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Steuerung eines Servomotorkolbens mittels eines in drei Stellungen
einstellbaren Hauptventils Es ist bekannt, .einen Servomotorkolben mittels ,eines
in drei Stellungen @einstellbaren Hauptventils zu steuern, das mit Spielraum ein
in zwei Lagen -einstellbares Hilfsventil' mitschleppt. In, seinen Endlagen läBt
das Hauptventil den Kolben in dessen Endstellungen laufen. Nimmt das Hauptventil
aber seine Mittellage .ein, so läßt es den Kolben iri die Mittelstellung zurückkehren.
Zu diesem Zweck steuern Haupt- und Hilfsventil sowohl einen in der Mitte des Zylinders
vorgesehenen Auslaß als auch zwei an den Zylinderenden mündende Kanäle. Das Hilfsventil
bestimmt jeweils, welcher von diesen beiden Kanälen bei der Mittellage des Hauptventils
mit .der Pumpe verbunden ist. Wird das Hauptventil über seine Mittelstellung hinweg
verstellt, so schleppt :es das Hilfsventil mit und schaltet dieses dadurch in dessen
andere Lage um!. In dieser bleibt das Hilfsventil stehen, bis das Hauptventil wieder
in die Mittelstellung geschaltet wird. Alsdann ist der Auslaß in der Mitte des Zylinders
auf Abfluß geschaltet, während der eine der an den Zylinderenden mündenden Kanäle
Drucköl erhält, um den Kolben bis in die Zylindermitte zu treiben. Der am anderen
Zylinderende mündende Kanal; der hierbei kein Drucköl erhalten darf, ist dabei durch
das Hilfsventil verschlossen.
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Auch! die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine derartige Steuerung.
Sie besteht darin, daß das Hauptventil und das Hilfsventil in einer gemeinsamen
Zylinderbohrung hintereinanderliegend gelagert sind, und daß sich die zu steuernden
Kanalmündungen im Zylindermantel befinden.
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Bei der bekannten Steuerung der oben erläuterten Art sind Haupt- und
Hilfsschieber verschiebbar oder verdrehbar als übereinanderliegende Flachschieber
ausgebildet, was den Nachteil hat, daß sie durch das von ihnen zu steuernde Mittel
mit erheblicher Reibung aufeinandergepreßt werden, wodurch die Gefahr gegeben ist,
daß das Hilfsventil nicht stehentleibt, wenn das Hauptventil bis zur Mittelstellung
verschleppt wird, sondern hierbei
mitgeschleppt wird. Bei der mit
der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Ventilanordnung ist diese Gefahr vermieden.
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Die bekannte Steuerung hat noch einen weiteren Mangel. Der dort in
der Mitte des Zylinders vorgesehene Auslaß wird von der Mündung eines einzigen Kanals
gebildet. Bei Rückkehr in die Zylindermitte gelangt der Kolben zum Stillstand, sobald
er diesen Kanal überdeckt. Er nimmt dann aber verschiedene Stellungen .ein, je nachdem,
ob @er sich diesem, Kanal von der einen oder der anderen Seite her nähert. Infolgedessen
ist die bekannte Steuerung nicht brauchbar, wenn, es erforderlich ist, den Kolben
sehr genau in der Mittelstellung still zu setzen. Diese Bedingung ist bei der vorliegenden
Erfindung aber erfüllt, weil beiderseits der Kolbenmittelstellung zwei getrennte
Leitungen münden und der Kolben bei Rückkehr in die Mittellage erst stehenbleibt,
wenn er beide Mündungen freigelegt hat. Damit ist seine Lage eindeutig bestürmt.
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Die Anordnung von zwei Kanalmündungen beiderseits der Kolbenmittelstellung
ist zwar durch eine andere bekannte Ausführungsart der Steuerung eines hydraulischen
S:eivomotors als an sich bekannt anzusehen. Bei dieser bekannten Ausgestaltung der
Steuerung wird indessen das Hilfsabsperrventil durch eine mechanische Verbindung
mittels Kette und Kettenrad von dem Servomotorkolben,aus gesteuert. Eine solche
Verbindung ist nachteilig und deshalb unerwünscht, weil unter Umständen der Stellhebel
räumlich entfernt von dem zu steuernden Kolben anzuordnen ist, und dann bietet die
mechanische Verbindung zur Übertragung der Bewegung von dem zu steuernden Kolben
auf das Hilfsabsperrventil konstruktive Schwierigkeiten.
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Es ist auch bereits eine Steuerung bekannt, bei der das Hilfsventil
gänzlich fehlt. Doch erfordert diese die Anordnung getrennter Pumpen für die beiden
Kolbenseiten, um trotz des bei Rücklauf in die Mittelstellung stattfindenden, auf
der einen Kolbenseite erfolgenden Kurzschlusses zwischen Saug- und Druckseite der
Pumpe öldruck :erzeugen zu können.
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Steuerungen der erläuterten Art verwendet man beispielsweise bei Werkzeugmaschinen,
insbesondere Hobelmaschinen, deren hin und her gehender Tisch hydraulisch durch
eine Regelpumpe angetrieben wird, die durch die Nullage hindurch verstellbar ist
und deren Stellglied mit dem zu steuernden Servomotorkolben verbunden ist. Hierbei
ist es erwünscht, die Steuerung des Servomotorkolbens durch einen Stellhebel vorzun°hmen,
der bei Schaltung in seine Mittelstellung auch den Servomotorkolben in dessen Mittelstellung
wandern läßt und dadurch die Pumpe in die Nullstellung bringt, die dem, Stillstand
der Maschine entspricht.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht. In
dieser zeigt Abb. i den mit dem Stellhebel einer Regelpumpe verbundenen Servomotorkolben
in seiner Mittelstellung sowie drei schematische Querschnitte durch die zur Steuerung
dieses Kolbens dienenden Steuerorgane nebst Pumpe, Abb. 2 einen Längsschnitt durch
die Steuerorgane längs der Stellhebelachse, Abb.3 eine der Abb.2 entsprechende Teildarstellung
bei der einen Endstellung des Kolbens und -Abb. q. eine entsprechende Darstellung
bei der anderen Endstellung des Kolbens.
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Die zum Antrieb eines Hobelmaschinentisches dienende, stetig in der
gleichen Richtung angetriebene Regelpumpe hat einen Stellhebel q., der die Fördermenge
und Förderrichtung der Pumpe bestimmt. Nimmt dieser Stellhebel 4. die Mittellage
M ein, so befindet sich die Regelpumpe in ihrer Nullstellung, in der sich ihre Förderung
auf Null beläuft. In der Stellung V fördert die Regelpumpe in der einen Richtung
und in der Stellung R in der anderen Richtung, um den Tisch hin und her laufen zu
lassen.
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Die Verstellung des Hebels ,l erfolgt mit Hilfe eines Servomotorkolbens
2, der in einem ortsfesten -Zylinder i geführt ist und dessen Kolbenstange 3 an
dem Stellhebel ,4 angreift. Diesem Servomotorkolben ist ein Stellhebel 7a (Abb.2)
so zugeordnet, daß dieser Hebel 7a
in seinen Endlagen den Kolben in entsprechende
Endstellungen laufen und in seiner Mittellage den Kolben 2 in die Mittelstellung
zurückkehren läßt. In den Abb. 3 und q. ist der Hebel 7a strichpunktiert
angedeutet. Seine Endstellungen sind dort mit v und Y und die Mittelstellung
mit nt bezeichnet. Gemäß Abb.3 befindet sich der Steilhebel 7a in der Stellung
r. D:emgelnäß steht auch der Kolben in seiner rechten Endstellung. Gemäß Abb. ¢
hingegen nimmt der Hebel 7, die Stellung v ein; bei welcher der Kolben 2
sich in der linken Endstellung befindet.
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Zum Zweck dieser Steuerung steuert der Stellhebel 7a Kanäle i i und
12 , die an den Enden des Zylinders i münden, sowie zwei weitere Kanäle 13 und i4.,
die in der Mitte des Zylinders im Abstand der Kolbenbreite münden.
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Das von dem Hebel 7, betätigte Hauptventil 7 ist als Drehschieber
ausgebildet, der in der Bohrung eines Schiebergehäuses 5 gelagert ist, von welchem
die verschiedenen Kanäle ausgehen.
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Die Anordnung und Wirkung dieser Kanäle sowie der sie verbindenden
Aussparungen
des Hauptventils 7 ergeben sich am besten an Hand
einer Erläuterung der Wirkungsweise. Nimmt das Hauptventil 7 die in Abb. 3 gezeigte
Lage r ein, so tritt das Drucköl; das von einer Zahnradpumpe 17 aus einem Behälter
18 angesaugt und durch die Leitung 15
gefördert wird, unten in das
Schiebergehäuse 5 ein und: gelangt in eine Aussparung, von der eine das, Hauptventil
? in Durchmesserrichtung durchsetzende Bohrung ausgeht. Diese mündet in einen im
Schiebergehäuse vorgesehenen Kanal 8, an den sich: eine Rohrleitung i i anschließt.
Das Drucköl wirkt daher auf die linke Seite des Kolbens 2 und hält diesen in der
in Abb. 3 gezeigten Lage. Die beiden in der Zylindermitte mündenden Leitungen 13
und 1q. stehen mit einer Bohrung 9 im Schiebergehäuse in Verbindung. Diese Bohrung
9 ist indessen durch das Hauptventil 7 abgeschlossen, wie der in Abb.3 Mitte gezeigte
Querschnitt erkennen läßt. Der Kanal 12 steht mit einer Bohrung io des Schiebergehäuses
in Verbindung. Diese ist durch eine Aussparung des. Schiebers mit einer Abflußleitung
20 verbunden, die zum Behälter 18 zurückführt. Mithin ist die rechte Seite des Zylinders
i auf Ab$uß geschaltet.
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Schaltet man nun von dieser Lage ausgehend: den Stellhebel 7a in seine
andere Endstellung v um, wie dies Abb. q. zeigt, so werden. die Anschlüsse umgetauscht.
Es wird also die Leitung 12 mit der Druckleitung 15
verbunden, die Leitung
i i aber auf Abfluß geschaltet, so. daß der Kolben in die entgegengesetzte Stellung
läuft. Auch hierbei bleiben die Leitungen 13 und 1q. verschlossen. Bringt
man das Hauptventi17 nunc in die Mittelstellung, die in Abb. i gezeigt ist, etwa
von der Lage der Abb. q. ausgehend, so werden hierdurch! die in der Zylindeirmitte
mündenden Leitungen 13 und i¢ mit einer Abflußleitung 21 verbunden, die,
zum 0lbehälter 18 zurückführt. Außerdem wird durch ein noch näher zu erläuterndes
Hilfsabsperrventil die Leitung i i auf Druck geschaltet, während die Leitung 12
gesperrt bleibt. Das hat dann zur Folge, da;ß der Kolben 2 von der Stellung der
Abb. q. ausgehend so weit nach rechts wandert, bis er die Mündung der Leitung 13
überfahren hat und diese dadurch zum Abfluß des bei i i eintretenden Drucköles freigibt.
Dann befindet sich der Kolben in seiner Mittelstellung.
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Ein entsprechender Vorgang erfolgt, -wenn man von der Lage der Abb.
3 aus den Stellhebel 7a in die Mittelstellung bringt: Dann werden ebenso die Leitungen
13 und 1q. auf Abfluß geschaltet, jedoch wird die Leitung i i gesperrt und
die Leitung 12 mit Drucköl beschickt. Der Kolben 2 wandert dann so weit nach links;
bis er die Mündung der Leit11119 14 überfahren hät und bleibt dann in der Mittelstellung
stehen.
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Insoweit die Anordnung bisher beschrieben ist, bietet sie nichts Neues.
Die vorliegende Erfindung besteht nun in der Art und Weise, in der das Hilfsventil
gesteuert wird. Dieses steht nämlich mit dem Stellhebel 7" in Verbindung und wird
von diesem umgeschaltet, wenn dieser Stellhebel in seine Endstellungen v oder r
gebracht wird.
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Das Hilfsventil ist ebenfalls als Drehschieber ausgebildet, und zwar
ist dieser Drehschieber 6 in demselben Zylinder wie der Drehschieber 7 gelagert
und mit diesem unter Einschaltung von Spielraum bewegungsschlüssig verbunden. Zu
diesem, Zweck hat das Hilfsventil 6 an seiner an das Hauptventil angrenzenden Stirn-vandeinen
Kupplungszahn, der in ,eine um den halben V erstell-veg größere Aussparung des Hauptventils
7 eingreift. In dem in Abb. i rechts gezeigten Querschnitt ist dieser Kupplungszahn
bei 6 im Schnitt veranschaulicht. Dort ,erkennt man auch die Aussparung des Hauptventils
7, in die er eingreift.
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Das Hilfsventil 6 hat zwei Aussparungen, die getrennt voneinander
in Umfangsrichtung verlaufen und je in Verbindung mit einem im Schiebergehäuse vorgesehenen,
in dessen Achsenrichtung verlaufenden Kanal 9 treten können. Dieser Kanal 9 steht
in der Mittelstellung des Hauptventils 7 durch dessen Querbohrung in Verbindung
mit der Druckleistung 15. Geht der Handstellhebel 7a in die Lage der Abb.3
über, so schleppt der Schieber 7 das Hilfsventil 6 vermittels des Kupplungszahnes
mit in die in den Abb. i und 3 dargestellte Lage. Wird dann der Stellhebel
7a in die Mittelstellung gebracht, so Hießt das Drucköl von dem Kanal 9 durch
die in Abb. i rechts gestrichelt angedeutete Aussparung 16 zur Bohrung i o des Schiebergehiäuses,
während gleichzeitig die Bohrung 8 des Schiebergehäuses verschlossen ist. Die umgekehrte
Wirkung ergibt sich, wenn der Stellhebel 7a in die Lage der Abb. q. gelangt. Dann
wird: der Hilfsschieber 6 so- verstellt, daß der in Abb. 4. linksgestrichelt angegebene
Kanal 16 die Kanäle 8 und 9 verbindet, während die Bohrung io versperrt ist.
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Die Mündungen: der Bohrungen 8 und io sind in der Richtung der Drehschieberachse
zu Kanälen erweitert, die sich ähnlich wie der Kanal 9 über die beiden Ventile 6
und 7 erstrecken. Aus dieseln Grunde können diese Mündungen sowohl vom Hilfsventil
6 als auch vom Hauptventil ? gesteuert werden.
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Damit sich der Hilfsschieber nicht unbeabsichtigt verstellt, was wegen
des Spielraumes zwischen ihm und dem Hauptventil ? möglich wäre, ist er in bekannter
Weise in
seinen Einstellagen nachgiebig gerastet. Diesem Zweck dient
der in Abb. i links unten gezeigte, unter Federspannung stehende Kolben, dessen
abgerundeter Kopf in Vertiefungen :einschnappt, die in der Stirnseite des Hilfsventils
6 ausgespart sind.
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Da in den Endstellungen des Kolbens z das, dem Zylinder zugeführte
Drucköl" nicht abfließen kann, würde mangels besonderer Vorkehrungen die Pumpe blockiert
werden. Um das zu verhindern, ist an die Druckleitung 15 ein Überdruckventil 19
angeschlossen, durch das das geförderte Öl zum, Behälter 18 zurückfließen kann.