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Rädergetriebe mit hydraulischer Schaltung der Schieberäder Die Erfindung
betrifft eine Schaltvorrichtung zum Schalten der Schieberäder, insbesondere von
Werkzeugmaschinen, nach Patent 695882.
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In diesem Patent wurde erstmalig vorgeschlagen, einen Verschiebekolben
zur Schaltung ,der Radsätze zu verwenden, der bei Beendigung .der jeweilig eingestellten
Schaltverschiebung den zum Verschieben erforderlichen Öldruck selbsttätig absperrt.
Zu diesem Zweck wurden zwei Kolben verwendet, die in zwei gleichachsigen Schaltzylindern
bewegt wurden, welche im Abstand der größtmöglichsten Schaltbewegung voneinander
angeordnet waren. Je nach der vorher eingenommenen Einstellung wurde :der Verschiebekolben
entweder von dem oberen oder dem unteren Schaltzylinder gesteuert. Entscheidend
für die jeweilige Ölführung, d. h. für die Einstellung .des Wählerventils, war die
augenblickliche Stellung des Verschiebekolbens und,die gewünschte Bewegungsrichtung.
Wenn beispielsweise das Vorgelege nach Mitte verschoben werden sollte, so maßte
das Drucköl dem oberen oder unteren Zylinder zugeführt werden, je nachdem, ob der
Kolben in der oberen oder unteren Endstellung stand. Die Wählerschaltung maßte also
so eingerichtet werden, daß immer die ganze Reihe in ein und demselben Drehsinn
.durchgeschaltet würde, und es müßte auch Vorsorge getroffen werden, daß der Verschiebekolben
bei diesem Durchschalten seine Bewegung auch jeweils zu Ende durchführte, weil sonst
die Stellung des Kolbens nicht mehr mit der Einstellung des Wählerventils übereinstimmte.
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Außerdem war durch die zweiseitige Anordnung der Schaltzylinder eine
verhältnismäßig große Baulänge der :ganzen Vorrichtung bedingt, welche .die Montage
erschwerte und die Herstellung verteuerte.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung, die eine Verbesserung
und weitere Ausbildung des Gegenstandes des Patents 695 882
darstellt, dadurch
vermieden, daß alle Längsnuten oder konzentrischen Ausnehmungen, die für :die Selbststeuerung
.des die End- und Zwischeneinstellungen der Räder ausführenden Verschiebekolbens
erforderlich sind, am Umfang eines einzigen Kolbens angeordnet sind und mit den
_dazugehörigen Zu- und Abflußleitungen derart zusammenwirken, daß die jeweils durch
das Wählerventil geöffnete Zuflußleitu.ng mit .der der gewünschten Kolbenverstellung
entsprechenden Längsnut oder konzentrischen Ausneh.mung bis zur Erreichung :dieser
Stellung in Verbindung steht, während der, dazugehörige Abfluß offen ist, so daß
der Verschiebekolben, unabhängig von seiner augenblicklichen Stellung, in die beliebig
.am Wählerventil vorwärts oder rückwärts einstellbare Stellung bewegt wird. Zu .diesem
Zweck werden die für die Aufwärts-
Bewegung .des Kolbens dienenden
Längsnuten durch Innenbohrungen oder Nebennuten mit der unteren Kolbendruckseite,
diejenigen für die Abwärtsbewegung mit der oberen Kolbendruckseite verbunden. Die
einander zugeordneten Zu- und Abflußöffnungen im Schaltzylinder werden außerdem
so angeordnet, daß sie nach Erreichung der gewünschten Kolben= stellung .gleichzeitig
miteinander selbsttätig geschlossen werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigen Abb. i einen Längsschnitt durch einen Schaltzylinder, Abb. 2 und
3 dessen Dreifachkolben in Mittelstellung, Abb. 4. eine andere Ausführungsform der
Vorrichtung zur Vierfachschaltung, bei der der Kolben und der Zylinder in Abwicklung
dargestellt sind, Abb. 5 einen Schnitt in Richtung A-A der Abb. :1. ,durch den Schaltzylinder
mit Kolben, Abb. 6 schematische Darstellungen :der verschiedenen Kolbenstellungen
zur Vierfachschaltun:g.
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In ,dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel ist i der Schaltzylinder,
in dem der aus den Kolbenflächen 2, 2', 2" bestehende Dreifachkolben axial beweglich
ist. Zwischen der Kolbenfläche 2 und der Kolbenfläche 2' liegt die konzentrische
Ausnehmung 3. Zwischen .den Kolbenflächen -2' und 2" liegt die konzentrische Ausnehmung
3'. Der Kolben besitzt Innenbohrungen 4. bzw. d.', welche die Ausnehmung 3' mit
der linken Kolbendruckseite bzw. die Ausnehmung 3 mit der rechten Kolbendruckseite
verbinden. Der Öleinlaß für die Mittelstellung ist stets bei 5, während die Öffnung
6 immer zum Auslaßdient. Am Zylinderende befinden sich die Öffnungen 7 und 8, .durch
die Öldruck auf die rechte oder linke Kolbendruckseite gegeben wird, falls der Kolben
.in eine der Endstellungen bewegt werden soll. Hierbei sind die Öffnungen 5 und
6 am Wählerventil, das nicht dargestellt ist, geschlossen. Der Zylinder i wird durch
die Deckel 9 beiderseitig geschlossen. Der Kolbenschaft Io trägt an seinem Ende
die Schaltgabel i i.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Soll der Kolben
von seiner gezeichneten linken Endstellung, in die rechte bewegt werden, so wird
Öldruck .durch .die Öffnung 7 gegeben. Die Öffnungen 5 und 6 bleiben am Vorwähler
geschlossen, der Olauslaß befindet sieh bei B. Soll der Kolben in die Mittelstellung
bewegt werden, so schließt man durch entsprechende Einstellung .des Wählerventils
die Öffnungen 7 und 8 und öffnet die Anschlüsse 5 und 6. Das Drucköl wird bei 5
zugeführt. Das aus dem Zylinder herausgepreßte Öl tritt bei 6 aus. Es ist gleichgültig,
ob der Kolben vorher in der linken oder rechten Endstellung war. Ist die augenblickliche
Stellung des Kolbens die gezeichnete, 'so tritt Öl durch 5 in die Ringkammer 3'
und gelangt durch .die Innenbohrung .I hinter die linke Kolbendruckseite, so daß
.sich der Kolben nach rechts bewegt. Dieser Vorgang ist in der Ab b. 2 veranschaulicht.
Der Öldruck wirkt, wie die Pfeile angeben, von links. Die Kolbenflächen 2 und 2'
schließen die Öffnungen 5 und 6 in der gestrichelt gezeichneten Stellung fast ab.
Die Kolbenbewegung wird fortgesetzt, bis die Zuflußöffnung 5 von der Kolbenfläche
2' vollkommen abgeschlossen ist. Es kann sehr zweckmäßig sein, gleichzeitig mit
der Zuflußöffnung auch die Abflußöffnung 6 zu drosseln bzw. zu schließen, damit
der Kolben in der eingestellten Zwischenstellung zwischen zwei abgeschlossenen Flüssigkeitssäulen
gehalten wird. Eine solche beispielsweise Ausführungsform ist in der Zeichnung dargestellt.
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In der Abb. 3 ist der gegenseitige Vorgang dargestellt, bei dem :der
Kolben von seiner rechten Endstellung in .die Mittelstellung bewegt wird. Auch in
diesem Falle fließt das Öl bei 5 zu und bei 6 ab. Die Einstellung des Kolbens geschieht
also unabhängig von seiner augenblicklich eingenommenen Stellung durch Druckmittelzufuhr
an ein und demselben Anschluß, der der gewünschten Einstellung des Kolbens entspricht.
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Die in Abb. i ,dargestellte Ausführungsform ist durch die einfache
Ausgestaltung des Kolbens und des Zylinders sehr billig herzustellen. Außerdem braucht
der Kolben nicht axial gegen Verdrehung geführt zu sein.
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Eine andere beispielsweise Ausführungsform ist in den Abb. :4 bis
6 dargestellt. Der Schaltzylinder 12, der horizontal oder, wie in der Zeichnung
-dargestellt, senkrecht angeordnet sein kann, hat an seinen Enden die Anschlüsse
13 und 14 und außerdem am Umfange verteilt in der Wirkungslinie A-A die Öffnungen
15, 16, 17, 18 nebst den dazugehörigen Leitungsanschlüssen. 15 und 17 sind Ablaläöffnungen,während
das Drucköl durch die Öffnungen 16 und 18 zufließt. Der Kolben i9 ist axial verschieblich,
aber nicht.verdrehbar im Zylinder 12 geführt, so daß die an seinem Umfange eingefrästen
Längsnuten in Verbindung mit den Ölanschlüssen stehen. Auf der axialen Wirkungslinie
der Zuflußöffnungen 18 liegen hintereinander die beiden Längsnuten 2o und 21, die
durch Innenbohrungen 2o' und -21' mit den gegenüberliegenden Kolbendruckseiten verbunden
sind. Der zugehörige Aus.laß 17 kann mit den nach den Kolbenenden offenen Längsnuten
22 und 23 in Verbindung treten, die zweckmäßig die
gleiche Kantenhöhe
wie die Nuten 2o und 21 haben. Die gleiche Nutenanordnung ist seitensymmetrisch
bei .den über 15 und 16 liegenden Nuten getroffen. Die Zuflußöffnung 16 steht mit
2.4 bzw. 25 in Verbindung. Die Nuten 2.. und 25 sind :durch Innenbohrungen 24.'
und ä5' mit den gegenüberliegenden Kolbendruckseiten verbunden. Die Abflußöffnung
15 tritt mit den nach den Kolbenenden zu offenen Längsnuten 26 und 27 in Verbindung.
Die Nuten 2.4 und 26 bzw. 25 und 27 haben wiederum zweckmäßig die :gleiche Steuerkantenhöhe.
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Der in der Abib. q. ,in Abwicklung dargestellte Kolben steht in der
Stellung nach Abb. 6a. Soll er in die Stellung 6b bewegt werden, so werden alle
Öffnungen bis auf 17 und 18 geschlossen. Das Öl tritt von 18 kommend durch die Innenbohrung
2o' auf die untere Kolbendruckseite. Der Kolben bewegt sich so lange nach oben,
bis die Zuflußleitung I8-2o und gleichzeitig die Abflußleitung 17-22 geschlossen
sind.
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Die gleiche Zwischenstellung 6b würde der Kolben einnehmen, wenn er
in der Stellung 6 c oder 6d .gestanden hätte. Es .ist nur nötig, das Drucköl bei
18 zuzuführen.
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Um in die Stellung 6 c zu gelangen, werden die Öffnungen 15 und 16
geöffnet, die übrigen dagegen geschlossen. Wenn die Bewegung von unten her erfolgt,
dann wird als Zufluß 16-24 und :als Abfluß, 15-26 benutzt. Erfolgt die Bewegung
von oben her, dann befindet sich -der Zufluß bei 16-25 und der Abfluß, bei
15-27.
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Zur Erreichung der oberen bzw: der unteren Endstellung können weitere,
sich selbst steuernde Längsnuten am Umfange des Kolbens mit entsprechenden Zu- und
Abflußöffnungen vorgesehen sein. Das würde die Baulänge nur unwesentlich vergrößern.
Es kann aber auch, wie es in der Zeichnung beispielsweise dargestellt ist, das Drucköl
zu diesem Zweck von unten bzw. von oben durch die Leitungen 14 bzw. 13 eingeführt
werden. Eine der Leitungen dient als Zufluß, die andere dagegen als Abfluß. Es lassen
sich beliebig viele Zwischenstellungen vorsehen.