DE832993C

DE832993C - Steuereinrichtung fuer mit Druckfluessigkeit betriebene Stellmotoren, insbesondere fuer Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE832993C
Application number: DEST1863A
Authority: DE
Original assignee: Starrfraesmaschinen A G
Current assignee: Starrfraesmaschinen A G
Priority date: 1949-08-06
Filing date: 1950-07-18
Publication date: 1952-03-03
Also published as: FR1023003A; BE497379A; GB698183A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für mit Druckflüssigkeit betriebene Stellmotoren, iiwbssondere für Werkzeugmaschinen. Es sind Flüssigkeitssteuereinrichtungen bekanntgeworden, bei welchen Ventile oder Schieber durch ' genau abgegrenzte, einstellbare Durchlaßöffnungen die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens eines Stellmotors ohne mechanische Verbindungsabhängigkeit zwischen den Steuerorganen und dem Arbeitskolben

ίο steuern. Auf diese Weise lassen sich jedoch nur verhältnismäßig geringe Kräfte vom gesteuerten Kolben aus erschütterungsfrei mit gleichmäßiger Bewegungsgeschwindigkeit übertragen. Jeder Unterschied der auf den Arl>eitskolben ausgeübten Kraft -macht sich durch stoßweise Bewegung der angetriebenen Maschinenteile bemerkbar.

Bei anderen l>ekannten Steuereinrichtungen müssen die Steuerorgane die Verschiebungswege des ArlK'itskolbens mitmachen, so daß für die Betätigung der Schieber oder Ventile viele Umleitungs gestänge und bewegliche Leitungen notwendig sind, welche die Handhabung der Einrichtung er schweren.

Ferner können die Steuerschieber bei den bisher bekannten Steuereinrichtungen, bei welchen der Steuerschieber nur linear oder nur relativ linearradial bewegt wird, zufolge des Beharrungsvermögens des sich in Ruhe befindlichen Steuerschiebers, nur mit unbestimmter Kraftaufwendung aus einer !«stehenden in eine neue Einstellage bewegt werden, wodurch die Empfindlichkeit der Regulierung ungünstig beeinflußt wird.

Die Flüssigkeitssteuereinrichtung gemäß vor- ί liegender Erfindung unterscheidet sich von den be kannten Einrichtungen dadurch, daß der Steuerschieber und ein auf dem zu verstellenden Maschinenteil angeordnetes Organ schraubenlinienförmig ineinandergreifen, und eines dieser beiden Teile während des Schaltvorganges in dauernde Rotation versetzt wird, so daß der Steuerschieber axial verschoben und durch die hydraulische Steuerung der Maschinenteil entsprechend bewegt wird, wobei infolge des schraubenlinienförmigeu Eingriffes des Steuerschiebers und des auf dem zu verstellenden Maschinenteil angeordneten Organs eine dauernde zwangsläufige axiale Rückführung des Steuerschiebers bewirkt wird. Die Rotationsbewegung steuert somit unbeeinflußt durch verschieden große auf den Arbeitskolben des Stellmotors wirkende Kräfte eine zwangsläufige lineare Bewegung des Arbeitskolbens und des mit ihm verbundenen Maschinenteils. Durch die dauernde Rotation eines der schraubenlinienförmig ineinandergreifenden Teile und die sofort nachfolgende Axialrückführung des Steuerschiebers während des ganzen Schaltvorganges fällt das Beharrungsvermögen dieses Schiebers in axialer Richtung weg, so daß die Steuerkräfte sehr gering werden.

Diese Regulierbarkeit der Durchflußöffnung der Steuereinrichtung mit geringer Reibung kann ferner eine weitgehende Geschwindigkeitsregulierung, eine genaue Begrenzung der Wege und durch Drehrichtungswechsel der Rotationsbewegung eine sofortige Umkehr der linearen Bewegungsrichtung des zu verstellenden Maschinenteils ermöglichen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein erstes Beispiel einer Flüssigkeitssteuereinrichtung·;

Fig. 2 ist eine Draufsicht mit teilweisem waagerechtem Schnitt eines zweiten Beispiels; Fig. 3 ist eine Draufsicht mit teilweisem waagerechtem Schnitt eines dritten Beispiels;

Fig. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt eines vierten Beispiels, und

Fig. 5 ist ein gleicher Schnitt eines fünften Beispiels.

Beim Beispiel nach Fig. 1 ist in das Maschinengestell ι ein Zylinder 2 eingebaut, in welchem ein Kolben 3 verschiebbar ist, der mittels einer hohlen Kolbenstange 4 mit dem zu bewegenden Maschinenteil 5 verbunden ist, der z. B. der Schlitten einer Werkzeugmaschine ist. Die Verbindung der Kolbenstange 4 mit dem Maschinenteils erfolgt wie ersichtlich dadurch, daß ein abgesetzter Endteil 6 der Stange 4 durch eine Bohrung des Maschinenteils 5 hindurchgeht und daß eine Mutter 7 auf den mit Gewinde versehenen Endteil 6 aufgeschraubt wird. In den Kolben 3 sind zwei Muttern 8. 9 eingesetzt, in welchen eine Schraubenspindel 10 so gelagert ist, daß sie ohne Spiel verstellbar ist. Am freien Ende ist die Spindel ro mittels einer Büchse 1 1 in der j Bohrung der hohlen Kolbenstange 4 geführt. Am j anderen Ende besteht die Spindel aus einem Stück \ mit einem Steuerschieber 12, welcher Steuerkanten '

_r I Γ3. 14 aufweist, die mit Steuerkanten 15, 16 zusammenwirken, welche in einem Steuergehäuse 17 an einem Ende von Steuerkammern 18. 19 gebildet sind, während zwischen den Steuerkanten 13, 14 des Steuerschiebers 12 eine Rücklaufkammer 20 vorhanden ist. Der Zylinder 2 ist am einen Ende durch einen Deckel 21 und am anderen Ende durch das an den Zylinder angebaute Steuergehäuse 17 und einen Deckel 22 abgeschlossen. Die beiden Druckräume 23, 24 des Zylinders 2 sind durch Leitungen 25. 26 mit den Steuerkammern iS. ro, verbunden, an welche ferner Druckleitungen 2J, 28 angeschlossen sind, während an die Rücklaufkammer 20 eine Rücklaufleitung 29 angeschlossen ist. Der Abstand der Steuerkanten 13. 14 des Schiebers r2 ist so auf Steuerkanten 15, r6 der Steuerkammern 18, 19 abgestimmt, daß in der Mittelstellung des Schiebers 12 ein geringster dauernder Durchfluß der Druckflüssigkeit aus den Kammern 18. ig nach der Rücklaufkammer 20 stattfindet. Dadurch ist bei stillstehendem Steuerschieber 12 ein genauer Druckausgleich in den beiden Druckräumen 23 und 24 des Arbeitszylinders vorhanden, und durch die beidseitig auf den Kolben 3 einwirkende Druckflüssigkeit wird dieser Kolben in der Ruhelage eingespannt gehalten.

Der Steuerschieber 12 besitzt am rechten linde eine Verlängerung 30, auf welcher ein Zahnrad 31 sitzt, wobei eine Keilverbindung 32 vorhanden ist. so daß sich der Steuerschieber 12 relativ zum Zahnrad 31 axial verschieben kann, jedoch bei einer Drehung des Zahnrades 31 mitgenommen wird. Das Zahnrad 31 ist mittels Kugellagern 33 in einem an das Steuergehäuse 17 angebauten Getriebegehäuse 34 gelagert, und es steht mit einem Getriebe 35 im Eingriff, das nicht näher dargestellt ist, jedoch ein an sich bekanntes Regulier- und l'msteuergetriebe sein kann, um das Zahnrad 31 mit verschiedenen Drehzahlen und vor- und rückwärts antreiben zu können.

Die Arbeitsweise der Steuereinrichtung nach Fig. ι ist folgende: Mittels des Getriebes 35 wird über das Zahnrad 31 und die Verlängerung 30 der Steuerschieber 17 beispielsweise im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch bei Rechtsgewinde der Spindel 7 der Steuerschieber 17 aus der dargestellten Mittelstellung axial im Sinne der Zeichnung nach links verschoben wird. Tn diesem Moment schließen sich die Steuerkanten 14, 16, wodurch der Fluß aus der Kammer 19 in die Kammer 20 aufhört; die Steuerkanten 13, 15 dagegen entfernen sich voneinander, so daß ein vermehrter Fluß aus der Kammer 18 in die Rücklaufkammer 20 stattfindet. Der Druckraum 22, des Steuerzylinders 2 erhält durch die Leitung 25 vermehrte Druckflüssigkeit, während aus dem Druckraum 24 durch die Leitung 26 ein Rückfluß zur Rücklaufkammer 20 stattfinden kann. Hierdurch wird der Arbeitskollien 3 zusammen mit dem an der Kolbenstange 4 befestigten Maschinenteil im Sinne der Zeichnung nach rechts bewegt, und zwar so lange, als der Steuerschieber 1 2 im I 'lirzeigersinn gedreht wird, da jede Bewegung des Kolbens 3 eine axiale Rückführung des Schiebers ι 2 zur Folge hat.

Die Schaltgeschwindigkeit des Maschinenteils 5 ist von der Drehgeschwindigkeit des Steuerschiebers 12 abhängig, wobei ein Unterschied der auf den Kolben wirkenden Arbeitsdrücke weder die Steuerkraft noch die Schaltgeschwindigkeit ungünstig Ix'einflussen kann.

Um den Arbeitskolben 3 mit dem Maschinenteil

entgegengesetzt, d. h. nach links zu bewegen, muß der Steuerschieber 12 durch Umsteuerung des Getriebes 35 entgegen dem Uhrzeigersinn in Rotation gesetzt werden.

Beim Beispiel nach Fig. 2 ist der durch eine Kolbenstange 4 mit dem Kolben 3 verbundene zu l>e\vegende Maschinenteil 5 als Schlitten auf dem Maschin enge s te11 1 geführt. Am Maschinenteil 5 ist eine Zahnstange 3(1 so befestigt, daß sie zum Zylinder 2 bzw. der Kolbenstange 4 parallel ist. In die Zahnstange 36 greift ein Zahnrad 37 ein. das auf einer Steuerwelle 38 befestigt ist, die mittels eines Kugellagers 3y im Steuergehäuse 17 gelagert ist. Die Steuerwelle 38 reicht in eine Bohrung des Steuerschiebers 12 hinein und weist einen Gewindeteil 40 auf, der mit einem mit entsprechendem innengewinde versehenen Teil 41 des Steuer-

35, schiel>ers 12 zusammenwirkt. Am anderen Ende trägt der Steuerschieber \2 ein Antriebszahnrad 42, das mit einem Zahnrad 43 des nicht näher dargestellten Getriebes im Eingriff steht. Das Zahnrad 43 ist mittels zweier Kugellager 44 im Steuergehäuse 17 gelagert.

Wenn bei diesem Beispiel der Steuerschie1>er 12 durch das Getrielx¹ in Drehung versetzt wird, so wird der Schieber infolge des Gewindeeingriffes der Teile 40, 41 axial verschoben, wodurch auf hydraulischem Wege gleich wie beim ersten Beispiel der Arbeitskolben 3 axial bewegt wird und dal>ei den zu bewegenden Maschinenteil 5 und die Zahnstange 36 mitnimmt. Hierdurch wird das Zahnrad 37 und die Welle 38 mit dem Gewindeteil 40 verdreht, wodurch gleich wie beim ersten Beispiel die Rückführung des Steuerschiebers 12 hervorgerufen wird.

Das Beispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. 2 dadurch, daß an Stelle einer Zahnstange 36 mit gerader Verzahnung eine Zahnstange 45 mit Schrägverzahnung an dem zu bewegenden Maschinenteil angeordnet ist. In diese Zahnstange 45 greift ein Zahnrad 46 mit .Schrägverzahnung ein, das auf dem Steuerschieber 12 unmittelbar l>efestigt ist, so daß bei diesem Beispiel die Gewindeteile 40, 41 wegfallen. Wenn hier der Steuerschieber 12 durch das Getriel>e über die Zahnräder 43, 42 in Drehung versetzt wird, so wird der Schieber infolge der Schrägverzahnung des Zahnrades 46 und der Zahnstange 45 axial verschoben, was wiederum eine axiale Bewegung des ArlxiitskolbeiTS 3 und Maschinenteils 5 mit Zahnstange 45 zur Folge hat. Die Bewegung der Zahnstange 45 bewirkt ihrerseits eine axiale Rückführbewegung des Steuerschiebers 12.

Beim Beispiel nach Fig. 4 ist an dem zu bewegenden Maschinenteil 5. der durch eine Kolbenstange 4 mit dem im Zylinder 2 laufenden Arbeitskoliten 3 verbunden ist, ein Lagersupport 47 befestigt, in welchem zwei miteinander im Eingriff stehende Zahnräder 48, 49 gelagert sind. Das Zahnrad 48 besitzt eine Gewindebohrung, durch welche eine Gewindespindel 50 hindurchgeht, die eine Verlängerung des Steuerschiebers 12 bildet. Dieser Steuerschieber 12 ist hier seitlich des Arbeitskolbens 3, bzw. Zylinders 2 im Steuergehäuse 17 an- geordnet. Das zweite Zahnrad 49 ist auf einer Welle 51 mittels einer Keilverbindung 52 derart angeordnet, daß das Zahnrad 49 beim Verdrehen der Welle 51 mitgedreht wird, jedoch axial auf der Welle verschoben werden kann. Die Gewindespindel

50 und die Welle 51 sind auf der dem Steuergehäuse 17 gegenüberliegenden Seite in einem Lagerkörper 53 abgestützt, und zwar wird die Gewindespindel 50 mittels einem Keil 54 so geführt, daß sie wohl axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar ist. Der mit ihr aus einem Stück bestehende Steuerschieber 12 ist ebenfalls axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar. Die Welle 51 wird über Kegelräder 55, 56, 57 von einem Getriebe 58 angetrieben. Sie kann jedoch auch von Hand mittels des Handrades 59 gedreht werden. Die Kegelräder 56, 57 sitzen auf Wellen 60, 61, welche somit ebenfalls durch das Getriebe angetrieben werden können und welche zusammen mit Gewindespindeln 62, 63 und weiteren Steuerorganen in gleicher W^reise wie die Welle

51 und Gewindespindel 50 zur Steuerung weiterer Schlitten, z. B. eines Querschlittens oder eines senkrecht beweglichen Schlittens, dienen können.

Beim Beispiel nach. Fig. 4 wird vom Getriebe 58 aus über die Kegelräder 57, 56, 55, die Welle 51 und das Zahnrad 49 das Zahnrad 48 in Rotation gesetzt. Durch die Drehung dieses Zahnrades 48 wird der Steuerschieber 12 infolge des Gewindeeingriffs mit der Spindel axial verschoben. Die axiale Verschiebung des Steuerschiebers 12 bewirkt auf hydraulischem Wege eine entsprechende Verschiebung des Arbeitskolbens 3 und des damit festen Maschinenteils 5. Die Bewegung des Maschinenteils 5 hat zufolge des Gewindeeingriffs mit der Spindel 50 eine ständige axiale Rückführung des Steuerschiebers 12 zur Folge.

Das Beispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß auf der Achse des Kegelrades 55 ein Zahnrad 64 sitzt, das im Eingriff mit einem auf der Gewindespindel sitzenden Zahnrad 65 steht. Die Gewindespindel 50 ist hier im Gegensatz zum Beispiel nach Fig. 4 drehbar gelagert, und sie steht mit einer Mutter 66 im Eingriff, welche an einem Support 67 des Maschinenteils 5 befestigt ist. Hierbei wird vom Getriebe 58 aus über die Kegelräder 57, 56, 55 und die Zahnräder 64, 65 die Gewindespindel 50 in Rotation versetzt, wobei sich diese Spindel infolge des Eingriffs mit der Mutter 66 axial verschiebt und dadurch den Steuerschiel>er verstellt, der auf hydraulischem iao Wege ein Verschieben des Arbeitskolbens 3 mit dem Maschinenteil 5 bewirkt, was wiederum eine axiale Rückführung des Steuerschiebers 12 zur Folge hat.

Bei allen Ausführungsbeispielen können die Bewegungsrichtungen des linear beweglichen Ma- 1*5 schinenteils 5 durch Umsteuern des Getriebes um-

gekehrt werden. Ferner können die Fortbewegungsgeschwindigkeiten je nach Erfordernis durch Regeln des Getriel>es verändert werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Steuereinrichtung für mit Druckflüssigkeit !>etriebene Stellmotoren, insbesondere für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß

ίο der Steuerschieber (12) und ein auf dem zu

\ erstellenden Maschinenteil (5) angeordnetes Organ (3) schraubenlinienförmig ineinandergreifen, und eines dieser l>eiiden Teile (12, 3) während des Schaltvorganges in dauernde Rotation versetzt wird, so daß der Steuerschieber

(12) axial verschoben und durch die hydraulische Steuerung der zu verstellende Maschinenteil (5) entsprechend bewegt wird, wobei infolge des schraulxenlinienförmigen Eingriffs des Steuerschiebers (12) und des auf dem zu verstellenden Maschinenteils (5) angeordneten Organs (3) eine dauernde zwangsläufige axiale Rückführung des Steuerschiebers (12) bewirkt wird.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das während des Schaltvorganges in Rotation versetzte Teil mit einem Reguliergetriebe (35) in Verbindung steht, um verschiedene Schaltgeschwindigkeiten des zu verstellenden Maschinenteils (5) erzeugen zu können.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reguliergetriel >e (35) umsteuerbar ist. um die Drehrichtung des rotierenden Teils und dadurch die lineare Bewegung des zu verstellenden Maschinenteils (5) umkehren zu können.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber

(12) mit einem Antriebsgetriebe in Verbindung steht und während des Schalt Vorganges in Rotation versetzt wird, und daß das mit ihm schraubenlinienförmig im Eingriff stehende Organ (3) fest an dem l>eweglichen Maschinenteil (5) angeordnet ist.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschiel >er (12) gleichachsig zum Arbeitskolben angeordnet ist und eine mit Gewinde versehene Verlängerung· (10) l>esitzt, mit welcher eine im Arbeitskolben (3) fest angeordnete Mutter (8,9) zusammen wirkt (Fig. 1).
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) quer zum Arbeitskolben (3) des Stellmotors angeordnet und derart beweglich mit dem Arbeitskolben (3) verbunden ist. daß eine Axialbewegung des Arbeitskolbens (3) eine entsprechende Axialbewegung des Steuerschiebers (12) bewirkt (Fig. 2 und 3).
7. Steuereinrichtung nach .Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Arbeitskolben (3) des Stellmotors eine in dessen Längsrichtung verlaufende Zahnstange (36) verbunden ist, in welche ein gleichachsig zum Steuerschieber (12) gelagertes Zahnrad (37) eingreift, das durch eine Gewindeverbindung (40) mit dem Steuerschieber (12) in Verbindung steht (Fig. 2).
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dal.i mit dem Arbeitskolben des Stellmotors eine in dessen Längsrichtung verlaufende Zahnstange (45) mit Schrägverzahnung verbunden ist. in welche ein mit Schrägverzahnung versehenes Zahnrad (4O)₁ eingreift, das gleichachsig zum Steuerschieber (12) angeordnet und mit diesem fest verbunden ist (Fig. 3).
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Steuerschieber (12) schraubenlinienförmig im Eingriff stehende Organ (48) mit einem Antriebsgetriebe (58) in Verbindung steht und während des Schaltvorganges in Rotation versetzt wird (Fig. 4).
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (L2) und das (jetriebe (58) für den Antrieb des während des Schaltvorganges in Rotation versetzbaren Organs (48 bzw. 50) seitlich neben dem Arbeitskolben des Stellmotors und getrennt von diesem angeordnet sind (Fig. 4 und 5).
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere während de< Schaltvorganges in Rotation versetzte Organe (48 bzw. 50) mit einem gemeinsamen Antriebsgetriebe (55 bis 58) in Wirkungsverbindung stehen, um diese Organe während des Schaltvorganges einzeln oder gemeinsam in Rotation versetzen zu können (Fig. 4 und 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

3338 2.