DE2156696C2 - Steuervorrichtung mit einer Meßspindel und einem Mitlaufteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung mit einer in einem Steuergehäuse in axialer Richtung verschiebbar geführten, mit einem gesteuerten Drehantrieb verbundenen Meßspindel, die über ein Gewinde formschlüssig mit einem Kolben eines Arbeitszylinders verbunden ist mit vier im Steuergehäuse eingesetzten druckentlasteten Sitzventilen, wobei über zwei Sitzventile die beiden Druckkammern des Arbeitszylinders mit der Druckleitung und über zwei Sitzventile die beiden Druckkainmern mit der Druckmittelrückführleitung durch die Axialbewegung der Meßspindel gesteuert verbindbar sind nach Patent 20 62 134.

Bei der Ausführung nach dem Hauptpatent erhält man eine große Nachstellgenauigkeit, trotzdem können die Fertigungstoleranzen verhältnismäßig groß gehalten werden. Allerdings ist die Nachstellgeschwindigkeit abhängig von etwaigen Belastungsänderungen, die bei verschiedenen Bearbeitungen sehr groß sein können. Wenn z. B. ein Bohrer an ein Werkstück herangeführt wird, steigt die Belastung schlagartig an, sie feilt ebenso plötzlich ab, wenn der Bohrer das Werkstück durchdrungen hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung gemäß dem Patent 20 62 134 so zu verbessern, daß Belastungsänderungen am Antriebselement den Nachstellvorgang nicht beeinflussen bzw. zu keinen Wegänderungen führen, so daß keine Werkzeugbeschädigungen z. B. durch rasche Bewegungen, eintreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zwischen den beiden mit der Druckmittelrückführleitung und den Druckräumen des Arbeitszylinders verbundenen Sitzventilen jeweils zwischen dem Druckraum und dem Sitzventil ein druckgesteuertes Drosselventil zwischengeschaltet ist, wobei jedes Drosselventil einen federbelasteten, kolbenartigen Ventilkörper aufweist, der durch Druckbeaufschlagung einer Stirnseite mit dem Zulaufdruck des Sitzventils gegen die Wirkung der Feder eine Dichtstelle im Druckmittelzufluß zum Sitzventil bilden kann, wobei die in den Federraum ragende Stirnseite des Venülkörpcs mit der Druckmitteirückführleitung verbunden ist.

Allgemein ist die Anordnung eines druckgesteuerten Drosselventils aus dem Fachbuch von Zoebel, Ölhydraulik. Springer-Verlag, Wien 1963, Seiten 163-167 bekannt. Die Anwendung solcher bekannten Ventile ist aber besonders vorteilhaft, denn bei einem plötzlichen Druckstoß in einer der Druckkammern des Arbeitszylinders erfolgt keine Erhöhung des Druckmittelabflusses aus dieser Druckkammer, vielmehr wird durch das zugeordnete Drosselventil die Durchflußmenge trotz Druckerhöhung praktisch konstant gehalten. Erst durch die Änderung der Durchfiußquerschnitte der Sitzventile erfolgt im Zuge einer Nachregelung eine Änderung der Abflußmenge. Durch die Einstellung der Federvorspannung der Drosselventile kann die Druckdifferenz eingestellt werden, beispielsweise auf 3 atü.

Eine besonders zweckmäßige Bauform ergibt sich dadurch, daß der Ventilkörper drei Dichtkolben aufweist, und den Zylinder in einen Druckraum, einen Zuführraum, einen Abströmraum und einen Federraum unterteilt, wobei der Zuführraum und der Abströmraum durch eine Aussparung in der Zylinderwand miteinander verbindbar sind und die Zylinderwand einen Durchbruch in den Zuführraum für das einströmende Druckmittel, einen Durchbruch vom Abströmraum zu einer Verbindungsleitung, die zu einem Durchbruch in den Druckraum führt, und einen Durchbruch zur Verbindung des Federraumes mit der Druckmittelrückführleitung aufweist, und die Verbindungsleitung über eine Leitung mit dem Druckraum des Steuerventils

verbunden ist, dessen Abstromraum über eine Leitung mit der Druckmittelrückführleitung verbunden ist

Eine Beeinflussung der Nachstellgeschwindigkeit kann auch dadurch erreicht werden, daß im Ventilkörper des Steuerventils eine Drossel eingebaut ist. Dazu weist der Ventilkörper des Steuerventils einen Zwischenkolben zwischen Druckraum und Abströmraum auf, der am Umfang eine Kerbe trägt, deren freier Öffnungsquersch.iitt zum Abströmraum hin abnimmt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform darstellt, näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 einen Schnitt durch zusammenzusetzende Teile entlang der strichpunktierten Linie einer Steuervorrichtung in schematischer Darstellung.

In einem Steuergehäuse 13 ist eine Meßspindel 4 axial verschiebbar gelagert. Diese Meßspindel 4 besteht aus einer Hülse 114, die in Nadellagern 115,116 gelagert ist, einer mit der Hülse 114 fest verbundenen Mutter 117 mit einem Gewinde 9 und einer Schraube 118, deren Gewinde 7 im Gewinde 9 der Mutter 117 lau. ι und die mit einem Mitlaufteil 39 fest verbunden ist, das wieder seinerseits fest in einer Kolbenstange 1 sitzt. Ein Arbeitszylinder 2 wird von einem Kolben 10 in zwei Druckkammern 11, 12 unterteilt. Auf der Hülse 114 der Meßspindel 4 sitzt drehbar, aber gegenüber der Meßspindel 4 unverschiebbar, eine Scheibe 15, die einen Schlitz 119 aufweist, in den ein Bolzen 120 zur Drehsicherung eingreift. In einen Schlitz 121 der Hülse 114 der Meßspindel 4 kann z.B. ein numerisch gesteuerter Schrittmotor, eine Handsteuerung oder dergl. eingreifen.

Im Steuergehäuse 13 sind fernerhin vier Sitzventile 17 bis 20 untergebracht, von denen jeweils zwei achsgleich einander gegenüberliegen. Die Sitzventile sind im wesentlichen gleich aufgebaut, sie bestehen aus einem Ventilkörper 52, der einen Kolben 54 und einen Dichtkegel 53 aufweist und in einer Hülse 55 geführt ist. Der Dichtkegel 53 unterteilt einen Zylinderraum in einen Druckraum 122 und in einen Abströmraum 123. Der Ventilkörper 52 ist durch eine Feder 59 belastet. Eine Stellschraube 51 dient zur Feineinstellung des Ventils. Hierdurch wird erreicht, daß das Spiel zwischen der Scheibe 15 und dem BetätigungEbolzen 32 bis 35 in Mittellage der Scheibe 15 sehr klein und unabhängig voneinander eingestellt werden kann. An der Stirnseite des Kolbens 54 kommt ein 3etätigungsbolzen 32 bis 35 zur Anlage. Das andere Ende des Betätigungsbolzens 32 bis 35 liegt an den Stirnseiten der Scheibe 15 an. Eine Bohrung 68 sorgt dafür, daß der Ventilkörper 52 hydraulisch druckentlastet ist. Die Sitzventile 17,18 sind mit ihren Druckräumen 122 an eine Druckleitung 21 angeschlossen, ihre Abströmräume 123 führen über Steuerkanäle 124, 125 zu den Druckkammern 11 bzw. 112. Von diesen aus führen Leitungen 126, 127 zu druckgesteuerten Drosselventilen 128, 129, die unter sich gleich ausgebildet sind. Ein solches Drosselventil trägt in einem Gehäuseteil 130 einen Zylinder 131, in dem ein Ventilkörper 132 mit drei Dichtkolben 133 bis 135 gegen die Wirkung einer Feder 136 axial verschiebbar ist. Durch die Dichtkolben wird der Zylinderraum in einen Druckraum 137, einen Zuführraum 138, einen Abströmraum 139 und einen Federraum 140 unterteilt. Ein Durchbruch 141 des Abströmraumes 139 ist über eine Verbindungsleitung 142 mit einem Durchbruch 143 des Dn jkraumes 137 verbunden, die Lcitune 127 steht über einen Durchbruch 144 mit dem

Zuführraum 138 in Verbindung, während der Federraum 140 an die Druckmittelrückführleitung 24 angeschlossen ist. Die Wandung des Zylinders 131 ist mit einer Aussparung 145 versehen, von der der Dichtkolben 134 aufgenommen werden kann, so daß eine Drosselstelle 146 freigegeben ist und der Zuführraum 138 mit dem Abströmraum 139 in Verbindung steht. Der Zylinder 131 ist stirnseitig offen, die Feder 136 drückt den Ventilkörper 132 gegen eine Dichtschraube 147, die im GehäuseteiE 130 schraubbar ist und über die die Federvorspannung eingestellt werden kann. Dichtungen 149 dichten den eingeschobenen Zylinder 131 gegenüber dem Gehäuseteil 130 ab.

Die Sitzventile 19, 20 stehen mit ihren Abströmräumen 123 über Leitungen 150 mit der Druckmittelrückführleitung 24 in Verbindung. Ihre Ventilkörper 52 tragen einen besonderen Zwischenkolben 151, der am Umfang eine Kerbe 152 aufweist, deren offener Querschnitt zum Abströmraum 123 hin ständig abnimmt Der Druckraum 122 ist über eir ·: Leitung 153 mit der Verbindungslcitung 145 des Drosselventils !29 verbunden. Wenn am Schlitz 121 z. B. durch einen Schrittmotor gedreht wird, so dreht sich die Hülse 114 und mit ihr die Mutter 117. Da die Schraube 118 mit dem Kolben JO zunächst stehen bleibt, verschiebt sich die Hülse 114 axial, ζ. B. in Richtung auf den Arbeitszylinder 2 hin. und nimmt dabei die Scheibe 15 mit, die die Betätigungsbolzen 32 und 35 der Sitzventile 17 und 20 nach innen drückt. Dadurch werden die Dichtkegel 53 von ihren Sitzen abgehoben. IEs kann jetzt Druckmitte! über die Druckleitung 21, den Druckraum 122, den Abströmraum 123 und den Steuerkanal 124 in die Druckkammer 11 des ArbeitsZylinders 2 fließen, so daß der Kolben 10 in der Zeichnung nach links gedrückt wird. Das in der Dpjckkammer 12 befindliche Druckmittel wird über die Leitung 127 zum Drosselventil 128 geführt. Es gelangt durch den Durchbruch 144 und strömt über den Durchbruch 141 in die Verbindungsleitung 142 und kommt dadurch durch den Durchbruch 143 in den Druckraum 137. Damit wird der Ven-.llkörper 132 gegen die Wirkung der Feder 136 in der Zeichnung nach rechts verschoben, so daß die Drosselstelle 146 in Funktion tritt: das rückf'ießende öl in der Leitung 153 wird durch die Drosselstelle (Kerbe 152) gestaut. Im Druckraum 137 entsteht ein Drück, der den Ventilkörper 132 gegen die Feder 136 verschiebt. Dabei gelangt der Dichtkolben 134 zur Drosselstelle 146, es stellt sich ein Drosselspa'.t entsprechend dem Druck in der Leitung 127 ein. Mit anderen Worten: in der Verbindungsleitung 142 und in der Leitung 153 kann sich lediglich ein von der Vorspannung der Feder 136 abhängiger Druck aufbauen. Von der Verbindungsleitung H? strömt das Druckmedium über die Leitung 153 in den Druckraum 122' des Sitzventils 20. Es gelangt über die Kerbe 152 rnd den über den Betätigungsboizen 35 abgehobenen Dichtkegel 53 in den Abftrömraum 123 und damit über die Leitung 150 zur Druckmittelrückführleitung 24, die z. B. zu einem Tank führt Die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 153 und 150, d. h. vor und nach der Kerbe 152 kann nur die durch das Drosselventil 128 eingestellte konstante Größe haben, z. B. 3 atü. d. h. diese Druckdifferenz ist völlig unabhängig von dem Druck in der Leitung 127, der sich mit der jeweiligen Belastung des Kolbens 10 durch eine Gegenkraft ändert.

Ganz entsprechend liegen die Verhältnisse, wenn die Hülse 114 in der anderen Richtung gedreht wird und der Kolben 10 sich in der Zeichnung nach rechts bewegt. In

diesem Falle treten die Sitzventile 18 und 19 sowie das Drosselventil 129 in entsprechender Weise in Funktion. Wenn der Kolben 10 bei einer Überlastung in seiner Bewegung blockiert wird, würde die Bewegung der Scheibe 15 mit der Nachlaufbewegung des Kolbens nicht mehr übereinstimmen. Es könnte damit zu Zerstörungen kommen. Es ist deshalb vorgesehen, daß bei bestimmten Wegen der Meßspindel 4 Endschalter 154, 155 betätigt werden. Dazu sind symmetrisch zur Neutralisierung der Scheibe 15 Betätigungsglieder 156, 157 als senkrecht zur Meßspindel 4 angeordnete Stifte vorgesehen, die von schrägen Flächen 158, 159 bei finer entsprechenden Bewegung der Scheibe 15 nach unten gedrückt werden und über die Endschalter 154,155. /.. B. zur Abschaltung des Schrittmotors führen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auf einfache Weise eine Vorrichtung geschaffen worden ist, die unabhängig von Belastungsänderungen konstant arbeitet und jeder einen exakten kraftverstärkten Nachlauf gewährleistet. Die Drosselventile können als besondere Elemente außerhalb des Steuergehäuses je nach Bedarf angeordnet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung mit einer in einem Steuergehäuse (13) in axialer Richtung verschiebbar geführten, mit einem, gesteuerten Drehantrieb verbündenen Meßspindel (4), die über ein Gewinde (7, 9) formschlüssig mit einem Kolben (10) eines Arbeitszylinders (2) verbunden ist mit vier im Steuergehäuse (13) eingesetzten druckentlasteten Sitzventilen (17 bis 20), wobei über zwei Sitzventile (17, 18) die beiden Druckkammern (11,12) des Arbeitszylinders (2) mit der Druckleitung (21) und über zwei Sitzventile (19, 20) die beiden Druckkammern (11, 12) mit der Druckmittelrückführleitung (24) durch die Axialbewegung der Meßspindel (4) gesteuert verbindbar sind nach Patent 20 62 134, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden mit der Druckmittelrückführleitung (24) und den Druckkammern^l, 12) des Arbeitszylinders (2) verbundenen Sitzveniüen (!9, 20) jeweils zwischen der Druckkammer (11) bzw. (12) und dem Sitzventil (19) bzw. (20) ein druckgesteuertes Drosselventil (129) bzw. (128) zwischengeschaltet ist, wobei jedes Drosselventil (128, 129} einen federbelasteten, kolbenartigen Ventilkörper (132) aufweist, der durch Druckbeaufschlagung einer Stirnseite mit dem Zulaufdruck des Sitzventils (19) bzw. (20) gegen die Wirkung der Feder (136) eine Drosselstelle (146) im Druckmittelzufluß zum Sitzventil (19) bzw. (20) bilden kann, wobei die in den Federraum (140) ragende Stirnseite des Ventilkörpers (132) mit der Druckmittulrückführkitung (S4) verbunden ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ven.ilkörper (132) drei Dichtkolben (133, 134, 135) aufweist und den Zylinder (131) in einen Druckraum (137), einen Zuführraum (138), einen Abströmraum (139) und einen Federraum (140) unterteilt, wobei der Zuführraum (138) und der Abströmraum (139) durch eine Aussparung (145) in der Zylinderwand miteinander verbindbar sind und' die Zyliriderwand einen Durchbruch (144) in den Zuführraum (138) für das einströmende Druckmittel, einen Durchbruch (141) vom Abströmraum (139) zu einer Verbindungsleitung (142), die zu einem Durchbruch (143) in den Druckraum (137) führt, und einen Durchbruch (148) zur Verbindung des Federraumes (140) mit der Druckmittelrückführleitung (24) aufweist, und die Verbindungsleitung (142) über eine Leitung (153) mit dem Druckraum (122) des Sitzventils (19, 20) verbunden ist, dessen Abströmraum (123) über eine Leitung (150) mit der Druckmittelrückführleitung (24) verbunden ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Drosselventil (128, 129) einen stirnseitig offenen Zylinder (131) aufweist, der in ein Gehäuseteil (130) eingesetzt und gegen dieses über Dichtungen (149) abgedichtet ist und eine Dichtschraube (147) im Gehäuseteil (130) einen Anschlag für den federbelasteten Ventilkörper (132) abgibt.