DE2056966A1 - Verbessertes Drehschaltventil - Google Patents

Description

Japan

Verbessertes Drehschaltventil (Beanspruchte Prioritäten: 19· November 1969 Japan 109822/69 19. November 19^9 Japan 109823/69)

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Drehschaltventil zum Öffnen, Schließen und Umschalten von Ölleitungen durch Axialverschiebung einer in eine Stopfbüchse eingepaßten Spindel·

Bei der numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine wird ein hydraulischer Motor über die Drehung eines Elektro-Impule-Motors gesteuert« In Fällen« in denen eine Vorrichtung für die Verbraucherleitung des genannten hydraulischen Motors und ein Elektro-Impuls-Motor vorgesehen sind, beispielsweise bei Vorliegen eines Drehschaltventils« ist es manchmal erforderlich, daß die Öffnungsfläche des Zuführungsschlitzes nur dann mit der Verschiebung der Spindel linear anwächst, solange die Spindelverschiebung klein ist· Dies gilt normalerweise für einen Geschwindigkeitsbereich in dem eine kontinuierliche Schneidsteuerung durchgeführt wird« Im Bereich hoher Vorschubgeschwindigkeiten ist die genannte lineare Beziehung jedoch nicht erforderlich·

Bei den herkömmlichen Drehschaltventilen verändert sich die Öffnungsfläche des Schlitzes während des gesamten Hubvorgangs linear mit der Spindelverschiebung. Dies hat zur Folge« daß die Spindellängen und der Hub groß sein müssen, und die Herstellung solcher Spindeln schwierig wird· Außerdem benötigt man beträchtliche Zeit, um die volle Öffnung zu erreichen ·

Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, diese Nachteile zu überwinden und ein Drehschaltventil zu schaffen, bei welchem oberhalb eines vorgegebenen Bereichs das Verhältnis zwischen der Spindelverschiebung und der hierdurch bewirkten Veränderung der Öffnungefläche des Schlitzes ansteigt·

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Erfindungsgemäß wird dies bei eine» Drehschaltventil der oben genannten Art dadurch erreicht« daß die Stopfbüchse mit mindestens einem Schlitz für die Ölzuführung versehen ist, dessen Querschnitt in dem Bereich !deiner Spindelverschiebung die Form eines schmalen Rechtecks hat und in dem Bereich großer Spindelverschiebung erweitert ist, beispielsweise in Form eines Kreises·

Der genannte schmale, rechteckige Abschnitt des Schlitzes wird hierbei für die kontinuierliche Bahnsteuerung benutzt, während der erweiterte Abschnitt für die Steuerung der Einstellung und bei hoher Vorschubgeschwindigkeit angewendet wird·

Bisher war es jedoch sehr schwierig, in einer Stopfbüchse mit kreisförmigem Querschnitt, Schlitze verschiedener Formen einzubringen, mit einem Abschnitt, durch den die gewünschte lineare Beziehung erzielt werden konnte·

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es daher, die oben beschriebenen Ventile mit Stopfbüchsen zu versehen, die in einfacher Weise herzustellen sind.

Dies wird dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäßen Drehschaltventile vorzugsweise eine Stopfbüchse aufweisen, die durch eine Mehrzahl von zylinderförmigen Einheiten gebildet ist, die ihrerseits Schlitze verschiedener Querschnittsformen aufweisen, wobei zumindest bei einem Teil dieser Schlitze, die Querschnittsform durch einen kreisförmigen Abschnitt gebildet ist, der sich an einen rechteckigen Abschnitt anschließt, welcher sich seinerseits zu einer Stirnfläche der jeweiligen zylinderförmigen Einheit hin öffnet und bei der die zylinderförmigen Einheiten in Axialrichtung nebeneinander angeordnet und zu einem einheitlichen Körper vereint sind.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Hierin zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Drehschaltventil in Seitenansicht, teilweise in abgebrochener Darstellung,

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Fig. 2 die erfindungsgemäße Stopfbüchse in Draufsicht,

Fig· 3 ein Schnittbild längs der Linie IH-III der Fig. 2 und

Fig. 4 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Spindelverschiebung und der Fläche der Schlitzöffnung des erfindungsgemäßen Drehschaltventils·

Das in Fig· 1 gezeigte Drehschaltventil 1 weist eine in ein Gehäuse 2 dicht eingepaßte Stopfbüchse 3 und eine Spindel 5 mit auf ihxer Oberfläche vorgesehenen kreisförmigen Rillen 4a und 4b auf, wobei die Spindel 5 in die Stopfbüchse 3 eingepaßt und in deren Längsrichtung verschiebbar ist· Die Stopfbüchse 3 ist mit zwei Ölzuführungsschlitzen 7a und 7b versehen, die mit einer Öleinlaßleitung 6 verbunden sind. Die Ölzuführungsschlitze 7a und 7b befinden sich I beidseitig der Mittelquerschnittsebene der Stopfbüchse 3· Außerdem weist die Stopfbüchse 3 zwei Ölrücklauf schlitze 9a und 9b auf, die mit den Ölauslaßleitungen 8a und 8b verbunden sind« Die Ölrücklaufschlitze 9a und 9b befinden sich an den beiden Endbereichen der Stopfbuchse 3 und sind jeweils mit einem Ende der Ölauslaßleitungen 9a beziehungsweise 9b verbunden· Zwischen den Ölzuführungsschlitzen 7a und 7b und den Ölrücklaufschlitzen 9a und 9b befinden sich Verbraucherschlitze 11a und 11b, die mit den VerbraucherÖlleitungen 10a und 10b verbunden sind· Im übrigen stehen die Ölzuführungsschlitze 7a und 7b über den Außenbereich der Stopfbuchse 3 miteinander in Verbindung· j

Im Schließzustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Ölzuführungsleitung 6, die Ölrücklaufleitungen 8a, 8b und die Verbraucherölleitungen 10a, 10b durch die Spindel 5 abgesperrt, die die entsprechenden Schlitze abdeckt«

Den Offen-Zustand erhält man durch Verschieben der Spindel 5 aus ihrer Schließstellung, wobei die Verschiebungsrichtung beliebig sein kann. Verschiebt man die Spindel 5 beispielsweise aus der in Figur 1 dargestellten Lage nach links, dann wird mittels einer hydraulischen Kraftanlage (nicht dargestellt) Öl durch die Ölzuführungsleitung 6, den Ölzuführungs sch! it ζ 7b, die kreisförmige Rille 4b und den Vertacaucherschlitz lib in die auf der rechten Hälfte der Stopfbüchse 3 befindliche Verbraucherölleitung lOb gedrückt· Dieses

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Drucköl kehrt über die Verbraucherölleitung lOa auf der linken Hälfte der Stopfbüchse über den Verbraucherschlitz 11a die kreisförmige Rille 4a und den Ölrücklaufschlitz 9a in die Ölrücklaufleitung 8a, ebenfalls auf der linken Hälfte der Stopfbüchse 3 zurück. Verschiebt »an dagegen die Spindel 5 aus der in der Figur gezeigten Lage nach rechte, dann wird das Öl über die Ölzuführungsleitung 6 der Verbraucherölleitung 10a auf der linken Hälfte der Stopfbüchse 3 zugeführt und kehrt über die Verbraucherölleitung 10b auf der rechten Hälfte der Stopfbüchse 3 in die Ölrücklaufleitung 8b zurück.

Die Konstruktion und Arbeitsweise des beschriebenen Drehschal t vent ils 1 entsprechen etwa denen der bekannten Ausbildungsformen} doch wie man aus Fig. 1 und noch besser aus Fig.2 entnehmen kann, weisen die Verbraucherschlitze lla und lib der Stopfbüchse 3 kreisförmige Querschnitte auf· Die Querschnitte der Ölzuführungsschlitze 7a, 7b und der Ölrücklaufschlitze 9a und 9b bestehen aus einem schmalen rechteckigen Abschnitt "a^M, der in dem Bereich geringer SpindelverSchiebung liegt.und einem kreisförmigen Abschnitt ^Mb^M, der sich an den rechteckigen Abschnitt anschließt und in einem Bereich liegt, in dem die SpindelverSchiebung größer als ein gewählter Wert ist.

Der rechteckige Abschnitt ^Ma^M des ÖlzuführungsSchlitzes 7a und des ÖlrücklaufSchlitzes 9b auf der linken beziehungsweise rechten Hälfte der Stopfbüchse 3 befindet sich jeweils auf der linken Seite der kreisförmigen Abschnittes (b) der entsprechenden Schlitze· Andererseits liegt der rechteckige Abschnitt ^Na^M des ÖlzuführungsSchlitzes 7b und des Ölrücklauf Schlitzes 9a der rechten beziehungsweise linken Hälfte der Stopfbüchse 3 jeweils auf der rechten Seite des kreisförmigen Abschnittes ^Mb", der ihnen zugehörigen Schlitze· Öffnet man daher das Drehschaltventil 1 auf die oben beschriebene Weise, dann fließt das Drucköl nur dann durch die rechteckigen Abschnitte ^Ma^M solange die SpindelverSchiebung klein ist. In diesem Falle verändert sich «tie in Fig· k gezeigt ist, die Öffnungsfläche der Schlitze linear mit der Verschiebung der Spindel 5 und demzufolge auch die Meng· des sage-

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führten beziehungsweise zurückgeführten Drucköles in den Verbraucherölleitungen 10a beziehungsweise 10b. In Fällen* hoher Vorschubbewegung, bei denen die Spindelverschiebung größer wird und das Drucköl auch durch den kreisförmigen Abschnitt "b" fließt, das heißt, wenn die Öffnungsfläche und die Verschiebung über den durch Ql und Vl in Fig. 4 definierten Punkt hinausgelangen, vergrößert sich die Öffnungsfläche dieser Schlitze für eine gewisse Zeit plötzlich und die Beziehung zwischen der Öffnungsfläche jedes Schlitzes und der Verschiebung der Spindel 5 verläuft nicht mehr linear, so daß die Menge des über die Verbraucherölleitungen 10a und 10b zugeführten beziehungsweise rückgeführten Öles ebenfalls plötzlich anwächst. ι Aus den Fig. 1 bis 3 insbesondere aus den Fig. 2 und ™ 3 erkennt man, daß die Stopfbüchse 3 in fünf zylinderfSrmige Einheiten 31ι32,33,34 und 35 unterteilt werden kann, wobei die zweite und vierte dieser Einheiten 32 beziehungsweise 34, die Verbraucherschlitze 11a beziehungsweise lib aufweisen, die mit kreisförmigem Querschnitt in die entsprechenden Einheiten eingebohrt sind. Die erste und die fünfte Einheit 31 beziehungsweise 35 weisen die Ölrücklaufschlitze 9a beziehungsweise 9b auf. In der dritten Einheit 33 sind die Ölzuführungsschlitze 7a und 7b ausgebildet.

Die Ölrücklaufschlitze 9a und 9b und die Ölzuführungsechlitze 7a und 7b haben, wie bereits gesagt, jeweils Querschnitte bei denen ein aus einem schmalen Rechteck gebilde- J ter Abschnitt in einen kreisförmigen Abschnitt mündet. Hierbei liegt jeweils der schmale rechteckige Abschnitt im Bereich kleiner SpindelverSchiebung und der kreisförmige Abschnitt im Bereich einer Spindelverschiebung die größer ale ein vorgegebener Wert ist.

Die rechteckigen Abschnitte befinden sich jeweils auf der linken Seite des ÖlzuführungβSchlitzes 7a und des Ölrücklauf Schlitzes 9b und jeweils auf der rechten Seite des Ölzuführungsschlitzes 7b und des ÖlrücklaufSchlitzes 9a. Dabei sind die rechteckigen Abschnitte jeweils zur Stirnfläche der entsprechenden zylindrischen Einheit hin offen.

Die beschriebenen zylindrischen Einheiten 31 bis 35 sind parallel zueinander in axialer Richtung dicht aneinanderliegend angeordnet und mittels eines Klebers miteinander verbunden· Sie sind in das Gehäuse 2 eingepaßt und an einen Flansch 2b am einen Ende des Gehäuses 2 mittels einer, mit einem Gewinde versehenen Kappe 2a, die in das andere Ende des Gehäuses 2 eingeschraubt ist, angepreßt.

Die beschriebene Ausbildung ermöglicht es, den rechteckigen Abschnitt der Schlitze in den zylindrischen Einheiten der Spindel 3 von den jeweiligen Stirnseiten der Einheiten ausgehend einzuarbeiten, so daß man eine Radialbearbeitung vermeiden und leichter und mit größerer Genauigkeit als bisher vorgehen kann. Insbesondere ist es jetzt möglich, die Ecke "a"¹ der zylindrischen Einheit scharfkantig auszubilden·

Das beschriebene Drehaehaltventil 1 wird für einen Elektro-Hydraulik-Impuls-Motor verwendet, der seinerseits für die numerische Steuerung einer Werkzeugmaschine verwendet wird. Hierzu steht das Ventil 1 einerseits mit dem Elektro-Impuls-Motor 12 über ein Zahnrad, welches auf einer Welle 12a des Elektro-Hotors 12b sitzt in Verbindung und andererseits ist es mit einem hydraulischen Motor 13 verbunden. Ein Antriebsritzel Ik auf einer Welle 12 a des ELektro-Impuls-Motors 12 kämmt mit einem Zahnrad l6 am Ende einer Welle 15 der Spindel 5· Das andere Ende der Welle 15 der Spindel 5 ist in ein Ende einer Ausgangswelle 17 des genannten hydraulischen Motors 13 eingeschraubt. Die Verbraucherölleitungen 10a und lOb des Ventils 1 sind ebenfalls mit dem hydraulischen Motor 13 verbunden.

Sobald die Drehung des Elektro-Motors 12 angehalten wird, schließt sich das Ventil 1. Bei der Drehung des Elektro-Motors 12 wird die Welle 15 der Spindel 5 durch die miteinander kämmenden Zahnräder l4 und l6 gedreht und die Spindel 5 infolge ihrer Verschraubung mit der Ausgangswelle 17 des hydraulischen Motors 13 in axialer Richtung verschoben. Hierdurch wird erreicht, daß das Drucköl über eine der Verbraucherölleitungen 10a oder 10b mittels des Ventils 1 dem hydrauLLachen Motor 13 zugeführt und über eine andere der Ver-

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braucherölleitungen 10a oder lOb wieder zurückgeleitet wird· Hierdurch.wird der hydraulische Motor 13 in der gleichen Umdrehung sr ichtung angetrieben wie der Elektro-Impuls-Motor· Die Spindel 5 wird in ihre Ausgangslage zurückgebracht) was das Anhalten des Elektro-Impula-Motors 12 und der Drehung der Ausgangswelle 17 des hydraulischen Motors 13 zur Folge hat. Hierdurch wird das Ventil 1 geschlossen. Der hydraulische Motor 13 wird somit durch die Drehung des Elektrο-Impuls-Motors 12 gesteuert· Ist nun die Verschiebung der Spindel 5 klein, dann ist es möglich, eine der Verschiebung der Spindel 5 proportionale Menge an Drucköl an den hydraulischen Motor 13 zu liefern· Im Falle einer sehr hohen Vorschubbewegung in einer Werkzeugmaschine»wird die dem hydraulischen ä Motor 13 zugeführte Druckölmenge mit zunehmender Verschiebung der Spindel 5 erhöht.

Erfindungsgemäß ist nun der Querschnitt des Schlitzes in der Stopfbuchse in dem Bereich kleiner Spindelrerschiefoung als schmales Rechteck ausgebildet und in dem Bereich großer Spindelverschiebung erweitert| beispielsweise in Form eines Kreises· Hierdurch wird erreicht, daß der Arbeitshub und die Spindellänge kleiner sein können· Es wird also möglich, auch die Stopfbuchse ohne Schwierigkeiten mit kleineren Abmessungen herzustellen· Darüberhinaus wird auch die Trägheit der Spindel verringert und das Ventil kann schnell seinen Qffen-Zustand erreichen·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Drehschaltventil zum Offnen und Schließen und Umsteuern vnn Ölleitungen durch Axialverschiebung einer in eine Stopfbüchse eingepaßten Spindel} dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbüchse (3) mit mindestens einem Schlitz für die Ölzuführung (7a, 7b, 9a, 9b) versehen ist, dessen Querschnitt in dem Bereich kleiner Spindelverschiebung die Form eines schmalen Rechtecks (a) hat und in dem Bereich großer Spindelverschiebung erweitert ist, beispielsweise in Form eines Kreises (b).

   2· Drehschaltventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbüchse (3) durch eine Mehrzahl von zylinderförmigen Einheiten (31, 32, 33» 3^) gebildet ist, die ihrerseits Schlitze (9a, 11a, 7a» 7b, Üb, 9b) verschiedener Querschnittsformen aufweisen, wobei zumindest bei einem Teil dieser Schlitze die Querschnittsform durch einen kreisförmigen Abschnitt (b) gebildet ist, der sich an einen rechteckigen Abschnitt (a) anschließt, welcher sich seinerseits zu einer Stirnfläche der jeweiligen zylinderförmigen Einheit hin öffnet und daß die zylinderförmigen Einheiten in Axialrichtung nebeneinander angeordnet und zu einem einheitlichen Körper (3) vereinigt sind·