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Hydraulische Steuerung, insbesondere für Werkzeugmaschinen Es sind
Werkzeugmaschinen mit hydraulischer Steuerung bekannt, bei denen zur wahlweissen
Beaufschlagung der verschiedenen Arbeitskreise mit Druckmittel ein durch Drehung
einer Achse in verschiedene Lagen einstellbares Steuerorgan vorgesehein ist. Außer
diesem Steuerorgan ist meistens noch ein besonderes. Ventil vorgesehen" durch das
der Zustrom des Druckmittels zu dem erwähnten Steuerorgan ein,- und. ausgeschaltet
werden kann. Solche Maschinen; werden in der Weise bedient, daß zunächst das Steuerorgan
auf die gewünschte Stellung gebracht und sodann das Druckmittelventil unter Zufluß
geschaltet wird..
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Es sind ferner auch hydraulische Steuerungen für Werkzeugmaschinen
bekannt, bei denen zur wahlweisem Beaufschlagung mehrererArbeitskreise ein durch
hydraulische Vorstenerung in verschiedene Lagen einstellbares Steuerorgan vorgesehen
ist.
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Bei beiden bekannten hydraulischen Steuerungen ist die Richtigkeit
der jeweils. durchgeführten Ein, stellung von, der Aufmerksamkeit des die Maschine
Bedienenden abhängig. An derart ausgerüsteten Maschinen können daher nur gut geschulteArbeitskräfte
eingesetzt werden, die bei größter Sorgfalt und Aufmerksamkeit unbedingt zuverlässig
arbeiten., Es ist aber erwünscht, an Werkzeugmaschinen auch ungelern.tei oder nur
angelernte Arbeiter einsetzen zu können.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuerung, insbesondere
für Werkzeugmaschinen, bei der zur wahlweisen Beaufschlagung mehrerer Arbeiitskreise
ein durch. eine hydraulisch.eVorsteuerung
in verschiedene Lagen
einstellbares Steuerorgan, vorgesehen- ist. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die
Steuerung so auszuführen, daß dieVoreinstellung von, nacheinander durchzuführenden
Arbeitsgängen durch einen Einrichter, der mit allen Einzelheiten der Maschine vertraut
ist, durchgeführt werden kann und der die Maschine Bedienende nur die für die Inbetriebsetzung
der Maschine erforderlichen, Handgriffe auszuführen hat. Es soll also das halb selbsttätige
oder vollkommen, selbsttätige Schalten einer Reihe von in ihrer Reihenfolge, willkürlich
vorwählbaren hydraulischen Arbeitskreisen ermöglicht werden und so. eine, Art Programmsteuerung
geschaffen werden, bei der dla:s Programm durch von Hand vorzunehmende Einstellungen,
veränderlich ist.
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Die neue Steuerung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse eines durch Drehung seiner Achsei in verschiedene Steuerlagen einstellbaren.
Steuerorgans über eine ausrückbare und nach einer der Verstellung auf eine beliebige
andere Steuerstellung entsprechenden Teildrehung der Achsei wieder einrückhare Kupplung
mit einem hydraulischen Antrieb in Verbindung steht, der bei seiner Beaufschlagung
mit Druckmittel eine Mittelstellung einnimmt und so eine bestimmte Einstellung der
Achsei bewirkt, unbeau.fsch,lagt aber die Verstellung der Achse aus der eingestellten
Lage in beiden. Drehrichtungen nicht behindert.
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Vorzugsweise wird die hydraulische Steuerung nach der Erfindung so
ausgeführt, daß auf der Achse längs verschiebbar, aber undrehbar ein Ritzel vorgesehen
ist, das durch. Verschiebung in Eingriff mit einer Zahnstange gebracht werden kann,
die durch, an, beiden Enden auf sie wirkende hydraulische Kolben in eine Mittelstellung
einstellbar ist. Auf der Achse können, mehrere verschiebbare Ritzel vorgesehen sein,
die mit je einer Zahnstange in Verbindung stehen, um so mehrere Einstellungen des
Steuerorgans vorwählen zu können.
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Die Beaufschlagung der auf die einzelnen Zahnstangen. wirkenden, hydraulischen
Kolben. kann in beliebiger Weise geschaltet werden, beispielsweise mittels je eines.
besonderen Ventils. Vorteilhaft: eist es jedoch, wenn hierfür ein schrittweise weiterschaltbares.
Steuerorgan, vorgesehen: wird, in, dessen verschiedenen Schaltstellungen je ein
einer Zahns:tange zugeordnetes: Kolbenpaar mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird.
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Das eingangs erwähnte Steuerventil für den, Zuflüß des Druckmittels
zu den Arbeitskreisen kann entbehrt werden, wenn, die zum Einstellen. der Zahnstangen
benutzten. Kalben für die Steuerung des Zuflusses. benutzt werden., indem die Kolben,
in ihrer Endstellung den Weiterfiuß des Druckmittels über das HauptsteueroTgan zu
den zu beaufschlagen:den Arbeitskreisen freigeben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine Schema einer hydraulischen Steuerung für die Einstellung
verschiedener Übersetzungen einfies Wechselgetriebes, j Fig.2 eine Einzelheit der
Steuerung in größerem Maßstab, und zwar im Aufriß; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der
LinieA-B der Fig. 2 und Fig. q. eine Seitenansicht leg in Fig.2 dargestellten Teile;
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, dar Vorwählsteuerung.
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Bei der hydraulischen Steuerung nach Fig. i wird von einer Pumpe i
aus dein Pumpensumpf 26 über eine Saugleitung :2 Druckmittel in eine Leitung 3 gefördert,
die nach unten durch ein Überdruckventil abgeschlossen ist. Die Leitung 3 führt
zu einem Steuerorgan q., das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in nur zwei
Steuerstellungen einstellbar ist, die in Fig. i nebeneinander dargestellt sind.
In der einen; Schaltstellung -,werden durch das Steuerorgan 4 über Leitungen, 24
und 23 zwei hydraulische Zylinder 5 und. 6 und. in der anderen Steuerstellung über
entsprechende Leitungen zwei hydraulische Zylinder 7 und. 8 mit Druckmittel beaufschlagt.
Die hydraulischen Zylinder 5 bis. 8 sind. in Fg. 2 bis q. in größerem Maßstab. dargestellt.
In, ihnen, sind Kolben g bis 12 zwischen Endanschlägen verschiebbar angeordnet.
Zwischen den: Kolben g und. io ist einet Zahnstange 14 vorgesehen, die durch Beaufschlagung
der Zylinderräume 5 und 6 in ihre Mittelstellung gebracht werden, kann. Dabei treffen
die Kolben g und. io auf die Endanschläge 16, 17. In genau gleicher Weise
ist zwischen den Kolben i i und 12 eine Zahnstange 15 vorgesehen, die durch, Beaufschlagung
der Zylinderräume 7 und 8 in ihre mittlere Lage eingestellt werden: kann.. Mit den
Zahnstangen. i4., 15
stehen Ritzel ig, 18 im Eingriff, die längs versch:iebbar,
aber nicht drehbar auf einer Achse 2i angeordnet sind. Auf der Achse 21 sitzt ein.
Drehknopf 22. Die Achsel 21 dient dazu, ein Hauptsteuerorgan.2o in, seine verschiedenen.
Steuerstellungen zu bringen.
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Bai den Zylinäern.'5 bis 8 sind Abflußleitungan für das Druckmittel
vorgesehen, die durch die Kolben: g bis 12 selbsttätig für diel Weiterleitung des
Druckmittels bei Erreichen der Endstellung der Kolben. freigegeben werden. In. d.iesen,Abflußleitungen,
sind federbelastete Rückschlagventile 27, 28 vorgesehen.
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Vom, den. Abflußleitungen der Zylinder 5 b!is 8 bzw. von den Rückschlagven:tilen.
27, 28 führen Leitungen 30, 30, zu eiirrem Steuerventil 29. Dieses Ventil
weist einen, Steuerschieber32 auf, der durch eine Feder 33 in die in Fig. i dargestellte
Lage gedrückt wird. Strömt durch die Leitungen 30, 30a Druckmittel zu dem Steuerventil
2g-, so wird der Schieber 32 durch die in den Raum 3 1 eintretende Druckflüssigkeit
entgegen der Kraft der Feder 33 nach rechts verschoben, so da,B er schließlich die
Leitung 3o mit einer vom Steuerventil 2g zum Hauflts.teueroTgan"2o führenden, Leitung
30b Verbindet, so daß nunmehr Druckmittel auf das Ha:uptsteuerorgani2o gegeben wird.
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Von denn Hauptsteuerorgan 2o führen Druckmitteleitungen zu, hydraulischen
Zylindern 36
bis 39, von denen die Zylinder 37 und. 39- zwei getrennt
zu benufschlagende Räume zu beiden, Seiten ihrer Kolben. aufweisen, während für
die Zylinder 36 und 38 nur je eine Zuleitung vorgesehen ist und. die in ihnen, angeordneten,
Stufenkolben mit einer Bohrung 44 versehen sind, die dem Druckmittel das
Übertreten von, der einen Kolbenseite zur anderen ermöglicht. Außerdem sind dies
Kolbenstangen. mit denn Stufenkolben; nicht starr vertun. den, sondern in diesen
längs verschiebbar geführt, wobei allerdings ihre Verschiebung ins der einen Richtung
durch einen an der Kolbenstange vorgesehenen Bund begrenzt ist. Diel Kolbenstangen
der Zylinder 36 und 37 und ebenso die Kolbenstangen, der Zylinder 38 und; 39 sind
miteinander über Gestänge verbunden, die zum Verschieben der Schieberäder 41 und
46 des Wechselgetriebes dienen. Die Antriebswelle des Wechselgetriebes ist mit 47
und die Abt.riebswelle mit 48 bezeichnet.
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Die Wirkungsweises der beschriebenen: hydraulischen Steuerung ist
folgende: Zunächst werden die auf der Achse 2 1 sitzenden Kitzel 18, i9 durch Verschiebung
auf der Achse außer Eingriff mit den: Zahnstangen, 14, 15 gebracht. Sodann wird
durch entsprechende Einstellung des Steuerorgans 4 zunächst, die Zahnstange 14 mittels.
der Kolben 9 und io, in ihre Mittelstellung gebracht. Jetzt wird mittels des Drehknopfes
22 das Hauptsteuerosrgan 2o auf dien jenige Steuerstellung eingestellt, die später
durch Beaufschlagung der Zylinder 5 und 6 selbsttätig e,inges.tellt werden; soll.
Nach dies.erEinstellung des Hauptsteuerorgans.2o wird das Kitzel ig mit der Zahnstange
14 in Eingriff gebracht, so, daß also diese Steuersteillung der Mittelstellung der-
Zahnstange 14 zugeordnet ist.
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Sodann. wird das Steuerorgan 4 so, eingestellt, daß die Zylinder 7
und 8 beaufschlagt werden und mittels der Kolben i i, 12 die Zahnstangen 15
in ihre Mittelstellung gebracht wird. Jetzt wird mittels des, Drehknopfes 22 das.
Hauptsteuerorgan. in eine zweite bei der selbsttätigen Steuerung gewünschte Steuerstellung
gebracht. Dabei verschiebt sich die über das Ritzet ig mit der Achse 2,1 gekuppelte
Zahnstange 14. Die Kolben" g und io können sich dabei. in. der erforderlichen Weise
verschieben, da die Zylinderräume 5, 6 bei: der vorhandenen. Einstellung des Steuerorgans
4 mit einer Auslaßleitung verbunden sind. Nach der mittels das Drehknopfes 22 vorgenommenen
zweiten Einstellung des Hauptsteuerorgans 2o wird nunmehr auch, das Kitzel 18 wieder
in Eingriff mit der ihm zugeord;-neten Zahnstange 15 gebracht.
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Durch die, vorgenommenen. Einstellungen ist nunmehr vorgewählt, welche.
Einstellungen des Ha;uptsteuerorgans.2o@ durch die beiden Einstellungen des Steuerorgans
4 bewirkt werden können. Das durch das. Steuerorgan 4 zu. beherrschende Programm
ist also festgelegt und kann durchgeführt werden, indem das. Steuerorgan 4 schrittweise
von einer in die andere Steuerstellung weitergeschaltet wird. Wird das Steuerorgan
4 in die in Fig, i dargestellte Lage gebracht, so werden. die Zylinder 5 und, 6
mit Druckmittel benufschlagt. Die Kolben, 9 und io bringen daher die Zahnstange.
14 in, ihre Mittelstellung. und stellen so über das Kitzel i9 das Haupts.teueroTgan
2o in die für die Zylinder 5 und 6 vorgewählte Lage.
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In -dieser Lage seien durch das Ha;uptsteuerorgan 2o die in
Fig. i dargestellten: Verbindungen hergestellt. Beim Erreichen ihrer Endlage, geben,
die Kolben 9 und io die über die Rückschlagventile 27 und 28 geführtem. Leitungen
30, 30a- für dien Weiter= fluß des Druckmittels frei. Das Steuerventil 29 stellt
sich daher, wie. oben beschrieben wurde, ein und verbindet die Leitung 30- mit dein
Leitung 30b, so, daß das Druckmittel zu dem Hauptsteuerorgan 2o weiterfließt. Bei
der dargestellten Einstellung werden der Zylinder 38 und der rechte Teil des Zylinders
37, der mit 4o bezeichnet ist, mit Druckmittel beschickt. Durch die Beaufschlagung
des Zylinders 38 wird, erreicht, daß das Schieberad, 46 des Wechselgetriebes., falls
es sich in einer anderen Lage" befindet, in die in Fig. i dargestellte Lage gebracht
wird. Das Druckmittel tritt in, die linke Seite des Zylinders 38 ein und bewirkt
durch seinen Druck auf die Kolbenstange, daß diese sich in, dem Stufenkolben so,
weit verschiebt, daß ihr Bund zur Anlage an. den, Stufenkolben kommt. Gleichzeitig
tritt aber durch die Bohrung des Stufenkolbens Druckmittel auch auf die rechte Seite
des Zylinders 38 über und bringt, da dies rechte Kolbenfläche größer ist als, die;
linke; den Stufenkolben in seine dargestellte Lage.
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Durch die Bea,ufschlagung des Raumes, 4o des Zylinders 37 wird der
Kolben dieses Zylinders nach links verschoben und bringt daher die Schieberäder
41 in eine solche Stellung, daß das kleinere Zahnrad mit dem entsprechenden. Zahnrand
der Zwischenwelle, in. Eingriff gebracht wird. Hierbei kann die auf der linken Seite
des. Kolbens in dem Zylinderraum 42 befindliche Druckflüssigkeit über- das
HauptsteueroTgan, 2o abfließen. Der bei der Verschiebung des Radsatzes 41 über seine
Ko@lben,-s.tange" nach: links mitgenommene Stufenkolben. des Zylinders
36 drückt die Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 45 über die Bohrung44
in. dien. Zylinderraum 43, aus dem der Überschuß über das Hauptsteuerosrgan. 2o
abfließen kann. Das Wechselgetriebe ist jetzt in der gewünschten Weise eingestellt.
Die vom, der Pumpe i noch weiter geförderte Druckflüssigkeit fließt über das in
der Leitung 3 vorgesehene Überdruckventil in d,en Pumpensumpf 26 zurück.
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Wird das Steuerorgan 4 in seine zweite, Steuerstellung umgeschaltet,
so wird: durch Bea.ufschlagung der Zylinder 7 und8 die Zahnstange" 15 in ihre Mittelstellung
gebracht und so das Hauptsteuerorgan.2o auf die zweites vorgewählte Stellung eingestellt.
Es erfolgt hierbei eine zweite Einstellung des Wechselgetriebes, die mittels der
hydraulischen Zylinder 36 bis 39 in ähnlicher Waise, wie bei der ersten Einstellung
beschrieben, durchgeführt wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind nur zwei vorwählbare Einstellungen des Hauptsteuero,rgans 2o vorgesehen,. Natürlich
kann die Erfindung auch bei solchen Steuerungen Anwendung finden, bei denen eine
beliebige Vielzahl von vOrwählb@aren- Einstellungen erfozderlich. ist. In diesem
Falle wird dann ein. Steuerorgan erforderlich, dis entsprechend viele Stellungen
aufweist und schrittweise von. einer Stellung in, die andere weiterbewegt worden
kann. Die schrittweise Weiterschaltung des Steuerorgans kann von Hand vorgenommen
werden; sie kann aber auch in. Ab-
hängigkeit von. nach jedem Arbeitsgang
in eine bestimmte Stellung zurückzustellenden Teil der Werkzeugmaschine selbsttätig
durchgeführt weirden. Soll beispielsv@e@ise b@:i einer Bohrmaschine die Einstellung
des, Wechselgetriebes auf verschiedene Drehzahlen für nacheinander durchzuführende
Arbeitsgänge gesteuert werden, so kann die schrittweise Weiterschaltung durch das
zum Auswechseln der Werkzeuge zwischen denn einzelnen Arbeitsgängen jeweils, erforderliche
Zurückstellen der Bohrspindel bewirkt werden..
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In Fig. 5 ist an Stelle eines Zahnstang'enantriebes für das auf der
Achse 21 sitzende Ritzel ig ein Zahnsegrnentantrieb, vorgesehen, wobei das Zahnsegment
durch einen hydraulischen Drehkolben in seine Mittellage eingestellt werden, kann.
Das Zahnsegment ist mit 54 bezeichnet und auf einer feststehenden Achse 55, diel
mit dem Kolbenflügel 56- aus einem Stück besteht, drehbar gelagert. Der Flügel 56
befindet sich in einer Kammer des Zahnsegmentkörpers 54, deren Räume beiderseits
des Flügels 56 mit 52, 53 bezeichnet sind. Das Druckmittel gelangt von dem Steuerorgan
durch eine Bohrung 49 der feststehenden- Achse 55 in die Steuervorrichtung, und
zwar tritt das Druckmittel durch Düsen 5o, 51 in die Räume 52, 53 ein. Ist das Zahnsegment
54 aus seiner Mittelstellung so verstellt, daß der Raum 52 kleiner ist als der Raum
53, so, fließt das durch die Düse 51 in den. Raum 53 gelangende Druckmittel über
eine Bohrung 57 des Zahnsegmentkörpers ins Freie bzw. in den Pumpensumpf zurück.
Der Raum 53@ist daher drucklos, und das über die Düse 5o in den Raum 52 eintretende
Druckmittel dreht den Zahnsegmentkörper 54 im Uhrzeigersinn, bis die Bohrung 57
zwischen die Bohrung 58 des Flügels 56, und -eine Bohrung 59 einer feststehenden
Rippe 6o gelangt. Bei dieser Mittelstellung des Zahnsegments 54 fließt also das
durch - die Bohrung 49 der Achse 55 ankommende Druckmittel in die Leitung 59, der
Rippe 6o weiter. Diese Leitung führt zu dem. Hauptsteuerorgan.
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Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt, ist die Durchführung
der Erfindung keineswegs an eine bestimmte Ausführungsform gebunden. Wesentlich
für die Erfindung ist aber in jedem Falle, daß ausrückbare Kupplungen, für die einzelnen
vorzuwählenden Stellungen vorgesehen, sind, wobei für die Durchführung der entprechenden
Einstellung ein hydraulischer Antrieb v o,rgesehen ist, der bei seiner Beaufschlagung
mit Druckmittel eine: Mittelstellung einnimmt, beaufschlagt aber eine Verstellung
zuläßt.