DE1203563B - Hydraulic gear for linear alternating movements - Google Patents
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Description
Hydraulisches Getriebe für lineare Wechselbewegungen Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Getriebe für lineare Wechselbewegungen, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, mit einem hydraulischen Schubkolbenmotor mit beidseitig herausgeführter Kolbenstange, einer über Null steuerbaren Arbeitsmittelpumpe von veränderlicher volumetrischer Leistung, die über einen mittels einer Hilfspumpe gespeisten hydraulischen Umschaltkolben steuerbar ist, und einem in der von der Hilfspumpe zum Umschaltkolben führenden Speiseleitung liegenden Ventil, das in Abhängigkeit von Umsteuerimpulsen betätigbar ist, welche von dem Schubkolbenmotor oder durch diesen bewegte Teile ausgelöst werden.Hydraulic transmission for linear alternating movements The invention refers to a hydraulic transmission for linear alternating movements, in particular in machine tools, with a hydraulic thrust piston motor with a Piston rod, a working fluid pump controllable above zero of variable volumetric power, which is supplied via a hydraulic by means of an auxiliary pump Switching piston is controllable, and one in the from the auxiliary pump to the switching piston leading feed line lying valve, which depends on reversing pulses can be actuated which of the piston engine or parts moved by it to be triggered.
Es ist in vielen Fällen erwünscht, die Vorschubgeschwindigkeit des Schubkolbenmotors durch Änderung der volumetrischen Leistung der Arbeitsmittelpumpe den jeweiligen Verhältnissen anzupassen. Andererseits besteht die Forderung, daß die Umsteuerung des Schubkolbenmotors an einem oder an beiden Hubenden unabhängig von der jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit des Arbeitsmotors so zu steuern, daß dabei der Stillstand des bewegten Maschinenteiles stets genau an der gleichen vorbestimmten Stelle erfolgt. Die Auslösung des Umsteuerimpulses wird in der Regel durch Schaltnocken an einem vom Schubkolbenmotor bewegten Teil vorgenommen. Der Auslösepunkt liegt also durch die Stellung dieser Schaltnocken fest. Auf der anderen Seite ändert sich aber je nach der Geschwindigkeit des Schubkolbenmotors der Brems- oder Umsteuerweg.In many cases it is desirable to adjust the feed speed of the Thrust piston engine by changing the volumetric power of the working fluid pump to adapt to the respective circumstances. On the other hand, there is a requirement that the reversal of the piston engine at one or both ends of the stroke independently to control of the respective working speed of the work engine so that thereby the standstill of the moving machine part always exactly at the same predetermined Place takes place. The reversal pulse is usually triggered by switching cams made on a part moved by the piston engine. The trigger point is thus fixed by the position of these switching cams. On the other hand is changing but depending on the speed of the piston engine, the braking or reversing path.
Um diese Schwierigkeiten zu meistern, ist es bekannt, bei hydraulischen Getrieben, bei denen die Hubgeschwindigkeit des Schubkolbenmotors durch die Stellung eines Drosselventils in der Speiseleitung bestimmt wird, bei jedem Umsteuervorgang das Drosselventil durch den Nocken in eine stets gleichbleibende Stellung zu bewegen. Dabei ist je nach der Arbeitsstellung des Drosselventils ein veränderlicher Leerweg für den Schaltnocken vorgesehen, bevor er das Drosselventil mitnimmt. Diese Anordnung ist jedoch darauf beschränkt, daß die Geschwindigkeitssteuerung durch Drosselung erfolgt. Eine solche Steuerung ist jedoch in den meisten Fällen, insbesondere bei hohen Genauigkeitsforderungen unbrauchbar.In order to overcome these difficulties, it is known to use hydraulic Driven in which the stroke speed of the reciprocating piston motor is determined by the position a throttle valve in the feed line is determined with each reversal process to move the throttle valve into a constant position by means of the cam. There is a variable idle travel depending on the working position of the throttle valve provided for the switching cam before it takes the throttle valve with it. This arrangement however, it is limited to speed control by throttling he follows. However, such control is in most cases, especially in useless for high accuracy requirements.
Nach einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag hat man bei einem hydraulischen Getriebe der eingangs beschriebenen Art ein durch die Umsteuerimpulse einschaltbares Zeitrelais mit durch eine Bewegungseinrichtung bewegtem Zeitglied vorgesehen, dessen Zeitkonstante jeweils umgekehrt proportional zu der volumetrischen Leistung der Arbeitsmittelpumpe einstellbar ist und dessen bewegliches Zeitglied nach Ablauf der Zeitkonstante das Ventil in der von der Hilfspumpe zum Umschaltkolben führenden Speiseleitung betätigt. Hierbei erfolgt die Auslösung der Umsteuerimpulse in üblicher Weise, z. B. durch in die Bahn des Schubkolbenmotors ragende Schaltnocken. Der Umsteuervorgang setzt jedoch erst nach einer in Abhängigkeit von der Hubgeschwindigkeit variierenden Zeitdauer ein und läuft dann in stets gleichbleibender Weise ab. Dadurch wird sichergestellt, daß der Haltepunkt des Schubkolbenmotors unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit stets an der gleichen Stelle liegt.According to an older, not pre-published proposal, one has a hydraulic transmission of the type described above by the reversing pulses Switchable time relay with a time element moved by a movement device provided, the time constant of which is inversely proportional to the volumetric Power of the working fluid pump is adjustable and its movable timing element after the time constant has elapsed, the valve moves from the auxiliary pump to the switching piston leading feed line operated. This triggers the reversing pulses in the usual way, e.g. B. by protruding into the path of the piston engine switching cams. However, the reversal process only starts after a depending on the lifting speed varying duration and then runs in a constant manner. Through this ensures that the stopping point of the piston engine is independent of the respective speed is always in the same place.
Bei dem älteren Vorschlag ist ein hydraulisches Zeitrelais vorgesehen, dessen beweglicher Kolben das Ventil betätigt und bei dem als Bewegungseinrichtung eine weitere Druckmittelhilfsquelle dient. Um nun die strenge Proportionalität zwischen Geschwindigkeit und Zeitkonstante aufrechtzuerhalten, ist es nicht nur notwendig, daß die Weglänge des Zeitrelaiskolbens entsprechend der Hubbegrenzungseinrichtung für den Umsteuerkolben verändert wird, sondern es muß auch die Mengenströmung pro Zeiteinheit des dem Zeitrelais zufließenden Druckmittels in strenger Abhängigkeit von der Mengenströmung pro Zeiteinheit in der Speiseleitung des Schubkolbenmotors sichergestellt werden. Bei dem älteren Vorschlag wird dies in mittelbarer Weise in einem Falle dadurch erreicht, daß ein Schubkolbenmotor mit einseitig herausgeführter Kolbenstange verwendet wird. Die sich dadurch bei Bewegung des Kolbens ergebende Differenz der Druckmittelmengen wird zur Bildung der zweiten Druckmittelhilfsquelle ausgenutzt, wodurch die Proportionalität ohne weiteres sichergestellt ist. In einem zweiten Falle wird eine zusätzliche, ebenfalls über Null steuerbare Hilfspumpe mit veränderlicher volumetrischer Leistung verwendet, deren Stelleinrichtung mit der der Hauptarbeitsmittelpumpe gekuppelt ist, wodurch ebenfalls Proportionalität der Mengenströme erreicht wird.In the older proposal, a hydraulic time relay is provided, whose movable piston actuates the valve and which acts as a movement device Another pressure medium auxiliary source is used. To now the strict proportionality between To maintain speed and time constant, it is not only necessary to that the path length of the time relay piston corresponds to the stroke limiting device for the reversing piston is changed, but it must also the volume flow per Time unit of the pressure medium flowing to the time relay in strict dependence of the mass flow per unit of time in the feed line of the piston engine be ensured. In the older proposal this is done indirectly in one case achieved in that a reciprocating piston engine with unilaterally led out Piston rod used will. This is caused by the movement of the piston The resulting difference in the amount of pressure medium is used to form the second auxiliary pressure medium source exploited, whereby the proportionality is easily ensured. In one The second case is an additional auxiliary pump, which can also be controlled via zero variable volumetric power is used, the adjusting device with the the main working fluid pump is coupled, whereby the proportionality of the Volume flows is achieved.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein hydraulisches Getriebe der eingangs genannten Art mit einem Zeitrelais gemäß dem älteren Vorschlag zu schaffen, bei dem eine Beschränkung der Anwendung auf Schubkolbenmotoren mit einseitig herausgeführter Kolbenstange bzw. auf Getriebe mit einer zusätzlichen, angetriebenen und gleichzeitig mit der Hauptarbeitsmittelpumpe umsteuerbaren Hilfspumpe nicht notwendig ist.It is the object of the invention to provide a hydraulic transmission of the initially mentioned to create mentioned type with a time relay according to the older proposal which is a limitation of the application to reciprocating piston engines with unilaterally led out Piston rod or on gear with an additional, driven and simultaneously with the main working fluid pump reversible auxiliary pump is not necessary.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bewegungseinrichtung, beispielsweise hydraulische Betätigungseinrichtung oder Nockenbetätigungseinrichtung zum Bewegen des beweglichen Zeitgliedes des Zeitrelais unmittelbar durch den Schubkolbenmotor oder durch von diesem bewegte Maschinenteile und proportional zu dessen Hubgeschwindigkeit antreibbar ist. Durch die direkte Ableitung der Bewegung des beweglichen Zeitglieds von der Bewegung des Schubkolbenmotors wird sichergestellt, daß die gewünschte Abhängigkeit zwischen Zeitkonstante und Vorschubgeschwindigkeit des Schubkolbens stets vorhanden ist, und zwar unabhängig von der Art des Schubkolbenmotors (einseitig oder beidseitig herausgeführte Kolbenstange) und ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen, mit der Hauptpumpe gleichzeitig umgesteuerten Druckmittelhilfspumpe und den zugehörigen Ventilen.This object is achieved according to the invention in that the movement device, for example hydraulic actuator or cam actuator to move the moving timing element of the timing relay directly through the piston engine or by machine parts moved by it and proportional to its lifting speed is drivable. By directly deriving the movement of the moving timing element from the movement of the piston engine it is ensured that the desired dependency Always present between the time constant and the advance speed of the thrust piston regardless of the type of piston engine (one-sided or two-sided extended piston rod) and without the need for an additional, with the main pump at the same time reversed pressure medium auxiliary pump and the associated Valves.
Die praktische Ausführung der Erfindung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei Auslösung der Umsteuerimpulse durch mechanische Fühler, welche durch vom Schubkolbenmotor bewegte Schaltnocken betätigt werden, können als Bewegungseinrichtung für das bewegliche Zeitglied zugleich die mechanischen Auslösefühler dienen. Es kann aber auch eine Druckmittelhilfsquelle zum Antrieb des Zeitgliedes unmittelbar vom Schubkolbenmotor angetrieben werden.The practice of the invention can be in various ways take place. When the reversal impulses are triggered by mechanical sensors, which by Switching cams moved by the thrust piston motor can be used as a movement device the mechanical release sensors are also used for the movable timing element. It but can also be an auxiliary pressure medium source to drive the timing element directly driven by the piston engine.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to schematic drawings several exemplary embodiments explained in more detail.
F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit hydraulischem Zeitrelais, während F i g. 2 ein solches Getriebe mit mechanischem Zeitrelais zeigt.F i g. 1 shows an embodiment of the invention with hydraulic Timing relay, while F i g. 2 shows such a transmission with a mechanical time relay.
In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. So ist in beiden Figuren der Kolben des Schubkolbenmotors mit K, die durch diesen bewegten Schaltnocken N1 und N2 und die zur Speisung des Schubkolbenmotors dienende Arbeitsmittelpumpe P bezeichnet. Bei der Pumpe handelt es sich in beiden Fällen um eine über Null steuerbare Radialkolbenpumpe mit veränderlicher volumetrischer Leistung. Zur Verstellung der Pumpe dient ein Stellglied St, an dem der Umsteuerkolben U angreift. Zur Begrenzung der Hublänge des Umsteuerkolbens U dient eine z. B. mittels Handrad H1 und H2 bedienbare Verstelleinrichtung in Form zweier Nocken E1 und E2. Zur Speisung des Umschaltkolbens dient in beiden Fällen eine Zahnradpumpe ZP, die z. B. von dem gleichen Motor, wie die Arbeitsmittelpumpe P angetrieben wird, und bei konstantem Druck der durch Druckbegrenzungsventil DV bestimmt wird, die beide Seiten des Umsteuerkolbens U wahlweise steuert. In den Speiseleitungen des Umsteuerkolbens liegen Schaltventile SV 1 und SV 2, welche in eine Endstellung durch Federn F1 und F2 gedrängt werden und in diesen Endstellungen die Verbindung zwischen der Pumpe ZP und dem Umsteuerkolben U versperren.In the figures, the same parts are denoted by the same reference numerals. Thus, in both figures, the piston of the reciprocating piston engine is denoted by K, the switching cams N1 and N2 moved by this piston and the working fluid pump P serving to feed the reciprocating piston engine. In both cases, the pump is a radial piston pump that can be controlled via zero and has variable volumetric power. An actuator St, on which the reversing piston U engages, is used to adjust the pump. To limit the stroke length of the reversing piston U, a z. B. by means of handwheels H1 and H2 operated adjusting device in the form of two cams E1 and E2. In both cases, a gear pump ZP is used to feed the reversing piston. B. by the same motor as the working fluid pump P is driven, and at constant pressure which is determined by pressure relief valve DV , which controls both sides of the reversing piston U selectively. In the feed lines of the reversing piston are switching valves SV 1 and SV 2, which are pushed into an end position by springs F1 and F2 and block the connection between the pump ZP and the reversing piston U in these end positions.
Zur Auslösung des Umsteuervorganges wirken die Schaltnocken N1 und N2 mit Auslösefühlern AF1 und AF2 zusammen. Im Beispiel der F i g. 1 wirken die Fühler auf Auslösekolben AK1 und AK2, welche einen Druckmittelstrom von einer weiteren hydraulischen Hilfspumpe HP und einem hydraulischen Zeitrelais ZR 1 und ZR 2 steuern. Jedes hydraulische Zeitrelais weist einen beweglichen Kolben auf, der unmittelbar mit dem Schaltventil SV I und SV 2 verbunden ist, und durch das Druckmittel aus der Hilfsquelle HP entgegen der Wirkung der Feder F bewegt werden kann. Sobald der Kolben des Zeitrelais seine Endstellung erreicht, gibt das Ventil SV den Durchgang für das Druckmittel der Pumpe ZP in den Umschaltkolben U frei.To trigger the reversing process, the switching cams N1 and N2 work together with the trigger sensors AF1 and AF2. In the example of FIG. 1, the sensors act on release pistons AK1 and AK2, which control a pressure medium flow from a further hydraulic auxiliary pump HP and a hydraulic time relay ZR 1 and ZR 2. Each hydraulic time relay has a movable piston which is directly connected to the switching valve SV I and SV 2 and can be moved against the action of the spring F by the pressure medium from the auxiliary source HP. As soon as the piston of the timing relay reaches its end position, the valve SV releases the passage for the pressure medium from the pump ZP into the switching piston U.
Die Bewegung des Kolbens des Zeitrelais ZR wird durch die mechanischen Fühler AF ausgelöst. Die Zeitdauer, die vom Zeitpunkt der Auslösung bis zur Freigabe der Druckmittelströmung zum Umschaltkolben vergeht, hängt von der vom Kolben des Zeitrelais zurückstehenden Weglänge und der volumetrischen Leistung der Hilfspumpe HP ab. Die Hublänge des Kolbens des Zeitrelais kann durch Einstellnocken E3 und E4 begrenzt werden, die gemeinsam mit den Nocken E1 und E2 verstellt werden können. Die volumetrische Leistung der Hilfspumpe HP soll streng proportional zu der Geschwindigkeit des Schubkolbenmotors K sein. Zu diesem Zweck ist die Hilfspumpe z. B. als Zahnradpumpe ausgebildet und ihr Antrieb erfolgt unmittelbar durch den Schubkolbenmotor K über eine Zahnstange Z und ein Ritzel R.The movement of the piston of the timing relay ZR is triggered by the mechanical sensor AF. The length of time that elapses from the time of triggering to the release of the pressure medium flow to the switching piston depends on the path length remaining from the piston of the time relay and the volumetric power of the auxiliary pump HP . The stroke length of the piston of the timing relay can be limited by setting cams E3 and E4, which can be adjusted together with cams E1 and E2. The volumetric power of the auxiliary pump HP should be strictly proportional to the speed of the thrust piston motor K. For this purpose, the auxiliary pump is z. B. designed as a gear pump and its drive is carried out directly by the thrust piston motor K via a rack Z and a pinion R.
Statt der Hilfspumpe HP kann auch ein Verdrängerkolben vorgesehen sein, der zur Verdrängung einer der Geschwindigkeit des Schubkolbenmotors proportionalen Ölmenge in das Zeitrelais direkt von dem Schubkolbenmotor in einem mit Druckmittel gefüllten Zylinder verschoben wird.Instead of the auxiliary pump HP , a displacement piston can also be provided which, in order to displace an amount of oil proportional to the speed of the piston engine, is shifted into the timing relay directly from the piston engine in a cylinder filled with pressure medium.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist ein mechanisches Zeitrelais vorgesehen, dessen bewegliches Relaisglied RG 1 und RG 2 wiederum unmittelbar mit Umschaltventilen SV I und SV 2 verbunden sind. Diese Ventile steuern die Druckmittelzufuhr zu dem Umschaltkolben U. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die mechanischen Fühler AF mit Zahnstangenabschnitten versehen, die mit Ritzeln RT1 und RT2 zusammenwirken. Die Bewegung der Ritzel wird über Zahnräder RT3 und RT4 auf Zeitnocken ZN1 und ZN2 übertragen. Diese Nokken werden durch Federn in eine Anfangsstellung gedrängt und durch die Zahnräder RT3 und RT4 in der anderen Richtung bewegt. Diese Nocken wirken auf die beweglichen Relaisglieder RG 1 und RG2, und zwar im dargestellten Beispiel über Bewegungsübertragungsglieder B 1 und B2, die axial verschieblich in Führungen FR I und FR 2 gelagert sind. Die Führungen lassen sich senkrecht zur Stellbewegung der Zeitglieder RG über einen Schneckentrieb Schl und Sch 2 automatisch zusammen mit der Verstellung der Nocken E1 und E2 verstellen, so daß die Anfangsstellung der Zeitglieder RG in Abhängigkeit von der Hubbegrenzung des Umschaltkolbens verstellt werden kann. Auch hier wird die Zeitkonstante selbsttätig in Beziehung zu der Hublänge des Umschaltkolbens U und unmittelbar in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens des Schubkolbenmotors gebracht.In the embodiment according to FIG. 2, a mechanical timing relay is provided, the movable relay element RG 1 and RG 2 of which are in turn directly connected to switching valves SV I and SV 2 . These valves control the supply of pressure medium to the switching piston U. In the exemplary embodiment shown, the mechanical sensors AF are provided with rack sections which interact with pinions RT1 and RT2. The pinion movement is transmitted to time cams ZN1 and ZN2 via gears RT3 and RT4. These cams are urged into an initial position by springs and moved in the other direction by the gears RT3 and RT4. These cams act on the movable relay elements RG 1 and RG2, specifically in the example shown via motion transmission elements B 1 and B2, which are axially displaceably mounted in guides FR I and FR 2. The guides can be automatically adjusted perpendicular to the adjusting movement of the timing elements RG via a worm drive Schl and Sch 2 together with the adjustment of the cams E1 and E2, so that the initial position of the timing elements RG can be adjusted depending on the stroke limitation of the reversing piston. Here, too, the time constant is automatically related to the stroke length of the reversing piston U and directly dependent on the movement of the piston of the reciprocating piston engine.
Alternativ zu der dargestellten Anordnung kann auch jeder Fühler auf einen hydraulischen Verdrängerkolben einwirken, der ein hydraulisches Zeitrelais speist.As an alternative to the arrangement shown, each sensor can also open act a hydraulic displacement piston, which is a hydraulic timing relay feeds.
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- 1965-01-22 GB GB301465A patent/GB1088082A/en not_active Expired
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DE1650744B1 (en) * | 1968-01-30 | 1971-12-16 | Werkzeugmasch Heckert Veb | Hydrostatic transmission for alternating movements |
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