EP1161710A1 - Device for controlling the working feed speed of the work unit of a processing machine - Google Patents

Device for controlling the working feed speed of the work unit of a processing machine

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Publication number
EP1161710A1
EP1161710A1 EP00925121A EP00925121A EP1161710A1 EP 1161710 A1 EP1161710 A1 EP 1161710A1 EP 00925121 A EP00925121 A EP 00925121A EP 00925121 A EP00925121 A EP 00925121A EP 1161710 A1 EP1161710 A1 EP 1161710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
throttle
piston
control
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00925121A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eckehart Schulze
Luciano Zanolini
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydea SRL
Original Assignee
Hydea SRL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydea SRL filed Critical Hydea SRL
Publication of EP1161710A1 publication Critical patent/EP1161710A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49062—Adaptive control AC
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49078—Control of feed only

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the working feed speed of the working unit of a processing machine, which mediates material-removing, in particular machining, of a fixed workpiece, against which the working unit can be advanced and retracted, with at least one double-acting hydraulic cylinder as drive device for the feed and retraction movements of the work unit, and with the further, generic features of claim 1.
  • the feed rate of the work unit is in its load mode, i.e. if the tool, e.g. the saw blade of a circular or band saw, or the milling cutter of one
  • Milling unit is in working engagement with the respective workpiece, controlled by throttling the hydraulic oil flow which in this feed operation flows out of a pressure chamber of the drive hydraulic cylinder via a throttle path.
  • This throttle section comprises an adjusting throttle connected to the hydraulic cylinder and a pressure compensator connected between it and the reservoir of the pressure supply unit, acting as a regulating throttle, which has a balance piston which is exposed on one side of a control surface to the dynamic pressure present on the input throttle and below whose influence can be shifted against a restoring force implemented by a balance spring in the sense of a reduction in the flow cross section of the control throttle.
  • This type of control leads to a largely constant pressure drop across the setting throttle, which is also used as a sensor throttle, thereby also to a temporal constancy of the hydraulic oil flow flowing through the throttle section, and as a result to a corresponding constant maintenance of the load feed rate.
  • the object of the invention is therefore to improve a control device of the type mentioned at the outset in such a way that damage to the working tools is avoided and high values of the working feed speeds can nevertheless be used.
  • an automatically operating control device which, as soon as and for as long as the total pressure drop across the throttle section formed by the control throttle and the pressure compensator hydraulically connected in series, i.e. the pressure in the pressure chamber of the drive cylinder from which the hydraulic oil flows from the Throttling section flows, is smaller than a predetermined threshold value p LS , in monotonous relation with the change in this pressure or the pressure difference across the throttling section, mediates a corresponding decrease or increase in the restoring force acting on the balance piston.
  • control device operates in such a way that up to a threshold value of the load, which occurs due to the work intervention between the machining tool and the workpiece, is regulated to a constant feed rate, and that, if one with the threshold value p LS of the inlet pressure of the throttle section correlated amount of the load is exceeded, an automatic control takes place in such a way that the feed speed is reduced until the critical threshold value of the load is again undershot, after which the speed is again constant the feed movement is regulated.
  • a processing machine equipped with the control device according to the invention e.g. a saw or milling machine can, therefore, always be operated with the highest possible values of the feed speed of its work unit, provided that the control device is expertly matched to the operating conditions of the machine, in the sense of the best possible compromise between machining time and tool wear, which is economical is particularly cheap.
  • the pressure threshold value P LS can be predefined, from which the feed rate modifying the Tool-conserving type of force limitation control is used, whereby in the case of an electrically controllable setting of the control pressure and its monitoring by means of an electronic sensor, the control device is inserted into an NC or CNC controlled processing machine is possible in a simple manner.
  • an electromechanical or electronic pressure sensor is also provided, by means of which the pressure p L falling overall over the throttle section can be detected, which is a measure of the reaction force exerted on the tool during operation of the respective processing machine and thus also a Indication of when a force limitation control modifying the feed rate is required.
  • a position sensor provided according to claim 10 is also suitable for obtaining relevant information, by means of which an excellent position of the auxiliary piston can be detected, in the event of a presetting of the pressure threshold value p LS , from which the force limitation control starts, by coupling in a defined control pressure p s in a control chamber, the position in which the auxiliary piston is supported on the end end wall of the balance housing that axially defines the control chamber.
  • a position of the auxiliary piston which is suitable for recognizing that the force limitation control has become effective can also be the contact position of the auxiliary piston on the balance piston which can be detected by means of a proximity sensor.
  • a simple design of a throttle arrangement is specified by the features of claim 11, which can be controlled electrically for specifying desired values of the feed rate.
  • FIG. 1 shows a band saw equipped with a control device according to the invention in a schematically simplified block diagram representation
  • FIG. 2 shows a variant of a pressure compensator that can be used in the control device according to FIG. 1;
  • FIG. 3 modifications of the adjusting device of the pressure compensator according to FIG. 1, in a simplified, broken longitudinal section;
  • FIG. 4a shows a special design of an electrohydraulic that can be used in the band saw according to FIG. 1
  • Control unit for specifying the feed speed and feed force of a hydraulic cylinder piston
  • FIG. 4b shows a hydraulic circuit diagram to explain the setting of a control pressure p s and which can be coupled into a control chamber of a pressure compensator of the electrohydraulic control unit according to FIG. 4a
  • FIG. 5 shows a throttle arrangement for the stepwise, electrically controllable change of a flow resistance provided for setting the feed rate of a hydraulic cylinder piston.
  • the band saw designated overall by 10 in FIG. 1, is intended in particular for cutting rods or profiled bars 11 to length, which may consist of a wide variety of materials. It comprises a saw unit, designated as a whole by 12, which is horizontally displaceably mounted for executing straight saw cuts on a machine frame 13, which is only indicated schematically, and for executing rapid feed movements directed towards the workpiece 11, through which the sawing strand 14 of the self-contained band saw blade 16, designated 16 in total, in the immediate vicinity of the workpiece 11 or in contact therewith, as well as for carrying out load feed movements in the course of which the workpiece 11 is severed and for carrying out retraction movements the saw unit back into one for a subsequent cutting process Appropriate starting position arrives, can be driven by means of a double-acting, linear hydraulic cylinder 17.
  • the band saw 10 in the illustrated explanatory examples is designed such that a profile bar 11 to be subjected to the sawing process has a horizontal and perpendicular course of the central longitudinal axis 19 to the movement directions of the saw unit 12 represented by the double arrow 18 by means of a schematically indicated clamping device 21
  • the machine frame 13 can be fixed and that the plane marked by the course of the sawing run 14 of the band saw blade 16 extends at right angles to the central longitudinal axis 19 of the workpiece 11, so that the saw cuts each run at right angles to the longitudinal axes of the cut-to-length workpieces or the clamped part of the workpiece result in running saw cut surfaces.
  • Two saw band rolls 22 and 23 of the same diameter spanned by the band saw blade 16 are rotatably mounted in the area of the free ends of the lateral profile legs 24 and 26 of a basic form of U-shaped roll carrier 27, one of the two rolls, e.g. the lower saw band roller 23 can be driven by means of an electric drive motor (not shown) arranged on the roller carrier 27, and the other saw band roller 22 is freely supported and is frictionally entrained by the band saw blade 16.
  • the inclination that is common in band saws is the saw band rollers in relation to the plane of the saw cut and rotation of the sawing strand 14 of the band saw blade 16 in the central region between the saw band rollers 22 and 23 in the saw cut plane, for which purpose roller guide elements 28 and 29, usually rotatably mounted on the roller carrier 27, are only shown schematically are indicated.
  • the hydraulic cylinder 17 has a piston rod 32 emerging from the cylinder housing 31 on one side, with which the roller carrier 27 of the saw unit 12 is firmly connected and is thus positively coupled to the piston 33 of the drive cylinder 17.
  • the diameter D of the piston 33 and the diameter d of the piston rod 32 are matched to one another in such a way that the amount F x of the circular end face of the piston 33, which is exposed to the pressure p L prevailing in the pressure chamber 36 on the bottom of the hydraulic cylinder, is significant.
  • an electrohydraulic control unit designated overall by 40, which is coupled in the load feed operation of the drive hydraulic cylinder 17, in which the outlet pressure p A of the pressure supply unit 41 is coupled into the rod-side pressure chamber 38 of the hydraulic drive cylinder 17, and hydraulic oil from the pressure chamber 36 on the bottom thereof the electrohydraulic control unit 40 is returned to the reservoir 42 of the pressure supply unit 41, regulates the feed rate of the saw unit 12 to a constant value by means of a volume flow control, if and as long as the reaction force transmitted from the workpiece 11 to the band saw blade 16 does not exceed an adjustable, predeterminable amount, and As soon as a critical value in this regard is exceeded, this is reduced in a controlled manner by throttling the hydraulic oil flow emerging from the bottom-side pressure chamber 36, so that the feed speed decreases and, accordingly, that of the Workpiece on the band saw blade 16 is limited reactive force and compliance with a
  • electro-hydraulic control unit 40 is implemented as follows:
  • an electrically controllable main control valve 43 designed as a 4/3 way valve, which has a P supply connection connected to the pressure outlet 44 of the pressure supply unit 41 46 and a T-return connection 47 connected to the reservoir 42 of the pressure supply unit, and an A-consumer connection 48 which connects to the control connection over a throttle section designated as 49
  • the main control valve 43 has, as the basic position 0, a blocking position linked to a central position, centered by valve springs 53 and 54, of a piston represented by the 4/3-way valve symbol 56, in which all the valve connections 46, 47, 48 and 52 are blocked against one another.
  • the basic position 0 of the main control valve 43 is assigned to the standstill of the saw unit 12.
  • the main control valve 43 can, on the one hand, be switched from its basic position 0 to a switching position I, in which the P supply connection 46 with the B- Consumer connection 52, on the one hand, and A-consumer connection 48 is connected to T-return connection 47, on the other hand, and on the other hand can be switched to a switching position II alternative to switching position I, in which, on the one hand, the P-supply connection 46 with the A consumer connection 48 and, on the other hand, the T return connection 47 with the B consumer connection 52 of the main control valve 43.
  • Switch position I is assigned to the feed operation of the sawing unit 12, in which it moves onto the workpiece
  • Switch position II of the main control valve 43 is the return movement of the saw unit that takes place in the opposite direction
  • the throttle section 49 consists of an adjusting throttle 59 and a control throttle 61 connected hydraulically in series therewith, the adjusting throttle 59 being connected directly to the control connection 51 of the pressure chamber 36 on the bottom of the drive cylinder and accordingly, seen in the direction of flow of the outlet from this pressure chamber 36 Hydraulic oil, forms the input of the throttle section 49, and the control throttle 61 is connected on the output side to the A consumer connection 48 of the main control valve 43.
  • the regulating throttle 61 is realized by means of a pressure compensator, designated as a whole by 62, by means of which the function is implemented to throttle the hydraulic oil flow flowing to it from the adjusting throttle 59, the higher the pressure drop ⁇ p over the entire throttling path 49 that results the pressure drop ⁇ p p over the Adjusting throttle and the pressure drop ⁇ p R across the control throttle 61 additively. It is assumed here that the remaining flow paths, via which the pressure ⁇ l flows to the reservoir 42 of the pressure supply unit 41, are only affected by flow resistances which are negligible compared to those of the adjusting throttle 49 and the regulating throttle 61. Under this condition, the load pressure p L prevailing in the feed hydraulic cylinder 17 in its bottom pressure chamber 36 is equal to the total pressure drop ⁇ p across the throttle section 49.
  • the control throttle 61 is implemented as a throttle element of the pressure compensator 62, which, as long as the load pressure p ⁇ prevailing in the bottom pressure chamber 36 of the drive hydraulic cylinder 17 is greater than a threshold value p LS , conveys the function, the pressure drop ⁇ p F above the adjusting throttle in the feed operation of the hydraulic cylinder 17 59 regulated to keep at a constant value, ie to regulate the pressure ⁇ l volume flow flowing through the setting throttle 59 to a constant value, which is synonymous with a constant feed rate of the saw unit 12 and corresponds to a requirement for its operational control.
  • the pressure compensator 62 is designed in the manner of a pressure-controlled piston-slide valve acting as a proportional valve, in which the effective overflow cross-section between an inlet chamber 66 by axial displacement of the balance or valve piston, designated overall by 63, relative to the balance housing 64 , to the the downstream side of the setting throttle 59 is connected, and an output chamber 67, which is connected to the A consumer connection 48 of the main control valve 43, between a maximum amount, the minimum throttling effect of the control throttle 61, and the "blocking" position of the balance piston 63, in which communicating connection between the input chamber 66 and the output chamber 67 is no longer present, is infinitely variable.
  • the inlet chamber 66 extends between two bore steps 69 and 71 which are coaxial with respect to the central longitudinal axis 68 of the balance housing 64 and which are each sealed off from the outside by an end end wall 72 or 73 and via a radial inner shoulder 74 or 76 to the ring-cylindrical central section of the Connect the scale housing 64, which forms the radially outer boundary of the input chamber 66 of the pressure compensator 62 and has a larger inner diameter than the two bore stages 69 and 71.
  • the balance piston 63 has an elongated-cylindrical section 78, with which it is arranged in the bore step 69, opposite the bore step 71 delimiting the outlet space 67, in a pressure-tight manner, and one via a rod-shaped intermediate piece 79 with a smaller diameter with the cylindrical section 78 connected piston flange 81, which is significantly less extended in the axial direction, with which the balance piston 63 is pressure-tight in the bore step 71 which forms the boundary of the outlet space 67 fixed to the housing is guided.
  • the circular peripheral edge 82 of the balance piston 63 along which the elongated cylindrical section 78 connects to the rod-shaped intermediate piece 79 of smaller diameter, which connects the cylindrical section 78 to the piston flange 81, forms a piston-side control edge, due to its axial distance from a control edge on the housing side 83, along which the bore step 71, which defines the outlet chamber 67 and which is fixed to the housing, adjoins the radial inner shoulder 76, which sets this bore step against the input chamber 66, the flow resistance of the control throttle 61 is determined.
  • the piston end flange 81 forming the one-sided axially movable boundary of the outlet chamber 67 also forms the one-sided axially movable pressure-tight boundary of a spring receiving space 84 in which a prestressed compression spring engages on the end flange 73 of the balance piston 63 and is supported on the end end wall 73 86 is arranged, the pretension of which, based on the cross-sectional area A ′′ of the balance piston 63, is equivalent to a relatively low pressure in the range between 4 and 10 bar.
  • the spring receiving space 84 and the input chamber 66 of the pressure compensator 62 are in constant communication with one another via a compensating channel 87; the compensation channel 87 is axially penetrated by a spring opening 84, the end flange 81, the rod-shaped intermediate piece 79 and part of the cylindrical piston section 78 of the balance piston 63, central longitudinal bore 88 and a transverse bore 89 communicating therewith of the cylindrical balance piston section 78 are formed, the opening (s) of the transverse bore 83 being arranged in each position of the balance piston within the input chamber 66 of the pressure balance 62.
  • the scale piston forms with the end face 91 of its cylindrical section 78 a first axially movable limitation of a sensor chamber 92, which is via a sensor Line 93 communicates with the bottom-side pressure chamber 36 of the drive hydraulic cylinder 17.
  • the second axial delimitation of the sensor chamber 92 is also movable. It is formed by an auxiliary piston 94 designed as a floating piston, which within the left bore step 69 forms the pressure-tight, movable delimitation of the sensor chamber 92 from a control chamber 96, which is axially fixed to the housing by the end wall 72 of the scale housing 64.
  • an adjustable, predetermined control pressure p s is coupled into this control chamber 96, the amount of which is selected the higher the lower the reaction forces that can or should be absorbed by the band saw blade 16.
  • a pressure reducing valve 97 is provided between the pressure outlet 44 of the pressure supply unit 41 and the control chamber 96, the output pressure of which can be monitored by means of a manometer 98. That of the hydraulic pump 99 of the pressure supply unit 41, which is assumed to be a constant pump in the exemplary embodiment selected for explanation, is limited to a substantially constant value p A by a pressure limiting valve 101.
  • the “basic” position of the balance piston 63 and the auxiliary piston 94 shown in FIG. 1 corresponds, for example, to the case where both the control chamber 96 and the sensor chamber 92 are depressurized and on the balance piston 63 only that of the bias of the balance spring 86 corresponding force acts, whereby the balance piston is pushed into its greatest width a x of the throttle gap of the control throttle 61 corresponding position, which by contact of a support projection 102 of the auxiliary piston 94 on the end wall 72 of the balance housing 64 which is fixed to the control chamber 96 and simultaneous axial support of the balance piston 63 is marked on an axial stop plunger 103 of the auxiliary piston 94 which axially penetrates the sensor chamber 92.
  • the alternative end position of the balance piston 63 to this end position which corresponds to the positive overlap of the piston-side control edge 82 with the housing-side control edge 83 and thus the shut-off of the input chamber 66 against the output chamber 67 of the pressure compensator 62, is achieved by Axial support of the pressure compensator piston is marked on the right end end wall 73 by means of a pushrod-shaped support extension 104, the maximum stroke a 2 which the compensator piston 63 can carry out from one end position shown to the other end position being greater than the maximum axial width a x corresponds to the throttle gap of the control throttle 61 and, for example, twice the value of this maximum clear width a 1 .
  • a changeover valve 106 is hydraulically connected in parallel with the throttle section 49 and is designed as a 2/2-way valve, the basic position 0 of which is its blocking position and the switching position I of which is its flow position.
  • the changeover valve 106 is required as an electrically controllable valve with a normally off zero position.
  • the flow position I of the changeover valve 106 is assigned to a rapid feed operation, in which the sawing unit passes from a starting position to the immediate vicinity of the workpiece 11 before a load feed operation subject to speed control takes place, to which the blocking position 0 of the changeover valve 106 is assigned.
  • Switch position I of changeover valve 106 is also assigned to the rapid retraction mode of saw unit 12.
  • a "rapid" rapid feed movement which leads the sawing unit 12 to the immediate vicinity of the workpiece, is achieved by switching the changeover valve 106 to its flow position I, while at the same time the main control valve 43 in its functional position I is switched so that the pressure outlet 44 of the pump is connected via the main control valve to the rod-side chamber 38 of the drive hydraulic cylinder 17 and its bottom-side chamber 36 via the changeover valve 106 and the main control valve 43 directly to the reservoir 42 of the pressure supply unit verbu
  • This is in the bypass to the throttle section 49, via which only a relatively small volume flow flows when the changeover valve 106 assumes its open position I.
  • the speed at which the sawing unit 12 moves towards the workpiece 11 is essentially determined by the delivery capacity of the pump 99, which is expediently designed such that a rapid feed rate in the range of about 10m / min to 15m / min is possible.
  • the changeover valve 106 is switched into its blocking position 0, which can be done manually, or automatically, e.g. by a switch - not shown - responsive to position.
  • the load pressure p L which essentially corresponds to the sum of these pressure drops ⁇ p p and ⁇ p R and occurs in the bottom-side pressure chamber 36 of the drive hydrocylinder 17, is coupled into the sensor chamber 92 of the pressure compensator 62 via a damping orifice 108 and leads to a response of the pressure compensator in the sense of a regulation that the pressure drop ⁇ p F which occurs solely via the adjusting throttle 59 is regulated to a constant value, which, with the force F f of the balance spring 86, provided that frictional and frictional forces are negligible, by a relationship of the shape
  • a threshold value p LS which in the illustrated exemplary embodiment in which the effective cross-sectional areas A,. of the balance piston 63 and A k of the auxiliary piston 94 have the same amount, which corresponds to the amount p s of the control pressure coupled into the control chamber 96
  • the control piston 94 with its stop tappet 103 comes into contact with the end face 91 of the balance piston and exerts one of the forces thereon force acting in the opposite direction to the balance spring 86, with the result that its force used for current regulation is reduced, as it were;
  • the regulation ar- is now working in the sense of maintaining a reduced value of the pressure drop ⁇ p p via the adjusting throttle 59 and thus the regulation of a reduced feed speed, as a result also of a reduction in the force exerted by the workpiece on the band saw blade 16 so that this is not overloaded.
  • a proximity switch 123 which is indicated schematically in FIG.
  • the main control valve 43 is switched into its functional position II and the changeover valve 106 into a flow position I.
  • the speed in the rapid retraction mode the termination of which can be controlled by a limit switch, not shown, is in turn determined by the F ⁇ r - der performance of the pump 99 determined, but the achievable retraction speed, corresponding to the ratio F-./F ! the piston surfaces 37 and 34 of the drive piston 33 of the hydraulic cylinder 17 is less than in rapid feed operation.
  • the pressure compensator 62 'shown in FIG. 2, to the details of which is now referred to, is analogous to the pressure compensator shown in FIG. 1 in terms of its structure and function and differs from it only in the design of the adjusting device, designated overall by 110, by means of which a force directed opposite to the force developed by the balance spring 86 and acting on the balance piston 63 can be generated on the auxiliary piston 94 axially supported on the balance piston, by means of which the threshold value p SL of the pressure can be predetermined, below which the feed rate control becomes effective , which leads to the limitation of the feed force acting on the work unit.
  • FIG. 2 which is limited to the representation of the electro-hydraulic control unit 40, elements of the same are assigned the same reference numerals as in FIG. 1, this should include the reference to the description given with reference to FIG. 1 Avoid repetitions.
  • the housing 64 'of the pressure compensator 62' has a tubular extension 111 beyond the sensor chamber 92, which is penetrated over its entire length by the central bore step 69, in which the auxiliary piston 94 is arranged such that it can be moved in a pressure-tight manner.
  • An elongated compression coil spring 112 is arranged in the tubular extension 111, which is axially supported on a support flange 113 which is arranged at a distance from the auxiliary piston 94 and which axially engages the auxiliary piston 94 via a spring plate 114 and a support ball 116 centering it with respect to the auxiliary piston.
  • the prestressing of the compression coil spring 112 can be adjusted in a defined manner by axially displacing the support flange 113, the support flange being arranged so as to be axially displaceable within the free end section 111 'of the tubular extension 111.
  • an electromotive linear drive designated overall by 117, is provided, for which one according to the schematic illustration in FIG.
  • a spindle drive which has a spindle nut 118 and which can be driven in rotation, for example, by means of an electric stepping motor 117 has a thereby axially displaceable, non-rotatable threaded spindle 119, the support flange 113 being designed as an end flange of the portion of the threaded spindle 119 protruding into the tubular extension 111.
  • a merely schematically illustrated digital displacement measuring system 121 can be provided, by means of which the position of an adjusting movement of the support flange 113 with executing elements, for example a guide rod 122 can be recorded absolutely or in relation to a reference point.
  • the bore step 69 within which the auxiliary piston 94 forming the unilaterally axially movable delimitation of the sensor chamber 92 is slidably displaceable over a section of its length, has a larger diameter than the bore step 71, in which the balance piston 63 is arranged such that it can be shifted pressure-tight. which forms the other axially movable boundary of the sensor chamber 92, into which the inlet pressure p L of the throttle section 41 is coupled, these two bore stages 69 and 71 connecting to one another via a radial inner shoulder 126 of the balance housing 64 arranged within the sensor chamber 92.
  • This design of the control piston 94 which leads to the fact that, at a predetermined value p L of the pressure coupled into the sensor chamber 92, the force which pushes the auxiliary piston 94 away from the scale piston is greater than the force which results from the balance piston 63 is also exposed to this pressure p L on its end face 91 delimiting the sensor chamber 92, can also be expedient for the adjusting device 110 of the pressure compensator 62 'according to FIG. 2.
  • the control piston 94 has a second piston stage 94 "which is larger in diameter than the piston stage 94 ', which forms the axially movable boundary of the sensor chamber 92.
  • the second piston stage 94 "forms within a bore stage 69 ', which adjoins the bore stage 69 via a radial inner shoulder 127 of the balance housing 64, in which the auxiliary piston 94 with its smaller diameter piston stage 94' is arranged to be pressure-tightly displaceable, on the one hand axially Movable limitation of the control chamber 96, which is closed off by the end end wall 72 and into which the control pressure p s can be coupled, and on the other hand the axially movable limitation of an unpressurized annular space 128, which communicates with the reservoir 42 of the pressure supply unit 41 in order to discharge leakage oil
  • the design options of the actuating device 125 described with reference to FIG. 3 result in a variety of design options which can be used in a working machine with a hydraulic tool feed drive to optimize the
  • an electronic or electromechanical pressure sensor 129 is also provided, by means of which the pressure p L that is present at the inlet of the throttle section 41 or the pressure that is in the pressure chamber on the bottom 36 of the drive hydraulic cylinder 17 prevails, can be detected.
  • the control unit 40' uses a pressure relief valve, generally designated 97 ', which is located between the control chamber 96 of the pressure compensator 62 and the unpressurized reservoir 42 Pressure supply unit 41 is connected and in the hydraulic circuit arrangement shown in FIG. 4b is connected to the pressure outlet 44 of the pressure supply unit 41 via a throttle orifice 131.
  • the output pressure p s of the pressure relief valve 97 ' can be set in an adjustable manner by adjusting the preload of a valve spring 132 of the pressure relief valve 97'.
  • the pressure relief valve 97 ' is designed as a ball seat valve, the valve ball 133 of which is urged by the bias of the valve spring 132 against a circular valve seat 134 which is formed by the opening of a housing channel 137 which is coaxial with the central longitudinal axis 136 of the pressure relief valve 97' is communicatively connected to the control chamber 96 of the pressure compensator 62 via a control pressure line 138.
  • the valve spring 132 extends within a housing bore 139, which is coaxial with the central longitudinal axis 136, between a support ring 141, which supports and centers the valve ball 133, and the base 142 of an elongated, pot-shaped adjusting sleeve 143, which is arranged in the central housing bore 139 so as to be pressure-tightly displaceable.
  • the sleeve jacket 144 is provided at its end section facing away from the bottom 142 with an internal thread 146 with which a “short” threaded spindle 147 is in meshing engagement, which is rotatably but axially immovably mounted in the housing block 148 receiving the pressure relief valve 97 ′.
  • the sleeve jacket 144 has on its radially outer side a longitudinal groove 149, into which a block 151 arranged fixedly protrudes, which provides for securing the sleeve 143 against rotation.
  • the pretensioning of the valve spring 132 can be set.
  • the adjusting sleeve 143 also forms the adjusting element of the adjusting throttle 59 of the electrohydraulic control unit 40 ', by means of the axial displacement of which the effective flow cross section of this throttle 59 can be adjusted.
  • the sleeve jacket 144 is narrow Provided longitudinal slot 152, which then extends in a hole-shaped manner over part of the axial length of the sleeve jacket 144 and is in communication with the interior 153 of the sleeve 143.
  • the adjusting sleeve 143 has a jacket opening 154 which communicates in each of the possible positions of the adjusting sleeve 143 with a housing channel 156 which is connected to the input chamber 66 of the pressure compensator 62, which thus communicates with the interior 153 of the sleeve 143 in any position connected is.
  • a transverse channel 157 On the side of the adjusting sleeve on which the longitudinal slot 152 is arranged, a transverse channel 157, the channel of which is measured in parallel with the central longitudinal axis 136, opens into the central bore 139 of the housing block 148 and communicates with the bottom pressure chamber 36 of the hydraulic cylinder 17 clear width corresponds at least to the axial length of the throttle slot 152 of the sleeve shell 144 and this is approximately the same in the special embodiment shown.
  • the adjusting sleeve 143 is between a first, as shown "right" end position, in which there is no or only a slight overlap of the clear cross section of the throttle slot 152 and the clear cross section of the transverse channel 157, which blocks the throttle 59 or a maximum value of its flow resistance until a second end position can be displaced, in which the throttle gap 152 with its entire cross section overlaps with the clear cross section of the transverse channel 157 stands, which corresponds to the minimum flow resistance of the throttle 59 and thus a maximum value of the achievable feed rate of the piston 33 of the hydraulic cylinder 17.
  • both the throttle 59 can thus be set "at the same time” to a desired feed speed as well as to a suitable limitation of the feed force which is correlated with this and which is correlated via the preload of the valve spring 132 and the same Control pressure p s can be specified.
  • the coupled adjustability of the feed rate of the hydraulic cylinder piston and the feed force is implemented in such a way that high values of the feed force can be used with small values of the feed rate and the feed force is limited to low values at high values of the desired feed rate.
  • the work unit which can be driven by means of the hydraulic cylinder 17, e.g. a saw unit 12 or a milling unit, with respect to the feed force and feed speed, can be adapted to different materials that are to be processed.
  • a switching valve which opens in the retracting operation of the hydraulic cylinder 17 and in this respect functionally corresponds to the electrically controlled switching valve 106 according to FIG. 1 is realized in the electrohydraulic control unit 40 'as a check valve 106', which is likewise integrated in the housing block 148 and in which from FIG. 4a apparent circuit arrangement between the A consumer port 48 of the main control valve 43 and the control port 51 of the bottom pressure chamber 36 of the hydraulic cylinder 17 is connected.
  • the damping orifice 108 via which the control connection 51 of the hydraulic cylinder 17 is connected to the sensor chamber 92 of the pressure compensator 62, is also integrated in the housing block 148, which receives the pressure limiting valve 97 'and the adjusting throttle 59.
  • separately controllable elements for adjusting the feed speed of the hydraulic cylinder piston 33 and for limiting the feed force are provided, e.g. the control throttle 59 and the pressure reducing valve 97 according to FIG. 1, these can be designed to be programmable, in particular using stepper motors.
  • the throttle arrangement 59 'in the implementation example chosen for explanation comprises 4 fixed throttles 59i, 59 2 , 59 3 and 59 4 , which, controlled by 2/2-way solenoid valves 158 individually or in several, in any combination, parallel between those of the connection 51 of Hydraulic cylinder 17 and the input chamber 66 of the pressure compensator 62 are switchable.
  • the fixed throttles 59 x to 59 4 each allow different flow cross-sectional amounts f 0 , 2f 0 , 3f 0 and 4f 0 to be released
  • the throttle arrangement 59 ' can be used in steps of f 0 in each case to have ten different throttle cross sections between f 0 and 10f 0 can be set to "digital".

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Abstract

The invention relates to a device for controlling the working feed speed of the work unit of a processing machine (1) which machines a workpiece (11) by material removal. The device comprises a double-acting hydraulic cylinder (17) serving as drive element for the work unit whose feed speed is controlled by a restriction of the hydraulic oil flow which in feed mode flows through a throttle passage (49) and out of a pressure chamber (36) of the hydraulic cylinder. Said throttle passage comprises an adjustment throttle (59) which on the input side is connected to the hydraulic cylinder, as well as a pressure balance (63) which is arranged between said adjustment throttle and the reservoir (42) of the pressure-supply unit (41) and functions as a control throttle. The pressure balance comprises a balance piston (63) which on one side, on a control surface (91) having a value Aw, is subjected to the input pressure pL of the adjustment throttle (59) and can thus be displaced against the restoring force of a balance spring (86) with a view to reducing the flow section of the control throttle. The invention also provides for a control device (94, 96, 98) which as soon and for as long as the total pressure drop along the throttle passage (41) is lower than a defined threshold value pLS mediates, monotonically to the change in said pressure difference, an equivalent decrease or increase in the restoring force acting on the balance piston (63).

Description

Einrichtung zur Regelung der Arbeits-Vorschubgeschwindigkeit der Arbeitseinheit einer BearbeitungsmaschineDevice for regulating the working feed speed of the working unit of a processing machine
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Arbeits-Vorschubgeschwindigkeit der Arbeitseinheit einer Bearbeitungsmaschine, die eine materialabtragende, insbesondere spanabhebende Bearbeitung, eines feststehenden Werkstückes vermittelt, gegenüber dem die Arbeitseinheit vorschiebbar und zurückziehbar ist, mit mindestens einem doppelt wirkenden Hydrozylinder als Antriebseinrichtung für die Vorschub- und Rückzugsbewegungen der Arbeitseinheit, und mit den weiteren, gattungsbestimmenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for regulating the working feed speed of the working unit of a processing machine, which mediates material-removing, in particular machining, of a fixed workpiece, against which the working unit can be advanced and retracted, with at least one double-acting hydraulic cylinder as drive device for the feed and retraction movements of the work unit, and with the further, generic features of claim 1.
Bei bekannten Regelungseinrichtungen dieser Art wird die Vorschubgeschwindigkeit der Arbeitseinheit in deren Last- betrieb, d.h. wenn sich das Werkzeug, z.B. das Sägenblatt einer Kreis- oder einer Bandsäge, oder der Fräser einerIn known control devices of this type, the feed rate of the work unit is in its load mode, i.e. if the tool, e.g. the saw blade of a circular or band saw, or the milling cutter of one
Fräseinheit in Arbeitseingriff mit dem jeweiligen Werkstück befindet, durch Drosselung des Hydraulikδlstromes gesteuert, der in diesem Vorschubbetrieb aus einer Druckkammer des Antriebshydrozylinders über eine Drosselstrek- ke abfließt. Diese Drosselstrecke umfaßt eine an den Hydrozylinder angeschlossene Einstelldrossel und eine zwischen diese und den Vorratsbehälter des Druckversorgungsaggregats geschaltete, als Regeldrossel wirkende Druckwaage, die einen Waagenkolben hat, der einseitig auf einer Steuerfläche dem an der Stelldrossel eingangsseitig anstehenden, dynamischen Druck ausgesetzt ist und unter dessen Einfluß gegen eine durch eine Waagenfeder implementierte Rückstellkraft im Sinne einer Verringerung des Strδmungsquerschnittes der Regeldrossel verschiebbar ist .Milling unit is in working engagement with the respective workpiece, controlled by throttling the hydraulic oil flow which in this feed operation flows out of a pressure chamber of the drive hydraulic cylinder via a throttle path. This throttle section comprises an adjusting throttle connected to the hydraulic cylinder and a pressure compensator connected between it and the reservoir of the pressure supply unit, acting as a regulating throttle, which has a balance piston which is exposed on one side of a control surface to the dynamic pressure present on the input throttle and below whose influence can be shifted against a restoring force implemented by a balance spring in the sense of a reduction in the flow cross section of the control throttle.
Diese Art Regelung führt zu einer weitgehenden Konstanthaltung des Druckabfalls über der gleichsam als Sensordrossel benutzten Einstelldrossel, dadurch auch zu einer zeitlichen Konstanz des über die Drosselstrecke abfließenden Hydraulikölstromes, und im Ergebnis zu einer entsprechenden Konstant-Haltung der Last-Vorschubgeschwindigkeit .This type of control leads to a largely constant pressure drop across the setting throttle, which is also used as a sensor throttle, thereby also to a temporal constancy of the hydraulic oil flow flowing through the throttle section, and as a result to a corresponding constant maintenance of the load feed rate.
Die bekannte Regelungseinrichtung ist daher mit zumindest den folgenden Nachteilen behaftet :The known control device therefore has at least the following disadvantages:
Treten im Verlauf der jeweiligen Bearbeitung erhebliche Las -Veränderungen auf, die z.B. bei einer sägenden Bearbeitung eines Werkstückes durch Querschnitts-Variationen desselben bedingt sein können, oder bei einer fräsenden Bearbeitung eines Werkstückes zum Zweck der Erzielung einer ebenen Werkstückfläche aufgrund von Variationen der Dicke des abzutragenden Materials auftreten können, so muß entweder die Last-Vorschubgeschwindigkeit so gewählt werden, daß für den Fall der zu erwartenden größten Last die Vorschubgeschwindigkeit nicht zu groß ist, was zu unerwünscht langen Arbeits-Zykluszeiten führt, oder es müssen im Falle einer programmierten Steuerung des jeweiligen Bearbeitungsvorganges für Bereiche unterschiedlicher Dicke unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten vorgege- ben werden, was zu hohen Rüstzeiten führt oder zu zeitaufwendigen Unterbrechungen der jeweiligen Bearbeitung, falls die Umstellung auf unterschiedliche Werte der Vorschubgeschwindigkeit manuell erfolgt. In jedem Falle müssen, um das Bearbeitungswerkzeug zu schonen, auch Sicherheitsmargen berücksichtigt werden, die sich in einem nen- nenswerten Beitrag zu der erforderlicher Bearbeitungszeit niederschlagen.Significant Las changes occur in the course of the respective processing, which can be caused, for example, by sawing processing of a workpiece due to cross-sectional variations of the same, or when milling a workpiece for the purpose of achieving a flat workpiece surface due to variations in the thickness of the material to be removed Materials can occur, either the load feed rate must be selected so that the feed rate is not too high for the expected greatest load, which leads to undesirably long cycle times, or it must be in the case of a programmed control of the respective Different feed speeds are specified for areas of different thickness, which leads to long set-up times or time-consuming interruptions of the respective processing, if the change to different values of the feed speed is done manually. In any case, in order to protect the machining tool, safety margins must also be taken into account, which are reflected in a significant contribution to the machining time required.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Regelungseinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu ver- bessern, daß Beschädigungen der Arbeitswerkzeuge vermieden werden und gleichwohl hohe Werte der Arbeitsvorschub- Geschwindigkeiten genutzt werden können.The object of the invention is therefore to improve a control device of the type mentioned at the outset in such a way that damage to the working tools is avoided and high values of the working feed speeds can nevertheless be used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine selbsttätig arbeitende Stelleinrichtung gelöst, die, sobald und solange der Gesamtdruckabfall über der durch die Stelldrossel und die mit dieser hydraulisch in Reihe liegenden Druckwaage gebildeten Drosselstrecke, d.h. der Druck in demjenigen Druckraum des Antriebszylinders, aus dem das Hydraulikol über die Drosselstrecke abströmt, kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert pLS, in monotoner Relation mit der Veränderung dieses Druckes beziehungsweise der Druckdifferenz über der Drosselstrecke, eine gleichsinnige Ab- oder Zunahme der auf den Waagenkolben wirken- den Rückstellkraft vermittelt.This object is achieved according to the invention by an automatically operating control device which, as soon as and for as long as the total pressure drop across the throttle section formed by the control throttle and the pressure compensator hydraulically connected in series, i.e. the pressure in the pressure chamber of the drive cylinder from which the hydraulic oil flows from the Throttling section flows, is smaller than a predetermined threshold value p LS , in monotonous relation with the change in this pressure or the pressure difference across the throttling section, mediates a corresponding decrease or increase in the restoring force acting on the balance piston.
Hiernach arbeitet die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung in der Weise, daß bis zu einem Schwellenwert der Last, die durch den Arbeitseingriff zwischen Bearbei- tungswerkzeug und Werkstück auftritt, auf konstante Vorschubgeschwindigkeit geregelt wird, und daß, wenn ein mit dem Schwellenwert pLS des Eingangsdruckes der Drossel- strecke korrelierter Betrag der Last überschritten wird, eine selbsttätige Regelung dahingehend erfolgt, daß die Vorschubgeschwindigkeit reduziert wird, bis der als kri- tisch eingestufte Schwellenwert der Last wieder unterschritten wird, wonach wieder auf konstanten Betrag der Geschwindigkeit der Vorschubbewegung geregelt wird.According to this, the control device according to the invention operates in such a way that up to a threshold value of the load, which occurs due to the work intervention between the machining tool and the workpiece, is regulated to a constant feed rate, and that, if one with the threshold value p LS of the inlet pressure of the throttle section correlated amount of the load is exceeded, an automatic control takes place in such a way that the feed speed is reduced until the critical threshold value of the load is again undershot, after which the speed is again constant the feed movement is regulated.
Eine mit der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung aus- gestattete Bearbeitungsmaschine, z.B. eine Säge oder eine Fräsmaschine, kann daher, selbstverständlich unter der Voraussetzung einer fachmännischen Abstimmung der Regelungseinrichtung auf die Betriebsbedingungen der Maschine, im Sinne eines bestmöglichen Kompromisses zwischen Bearbeitungszeit und Werkzeugverschleiß stets mit den höchstmöglichen Werten der Vorschubgeschwindigkeit ihrer Arbeitseinheit betrieben werden, was unter Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit besonders günstig ist.A processing machine equipped with the control device according to the invention, e.g. a saw or milling machine can, therefore, always be operated with the highest possible values of the feed speed of its work unit, provided that the control device is expertly matched to the operating conditions of the machine, in the sense of the best possible compromise between machining time and tool wear, which is economical is particularly cheap.
Bei der durch die Merkmale des Anspruchs 2 und hinsichtlich zweckmäßiger Modifikationen durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 angegebenen Gestaltung der Stelleinrichtung ist durch Einstellung eines Steuerdruckes, dem ein Hilfskolben ausgesetzt ist, der Druckschwellenwert PLS vorgebbar, ab welchem die die Vorschubgeschwindigkeit modifizierende, das Werkzeug schonende Art der Kraftbegrenzungsregelung einsetzt, wobei im Falle einer elektrisch steuerbaren Einstellung des Steuerdruckes und dessen Überwachung mittels eines elektronischen Sensors eine Einfügung der Regelungseinrichtung in eine NC- oder CNC- gesteuerte Bearbeitungsmaschine auf einfache Weise möglich ist.In the configuration of the actuating device indicated by the features of claim 2 and with regard to expedient modifications by the features of claims 3 and 4, by setting a control pressure to which an auxiliary piston is exposed, the pressure threshold value P LS can be predefined, from which the feed rate modifying the Tool-conserving type of force limitation control is used, whereby in the case of an electrically controllable setting of the control pressure and its monitoring by means of an electronic sensor, the control device is inserted into an NC or CNC controlled processing machine is possible in a simple manner.
Dies gilt auch für eine gemäß Anspruch 7 gestaltete, mit- tels einer einstellbar-vorspannbaren Druckfeder realisierte Stelleinrichtung, wenn zu deren Vorspannungs- Einstellung ein elektrischer Linearantrieb vorgesehen ist .This also applies to an adjusting device designed according to claim 7 and realized by means of an adjustable-prestressable compression spring if an electric linear drive is provided for its prestressing setting.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Regelungseinrichtung ist auch ein elektromechanischer oder elektronischer Drucksensor vorgesehen, mittels dessen der insgesamt über der Drosselstrecke abfallende Druck pL erfaßbar ist, der ein Maß für die in Betrieb der jeweiligen Bearbeitungsma- schine auf deren Werkzeug ausgeübte Reaktionskraft ist und damit auch ein Indiz dafür, wann eine die Vorschubgeschwindigkeit modifizierende Kraftbegrenzungsregelung erforderlich ist.In an expedient refinement of the control device, an electromechanical or electronic pressure sensor is also provided, by means of which the pressure p L falling overall over the throttle section can be detected, which is a measure of the reaction force exerted on the tool during operation of the respective processing machine and thus also a Indication of when a force limitation control modifying the feed rate is required.
Zur Gewinnung einer diesbezüglichen Information ist auch ein gemäß Anspruch 10 vorgesehener Positions-Sensor geeignet, mittels dessen eine ausgezeichnete Position des Hilfskolbens detektierbar ist, im Falle einer Vorgabe des Druckschwellenwertes pLS, ab welchem die Kraftbegren- zungsregelung einsetzt, durch Einkopplung eines definierten Steuerdruckes ps in einer Steuerkammer diejenige Position, in der der Hilfskolben an der die Steuerkammer axial gehäusefest begrenzenden Endstirnwand des Waagengehäuses abgestützt ist. Eine zur Erkennung dafür, daß die Kraftbegrenzungsregelung wirksam geworden ist, geeignete Position des Hilfskolbens kann auch die mittels eines Näherungssensors erfaßbare Anlageposition des Hilfskolbens am Waagenkolben sein.A position sensor provided according to claim 10 is also suitable for obtaining relevant information, by means of which an excellent position of the auxiliary piston can be detected, in the event of a presetting of the pressure threshold value p LS , from which the force limitation control starts, by coupling in a defined control pressure p s in a control chamber, the position in which the auxiliary piston is supported on the end end wall of the balance housing that axially defines the control chamber. A position of the auxiliary piston which is suitable for recognizing that the force limitation control has become effective can also be the contact position of the auxiliary piston on the balance piston which can be detected by means of a proximity sensor.
Durch die Merkmale des Anspruchs 11 ist eine einfache Gestaltung einer Drosselanordnung angegeben, die zur Vorgabe erwünschter Werte der Vorschubgeschwindigkeit elek- trisch ansteuerbar ist.A simple design of a throttle arrangement is specified by the features of claim 11, which can be controlled electrically for specifying desired values of the feed rate.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further details of the device according to the invention result from the following description of special exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine mit einer erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung ausgestattete Bandsäge in schematisch vereinfachter Blockschaltbild-Darstellung,1 shows a band saw equipped with a control device according to the invention in a schematically simplified block diagram representation,
Fig. 2 eine Variante einer bei der Regelungseinrichtung gemäß Fig. 1 einsetzbaren Druckwaage;FIG. 2 shows a variant of a pressure compensator that can be used in the control device according to FIG. 1;
Fig. 3 Abwandlungen der Stelleinrichtung der Druckwaage gemäß Fig. 1, in vereinfachter, abgebrochener Längsschnittdarstellung;FIG. 3 modifications of the adjusting device of the pressure compensator according to FIG. 1, in a simplified, broken longitudinal section;
Fig. 4a eine spezielle Gestaltung einer bei der Bandsäge gemäß Fig. 1 einsetzbaren elektrohydraulischen4a shows a special design of an electrohydraulic that can be used in the band saw according to FIG. 1
Steuereinheit zur Vorgabe von Vorschubgeschwin- digkeit und VorSchubkraft eines Hydrozylinder- kolbens ;Control unit for specifying the feed speed and feed force of a hydraulic cylinder piston;
Fig. 4b ein Hydraulik-Schaltbild zur Erläuterung der Einstellung eines in eine Steuerkammer einer Druckwaage der elektrohydraulischen Steuereinheit gemäß Fig. 4a einkoppelbaren Steuerdruckes ps und4b shows a hydraulic circuit diagram to explain the setting of a control pressure p s and which can be coupled into a control chamber of a pressure compensator of the electrohydraulic control unit according to FIG. 4a
Fig. 5 eine Drosselnordnung zur schrittweisen elek- trisch steuerbaren Veränderung eines zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit eines Hy- drozylinderkolbens vorgesehenen Strδmungswider- standes .5 shows a throttle arrangement for the stepwise, electrically controllable change of a flow resistance provided for setting the feed rate of a hydraulic cylinder piston.
Die in der Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Bandsäge ist insbesondere zum Ablängen von Stangen oder von Profilstäben 11 gedacht, die aus den verschiedensten Werkstoffen bestehen können. Sie umfaßt eine insgesamt mit 12 bezeichnete Säge-Einheit die zur Ausführung gerader Säge- schnitte an einem lediglich schematisch angedeuteten Maschinengestell 13 horizontal geführt verschiebbar gelagert ist und zur Ausführung auf das Werkstück 11 zu gerichteter Eil-Vorschub-Bewegungen, durch die das sägende Trum 14 des in sich geschlossenen, insgesamt mit 16 be- zeichneten Bandsägenblattes 16 bis in unmittelbarer Nähe des Werkstückes 11 oder in Anlage mit demselben gelangt, sowie zur Ausführung von Last-Vorschubbewegungen, in deren Verlauf das Werkstück 11 durchtrennt wird und zur Ausführung von Rückzugsbewegungen, durch die die Sägeein- heit wieder in eine für einen nachfolgenden Trennvorgang geeignete Ausgangsposition gelangt, mittels eines doppelt wirkenden, linearen Hydrozylinders 17 antreibbar ist.The band saw, designated overall by 10 in FIG. 1, is intended in particular for cutting rods or profiled bars 11 to length, which may consist of a wide variety of materials. It comprises a saw unit, designated as a whole by 12, which is horizontally displaceably mounted for executing straight saw cuts on a machine frame 13, which is only indicated schematically, and for executing rapid feed movements directed towards the workpiece 11, through which the sawing strand 14 of the self-contained band saw blade 16, designated 16 in total, in the immediate vicinity of the workpiece 11 or in contact therewith, as well as for carrying out load feed movements in the course of which the workpiece 11 is severed and for carrying out retraction movements the saw unit back into one for a subsequent cutting process Appropriate starting position arrives, can be driven by means of a double-acting, linear hydraulic cylinder 17.
Die Bandsäge 10 ist bei den dargestellten Erläuterungs- beispielen so gestaltet, daß ein der Sägebearbeitung zu unterwerfender Profilstab 11 mit horizontalem und zu der durch den Doppelpfeil 18 repräsentierten Bewegungsrichtungen der Sägeeinheit 12 rechtwinkligem Verlauf der zentralen Längsachse 19 mittels einer schematisch angedeute- ten Spannvorrichtung 21 an dem Maschinengestell 13 festlegbar ist und daß die durch den Verlauf des sägenden Trums 14 des Bandsägenblattes 16 markierte Ebene rechtwinklig zur zentralen Längsachse 19 des Werkstückes 11 verläuft, so daß sich durch die Sägeschnitte jeweils rechtwinklig zu den Längsachsen der abgelängten Werkstük- ke beziehungsweise des eingespannten Teils des Werkstük- kes verlaufende Sägeschnittflächen ergeben. Zwei von dem Bandsägenblatt 16 umspannte Sägebandrollen 22 und 23 gleichen Durchmessers sind im Bereich der freien Enden der seitlichen ProfilSchenkel 24 und 26 eines der Grundform nach U-fδrmigen Rollenträgers 27 drehbar gelagert, wobei eine der beiden Rollen, z.B. die untere Sägebandrolle 23 mittels eines nicht dargestellten, am Rollenträger 27 angeordneten elektrischen Antriebsmotors an- treibbar ist und die andere Sägebandrolle 22 freilaufend gelagert ist und über das Bandsägenblatt 16 reibungs- schlüssig mitgenommen wird.The band saw 10 in the illustrated explanatory examples is designed such that a profile bar 11 to be subjected to the sawing process has a horizontal and perpendicular course of the central longitudinal axis 19 to the movement directions of the saw unit 12 represented by the double arrow 18 by means of a schematically indicated clamping device 21 The machine frame 13 can be fixed and that the plane marked by the course of the sawing run 14 of the band saw blade 16 extends at right angles to the central longitudinal axis 19 of the workpiece 11, so that the saw cuts each run at right angles to the longitudinal axes of the cut-to-length workpieces or the clamped part of the workpiece result in running saw cut surfaces. Two saw band rolls 22 and 23 of the same diameter spanned by the band saw blade 16 are rotatably mounted in the area of the free ends of the lateral profile legs 24 and 26 of a basic form of U-shaped roll carrier 27, one of the two rolls, e.g. the lower saw band roller 23 can be driven by means of an electric drive motor (not shown) arranged on the roller carrier 27, and the other saw band roller 22 is freely supported and is frictionally entrained by the band saw blade 16.
Um hinsichtlich der Längen der von einem eingespannten Profilstab 11 abschneidbaren Werkstücke Beschränkungen zu vermeiden, ist die bei Bandsägen übliche Schrägstellung der Sägebandrollen gegenüber der Ebene des Sägeschnittes und Verdrehung des sägenden Trumes 14 des Bandsägenblattes 16 im mittleren Bereich zwischen den Sägebandrollen 22 und 23 in die Sägeschnittebene vorgesehen, wobei zu diesem Zweck benötigte, üblicherweise am Rollenträger 27 drehbar gelagerte Rollen-Führungselemente 28 und 29 lediglich schematisch angedeutet sind.In order to avoid restrictions with regard to the lengths of the workpieces that can be cut off by a clamped profile rod 11, the inclination that is common in band saws is the saw band rollers in relation to the plane of the saw cut and rotation of the sawing strand 14 of the band saw blade 16 in the central region between the saw band rollers 22 and 23 in the saw cut plane, for which purpose roller guide elements 28 and 29, usually rotatably mounted on the roller carrier 27, are only shown schematically are indicated.
Der Hydrozylinder 17 hat eine einseitig aus dem Zylin- derghäuse 31 austretende Kolbenstange 32 mit der der Rollenträger 27 der Sägeeinheit 12 fest verbunden und dadurch mit dem Kolben 33 des AntriebsZylinders 17 formschlüssig bewegungsgekoppelt ist. Der Durchmesser D des Kolbens 33 und der Durchmesser d der Kolbenstange 32 sind dahingehend aufeinander abgestimmt, daß der Betrag Fx der Kreis-Stirnfläche des Kolbens 33, die dem im bodenseiti- gen Druckraum 36 des Hydrozylinders herrschenden Druck pL ausgesetzt ist, signifikant, bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel um den Faktor 2 größer ist als der Betrag F2 der Kreisring-Fläche 37, auf der der Antriebszylinderkolben 33 dem im stangenseitigen Druckraum 38 herrschenden Druck pA ausgesetzt ist, so daß sich unter Vernachlässigung des Einflusses von Reibungskräften Stillstand des Kolbens 33 ergibt, wenn der Druck pL im bodenseitigen Druckraum 36 dem halben Wert des im stangenseitigen Druckraum 38 herrschenden Druckes pA entspricht .The hydraulic cylinder 17 has a piston rod 32 emerging from the cylinder housing 31 on one side, with which the roller carrier 27 of the saw unit 12 is firmly connected and is thus positively coupled to the piston 33 of the drive cylinder 17. The diameter D of the piston 33 and the diameter d of the piston rod 32 are matched to one another in such a way that the amount F x of the circular end face of the piston 33, which is exposed to the pressure p L prevailing in the pressure chamber 36 on the bottom of the hydraulic cylinder, is significant. in the exemplary embodiment chosen for the explanation, is greater by a factor of 2 than the amount F 2 of the annular surface 37, on which the drive cylinder piston 33 is exposed to the pressure p A prevailing in the pressure chamber 38 on the rod side, so that neglecting the influence of frictional forces, standstill of the piston 33 results when the pressure p L in the bottom-side pressure chamber 36 corresponds to half the value of the pressure p A prevailing in the rod-side pressure chamber 38.
Zur Steuerung der Vorschub- und Rückzugsbewegungen des Kolbens 33 beziehungsweise der Sägeeinheit 12 hinsichtlich Richtung Antriebskraft und Bewegungsgeschwindigkeit ist eine insgesamt mit 40 bezeichnete elektrohydraulische Steuereinheit vorgesehen, die im Last-Vorschubbetrieb des Antriebs-Hydrozylinders 17, in dem der Ausgangsdruck pA des Druckversorgungsaggregats 41 in den stangenseitigen Druckraum 38 des Antriebs-Hydrozylinders 17 eingekoppelt ist und Hydraulikol aus dessen bodenseitigem Druckraum 36 über die elektrohydraulische Steuereinheit 40 zum Vorratsbehälter 42 des Druckversorgungsaggregats 41 zurückgeleitet ist, durch eine Volumenstromregelung die Vor- Schubgeschwindigkeit der Sägeeinheit 12 auf einen konstanten Wert regelt, wenn und solange die vom Werkstück 11 auf das Bandsägenblatt 16 übertragene Reaktionskraft einen einstellbar vorgebbaren Betrag nicht überschreitet, und, sobald ein diesbezüglich kritischer Wert überschrit- ten wird, durch eine Drosselung des aus dem bodenseitigen Druckraum 36 austretenden Hydraulikδlstromes diesen geregelt reduziert, so daß die Vorschubgeschwindigkeit abnimmt und dementsprechend die vom Werkstück auf das Bandsägenblatt 16 übertragene Reaktonskraft begrenzt wird und die Einhaltung einer guten Schnittqualität und eine wirksame Schonung des Bandsägenblattes erzielt werden.To control the feed and retraction movements of the piston 33 or the saw unit 12 with respect to the direction of the driving force and the speed of movement an electrohydraulic control unit, designated overall by 40, is provided, which is coupled in the load feed operation of the drive hydraulic cylinder 17, in which the outlet pressure p A of the pressure supply unit 41 is coupled into the rod-side pressure chamber 38 of the hydraulic drive cylinder 17, and hydraulic oil from the pressure chamber 36 on the bottom thereof the electrohydraulic control unit 40 is returned to the reservoir 42 of the pressure supply unit 41, regulates the feed rate of the saw unit 12 to a constant value by means of a volume flow control, if and as long as the reaction force transmitted from the workpiece 11 to the band saw blade 16 does not exceed an adjustable, predeterminable amount, and As soon as a critical value in this regard is exceeded, this is reduced in a controlled manner by throttling the hydraulic oil flow emerging from the bottom-side pressure chamber 36, so that the feed speed decreases and, accordingly, that of the Workpiece on the band saw blade 16 is limited reactive force and compliance with a good cut quality and effective protection of the band saw blade can be achieved.
Mehr im einzelnen ist die elektrohydraulische Steuereinheit 40 wie folgt realisiert:More specifically, the electro-hydraulic control unit 40 is implemented as follows:
Zur Steuerung der alternativen Bewegungsrichtungen 18 der Sägeeinheit 12 sowie zur Stillsetzung des Antriebshydro- zylinders 17 ist eine elektrisch ansteuerbares, als 4/3- Wege-Ventil ausgebildetes Hauptsteuerventil 43 vorgese- hen, das einen mit dem Druckausgang 44 des Druckversorgungsaggregats 41 verbundenen P-Versorgungsanschluß 46 und einen mit dem Vorratsbehälter 42 des Druckversorgungsaggregates verbundenen T-Rücklaufanschluß 47, sowie einen A-Verbraucheranschluß 48, der über eine insgesamt mit 49 bezeichnete Drosselstrecke mit dem SteueranschlußTo control the alternative directions of movement 18 of the saw unit 12 and to shut down the drive hydraulic cylinder 17, an electrically controllable main control valve 43, designed as a 4/3 way valve, is provided, which has a P supply connection connected to the pressure outlet 44 of the pressure supply unit 41 46 and a T-return connection 47 connected to the reservoir 42 of the pressure supply unit, and an A-consumer connection 48 which connects to the control connection over a throttle section designated as 49
51 des bodenseitigen Druckraumes 36 des Antriebshydrozy- linders 17 verbunden ist und einen B-Verbraucheranschluß51 of the bottom pressure chamber 36 of the drive hydrocylinder 17 is connected and a B consumer connection
52 hat, der "direkt" mit dem Steueranschluß 55 des stan- genseitigen Druckraumes 38 des Antriebs-Hydrozylinders 17 verbunden ist .52, which is "directly" connected to the control connection 55 of the rod-side pressure chamber 38 of the drive hydraulic cylinder 17.
Das HauptSteuerventil 43 hat als Grundstellung 0 eine mit einer durch Ventilfedern 53 und 54 zentrierten Mittelstellung eines durch das 4/3-Wege-Ventilsymbol 56 repräsentierten Kolbens verknüpfte Sperrstellung, in der sämt- liehe Ventilanschlüsse 46, 47, 48 und 52 gegeneinander abgesperrt sind. Die Grundstellung 0 des Hauptsteuerventils 43 ist dem Stillstand der Sägeeinheit 12 zugeordnet. Durch alternative Erregung von Steuerwicklungen 57 und 58 des zur Betätigung des Hauptsteuerventils 43 vorgesehenen Doppelhub-Magnetsystems ist das HauptSteuerventil 43, ausgehend von seiner Grundstellung 0, zum einen in eine SchaltStellung I umschaltbar, in der der P-Versorgungs- anschluß 46 mit dem B-Verbraucheranschluß 52, einerseits, und der A-Verbraucheranschluß 48 mit dem T-Rücklauf- anschluß 47, andererseits, verbunden ist, und zum anderen in eine zur Schaltstellung I alternative Schaltstellung II umschaltbar, in der, einerseits, der P-Versorgungsan- schluß 46 mit dem A-Verbraucheranschluß 48 und, andererseits, der T-Rücklaufanschluß 47 mit dem B-Ver- braucheranschluß 52 des HauptSteuerventils 43 verbunden ist. Die Schaltstellung I ist dem Vorschubbetrieb der Sägeeinheit 12 zugeordnet, in dem diese sich auf das WerkstückThe main control valve 43 has, as the basic position 0, a blocking position linked to a central position, centered by valve springs 53 and 54, of a piston represented by the 4/3-way valve symbol 56, in which all the valve connections 46, 47, 48 and 52 are blocked against one another. The basic position 0 of the main control valve 43 is assigned to the standstill of the saw unit 12. As a result of alternative excitation of control windings 57 and 58 of the double-stroke magnet system provided for actuating the main control valve 43, the main control valve 43 can, on the one hand, be switched from its basic position 0 to a switching position I, in which the P supply connection 46 with the B- Consumer connection 52, on the one hand, and A-consumer connection 48 is connected to T-return connection 47, on the other hand, and on the other hand can be switched to a switching position II alternative to switching position I, in which, on the one hand, the P-supply connection 46 with the A consumer connection 48 and, on the other hand, the T return connection 47 with the B consumer connection 52 of the main control valve 43. Switch position I is assigned to the feed operation of the sawing unit 12, in which it moves onto the workpiece
11 zu bewegt und, nachdem das sägende Trum 14 des Bandsä- genblattes 16 mit dem Werkstück 11 in Kontakt gelangt ist, das Duchtrennen des Werkstücks erfolgt. Die Schaltstellung II des HauptSteuerventils 43 ist der in der Gegenrichtung erfolgenden Rückzugsbewegung der Sägeeinheit11 moves to and after the sawing strand 14 of the band saw blade 16 has come into contact with the workpiece 11, the workpiece is cut through. Switch position II of the main control valve 43 is the return movement of the saw unit that takes place in the opposite direction
12 beziehungsweise des Kolbens 33 des Antriebshydrozylin- ders 17 zugeordnet, durch die, nachdem das Werkstück 11 durchtrennt ist, die Sägeeinheit 12 wieder in ihre Ausgangsposition für einen nachfolgenden Säge-Schneidvorgang zurück gelangt .12 or the piston 33 of the drive hydro cylinder 17, through which, after the workpiece 11 has been cut, the saw unit 12 returns to its starting position for a subsequent saw-cutting process.
Die Drosselstrecke 49 besteht aus einer Einstelldrossel 59 und einer mit dieser hydraulisch in Reihe geschalteten Regeldrossel 61, wobei die Einstelldrossel 59 unmittelbar mit dem Steueranschluß 51 des bodenseitigen Druckraumes 36 des Antriebszylinders verbunden ist und demgemäß, ge- sehen in Strömungsrichtung des aus diesem Druckraum 36 austretenden Hydrauliköls, den Eingang der Drosselstrecke 49 bildet, und die Regeldrossel 61 ausgangsseitig mit dem A-Verbraucheranschluß 48 des HauptSteuerventils 43 verbunden ist .The throttle section 49 consists of an adjusting throttle 59 and a control throttle 61 connected hydraulically in series therewith, the adjusting throttle 59 being connected directly to the control connection 51 of the pressure chamber 36 on the bottom of the drive cylinder and accordingly, seen in the direction of flow of the outlet from this pressure chamber 36 Hydraulic oil, forms the input of the throttle section 49, and the control throttle 61 is connected on the output side to the A consumer connection 48 of the main control valve 43.
Die Regeldrossel 61 ist mittels einer insgesamt mit 62 bezeichneten Druckwaage realisiert, durch die die Funktion implementiert ist, den ihr von der Einstelldrossel 59 zufließenden Hydraulikδlstrom umso stärker zu drosseln, je höher der Druckabfall Δp über der gesamten Drossel- strecke 49 ist, der sich aus dem Druckabfall Δpp über der Einstelldrossel und dem Druckabfall ΔpR über der Regel- drossel 61 additiv zusammensetzt. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die übrigen Strömungspfade, über die das Druckδl zum Vorratsbehälter 42 des Druckversorgungsaggre- gats 41 abströmt, nur mit Srömungswiderständen behaftet sind, die gegenüber demjenigen der Einstelldrossel 49 und der Regeldrossel 61 vernachlässigbar sind. Unter dieser Voraussetzung ist der im Vorschubbetrieb des Antriebs- Hydrozylinders 17 in dessen bodenseitigem Druckraum 36 herrschende Lastdruck pL gleich dem Gesamt-Druckabfall Δp über der Drosselstrecke 49.The regulating throttle 61 is realized by means of a pressure compensator, designated as a whole by 62, by means of which the function is implemented to throttle the hydraulic oil flow flowing to it from the adjusting throttle 59, the higher the pressure drop Δp over the entire throttling path 49 that results the pressure drop Δp p over the Adjusting throttle and the pressure drop Δp R across the control throttle 61 additively. It is assumed here that the remaining flow paths, via which the pressure δl flows to the reservoir 42 of the pressure supply unit 41, are only affected by flow resistances which are negligible compared to those of the adjusting throttle 49 and the regulating throttle 61. Under this condition, the load pressure p L prevailing in the feed hydraulic cylinder 17 in its bottom pressure chamber 36 is equal to the total pressure drop Δp across the throttle section 49.
Die Regeldrossel 61 ist als Drosselelement der Druckwaage 62 implementiert, die, solange der im bodenseitigen Druckraum 36 des Antriebshydrozylinders 17 herrschende Lastdruck p^ größer ist als ein Schwellenwert pLS, die Funktion vermittelt, im Vorschubbetrieb des Hydrozylinders 17 den Druckabfall ΔpF über der Einstelldrossel 59 geregelt auf einem konstanten Wert zu halten, d.h. den über die Einstelldrossel 59 fließenden Druckδl-Volumenstrom auf einen konstanten Wert einzuregeln, was gleichbedeutend mit einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit der Sägeeinheit 12 ist und einer für deren Betriebssteuerung zweckmäßigen Forderung entspricht.The control throttle 61 is implemented as a throttle element of the pressure compensator 62, which, as long as the load pressure p ^ prevailing in the bottom pressure chamber 36 of the drive hydraulic cylinder 17 is greater than a threshold value p LS , conveys the function, the pressure drop Δp F above the adjusting throttle in the feed operation of the hydraulic cylinder 17 59 regulated to keep at a constant value, ie to regulate the pressure δl volume flow flowing through the setting throttle 59 to a constant value, which is synonymous with a constant feed rate of the saw unit 12 and corresponds to a requirement for its operational control.
Die Druckwaage 62 ist in der Art eines als Proportional- ventil wirkenden, druckgesteuterten Kolben-Schieberventils ausgebildet, bei dem durch axiale Verschiebung des insgesamt mit 63 bezeichneten Waagen- bzw. Ventilkol- bens gegenüber dem Waagen-Gehäuse 64 der wirksame Überströmquerschnitt zwischen einer Eingangskammer 66, an die die Abstrδmseite der Einstelldrossel 59 angeschlossen ist, und einer Ausgangskammer 67, die mit dem A- Verbraucheranschluß 48 des Hauptsteuerventils 43 verbunden ist, zwischen einem Maximalbetrag, dem minimale Drosselwirkung der Regeldrossel 61 entspricht und der "Sperr"-Stellung des Waagenkolbens 63, in der kommunizierende Verbindung zwischen der Eingangskammer 66 und der Ausgangskammer 67 nicht mehr gegeben ist, stufenlos veränderbar ist .The pressure compensator 62 is designed in the manner of a pressure-controlled piston-slide valve acting as a proportional valve, in which the effective overflow cross-section between an inlet chamber 66 by axial displacement of the balance or valve piston, designated overall by 63, relative to the balance housing 64 , to the the downstream side of the setting throttle 59 is connected, and an output chamber 67, which is connected to the A consumer connection 48 of the main control valve 43, between a maximum amount, the minimum throttling effect of the control throttle 61, and the "blocking" position of the balance piston 63, in which communicating connection between the input chamber 66 and the output chamber 67 is no longer present, is infinitely variable.
Die Einlaßkammer 66 erstreckt sich zwischen zwei bezüglich der zentralen Längsachse 68 des Waagengehäuses 64 koaxialen Bohrungsstufen 69 und 71, die jeweils durch eine Endstirnwand 72 beziehungsweise 73 druckdicht nach au- ßen abgeschlossen sind und über je eine radiale Innenschulter 74 beziehungsweise 76 an den ringzylindrischen Mittelabschnitt des Waagengehäuses 64 anschließen, der die radial äußere Begrenzung der Eingangskammer 66 der Druckwaage 62 bildet und einen größeren Innendurchmesser hat als die beiden Bohrungsstufen 69 und 71.The inlet chamber 66 extends between two bore steps 69 and 71 which are coaxial with respect to the central longitudinal axis 68 of the balance housing 64 and which are each sealed off from the outside by an end end wall 72 or 73 and via a radial inner shoulder 74 or 76 to the ring-cylindrical central section of the Connect the scale housing 64, which forms the radially outer boundary of the input chamber 66 of the pressure compensator 62 and has a larger inner diameter than the two bore stages 69 and 71.
Der Waagenkolben 63 hat einen länglich-zylindrischen Abschnitt 78, mit dem er in der Bohrungsstufe 69 die der den Ausgangsraum 67 begrenzenden Bohrungsstufe 71 gegen- überliegend angeordnet ist, druckdicht verschiebbar geführt ist, und einen über ein stangenförmiges Zwischenstück 79 kleineren Durchmessers mit dem zylindrischen Abschnitt 78 verbundenen und in axialer Richtung signifikant weniger ausgedehnten Kolbenflansch 81, mit dem der Waagenkolben 63 in der die gehäusefeste Begrenzung des Ausgangsraumes 67 bildenden Bohrungsstufe 71 druckdicht verschiebbar geführt ist . Die kreisförmige periphere Randkante 82 des Waagenkolbens 63, entlang derer dessen länglich-zylindrischer Abschnitt 78 an das stangenfδrmige Zwischenstück 79 kleineren Durchmessers anschließt, das den zylindrischen Abschnitt 78 mit dem Kolbenflansch 81 verbindet, bildet eine kolbenseitige Steuerkante, durch deren axialen Abstand von einer gehäuseseitigen Steuerkante 83 , entlang derer die gehäusefest die Ausgangskammer 67 begrenzende Bohrungsstufe 71 an die radiale Innen- schulter 76 anschließt, die diese Bohrungsstufe gegen die Eingangskammer 66 absetzt, der Strδmungswiderstand der Regeldrossel 61 bestimmt ist.The balance piston 63 has an elongated-cylindrical section 78, with which it is arranged in the bore step 69, opposite the bore step 71 delimiting the outlet space 67, in a pressure-tight manner, and one via a rod-shaped intermediate piece 79 with a smaller diameter with the cylindrical section 78 connected piston flange 81, which is significantly less extended in the axial direction, with which the balance piston 63 is pressure-tight in the bore step 71 which forms the boundary of the outlet space 67 fixed to the housing is guided. The circular peripheral edge 82 of the balance piston 63, along which the elongated cylindrical section 78 connects to the rod-shaped intermediate piece 79 of smaller diameter, which connects the cylindrical section 78 to the piston flange 81, forms a piston-side control edge, due to its axial distance from a control edge on the housing side 83, along which the bore step 71, which defines the outlet chamber 67 and which is fixed to the housing, adjoins the radial inner shoulder 76, which sets this bore step against the input chamber 66, the flow resistance of the control throttle 61 is determined.
Der die einseitige axial bewegliche Begrenzung der Aus- gangskammer 67 bildende Kolben-Endflansch 81 bildet auch die einseitige axial bewegliche druckdichte Begrenzung eines Feder-Aufnahmeraumes 84, in dem eine an dem Endflansch 81 des Waagenkolbens 63 angreifende, an der Endstirnwand 73 abgestützte, vorgespannte Druckfeder 86 an- geordnet ist, deren Vorspannung, bezogen auf die Querschnittsfläche A„ des Waagenkolbens 63, einem relativ niedrigen Druck im Bereich zwischen 4 und lObar äquivalent ist .The piston end flange 81 forming the one-sided axially movable boundary of the outlet chamber 67 also forms the one-sided axially movable pressure-tight boundary of a spring receiving space 84 in which a prestressed compression spring engages on the end flange 73 of the balance piston 63 and is supported on the end end wall 73 86 is arranged, the pretension of which, based on the cross-sectional area A ″ of the balance piston 63, is equivalent to a relatively low pressure in the range between 4 and 10 bar.
Der Feder-Aufnahmeraum 84 und die Eingangskammer 66 der Druckwaage 62 stehen über einen Ausgleichskanal 87 in ständig-kommunizierender Verbindung miteinander; der Ausgleichskanal 87 ist durch eine in den Feder-Aufnähmeräum 84 mündende, den Endflansch 81, das stangenfδrmige Zwi- schenstück 79 und einen Teil des zylindrischen Kolbenabschnittes 78 des Waagenkolbens 63 axial durchsetzende, zentrale Längsbohrung 88 und eine mit dieser kommunizierende Querbohrung 89 des zylindrischen Waagenkolbenab- schnitts 78 gebildet, wobei die Mündungsδffnung(en) der Querbohrung 83 in jeder Position des Waagenkolbens inner- halb der Eingangskammer 66 der Druckwaage 62 angeordnet ist/sind.The spring receiving space 84 and the input chamber 66 of the pressure compensator 62 are in constant communication with one another via a compensating channel 87; the compensation channel 87 is axially penetrated by a spring opening 84, the end flange 81, the rod-shaped intermediate piece 79 and part of the cylindrical piston section 78 of the balance piston 63, central longitudinal bore 88 and a transverse bore 89 communicating therewith of the cylindrical balance piston section 78 are formed, the opening (s) of the transverse bore 83 being arranged in each position of the balance piston within the input chamber 66 of the pressure balance 62.
Innerhalb der gemäß der Darstellung linken Bohrungsstufe 69 des Waagengehäuses 64, die auf der der Ausgangskammer 67 abgewandten Seite der Eingangskammer 66 angeordnet ist, bildet der Waagenkolben mit der Endstirnfläche 91 seines zylindrischen Abschnittes 78 eine erste axial bewegliche Begrenzung einer Sensorkammer 92, die über eine Sensor-Leitung 93 mit dem bodenseitigen Druckraum 36 des Antriebs-Hydrozylinders 17 in kommunizierender Verbindung steht .Within the bore step 69 of the scale housing 64, as shown on the left, which is arranged on the side of the input chamber 66 facing away from the output chamber 67, the scale piston forms with the end face 91 of its cylindrical section 78 a first axially movable limitation of a sensor chamber 92, which is via a sensor Line 93 communicates with the bottom-side pressure chamber 36 of the drive hydraulic cylinder 17.
Auch die zweite axiale Begrenzung der Sensorkammer 92 ist beweglich. Sie ist durch einen als Schwimmkolben ausge- bildeten Hilfskolben 94 gebildet, der innerhalb der linken Bohrungsstufe 69 die druckdicht-bewegliche Abgrenzung der Sensorkammer 92 gegenüber einer Steuerkammer 96 bildet, die axial gehäusefest durch die Endstirnwand 72 des Waagengehäuses 64 abgeschlossen ist. Im Betrieb der Band- säge 10 ist in diese Steuerkammer 96 ein einstellbar vorgegebener Steuerdruck ps eingekoppelt, dessen Betrag umso höher gewählt wird, je geringer die Reaktionskräfte sind, die vom Bandsägenblatt 16 aufgenommen werden können bzw. sollen. Zur Einstellung eines geeigneten Wertes des Steuerdruckes ps ist ein zwischen den Druckausgang 44 des Druckversorgungsaggregats 41 und die Steuerkammer 96 geschaltetes Druckminderventil 97 vorgesehen, dessen Ausgangsdruck mittels eines Manometers 98 überwachbar ist. Der von der Hydraulikpumpe 99 des Druckversorgungsaggregats 41, die bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel als Konstantpumpe vorausgesetzt ist, wird durch ein Druckbegrenzungsventil 101 auf einen im wesentlichen konstanten Wert pA begrenzt.The second axial delimitation of the sensor chamber 92 is also movable. It is formed by an auxiliary piston 94 designed as a floating piston, which within the left bore step 69 forms the pressure-tight, movable delimitation of the sensor chamber 92 from a control chamber 96, which is axially fixed to the housing by the end wall 72 of the scale housing 64. During operation of the band saw 10, an adjustable, predetermined control pressure p s is coupled into this control chamber 96, the amount of which is selected the higher the lower the reaction forces that can or should be absorbed by the band saw blade 16. To set a suitable value of the control pressure p s , a pressure reducing valve 97 is provided between the pressure outlet 44 of the pressure supply unit 41 and the control chamber 96, the output pressure of which can be monitored by means of a manometer 98. That of the hydraulic pump 99 of the pressure supply unit 41, which is assumed to be a constant pump in the exemplary embodiment selected for explanation, is limited to a substantially constant value p A by a pressure limiting valve 101.
Die in der Fig. 1 dargestellte "Grund" -Stellung des Waagenkolbens 63 und des Hilfskolbens 94 entspricht z.B. dem Fall, daß sowohl die Steuerkammer 96 als auch die Sensor- kammer 92 drucklos sind und auf den Waagenkolben 63 lediglich die der Vorspannung der Waagenfeder 86 entsprechende Kraft wirkt, wodurch der Waagenkolben in seine größter Weite ax des Drosselspalts der Regeldrossel 61 entsprechende Position geschoben ist, die durch Anlage eines Stützvorsprunges 102 des Hilfskolbens 94 an der die Steuerkammer 96 gehäusefest begrenzenden Endstirnwand 72 des Waagengehäuses 64 und gleichzeitige axiale Abstützung des Waagenkolbens 63 an einem die Sensorkammer 92 axial durchsetzenden axialen Anschlagstδßels 103 des Hilfskol- bens 94 markiert ist.The “basic” position of the balance piston 63 and the auxiliary piston 94 shown in FIG. 1 corresponds, for example, to the case where both the control chamber 96 and the sensor chamber 92 are depressurized and on the balance piston 63 only that of the bias of the balance spring 86 corresponding force acts, whereby the balance piston is pushed into its greatest width a x of the throttle gap of the control throttle 61 corresponding position, which by contact of a support projection 102 of the auxiliary piston 94 on the end wall 72 of the balance housing 64 which is fixed to the control chamber 96 and simultaneous axial support of the balance piston 63 is marked on an axial stop plunger 103 of the auxiliary piston 94 which axially penetrates the sensor chamber 92.
Die zu dieser Endstellung alternative Endstellung des Waagenkolbens 63, der positive Überdeckung der kolbensei- tigen Steuerkante 82 mit der gehäuseseitigen Steuerkante 83 und damit Absperrung der Eingangskammer 66 gegen die Ausgangskammer 67 der Druckwaage 62 entspricht, ist durch axiale AbStützung des Druckwaagenkolbens über einen stδ- ßelfδrmigen Stützfortsatz 104 an der rechten Endstirnwand 73 markiert, wobei der maximale Hub a2, den der Waagenkolben 63 von der einen, dargestellten Endstellung in die andere Endstellung ausführen kann, größer ist als die maximale axiale Weite ax des Drosselspaltes der Regeldrossel 61 und z.B. dem doppelten Wert dieser maximalen lichten Weite a1 entspricht .The alternative end position of the balance piston 63 to this end position, which corresponds to the positive overlap of the piston-side control edge 82 with the housing-side control edge 83 and thus the shut-off of the input chamber 66 against the output chamber 67 of the pressure compensator 62, is achieved by Axial support of the pressure compensator piston is marked on the right end end wall 73 by means of a pushrod-shaped support extension 104, the maximum stroke a 2 which the compensator piston 63 can carry out from one end position shown to the other end position being greater than the maximum axial width a x corresponds to the throttle gap of the control throttle 61 and, for example, twice the value of this maximum clear width a 1 .
Zu der Drosselstrecke 49 ist ein Umsehaltventil 106 hydraulisch parallel geschaltet, das als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, dessen Grundstellung 0 seine Sperrstellung und dessen Schaltstellung I seine Durchflußstellung ist. Das Umschaltventil 106 ist bei dem Ausführungsbei- spiel gemäß Fig. 1 als elektrisch ansteuerbares Ventil mit stromlos sperrender Grundstellung 0 vorausgesetzt. Die Durchflußstellung I des Umschaltventils 106 ist einem Eil-Vorschubbetrieb zugeordnet, in dem die Sägeeinheit von einer Ausgangsstellung bis in unmittelbare Nähe des Werkstücks 11 gelangt, bevor ein einer Geschwindigkeitsregelung unterworfener Lastvorschubbetrieb erfolgt, dem die Sperrstellung 0 des Umschaltventils 106 zugeordnet ist. Dem Eil-Rückzugsbetrieb der Sägeeinheit 12 ist ebenfalls die Schaltstellung I des Umschaltventils 106 zuge- ordnet.A changeover valve 106 is hydraulically connected in parallel with the throttle section 49 and is designed as a 2/2-way valve, the basic position 0 of which is its blocking position and the switching position I of which is its flow position. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the changeover valve 106 is required as an electrically controllable valve with a normally off zero position. The flow position I of the changeover valve 106 is assigned to a rapid feed operation, in which the sawing unit passes from a starting position to the immediate vicinity of the workpiece 11 before a load feed operation subject to speed control takes place, to which the blocking position 0 of the changeover valve 106 is assigned. Switch position I of changeover valve 106 is also assigned to the rapid retraction mode of saw unit 12.
Durch die insoweit anhand einer speziellen Gestaltung erläuterte elektrohydraulische Steuereinheit 40 werden im Betrieb der Bandsäge 10 die folgenden Funktionen imple- mentiert: 1. Eil-Vorschubbetrieb :The following functions are implemented in the operation of the band saw 10 by the electrohydraulic control unit 40 which has been explained in this respect on the basis of a special design: 1. Rapid feed operation:
Ausgehend von einer Anfangsstellung der Sägeeinheit 12, in der sich diese in einer vom Werkstück 11 entfernten Position befindet, die beispielsweise durch diejenige Endstellung des Kolbens 33 des Antriebshydrozylinders 17 markiert ist, in der dieser an der gemäß der Darstellung rechten Endstirnwand 107 des Zylindergehäuses 31 abgestützt ist, durch die die Kolbenstange 32 austritt, wird eine "zügige" Eil-Vorschubbewegung, die die Sägeeinheit 12 bis in unmittelbare Nähe des Werkstückes führt, dadurch erzielt, daß das Umschaltventil 106 in seine Durchflußstellung I geschaltet wird, während gleichzeitig das HauptSteuerventil 43 in seine Funktionsstellung I ge- schaltet ist, so daß der Druckausgang 44 der Pumpe über das HauptSteuerventil mit der stangenseitigen Kammer 38 des Antriebs-Hydrozylinders 17 verbunden ist und dessen bodenseitige Kammer 36 über das Umschaltventil 106 und das HauptSteuerventil 43 direkt mit dem Vorratsbehälter 42 des Druckversorgungsaggregats verbunden ist, dies im Bypass zu der Drosselstrecke 49, über die nur ein relativ kleiner Volumenstrom fließt, wenn das Umsehaltventil 106 seine Offenstellung I annimmt. In diesem Funktionszustand der elektrohydraulischen Steuereinheit 40 ist die Ge- schwindigkeit, mit der sich die Sägeeinheit 12 auf das Werkstück 11 zu bewegt, im wesentlichen durch die Förderleistung der Pumpe 99 bestimmt, die zweckmäßigerweise so ausgelegt ist, daß eine Eil-Vorschubgeschwindigkeit im Bereich von etwa lOm/min bis 15m/min möglich ist. 2. Last-Vorschubbetrieb:Starting from an initial position of the saw unit 12, in which it is in a position distant from the workpiece 11, which is marked, for example, by the end position of the piston 33 of the drive hydraulic cylinder 17 in which it is supported on the right end wall 107 of the cylinder housing 31 as shown is through which the piston rod 32 exits, a "rapid" rapid feed movement, which leads the sawing unit 12 to the immediate vicinity of the workpiece, is achieved by switching the changeover valve 106 to its flow position I, while at the same time the main control valve 43 in its functional position I is switched so that the pressure outlet 44 of the pump is connected via the main control valve to the rod-side chamber 38 of the drive hydraulic cylinder 17 and its bottom-side chamber 36 via the changeover valve 106 and the main control valve 43 directly to the reservoir 42 of the pressure supply unit verbu This is in the bypass to the throttle section 49, via which only a relatively small volume flow flows when the changeover valve 106 assumes its open position I. In this functional state of the electrohydraulic control unit 40, the speed at which the sawing unit 12 moves towards the workpiece 11 is essentially determined by the delivery capacity of the pump 99, which is expediently designed such that a rapid feed rate in the range of about 10m / min to 15m / min is possible. 2. Load feed operation:
Sobald sich die Sägeeinheit 12 nur noch in einem geringen Abstand vom Werkstück 11 befindet, wird das Umschaltventil 106 in seine Sperrstellung 0 geschaltet, was manuell erfolgen kann, oder selbsttätig, z.B. durch einen - nicht dargestellten - positionsabhängig ansprechenden Schalter.As soon as the saw unit 12 is only a short distance from the workpiece 11, the changeover valve 106 is switched into its blocking position 0, which can be done manually, or automatically, e.g. by a switch - not shown - responsive to position.
Der gesamte, aus dem bodenseitigen Druckraum des Hydrozy- linders 17 austretende Hydraulikolström fließt jetzt ausschließlich über die Drosselstrecke 49. Über der Drosselstrecke tritt ein Druckabfall Δp auf, der sich additiv aus dem über der Stelldrossel 59 auftretenden Druckabfall ΔpF und dem Druckabfall ΔpR zusammensetzt, der über der durch die Druckwaage 62 gebildeten Regeldrossel 61 auftritt . Der im wesentlichen der Summe dieser Druckabfälle Δpp und ΔpR entsprechende, im bodenseitigen Druckraum 36 des Antriebshydrozylinders 17 auftretende Lastdruck pL ist über eine Dämpfungsblende 108 in die Sensorkammer 92 der Druckwaage 62 eingekoppelt und führt zu einem Ansprechen der Druckwaage im Sinne einer Regelung dahingehend, daß der über der Einstelldrossel 59 allein auftretende Druckabfall ΔpF auf einen konstanten Wert geregelt wird, der mit der Kraft Ff der Waagenfeder 86, unter der Voraussetzung, daß Reibungs- und Srδmungskräfte vernachlässigbar sind, durch eine Beziehung der FormThe entire hydraulic oil flow emerging from the bottom pressure chamber of the hydraulic cylinder 17 now flows exclusively via the throttle section 49. A pressure drop Δp occurs across the throttle section, which is additively composed of the pressure drop Δp F occurring via the adjusting throttle 59 and the pressure drop Δp R that occurs above the control throttle 61 formed by the pressure compensator 62. The load pressure p L , which essentially corresponds to the sum of these pressure drops Δp p and Δp R and occurs in the bottom-side pressure chamber 36 of the drive hydrocylinder 17, is coupled into the sensor chamber 92 of the pressure compensator 62 via a damping orifice 108 and leads to a response of the pressure compensator in the sense of a regulation that the pressure drop Δp F which occurs solely via the adjusting throttle 59 is regulated to a constant value, which, with the force F f of the balance spring 86, provided that frictional and frictional forces are negligible, by a relationship of the shape
Δpp = F£ / A„ verknüpft ist, in der mit A„ die wirksame Querschnitts- fläche des Waagenkolbens 62 bezeichnet ist. Hierbei wird die Regelung auf Konstanz des Druckabfalls über der Stelldrossel 59 zur Einstellung zeitlicher Konstanz des HydraulikolStroms und damit zur Einstellung einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit im Sägebetrieb genutzt, die, unter der Voraussetzung, daß die auf das Bandsägenblatt 16 wirkende, vom Werkstück 11 ausgeübte Kraft der Schnitt-Eingriffslänge entspricht, auch gleichmäßiger Be- lastung des Bandsägenblattes, auf dessen Länge bezogen, entspricht .Δp p = F £ / A " is linked, in which the effective cross-sectional area of the balance piston 62 is denoted by A. Here, the control of the constant pressure drop across the adjusting throttle 59 is used to adjust the temporal constancy of the hydraulic oil flow and thus to set a constant feed rate in the sawing operation, which, provided that the force acting on the band saw blade 16, exerted by the workpiece 11, the cut -The length of engagement corresponds to the uniform load on the band saw blade, based on its length.
Dieser Betriebsmodus ist so lange möglich, wie der in die Sensorkammer 92 eingekoppelte Druck ausreicht, den Hilfs- kolben 94 gegen die Wirkung des in die Steuerkammer 96 eingekoppelten Steuerdruckes ps in seiner durch Anlage an der linken Endstirnwand 72 des Waagengehäuses 64 markierten Grundstellung zu halten.This operating mode is possible as long as the pressure coupled into the sensor chamber 92 is sufficient to hold the auxiliary piston 94 in its basic position, which is marked by contact with the left end wall 72 of the balance housing 64, against the effect of the control pressure p s coupled into the control chamber 96 .
Sinkt der Druck pL im bodenseitigen Druckraum 36 des An- triebshydrozylinders 17 unter einen Schwellenwert pLS ab, der bei dem dargestellten Erläuterungsbeispiel, bei dem die wirksamen Querschnittsflächen A,. des Waagenkolbens 63 und Ak des Hilfskolbens 94 denselben Betrag haben, dem Betrag ps des in die Steuerkammer 96 eingekoppelten Steuerdruckes entspricht, so gelangt der Steuerkolben 94 mit seinem Anschlagstδßel 103 in Anlage mit der Endstirnfläche 91 des Waagenkolbens und übt auf diesen eine der Kraft der Waagenfeder 86 entgegengesetzt gerichtete Kraft aus, mit der Folge, daß deren für die Stromregelung genutzte Kraft gleichsam reduziert wird; die Regelung ar- beitet jetzt im Sinne der Einhaltung eines dem Betrage nach reduzierten Wertes des Druckabfalles Δpp über der Stelldrossel 59 und damit der Einregelung einer reduzierten Vorschubgeschwindigkeit, im Ergebnis auch einer Redu- zierung der Kraft, die vom Werkstück auf das Bandsägenblatt 16 ausgeübt wird, so daß dieses nicht überbelastet wird. Hierbei ist unmittelbar ersichtlich, daß, je höher der Druck ist, bei dem die Regelung auf eine reduzierte Vorschubgeschwindigkeit einsetzt, um so kleiner die Kräf- te sind, die auf das Bandsägenblatt ausgeübt werden, so daß diese Art der Vorschubregelung als Sicherung gegen Beschädigungen des Sägenblattes nutzbar ist . Ein Bedarf nach dieser Art der Kraftregelung kann in praxi dadurch gegeben sein, daß die Schärfe des Sägenblattes nach län- gerem Betrieb abgenommen hat und ein Nachschärfen des Sägenblattes erforderlich wird, dessen Notwendigkeit an einem Einsetzen der Regelung erkennbar ist. Zur Erkennung dafür, daß die Kraftbegrenzungs-Regelung angesprochen hat, ist ein in der Fig. 1 schematisch angedeuteter Nähe- rungsschalter 123 geeignet, mittels dessen die Position des Hilfskolbens 94 erfaßbar ist, in der dieser mit seinem Stützvorsprung 102 an der Endstirnwand 72 abgestützt ist, die die Steuerkammer 96 gehäusefest begrenzt. Wird der Hilfskolben 94 aus dieser Position geringfügig ausge- lenkt, so führt dies zu einer signifikanten Änderung des Ausgangssignals des Näherungsschalters 123 anhand derer das Ansprechen der Kraftbegrenzungsregelung zuverlässig erkennbar ist . 3. Eil-Rückzugsbetrieb:If the pressure p L in the bottom-side pressure chamber 36 of the drive hydraulic cylinder 17 drops below a threshold value p LS , which in the illustrated exemplary embodiment in which the effective cross-sectional areas A,. of the balance piston 63 and A k of the auxiliary piston 94 have the same amount, which corresponds to the amount p s of the control pressure coupled into the control chamber 96, the control piston 94 with its stop tappet 103 comes into contact with the end face 91 of the balance piston and exerts one of the forces thereon force acting in the opposite direction to the balance spring 86, with the result that its force used for current regulation is reduced, as it were; the regulation ar- is now working in the sense of maintaining a reduced value of the pressure drop Δp p via the adjusting throttle 59 and thus the regulation of a reduced feed speed, as a result also of a reduction in the force exerted by the workpiece on the band saw blade 16 so that this is not overloaded. It is immediately apparent that the higher the pressure at which the control starts at a reduced feed speed, the smaller the forces exerted on the band saw blade, so that this type of feed control acts as a safeguard against damage to the Saw blade is usable. In practice, there may be a need for this type of force control in that the sharpness of the saw blade has decreased after a long period of operation and that the saw blade needs to be resharpened, the necessity of which can be seen from the start of the control. A proximity switch 123, which is indicated schematically in FIG. 1 and by means of which the position of the auxiliary piston 94 can be detected, in which the latter is supported with its support projection 102 on the end face wall 72, is suitable for recognizing that the force limitation control has responded , which limits the control chamber 96 fixed to the housing. If the auxiliary piston 94 is slightly deflected from this position, this leads to a significant change in the output signal of the proximity switch 123, on the basis of which the response of the force limitation control can be reliably recognized. 3. Express retreat operation:
Hierzu wird, nachdem das Werkstück 11 durchtrennt ist, das HauptSteuerventil 43 in seine Funktionsstellung II geschaltet und das Umsehaltventil 106 in eine Durchflußstellung I. Die Geschwindigkeit im Eil-Rückzugsbetrieb, dessen Beendigung durch einen nicht dargestellten Endschalter gesteuert sein kann, ist wiederum durch die Fδr- derleistung der Pumpe 99 bestimmt, wobei jedoch die erreichbare Rückzugsgeschwindigkeit, entsprechend dem Verhältnis F-./F! der Kolbenflächen 37 und 34 des Antriebskolbens 33 des Hydrozylinders 17 geringer ist als im Eil- Vorschubbetrieb.For this purpose, after the workpiece 11 has been severed, the main control valve 43 is switched into its functional position II and the changeover valve 106 into a flow position I. The speed in the rapid retraction mode, the termination of which can be controlled by a limit switch, not shown, is in turn determined by the Fδr - der performance of the pump 99 determined, but the achievable retraction speed, corresponding to the ratio F-./F ! the piston surfaces 37 and 34 of the drive piston 33 of the hydraulic cylinder 17 is less than in rapid feed operation.
Die in der Fig. 2, auf deren Einzelheiten nunmehr verwiesen sei, dargestellte Druckwaage 62' ist hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Funktion der in der Fig. 1 dargestellten Druckwaage analog und unterscheidet sich von dieser lediglich durch die Gestaltung der insgesamt mit 110 bezeichneten Stelleinrichtung, mittels derer auf den am Waagenkolben axial abstützbaren Hilfskolben 94 eine der von der Waagenfeder 86 entfalteten, auf den Waagenkolben 63 wirkenden Kraft entgegengesetzt gerichtete Kraft erzeugbar ist, durch die der Schwellenwert pSL des Druckes vorgebbar ist, bei dessen Unterschreiten die Vorschub-Geschwindigkeitsregelung wirksam wird, die zur Begrenzung der auf die Arbeitseinheit wirkenden Vorschubkraft führt . Soweit in der Fig. 2, die auf die Darstellung der elek- trohydraulisehen Steuereinheit 40 beschränkt ist, Elemente derselben mit denselben Bezugszeichen belegt sind wie in der Fig. 1, soll dies den Verweis auf ihre anhand der Fig. 1 gegebene Beschreibung beinhalten, um Wiederholungen zu vermeiden.The pressure compensator 62 'shown in FIG. 2, to the details of which is now referred to, is analogous to the pressure compensator shown in FIG. 1 in terms of its structure and function and differs from it only in the design of the adjusting device, designated overall by 110, by means of which a force directed opposite to the force developed by the balance spring 86 and acting on the balance piston 63 can be generated on the auxiliary piston 94 axially supported on the balance piston, by means of which the threshold value p SL of the pressure can be predetermined, below which the feed rate control becomes effective , which leads to the limitation of the feed force acting on the work unit. As far as in FIG. 2, which is limited to the representation of the electro-hydraulic control unit 40, elements of the same are assigned the same reference numerals as in FIG. 1, this should include the reference to the description given with reference to FIG. 1 Avoid repetitions.
Das Gehäuse 64' der Druckwaage 62' hat, vom Waagenkolben 63 aus gesehen, jenseits der Sensorkammer 92 eine rohr- förmige Verlängerung 111, die auf ihrer gesamten Länge von der zentralen Bohrungsstufe 69 durchsetzt ist, in der der Hilfskolben 94 druckdicht verschiebbar angeordnet ist. In der rohrfδrmigen Verlängerung 111 ist eine langgestreckte Druck-Wendelfeder 112 angeordnet, die an einem vom Hilfskolben 94 entfernt angeordneten Stützflansch 113 axial abgestützt ist und über einen Federteller 114 und eine diesen bezüglich des Hilfskolbens zentrierende Stützkugel 116 am Hilfskolben 94 axial angreift. Die Vorspannung der Druck-Wendelfeder 112 ist durch axiale Ver- Schiebung des Stützflansches 113 definiert einstellbar, wobei der Stützflansch innerhalb des freien Endabschnittes 111' der rohrfδrmigen Verlängerung 111 axial geführt verschiebbar angeordnet ist. Zur Einstellung der Position des Stützflansches 113 innerhalb der rohrförmigen Verlän- gerung 111, d.h. zur Einstellung einer erwünschten Vorspannung der Druck-Wendelfeder 112 ist ein insgesamt mit 117 bezeichneter, elektromotorischer Linear-Antrieb vorgesehen, für den gemäß der schematischen Darstellung der Fig. 2 eine Gestaltung als Spindeltrieb vorausgesetzt ist, der eine z.B. mittels eines elektrischen Schrittmotors 117 rotatorisch antreibbare Spindelmutter 118 und eine dadurch axial verschiebbare, nicht verdrehbare Gewindespindel 119 hat, wobei der Stützflansch 113 als Endflansch des in die rohrfδrmige Verlängerung 111 hineinragenden Abschnittes der Gewindespindel 119 ausgebildet ist. Zur Erfassung der Position des Stützflansches 113 zum Zweck der Einstellung der Vorspannung der Druck- Wendelfeder 112 kann ein lediglich schematisch dargestelltes digitales Weg-Meßsystem 121 vorgesehen sein, mittels dessen die Position eines Stell-Bewegungen des Stützflansches 113 mit ausführenden Elements, z.B. eines Führungsstabes 122 absolut oder in Relation zu einem Referenzpunkt erfaßbar ist.The housing 64 'of the pressure compensator 62', as seen from the balance piston 63, has a tubular extension 111 beyond the sensor chamber 92, which is penetrated over its entire length by the central bore step 69, in which the auxiliary piston 94 is arranged such that it can be moved in a pressure-tight manner. An elongated compression coil spring 112 is arranged in the tubular extension 111, which is axially supported on a support flange 113 which is arranged at a distance from the auxiliary piston 94 and which axially engages the auxiliary piston 94 via a spring plate 114 and a support ball 116 centering it with respect to the auxiliary piston. The prestressing of the compression coil spring 112 can be adjusted in a defined manner by axially displacing the support flange 113, the support flange being arranged so as to be axially displaceable within the free end section 111 'of the tubular extension 111. To set the position of the support flange 113 within the tubular extension 111, ie to set a desired preload of the compression coil spring 112, an electromotive linear drive, designated overall by 117, is provided, for which one according to the schematic illustration in FIG. 2 Design as a spindle drive is provided, which has a spindle nut 118 and which can be driven in rotation, for example, by means of an electric stepping motor 117 has a thereby axially displaceable, non-rotatable threaded spindle 119, the support flange 113 being designed as an end flange of the portion of the threaded spindle 119 protruding into the tubular extension 111. To detect the position of the support flange 113 for the purpose of adjusting the pretension of the compression coil spring 112, a merely schematically illustrated digital displacement measuring system 121 can be provided, by means of which the position of an adjusting movement of the support flange 113 with executing elements, for example a guide rod 122 can be recorded absolutely or in relation to a reference point.
Zur Erläuterung weiterer Gestaltungsmδglichkeiten der Stelleinrichtung, die bei einem Absinken des Druckabfalls über der Drosselstrecke 41 unter den Druck-Schwellenwert pLS den Übergang von einem Regelmodus, in dem auf konstante Vorschubgeschwindigkeit geregelt wird, auf einen Regelmodus mit Begrenzung der auf das Werkzeug ausgeübten Reaktionskraft und entsprechender Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeit vermittelt, sei nunmehr auf die in der Fig. 3 dargestellten Einzelheiten einer insgesamt mit 125 bezeichneten Stelleinrichtung Bezug genommen, die bei im übrigen gleicher Gestaltung der Druckwaage 62 , wie in der Fig. 1 dargestellt, auch bei der elektrohydraulisehen Steuereinheit 40 gemäß Fig. 1 vorgesehen sein könnte. Demgemäß wird die Erläuterung der Stelleinrichtung 125 auf deren Unterschiede gegenüber der Stelleinrichtung der Druckwaage 62 gemäß Fig. 1 beschränkt. Zur Erläuterung in den Figuren 3 und 1 mit denselben Bezugszeichen belegter Elemente wird auf deren anhand der Fig. 1 erfolgte Beschreibung Bezug genommen.To explain further design options of the actuating device, which, when the pressure drop across the throttle section 41 drops below the pressure threshold value p LS, the transition from a control mode in which control is carried out to a constant feed speed to a control mode with limitation of the reaction force exerted on the tool and Corresponding reduction in the feed rate is conveyed, reference is now made to the details of an actuating device, indicated overall in FIG. 3, which, with the rest of the design of the pressure compensator 62, as shown in FIG. 1, also with the electrohydraulic control unit 40 1 could be provided. Accordingly, the explanation of the actuating device 125 is limited to its differences compared to the actuating device of the pressure compensator 62 according to FIG. 1. For explanation in FIGS. 3 and 1, elements with the same reference numerals are referred to the description given with reference to FIG. 1.
Die Bohrungsstufe 69, innerhalb derer der die eine einseitige axial bewegliche Abgrenzung der Sensorkammer 92 bildende Hilfskolben 94 auf einem Abschnitt seiner Länge druckdicht verschiebbar aufgenommen ist, hat einen größeren Durchmesser als die Bohrungsstufe 71, in der der Waa- genkolben 63 druckdicht verschiebbar angeordnet ist, der die andere axial bewegliche Begrenzung der Sensorkammer 92 bildet, in die der Eingangsdruck pL der Drosselstrecke 41 eingekoppelt ist, wobei diese beiden Bohrungsstufen 69 und 71 über eine innerhalb der Sensorkammer 92 angeordne- te radiale Innenschulter 126 des Waagengehäuses 64 aneinander anschließen. Diese Auslegung des Steuerkolbens 94, die dazu führt, daß bei einem vorgegebenen Wert pL des in die Sensorkammer 92 eingekoppelten Druckes die Kraft, die den Hilfskolben 94 weg vom Waagenkolben drängt, größer ist als die Kraft, die daraus resultiert, daß der Waagekolben 63 auf seiner die Sensorkammer 92 begrenzenden Stirnfläche 91 ebenfalls diesem Druck pL ausgesetzt ist, kann auch für die Stelleinrichtung 110 der Druckwaage 62' gemäß Fig. 2 zweckmäßig sein.The bore step 69, within which the auxiliary piston 94 forming the unilaterally axially movable delimitation of the sensor chamber 92 is slidably displaceable over a section of its length, has a larger diameter than the bore step 71, in which the balance piston 63 is arranged such that it can be shifted pressure-tight. which forms the other axially movable boundary of the sensor chamber 92, into which the inlet pressure p L of the throttle section 41 is coupled, these two bore stages 69 and 71 connecting to one another via a radial inner shoulder 126 of the balance housing 64 arranged within the sensor chamber 92. This design of the control piston 94, which leads to the fact that, at a predetermined value p L of the pressure coupled into the sensor chamber 92, the force which pushes the auxiliary piston 94 away from the scale piston is greater than the force which results from the balance piston 63 is also exposed to this pressure p L on its end face 91 delimiting the sensor chamber 92, can also be expedient for the adjusting device 110 of the pressure compensator 62 'according to FIG. 2.
Im weiteren Unterschied zu der Stelleinrichtung gemäß Fig. 1 hat der Steuerkolben 94 eine zweite Kolbenstufe 94", die dem Durchmesser nach größer ist als die Kolbenstufe 94', die die eine axial bewegliche Begrenzung der Sensorkammer 92 bildet. Die zweite Kolbenstufe 94" bildet innerhalb einer Bohrungsstufe 69', die über eine radiale Innenschulter 127 des Waagengehäuses 64 an die Bohrungsstufe 69 anschließt, in der der Hilfskolben 94 mit seiner dem Durchmesser nach kleineren Kolbenstufe 94' druckdicht verschiebbar angeordnet ist, zum einen die axial bewegliche Begrenzung der gehäusefest durch die Endstirnwand 72 abgeschlossenen Steuerkammer 96, in die der Steuerdruck ps einkoppelbar ist und zum anderen die axial bewegliche Begrenzung eines drucklosen Ringraumes 128, der zur Abführung von Leckδl mit dem Vorratsbehälter 42 des Druckversorgungsaggregats 41 in kommunizierender Verbindung steht. Durch die anhand der Fig. 3 geschilderten Gestaltungsmöglichkeiten der Stelleinrichtung 125 ergeben sich vielfältige Auslegungs- mδglichkeiten, die bei einer Arbeitsmaschine mit hydraulischem Werkzeug-Vorschubantrieb zur Optimierung der Vorschub-Regelung nutzbar sind.1, the control piston 94 has a second piston stage 94 "which is larger in diameter than the piston stage 94 ', which forms the axially movable boundary of the sensor chamber 92. The second piston stage 94 "forms within a bore stage 69 ', which adjoins the bore stage 69 via a radial inner shoulder 127 of the balance housing 64, in which the auxiliary piston 94 with its smaller diameter piston stage 94' is arranged to be pressure-tightly displaceable, on the one hand axially Movable limitation of the control chamber 96, which is closed off by the end end wall 72 and into which the control pressure p s can be coupled, and on the other hand the axially movable limitation of an unpressurized annular space 128, which communicates with the reservoir 42 of the pressure supply unit 41 in order to discharge leakage oil The design options of the actuating device 125 described with reference to FIG. 3 result in a variety of design options which can be used in a working machine with a hydraulic tool feed drive to optimize the feed control.
Für sämtliche der geschilderten Gestaltungen der elek- trohydraulischen Steuereinheit 40 ist es insbesondere imFor all of the described designs of the electro-hydraulic control unit 40, it is particularly in the
Hinblick auf deren Einfügung in eine NC- oder eine CNC- gesteuerte Maschine zweckmäßig, wenn auch ein elektronischer oder elektromechanischer Drucksensor 129 vorgesehen ist, mittels dessen der Druck pL, der am Eingang der Drosselstrecke 41 ansteht, beziehungsweise der Druck, der im bodenseitigen Druckraum 36 des Antriebs-Hydrozylinders 17 herrscht, erfaßbar ist.With regard to their insertion into an NC or a CNC-controlled machine, it is expedient if an electronic or electromechanical pressure sensor 129 is also provided, by means of which the pressure p L that is present at the inlet of the throttle section 41 or the pressure that is in the pressure chamber on the bottom 36 of the drive hydraulic cylinder 17 prevails, can be detected.
Die in der Fig. 4a, auf deren Einzelheiten nunmehr Bezug genommen sei, insgesamt mit 40' bezeichnete elektrohydraulische Steuereinheit ist zu der elektrohydraulisehen Steuereinheit 40 gemäß Fig. 1 sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch hinsichtlich ihrer Funktion weitgehend analog. Es wird daher als ausreichend angesehen, lediglich die gegenüber der Steuereinheit 40 bestehenden bau- liehen und funktioneilen Unterschiede zu erläutern. Soweit in der Fig. 4a dieselben Bezugszeichen verwendet sind wie in der Fig. 1, soll dies den Hinweis auf ihre Bau- und Funktionsgleichheit beziehungsweise -analogie beinhalten und auch den Verweis auf ihre anhand der Fig. 1 gegebene Beschreibung, um Wiederholungen zu vermeiden.The electro-hydraulic control unit, designated 40 'overall in FIG. 4a, to the details of which reference is now made, is related to the electro-hydraulic Control unit 40 according to FIG. 1 is largely analogous both in terms of its structure and in terms of its function. It is therefore considered sufficient to only explain the structural and functional differences that exist with respect to the control unit 40. To the extent that the same reference numerals are used in FIG. 4a as in FIG. 1, this should include the reference to their structural and functional equality or analogy and also the reference to their description given with reference to FIG. 1 in order to avoid repetitions.
Zur Ableitung des in die Steuerkammer 96 der Druckwaage 62 der elektrohydraulisehen Steuereinheit 40' einkoppel- baren Steuerdruckes ps ist bei der Steuereinheit 40' ein insgesamt mit 97 ' bezeichnetes Druckbegrenzungsventil benutzt, das zwischen die Steuerkammer 96 der Druckwaage 62 und den drucklosen Vorratsbehälter 42 des Druckversorgungsaggregats 41 geschaltet ist und in der aus der Fig. 4b ersichtlichen hydraulischen Schaltungsanordnung über eine Drosselblende 131 mit dem Druckausgang 44 des Druckversorgungsaggregats 41 verbunden ist. Der Ausgangsdruck ps des Druckbegrenzungsventils 97' ist durch Einstellung der Vorspannung einer Ventilfeder 132 des Druckbegrenzungsventils 97' einstellbar vorgebbar.To derive the control pressure p s which can be coupled into the control chamber 96 of the pressure compensator 62 of the electrohydraulic control unit 40 ', the control unit 40' uses a pressure relief valve, generally designated 97 ', which is located between the control chamber 96 of the pressure compensator 62 and the unpressurized reservoir 42 Pressure supply unit 41 is connected and in the hydraulic circuit arrangement shown in FIG. 4b is connected to the pressure outlet 44 of the pressure supply unit 41 via a throttle orifice 131. The output pressure p s of the pressure relief valve 97 'can be set in an adjustable manner by adjusting the preload of a valve spring 132 of the pressure relief valve 97'.
Das Druckbegrenzungsventil 97' ist als Kugel-Sitzventil ausgebildet, dessen Ventilkugel 133 durch die Vorspannung der Ventilfeder 132 gegen einen kreisförmigen Ventilsitz 134 gedrängt wird, der durch die Mündungsδffnung eines mit der zentralen Längsachse 136 des Druckbegrenzungsventils 97' koaxialen Gehäusekanals 137 gebildet ist, der über eine Steuerdruck-Leitung 138 mit der Steuerkammer 96 der Druckwaage 62 kommunizierend verbunden ist .The pressure relief valve 97 'is designed as a ball seat valve, the valve ball 133 of which is urged by the bias of the valve spring 132 against a circular valve seat 134 which is formed by the opening of a housing channel 137 which is coaxial with the central longitudinal axis 136 of the pressure relief valve 97' is communicatively connected to the control chamber 96 of the pressure compensator 62 via a control pressure line 138.
Die Ventilfeder 132 erstreckt sich innerhalb einer mit der zentralen Längsachse 136 koaxialen Gehäusebohrung 139 zwischen einem die Ventilkugel 133 tragenden und diese zentrierenden Stützring 141 und dem Boden 142 einer langgestreckt-topffδrmigen Stellhülse 143, die in der zentralen Gehäusebohrung 139 druckdicht verschiebbar angeordnet ist.The valve spring 132 extends within a housing bore 139, which is coaxial with the central longitudinal axis 136, between a support ring 141, which supports and centers the valve ball 133, and the base 142 of an elongated, pot-shaped adjusting sleeve 143, which is arranged in the central housing bore 139 so as to be pressure-tightly displaceable.
Der Hülsenmantel 144 ist an seinem vom Boden 142 abgewandten Endabschnitt mit einem Innengewinde 146 versehen, mit dem eine "kurze" Gewindespindel 147 in kämmendem Ein- griff steht, die in dem das Druckbegrenzungsventil 97' aufnehmenden Gehäuseblock 148 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert ist. Der Hülsenmantel 144 hat an seiner radial äußeren Seite eine Längsnut 149, in die ein blockfest angeordneter Zapfen 151 hineinragt, der eine Sicherung der Hülse 143 gegen Verdrehen vermittelt. Durch Drehen der Gewindespindel 147 mittels eines Drehknopfes oder eines in einen Schlitz eines aus dem Gehäuseblock 148 herausragenden Spindelschafts einsteckbaren Schraubendrehers in alternativen Drehrichtungen ist die Vor- Spannung der Ventilfeder 132 einstellbar.The sleeve jacket 144 is provided at its end section facing away from the bottom 142 with an internal thread 146 with which a “short” threaded spindle 147 is in meshing engagement, which is rotatably but axially immovably mounted in the housing block 148 receiving the pressure relief valve 97 ′. The sleeve jacket 144 has on its radially outer side a longitudinal groove 149, into which a block 151 arranged fixedly protrudes, which provides for securing the sleeve 143 against rotation. By turning the threaded spindle 147 by means of a rotary knob or a screwdriver which can be inserted into a slot of a spindle shaft protruding from the housing block 148 in alternative directions of rotation, the pretensioning of the valve spring 132 can be set.
Die Stellhülse 143 bildet auch das Stellelement der Einstelldrossel 59 der elektrohydraulisehen Steuereinheit 40', durch dessen axiale Verschiebung der wirksame Strδ- mungsquerschnitt dieser Drossel 59 einstellbar ist. Zu diesem Zweck ist der Hülsenmantel 144 mit einem schmalen Längsschlitz 152 versehen, der sich dann lochfδrmig über einen Teil der axialen Länge des Hülsenmantels 144 erstreckt und mit dem Innenraum 153 der Hülse 143 in kommunizierender Verbindung steht.The adjusting sleeve 143 also forms the adjusting element of the adjusting throttle 59 of the electrohydraulic control unit 40 ', by means of the axial displacement of which the effective flow cross section of this throttle 59 can be adjusted. For this purpose, the sleeve jacket 144 is narrow Provided longitudinal slot 152, which then extends in a hole-shaped manner over part of the axial length of the sleeve jacket 144 and is in communication with the interior 153 of the sleeve 143.
Die Stellhülse 143 hat eine Mantelδffnung 154, die in jeder der möglichen Positionen der Stellhülse 143 mit einem Gehäusekanal 156 in kommunizierender Verbindung steht, der mit der Eingangskammer 66 der Druckwaage 62 verbunden ist, die somit in jeder Position der Hülse 143 mit deren Innenraum 153 kommunizierend verbunden ist.The adjusting sleeve 143 has a jacket opening 154 which communicates in each of the possible positions of the adjusting sleeve 143 with a housing channel 156 which is connected to the input chamber 66 of the pressure compensator 62, which thus communicates with the interior 153 of the sleeve 143 in any position connected is.
An derjenigen Seite der Stellhülse, an der der Längs- schlitz 152 angeordnet ist, mündet in die zentrale Boh- rung 139 des Gehäuseblocks 148 ein mit dem bodenseitigen Druckraum 36 des Hydrozylinders 17 in kommunizierender Verbindung stehender Querkanal 157, dessen parallel zur zentralen Längsachse 136 gemessene lichte Weite mindestens der axialen Länge des Drosselschlitzes 152 des Hül- senmantels 144 entspricht und dieser beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel etwa gleich ist. Durch Verdrehen der Gewindespindel 147 ist die Stellhülse 143 zwischen einer ersten, gemäß der Darstellung "rechten" Endstellung, in der keine oder nur eine geringfügige Überlappung des lichten Querschnittes des Drosselschlitzes 152 und des lichten Querschnittes des Querkanals 157 vorhanden ist, was einer Sperrung der Drossel 59 oder einem Maximalwert ihres Strδmungswiderstandes entspricht, bis ein eine zweite Endstellung verschiebbar, in der der Drosselspalt 152 mit seinem gesamten Querschnitt in Überlappung mit dem lichten Querschnitt des Querkanals 157 steht, was minimalem Strδmungswiderstand der Drossel 59 und damit einem Maximalwert der erreichbaren Vorschubgeschwindigkeit des Kolbens 33 des Hydrozylinders 17 entspricht. Durch Drehen der Gewindespindel 147 ist bei der elektrohydraulisehen Steuereinheit 40' somit "gleichzeitig" sowohl die Drossel 59 auf einen einer erwünschten Vorschubgeschwindigkeit als auch auf eine geeignete, mit dieser korrelierte Begrenzung der VorSchubkraft einstellbar, die über die Vorspannung der Ventilfeder 132 und den hiermit korrelierten Steuerdruck ps vorgebbar ist. Die solchermaßen gekoppelte Einstellbarkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Hydrozylinderkolbens und er Vorschubkraft ist derart implementiert, daß bei kleinen Werten der Vorschubgeschwindigkeit hohe Werte der Vorschubkraft nutzbar sind und bei hohen Werten erwünschter Vorschubgeschwindigkeit die VorSchubkraft auf niedrige Werte begrenzt wird.On the side of the adjusting sleeve on which the longitudinal slot 152 is arranged, a transverse channel 157, the channel of which is measured in parallel with the central longitudinal axis 136, opens into the central bore 139 of the housing block 148 and communicates with the bottom pressure chamber 36 of the hydraulic cylinder 17 clear width corresponds at least to the axial length of the throttle slot 152 of the sleeve shell 144 and this is approximately the same in the special embodiment shown. By turning the threaded spindle 147, the adjusting sleeve 143 is between a first, as shown "right" end position, in which there is no or only a slight overlap of the clear cross section of the throttle slot 152 and the clear cross section of the transverse channel 157, which blocks the throttle 59 or a maximum value of its flow resistance until a second end position can be displaced, in which the throttle gap 152 with its entire cross section overlaps with the clear cross section of the transverse channel 157 stands, which corresponds to the minimum flow resistance of the throttle 59 and thus a maximum value of the achievable feed rate of the piston 33 of the hydraulic cylinder 17. By turning the threaded spindle 147 in the electrohydraulic control unit 40 ', both the throttle 59 can thus be set "at the same time" to a desired feed speed as well as to a suitable limitation of the feed force which is correlated with this and which is correlated via the preload of the valve spring 132 and the same Control pressure p s can be specified. The coupled adjustability of the feed rate of the hydraulic cylinder piston and the feed force is implemented in such a way that high values of the feed force can be used with small values of the feed rate and the feed force is limited to low values at high values of the desired feed rate.
Hierdurch ist auf einfache Weise die mittels des Hydrozy- linders 17 antreibbare Arbeitseinheit, z.B. eine Säge- Einheit 12 oder eine Fräseinheit, hinsichtlich Vorschubkraft und Vorschubgeschwindigkeit an verschiedene Materialien, die zu bearbeiten sind, anpaßbar.As a result, the work unit which can be driven by means of the hydraulic cylinder 17, e.g. a saw unit 12 or a milling unit, with respect to the feed force and feed speed, can be adapted to different materials that are to be processed.
Ein im Rückzugsbetrieb des Hydrozylinders 17 öffnendes und insoweit funktionell dem elektrisch gesteuerten Umschaltventil 106 gemäß Fig. 1 entsprechendes Umschaltventil ist bei der elektrohydraulisehen Steuereinheit 40' als Rückschlagventil 106' realisiert, das ebenfalls in den Gehäuseblock 148 integriert ist und in der aus der Fig. 4a ersichtlichen Schaltungs-Anordnung zwischen den A-Verbraucheranschluß 48 des Hauptsteuerventils 43 und den Steueranschluß 51 des bodenseitigen Druckraumes 36 des Hydrozylinders 17 geschaltet ist. Auch die der Dämpfungsblende 108, über die der Steueranschluß 51 des Hy- drozylinders 17 mit der Sensorkammer 92 der Druckwaage 62 verbunden ist, ist in den Gehäuseblock 148, der das Druckbegrenzungsventil 97' und die Stelldrossel 59 aufnimmt, integriert .A switching valve which opens in the retracting operation of the hydraulic cylinder 17 and in this respect functionally corresponds to the electrically controlled switching valve 106 according to FIG. 1 is realized in the electrohydraulic control unit 40 'as a check valve 106', which is likewise integrated in the housing block 148 and in which from FIG. 4a apparent circuit arrangement between the A consumer port 48 of the main control valve 43 and the control port 51 of the bottom pressure chamber 36 of the hydraulic cylinder 17 is connected. The damping orifice 108, via which the control connection 51 of the hydraulic cylinder 17 is connected to the sensor chamber 92 of the pressure compensator 62, is also integrated in the housing block 148, which receives the pressure limiting valve 97 'and the adjusting throttle 59.
Wenn, wie anhand der Fig. 1 und 2 erläutert, separat ansteuerbare Elemente zur Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit des Hydrozylinderkolbens 33 und zur Vorschubkraft-Begrenzung vorgesehen sind, z.B. die Stelldrossel 59 und das Druckminderventil 97 gemäß Fig. 1, so können diese programmgesteuert, insbesondere unter Verwendung von Schrittmotoren, einstellbar gestaltet sein.If, as explained with reference to FIGS. 1 and 2, separately controllable elements for adjusting the feed speed of the hydraulic cylinder piston 33 and for limiting the feed force are provided, e.g. the control throttle 59 and the pressure reducing valve 97 according to FIG. 1, these can be designed to be programmable, in particular using stepper motors.
Zur Erläuterung einer gleichsam digitalen Einstellbarkeit der Vorschubgeschwindigkeit im Rahmen einer elektrohy- draulischen Steuereinheit 40, wie anhand der Fig. 1 erläutert, sei nunmehr auf die in der Fig. 5 dargestellte, insgesamt mit 59' bezeichnete Drosselanordnung verwiesen, die eine schrittweise Veränderung des Strδmungsquer- schnittes des Strömungspfades ermöglicht, der den Steuer- anschluß 51 des bodenseitigen Druckraumes 36 des Hydrozy- linders 17 mit der Eingangskammer 66 der Druckwaage 62 verbindet. Die Drosselanordnung 59' umfaßt bei dem zur Erläuterung gewählten Realisierungsbeispiel 4 Festdrosseln 59i, 592, 593 und 594, die, gesteuert durch 2/2-Wege- Magnetventile 158 einzeln oder zu mehreren, in beliebiger Kombination, parallel zwischen den der Anschluß 51 des Hydrozylinders 17 und die Eingangskammer 66 der Druckwaage 62 schaltbar sind. Davon ausgehend, daß durch die Festdrosseln 59x bis 594 je einzeln unterschiedliche Strömungsquerschnittebeträge f0, 2f0, 3f0 und 4f0 freigebbar sind, so können mit der Drosselanordnung 59' in Schrittweiten von jeweils f0 zehn verschiedene Drosselquerschnitte zwischen f0 und 10f0 "digital" eingestellt werden. In order to explain a virtually digital adjustability of the feed speed in the context of an electro-hydraulic control unit 40, as explained with reference to FIG. 1, reference is now made to the throttle arrangement shown in FIG. 5, designated overall by 59 ', which changes the flow crosswise step by step - Cut of the flow path, which connects the control port 51 of the bottom pressure chamber 36 of the hydraulic cylinder 17 with the input chamber 66 of the pressure compensator 62. The throttle arrangement 59 'in the implementation example chosen for explanation comprises 4 fixed throttles 59i, 59 2 , 59 3 and 59 4 , which, controlled by 2/2-way solenoid valves 158 individually or in several, in any combination, parallel between those of the connection 51 of Hydraulic cylinder 17 and the input chamber 66 of the pressure compensator 62 are switchable. Assuming that the fixed throttles 59 x to 59 4 each allow different flow cross-sectional amounts f 0 , 2f 0 , 3f 0 and 4f 0 to be released, the throttle arrangement 59 'can be used in steps of f 0 in each case to have ten different throttle cross sections between f 0 and 10f 0 can be set to "digital".

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Regelung der Arbeits-Vorschub- geschwindigkeit der Arbeitseinheit einer Bearbei- tungsmaschine (10) , die eine materialabtragende, insbesondere spanabhebende Bearbeitung eines feststehenden Werkstückes (11) vermittelt, gegenüber dem die Arbeitseinheit vorschiebbar und zurückziehbar ist, mit mindestens einem doppelt wirkenden Hydrozylinder (17) als Antriebseinrichtung für die Vorschub- und Rückzugsbewegungen der Arbeitseinheit, deren Vorschubgeschwindigkeit durch Drosselung eines Hydrauli- kδlstromes gesteuert wird, der im Vorschubbetrieb aus einer Druckkammer (36) des Hydrozylinders über eine Drosselstrecke (49) abfließt, die eine eingangsseitig an den Hydrozylinder angeschlossene Einstelldrossel1. Device for regulating the working feed speed of the working unit of a processing machine (10), which mediates material-removing, in particular machining, processing of a fixed workpiece (11), against which the working unit can be advanced and retracted, with at least one double-acting one Hydraulic cylinder (17) as a drive device for the feed and retraction movements of the work unit, the feed speed of which is controlled by throttling a hydraulic oil flow which flows out of a pressure chamber (36) of the hydraulic cylinder via a throttle section (49) in the feed operation Hydraulic cylinder connected adjusting throttle
(59) und eine zwischen diese und den Vorratsbehälter(59) and one between them and the reservoir
(42) des Druckversorgungsaggregats (41) geschaltete, als Regeldrossel wirkende Druckwaage (63) umfaßt, die einen Waagenkolben (63) hat, der einseitig, auf einer Steuerfläche (91) des Betrages A„ dem Eingangsdruck pL der Stelldrossel (59) ausgesetzt und dadurch gegen eine z.B. durch eine Waagenfeder (86) implementierte Rückstellkraft im Sinne einer Verringerung des Strδ- mungsquerSchnittes der Regeldrossel (61) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stelleinrichtung (94, 96, 98; 110; 125) vorgesehen ist, die, sobald und solange der Gesamtdruckabfall Δpges über der durch die Stelldrossel (59) und die mit dieser hy- draulisch in Reihe liegende Druckwaage (62) gebildeten Drosselstrecke (41) kleiner ist als ein vorgege- bener Schwellenwert pLS in monotoner Relation mit der Veränderung dieser Druckdifferenz eine gleichsinnige Ab- oder Zunahme der auf den Waagenkolben (63) wirkenden Rückstellkraft vermittelt.(42) of the pressure supply unit (41) connected, acting as a control throttle balance (63), which has a balance piston (63) on one side, on a control surface (91) of the amount A "exposed to the input pressure p L of the control throttle (59) and thereby displaceable against a restoring force implemented, for example, by a balance spring (86) in the sense of reducing the cross-sectional flow of the control throttle (61), characterized in that an adjusting device (94, 96, 98; 110; 125) is provided which as soon as and as long as the total pressure drop .DELTA.p ges over the throttle section (41) formed by the adjusting throttle (59) and the pressure compensator (62) that is hydraulically in series with it is smaller than a predetermined ben threshold p LS in a monotonic relation with the change in this pressure difference mediates a decrease or increase in the same direction of the restoring force acting on the balance piston (63).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung einen Hilfskolben (94) umfaßt, der eine zweite axial bewegliche Begrenzung der einseitig axial durch den Waagenkolben (63) beweglich begrenzten Druckkammer (92) der Druckwaage (62) bildet, in den der über der gesamten Drosselstrecke (41) abfallende Druck pL eingekoppelt ist, sowie die axial bewegliche Begrenzung einer Steuerkammer (96) bildet, in die ein definierter Druck ps eingekoppelt ist, der mit dem Schwellenwert pLS durch eine Beziehung der Form2. Device according to claim 1, characterized in that the actuating device comprises an auxiliary piston (94) which forms a second axially movable limit of the pressure chamber (92) of the pressure compensator (62) which is axially movable on one side axially by the balance piston (63), into which the pressure p L falling over the entire throttle section (41) is coupled in, and forms the axially movable boundary of a control chamber (96) into which a defined pressure p s is coupled, which is related to the threshold value p LS by a relationship of the shape
verknüpft ist, in der mit A„ der effektive Betrag der waagenkolbenseitigen Stirnfläche des Hilfskolbensis linked in which the effective amount of the end face of the auxiliary piston on the side of the balance piston
(94) und mit Ak der effektive Betrag der steuerraum- seitigen Stirnfläche des Hilfskolbens (94) bezeichnet sind.(94) and A k are the effective amount of the end face of the auxiliary piston (94) on the control chamber side.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (94) als Stufenkolben ausgebildet ist, der mit seiner dem Durchmesser nach kleineren Kolbenstufe (94') die axial bewegliche Begrenzung des zweiseitig beweglich begrenzten Sensor-Druckraumes (92) der Druckwaage (62) bildet und mit seiner dem Durchmesser nach größeren Kolbenstufe (94") die einseitig axial bewegliche Begrenzung der Steuerkammer (96) bildet, in die der definierte Steuerdruck ps eingekoppelt ist .3. Device according to claim 2, characterized in that the auxiliary piston (94) is designed as a stepped piston, which with its smaller diameter piston step (94 ') the axially movable limitation of the bilaterally movable limited sensor pressure chamber (92) of the pressure compensator ( 62) forms and with that Diameter after the larger piston stage (94 ") forms the one-sided axially movable limitation of the control chamber (96) into which the defined control pressure p s is coupled.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die effektiven Beträge der Kolbenflächen des Waagenkolbens (63) und des Hilfskolbens (94) , die dem in der Sensorkammer (92) der Druckwaage (62) ausgesetzt sind, gleich sind.4. Device according to claim 2 or claim 3, characterized in that the effective amounts of the piston surfaces of the balance piston (63) and the auxiliary piston (94), which are exposed to that in the sensor chamber (92) of the pressure compensator (62), are the same.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in die durch den Hilfskolben (94) einseitig beweglich begrenzte Steuerkammer (96) einkoppelbare Steuerdruck ps manuell oder mittels eines elektrisch steuerbaren Steuerantriebes vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the in the by the auxiliary piston (94) movable on one side limited control chamber (96) couplable control pressure p s manually or by means of an electrically controllable control drive is preferably continuously adjustable.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer oder elektro- mechanischer Drucksensor (98) vorgesehen ist, der ein für den in die Steuerkammer (96) eingekoppelten Druck ps charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt .6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that an electronic or electromechanical pressure sensor (98) is provided which generates a characteristic for the pressure in the control chamber (96) coupled p s electrical output signal.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung einen eine zweite axial bewegliche Begrenzung der einseitig axial beweglich durch den Waagenkolben (63) begrenzten Sensorkammer (92) bildenden Hilfskolben (94) hat, an dessen der Sensorkammer (92) abgewandten Seite eine unter einer einstellbaren Vorspannung stehende Druckfeder (112) angreift .7. Device according to claim 1, characterized in that the actuating device has a second axially movable limitation of the one-sided axially movable by the balance piston (63) limited sensor chamber (92) forming auxiliary piston (94), on the side facing away from the sensor chamber (92) one under one adjustable pre-tensioning spring (112).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Vorspannung der an dem Hilfskolben (94) angreifenden Druckfeder (112) ein elektromotorischer Stellantrieb (117) vorgesehen ist.8. Device according to claim 7, characterized in that an electromotive actuator (117) is provided for adjusting the bias of the pressure spring (112) engaging the auxiliary piston (94).
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromechanischer oder elektronischer Drucksensor (129) vorgesehen ist, der ein für den am Eingang der Drosselstrecke (41) herrschenden Druck charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that an electromechanical or electronic pressure sensor (129) is provided which generates a characteristic for the prevailing pressure at the input of the throttle section (41) electrical output signal.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer oder elektromechanischer Positionssensor (123) vorgesehen ist, mittels dessen mindestens eine Position des Hilfskol- bens (94) , vorzugsweise eine Endstellung detektierbar ist, die der Kolben einnimmt, solange die Regelungseinrichtung in demjenigen Modus arbeitet, der konstanter Vorschubgeschwindigkeit entspricht.10. Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that an electronic or electromechanical position sensor (123) is provided, by means of which at least one position of the auxiliary piston (94), preferably an end position, which the piston assumes, can be detected. as long as the control device operates in the mode that corresponds to the constant feed rate.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Stelldrossel eine Anzahl von Festdrosseln (591, 592, 593, 594) vorgesehen ist, die, gesteuert durch elektrisch ansteuerbare Magnetventile (58) einzeln oder zu mehreren in Paral- lelschaltung in die Drosselstrecke (49) einschaltbar sind. 11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a number of fixed throttles (591, 592, 593, 594) is provided as the adjusting throttle, which, controlled by electrically controllable solenoid valves (58) individually or in parallel in Oil circuit in the throttle section (49) can be switched on.
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