich der fünfte Öffnungsbereich 397 wahlweise in Verbindung mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A oder dem Aufwärtsanschluss T_B.
Der sechste Öffnungsbereich 399 ist in einem verlängerten Öffnungsprofil ausgebildet, das sich in axialer Richtung so ausdehnt, dass es ständig mit dem Ölablassanschluss T in Verbindung steht, der durch die Buchse 367 und den Ventil-Hauptkörper 365 läuft, und mit dem Ölbehälter 329 in Verbindung ist, selbst wenn der zweite Gleitschieber 371 in horizontale Richtung läuft.
Durch den oben beschriebenen Aufbau wird das durch die Niederdruckpumpe 331 oder die Hochdruckpumpe 333 zugeführte Druckfluid an die Niederdrucköffnung P₁₁ oder die Hochdrucköffnung P₁₂ geleitet, die in dem Ventil-Hauptkörper 365 angeordnet sind, und eine der Öffnungen wird durch den horizontalen Hub des ersten Gleitstellgliedes 373 gewählt, und das Druckfluid fließt von dem ersten Öffnungsbereich 383 in die Druckzuführkammer 381 des ersten Gleitschiebers 369 ein.
Das Druckfluid, das in die Druckzuführkammer 381 einfließt, passiert von dem zweiten Öffnungsbereich 385 die erste Verbindungsöffnung P_B1 und wird über den Verbindungskanal 387 in die zweite Verbindungsöffnung P_B2 geleitet. Das Druckfluid fließt von dem dritten Öffnungsbereich 393, der in der Druckfluid-Einlasskammer 389 des zweiten Gleitschiebers 371 angeordnet ist, in die Druckfluid-Einlasskammer 389 ein. Sobald das Druckfluid in das Innere der Druckfluid-Einlasskammer 389 geführt wurde, kann es mit einem ausgewählten Abwärtsanschluss A oder Aufwärtsanschluss B in dem vierten Öffnungsbereich 395 in Verbindung stehen, dem Druckfluid innerhalb der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 wird dann gestattet, in die untere Ölkammer 355 zu fließen, und die Kolbenstange 349A des Zylinders 349 wird veranlasst, in vertikale Richtung zu laufen, wodurch der Arbeitsablauf stattfinden kann.
Der Abwärtsanschluss A steht über den ersten Verbindungskanal 401A mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A in Verbindung, der Aufwärtsanschluss B steht über den zweiten Verbindungskanal 401B mit dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B in Verbindung, und dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B wird gestattet, wahlweise mit dem fünften Öffnungsbereich 397 in Verbindung zu stehen. Das heißt, sobald das Druckfluid von dem Abwärtsanschluss A der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 zugeführt wurde, fließt das Druckfluid bei dem Aufwärtsanschluss B über den zweiten Verbindungskanal 401B von dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B durch den fünften Öffnungsbereich 397 in die Druckfluid-Ablasskammer 391, und das Druckfluid wird von dem sechsten Öffnungsbereich 399 über den Ablassanschluss T in den Ölbehälter 329 zurückgeführt.
Sobald das Druckfluid von dem Aufwärtsanschluss B der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 zugeführt wurde, fließt das Druckfluid bei dem Abwärtsanschluss A über den ersten Verbindungskanal 401A von dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A durch den fünften Öffnungsbereich 397 in die Druckfluid-Ablasskammer 391, und das Druckfluid wird von dem sechsten Öffnungsbereich 399 über den Ablassanschluss T in den Ölbehälter 329 zurückgeführt.
Folglich sind die Effekte die selben wie in der zweiten Ausführungsform; sowohl die Drucksteuerung als auch die Durchflusssteuerung können mit einem Ventil ausgeführt werden, weniger Ölleckagen und Energieeinsparung werden erreicht, hydraulische Rohrleitungen und elektrische Leitungen können vereinfacht werden, um eine Kostenreduzierung zu erreichen, und die Installationsrichtung des Steuerventils ist nicht mehr eingeschränkt, wodurch Raumverschwendung eliminiert wird.
Nun wird die vierte Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung erläutert.
16 und 17 zeigen die vierte Ausführungsform des drehbaren Servoventils. Das Meiste der vierten Ausführungsform ist mit der zweiten Ausführungsform identisch, und was sich davon unterscheidet ist, dass die vierte Ausführungsform nicht mit einer Innenbuchse 311 ausgestattet ist und der Abwärtsanschluss A und der Aufwärtsanschluss B stehen nicht mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B in Verbindung, sondern sie sind unabhängig, und andere Elemente weisen den selben Aufbau auf. Folglich wird gleichen Bauteilen das gleiche Bezugszeichen gegeben und deren Beschreibung wird weggelassen, und die Erläuterung behandelt nur die unterschiedlichen Abschnitte.
Bezüglich 16 und 17 besteht nun ein Teil, der sich von der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform unterscheidet, in dem Fehlen der Innenbuchse 311, und die integrale Buchse 403 ist mit dem zweiten drehbaren Schieber 309 ausgestattet, der durch das zweite drehbare Stellglied 317 gedreht wird. Die in dem zweiten drehbaren Schieber 309 ausgebildete Druckfluid-Einlasskammer 341 ist mit einem dritten Öffnungsbereich 345 und einem vierten Öffnungsbereich 347 ausgestattet, und der vierte Öffnungsbereich 347 ist wahlweise mit dem Abwärtsanschluss A oder dem Aufwärtsanschluss B in Verbindung, und der Abwärtsanschluss A ist so ausgebildet, dass er durch die Buchse 403 und den Ventil-Hauptkörper 303 läuft und über die Rohrleitung 353 mit der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 in Verbindung steht. Der Aufwärtsanschluss B ist so ausgebildet, dass er durch die Buchse 403 und den Ventil-Hauptkörper 303 läuft und über die Rohrleitung 357 mit der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 in Verbindung steht.
Auf der anderen Seite ist die Druckfluid-Ablasskammer 343 in dem zweiten drehbaren Schieber mit dem fünften Öffnungsbereich 359 und dem sechsten Öffnungsbereich 361 ausgestattet, und der fünfte Öffnungsbereich 359 steht wahlweise mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A oder dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B in Verbindung, und der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A ist so aufgebaut, dass er die Buchse 403 und den Ventil-Hauptkörper 303 durchläuft. Wie in 17 gezeigt, steht der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A über die Rohrleitung 407 mit dem oberen Ölkammer-Ölablassanschluss 405, der in der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 angeordnet ist, in Verbindung, und der Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B durchläuft die Buchse 403 und den Ventil-Hauptkörper 303 und steht über die Rohrleitung 411 mit dem unteren Ölkammer-Ölablassanschluss 409, der in der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 angeordnet ist, in Verbindung.
Sobald die Kolbenstange 349A des Zylinders 349 nach unten läuft, dreht sich das zweite drehbare Stellglied 317 durch den obigen Aufbau in der Art, dass der vierte Öffnungsbereich 347 mit dem Abwärtsanschluss A in Verbindung stehen kann, und das Drucköl passiert von dem vierten Öffnungsbereich 347 den Abwärtsanschluss A und bewirkt, dass die Kolbenstange 349A nach unten läuft. Bei diesem Vorgang wird das Öl innerhalb der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 von dem fünften Öffnungsbereich 359 über den Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B von dem unteren Ölkammer-Ölablassanschluss 409 der unteren Ölkammer abgelassen, passiert von dem sechsten Öffnungsbereich 361 den Ölablassanschluss T und fließt in den Ölbehälter 329 zurück.
Sobald die Kolbenstange 349A des Zylinders 349 nach oben läuft, dreht sich das zweite drehbare Stellglied 317 in der Art, dass der vierte Öffnungsbereich 347 mit dem Auf wärtsanschtuss B in Verbindung stehen kann, und das Drucköl passiert von dem vierten Öffnungsbereich 347 den Aufwärtsanschluss B und bewirkt, dass die Kolbenstange 349A nach oben läuft. Bei diesem Vorgang wird das Öl innerhalb der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 von dem fünften Öffnungsbereich 359 über den Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A von dem oberen Ölkammer-Ölablassanschluss 405 der oberen Ölkammer abgelassen, passiert von dem sechsten Öffnungsbereich 361 den Ölablassanschluss T und fließt in den Ölbehälter 329 zurück.
Folglich sind die Auswirkungen identisch mit denen in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, und da keine Innenbuchse 311 benötigt wird und kein erster und kein zweiter Verbindungskanal 363A und 363B eingebaut sein müssen, kann eine weitere Kostenreduzierung erreicht werden.
Nun wird die Beschreibung der fünften Ausführungsform des drehbaren Servoventils nach der vorliegenden Erfindung gegeben.
18 zeigt die fünfte Ausführungsform des drehbaren Servoventils. Das Meiste der fünften Ausführungsform ist mit der dritten Ausführungsform identisch, und was sich davon unterscheidet ist, dass der Abwärtsanschluss A und der Aufwärtsanschluss B nicht mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B in Verbindung stehen, sondern sie sind unabhängig, und andere Element weisen den selben Aufbau auf. Folglich wird gleichen Bauteilen das gleiche Bezugszeichen gegeben und deren Beschreibung wird weggelassen, und die Erläuterung behandelt nur die unterschiedlichen Abschnitte.
Bezüglich 18 ist nun der zweite Gleitschieber 371 in der integralen Buchse 413 montiert und die Druckfluid-Einlasskammer 389, die in dem zweite Gleitschieber 371 ausgebildet ist, ist mit dem dritten Öffnungsbereich 393 und dem vierten Öffnungsbereich 395 ausgestattet, und der vierte Öffnungsbereich 395 ist wahlweise mit dem Abwärtsanschluss A oder dem Aufwärtsanschluss B in Verbindung, und der Abwärtsanschluss A ist so ausgebildet, dass er durch die Buchse 413 und den Ventil-Hauptkörper 365 läuft und über die Rohrleitung 353 mit der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 in Verbindung steht. Der Aufwärtsanschluss B ist so ausgebildet, dass er durch die Buchse 413 und den Ventil- Hauptkörper 365 läuft und über die Rohrleitung 357 mit der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 in Verbindung steht.
Auf der anderen Seite ist die Druckfluid-Ablasskammer 391, die in dem zweiten drehbaren Schieber 371 ausgebildet ist, mit dem fünften Öffnungsbereich 397 und dem sechsten Öffnungsbereich 399 ausgestattet, und der fünfte Öffnungsbereich 397 steht wahlweise mit dem Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A und dem Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B in Verbindung, und der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A ist so aufgebaut, dass er die Buchse 413 und den Ventil-Hauptkörper 365 durchläuft. Der Abschnitt, der sich von der dritten Ausführungsform unterscheidet ist, dass der Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A über die Rohrleitung 407 mit dem oberen Ölkammer-Ölablassanschluss 405, der in der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 angeordnet ist, in Verbindung steht, und der Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B durchläuft die Buchse 413 und den Ventil-Hauptkörper 365, und steht über die Rohrleitung 411 mit dem unteren Ölkammer-Ölablassanschluss 409, der in der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 angeordnet ist, in Verbindung.
Sobald die Kolbenstange 349A des Zylinders 349 nach unten läuft, arbeitet das zweite Gleitstellglied 377 durch den obigen Aufbau in der Art, dass der vierte Öffnungsbereich 395 mit dem Abwärtsanschluss A in Verbindung stehen kann, und das Drucköl passiert von dem vierten Öffnungsbereich 395 den Abwärtsanschluss A und bewirkt, dass die Kolbenstange 349A nach unten läuft. Bei diesem Vorgang wird das Öl innerhalb der unteren Ölkammer 355 des Zylinders 349 von dem fünften Öffnungsbereich 397 über den Ablassseiten-Aufwärtsanschluss T_B von dem oberen Ölkammer-Ölablassanschluss 405 abgelassen, passiert von dem sechsten Öffnungsbereich 399 den Ölablassanschluss T und fließt in den Ölbehälter 329 zurück.
Sobald die Kolbenstange 349A des Zylinders 349 nach oben läuft, arbeitet das zweite Gleitstellglied 377 in der Art, dass der vierte Öffnungsbereich 395 mit dem Aufwärtsanschluss B in Verbindung stehen kann, und das Drucköl passiert von dem vierten Öffnungsbereich 395 den Aufwärtsanschluss B und bewirkt, dass die Kolbenstange 349A nach oben läuft. Bei diesem Vorgang wird das Öl innerhalb der oberen Ölkammer 351 des Zylinders 349 von dem fünften Öffnungsbereich 397 über den Ablassseiten-Abwärtsanschluss T_A von dem oberen Ölkammer-Ölablassanschluss 405 abgelassen, passiert von dem sechsten Öffnungsbereich 399 den Ölablassanschluss T und fließt in den Ölbehälter 329 zurück.
Folglich sind die Auswirkungen identisch mit denen in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform, und da kein erster und kein zweiter Verbindungskanal 401A und 401B eingebaut sein müssen, kann eine weitere Kostenreduzierung erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch Bereitstellung geeigneter Änderungen in anderen Formen ausgeführt werden. Zum Beispiel kann das Profil jedes Öffnungsbereichs und jedes Anschlusses rund oder rechteckig sein und frei nach den erforderlichen Druck- und Durchflussmerkmalen kombiniert werden. Außerdem kann jeder Öffnungsbereich und jeder Anschluss nicht nur an einer Seite angeordnet sein, sondern eine Vielzahl von Öffnungsbereichen und Anschlüssen kann symmetrisch rechts und links angeordnet sein, um den Durchfluss zu erhöhen, und wenn ein großer Druckwert gesteuert werden muss, ist eine benötigte Anzahl von Öffnungen, wie P₁, P₂, ..., P_n möglich. Außerdem kann durch Bezeichnen jedes Anschlusses mit A, B, ..., n, und T_A, T_B, ..., T_n die Durchflusssteuerung des zu steuernden hydraulischen Systems (zum Beispiel Zylinder etc.) frei festgelegt werden, und sie können auch in verschiedene Abteilungen aufgeteilt werden.
In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, in dem Öl als Druckfluid verwendet wurde, es kann jedoch auch Luft verwendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Nach jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist es möglich, Steuerventile, von denen in einem herkömmlichen Beispiel üblicherweise zwei benötigt werden, durch ein drehbares Servoventil zu ersetzen. Als Ergebnis kann die Zeit der Druckausbreitung, verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel, bedeutend verkürzt werden, die Ventilansprechzeit wird verbessert, und es wird eine Hochgeschwindigkeits-Hydrauliksteuerung möglich. Da auch eine Raum- und Größenreduzierung der Anlage möglich wird, und die Anzahl der hydraulischen Rohrleitungen und der elektrischen Leitungen verringert wird, kann die Anlage zusätzlich vereinfacht werden. Ferner kann die Reduzierung der Anzahl der Ventile die Gefahr von Ölleckagen verringern, und es kann eine Energieeinsparung erreicht werden. Au ßerdem gibt es keine Einschränkung bei der Montagerichtung der Ventile und eine Platzverschwendung kann eliminiert werden.
Nach dem oben erwähnten drehbaren Servoventil kann, zusätzlich zu der Funktion des Richtungsumstellungs-Druckölventils, die Ermittlung des Drehwinkels des Schiebers mit einem optischen Drehgeber und eine genaue Steuerung des Servomotors eine stufenlose Steuerung des Durchflusses ermöglichen. Insbesondere kann die Verwendung eines optischen Drehgebers eine hochgenaue Steuerung erreichen, die fast frei ist vom Einfluss durch Temperaturänderungen.
Wenn das hydraulische Servosystem, das das drehbare Servoventil nach der vorliegenden Erfindung verwendet, auf die Steuerung eines Stanzpressen-Hydraulikzylinders angewendet wird, kann die Geschwindigkeit und die Druckkraft des Hydraulikzylinders mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit gesteuert werden.

Claims

Servoventil, das umfasst: einen Ventil-Hauptkörper (303; 365), der mit einer Vielzahl von Einlassanschlüssen (P₁₁, P₁₂) zum Einlassen einer Vielzahl von Druckfluiden, die voneinander verschiedene Drücke haben, und einer Vielzahl von Zuführanschlüssen (A, B) zum Zuführen einer Vielzahl eingelassener Druckfluide zu den gewünschten Antrieben versehen ist; einen ersten beweglichen Schieber (307, 369), der einen Hohlraum hat und so installiert ist, dass er in den Ventil-Hauptkörper (303; 365) eingeführt wird und sich dabei frei bewegen kann, und der selektiv zulässt, dass einer der Vielzahl von Einlassanschlüssen (P₁₁, P₁₂) mit dem Hohlraum in Verbindung tritt; ein erstes bewegliches Stellglied (313; 373) zum Bewegen des ersten beweglichen Schiebers (307; 369); einen zweiten beweglichen Schieber (309; 371), der einen Hohlraum hat und so installiert ist, dass er in den Ventil-Hauptkörper (303; 365) eingeführt wird und sich dabei frei bewegen kann; und ein zweites bewegliches Stellglied (317; 377) zum Bewegen des zweiten beweglichen Schiebers (309; 371), dadurch gekennzeichnet, dass der erste bewegliche Schieber (307; 369) an einer Seite des Ventil-Hauptkörpers (303; 365) vorhanden ist, dadurch, dass der zweite bewegliche Schieber (309; 371) an der anderen Seite des Ventil-Hauptkörpers (303; 365) vorhanden ist und selektiv zulässt, dass einer der Vielzahl von Zuführanschlüssen (A, B) mit dem Hohlraum in Verbindung tritt, und dadurch, dass der Ventil-Hauptkörper (303; 365) einen Verbindungsdurchlass (339; 387) hat, der Druckfluide in den Hohlräumen des ersten und des zweiten beweglichen Schiebers (307; 309; 369; 371) miteinander verbindet.
Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Einlassanschlüssen (P₁₁, ₁₂) eine Hochdrucköffnung (P₁₂) zum Einlassen von Hochdruckfluid sowie eine Niederdrucköffnung (P₁₁) zum Einlassen von Niederdruckfluid enthält und die Vielzahl von Zuführanschlüssen (A, B) einen Abstiegsanschluss (A) zum Zuführen von Druckfluid zu der oberen Kammer (351) des Zylinders (349), der durch das Druckfluid betrieben wird, und einen Anstiegsanschluss (B) zum Zuführen von Druckfluid zu der unteren Kammer (355) des Zylinders (349) enthält.
Servoventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlraumwand des ersten beweglichen Schiebers (307; 369) mit einem ersten Öffnungsabschnitt (323; 383), der selektiv mit der Vielzahl von Einlassanschlüssen (P₁₁, P₁₂) in Verbindung treten kann, sowie mit einem zweiten Öffnungsabschnitt (325; 385) versehen ist, der mit dem Verbindungsdurchlass (339; 387) des Ventil-Hauptkörpers (303; 365) in Verbindung steht, und der zweite bewegliche Schieber (309; 371) mit einer hohlen Druckfluid-Einströmkammer (341; 389) sowie einer Druckfluid-Ablasskammer (343; 391) versehen ist und die Druckfluid-Einströmkammer (341; 389) mit einem dritten Öffnungsabschnitt (345; 393), der mit dem Verbindungsdurchlass (339; 387) in Verbindung steht, sowie einem vierten Öffnungsabschnitt (347; 395) versehen ist, der selektiv mit einem Abstiegsanschluss (A) und einem Anstiegsanschluss (B) in Verbindung stehen kann, die mit der oberen Kammer (351) bzw. der unteren Kammer (335) des Zylinders (349) in Verbindung stehen, und die Druckfluid-Ablasskammer (343; 391) mit einem fünften Öffnungsabschnitt (359; 397), der selektiv mit einem Ablassseiten-Abstiegsanschluss (T_A) und einem Ablassseiten-Anstiegsanschluss (T_B) in Verbindung treten kann, sowie einem sechsten Öffnungsabschnitt (361; 399) versehen ist, der mit einem Ölablaufanschluss (T) in Verbindung steht, der mit einem Ölbehälter (329) verbunden ist.
Servoventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablassseiten-Anstiegsanschluss (T_B) mit dem Abstiegsanschluss (A) und dem Anstiegsanschluss (B) über einen ersten bzw. einen zweiten Verbindungsdurchlass (363A, 363B; 401A, 401B) in Verbindung steht.
Servoventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablassseiten-Anstiegsanschluss (T_B) mit einem unteren Ölablaufanschluss bzw. einem oberen Ölablaufanschluss in Verbindung steht, die sich an der oberen Kammer (351) bzw. der unteren Kammer (355) des Zylinders (349) befinden.
Servoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste bewegliche Schieber ein erster Drehschieber (307) ist, dadurch, dass der zweite bewegliche Schieber ein zweiter Drehschieber (309) ist, wobei der erste und der zweite Drehschieber (307; 309) so installiert sind, dass sie in den Ventil-Hauptkörper (303) eingeführt werden und sich dabei frei drehen können, dadurch, dass das erste bewegliche Stellglied ein erstes Dreh-Stellglied (313) zum Drehen des ersten Drehschiebers (307) ist, und dass das zweite bewegliche Stellglied ein zweites Dreh-Stellglied (317) zum Drehen des zweiten Drehschiebers (309) ist.
Servoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste bewegliche Schieber ein erster Gleitschieber (369) ist, dadurch, dass der zweite bewegliche Schieber ein zweiter Gleitschieber ist, wobei der erste und der zweite Gleitschieber (369; 371) so installiert sind, dass sie in den Ventil-Hauptkörper (303) eingeführt werden und sich dabei frei hin- und herbewegen können, dadurch dass das erste bewegliche Stellglied ein erstes Gleit-Stellglied (373) zum Verschieben des ersten Gleitschiebers (369) ist, und dadurch, dass das zweite bewegliche Stellglied ein zweiter Gleitschieber (377) zum Verschieben der zweiten Gleitspule (371) ist.
Servoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bewegliche Schieber ein Drehschieber (307) ist, die so installiert ist, dass sie in den Ventil-Hauptkörper (303) eingeführt wird und sich dabei frei drehen kann, dadurch, dass der zweite bewegliche Schieber ein Gleitschieber (371) ist, der so installiert ist, dass er in den Ventil-Hauptkörper (303) eingeführt wird und sich dabei frei hin- und herbewegen kann, und dadurch, dass das erste bewegliche Stellglied ein Dreh-Stellglied (313) zum Drehen der Drehschieber (307) ist, und dadurch, dass das zweite bewegliche Stellglied ein Gleit-Stellglied (377) zum Verschieben des Gleitschiebers (371) ist.
Stanzpressen-Hydraulik-Servosystem, das umfasst: eine Vielzahl von Druckquellen zum Zuführen einer Vielzahl von Druckfluiden mit voneinander verschiedenen Drücken; einen Stanzpressen-Hydraulikzylinder (3); einen Ventil-Hauptkörper (303; 365), der mit einer Vielzahl von Einlassanschlüssen (P₁₁, P₁₂) zum Einlassen der Vielzahl von Druckfluiden sowie einer Vielzahl von Zuführanschlüssen (A, B) zum Zuführen der Vielzahl eingelassener Druckfluide zu einer oberen Kammer (351) oder einer unteren Kammer (355) eines Hydraulikzylinders (349) versehen ist; einen ersten beweglichen Schieber (307; 369), der einen Hohlraum hat und so installiert ist, dass er sich frei in dem Ventil-Hauptkörper (303; 365) bewegen kann, und der selektiv zulässt, dass einer der Vielzahl von Einlassanschlüssen (P₁₁, P₁₂) mit dem Hohlraum in Verbindung tritt; ein erstes bewegliches Stellglied (313; 373) zum Bewegen des ersten beweglichen Schiebers (307; 369); einen zweiten beweglichen Schieber (309; 371), der einen Hohlraum hat und so installiert ist, dass er in den Ventil-Hauptkörper (303; 365) eingeführt wird und sich dabei frei bewegen kann; ein zweites bewegliches Stellglied (317; 377) zum Bewegen des zweiten beweglichen Schiebers (309; 371) und eine Steuereinrichtung (309, 313; 371, 373) zum unabhängigen Steuern der Bewegung des ersten und des zweiten beweglichen Schiebers (307, 309; 369, 371), dadurch gekennzeichnet, dass: der erste bewegliche Schieber (307; 369) an einer Seite des Ventil-Hauptkörpers (303; 365) vorhanden ist, dadurch, dass der zweite bewegliche Schieber (309; 371) an der anderen Seite des Ventil-Hauptkörpers (303; 365) vorhanden ist und selektiv zulässt, dass einer der Vielzahl von Zuführanschlüssen (A, B) mit dem Hohlraum in Verbindung tritt, und dadurch, dass der Ventil-Hauptkörper (303; 365) einen Verbindungsdurchlass (339; 387) hat, der Druckfluide in den Hohlräumen des ersten und des zweiten beweglichen Schiebers (307, 309; 369, 371) miteinander verbindet.
Stanzpressen-Hydraulik-Servosystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren eine Einrichtung (16) zum Erfassen eines Drehwinkels des ersten beweglichen Schiebers (307, 309) umfasst.
Stanzpressen-Hydraulik-Servosystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (16) zum Erfassen des Drehwinkels ein Drehgeber ist.