DE3235954C2 - Vorrichtung zum Steuern des Eilganges und des Vorschubes eines druckmittelbetriebenen Werkzeugmaschinenschlittens - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern des Eilganges und des Vorschubes eines Werkzeugmaschinenschlittens hat ein zwischen eine Pumpe (3) und einem Vorratsbehälter (1) auf der einen Seite und einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder (11) auf der anderen Seite geschaltetes Wegeventil als Richtungsventil, ein Druckventil (9, 14) als Gegenhalteventil, einen aus Druckwaage und Meßblende gebildeten Stromregler zur Festlegung der Vorschubgeschwindigkeit und ein Wegeventil zum Ein- und Ausschalten des Eilganges. Um den Arbeitszylinder mittels eines einzigen Schaltventiles zu steuern, sind beide Wegeventile durch ein einziges Proportionalventil (6) ersetzt, dessen Steuerschieber (19) einen Hubbereich (b und d) für den Vorschub und einen Hubbereich (a und e) für den Eilgang aufweist, wobei der Hubbereich für den Vorschub zusammen mit dem ihn aufnehmenden Teil des Ventilgehäuses eine Meßblende bildet. Die Druckwaage (5) ist zwischen der Pumpe und dem Proportionalventil angeordnet. Das Druckventil (9, 14) ist zwischen dem Arbeitszylinder (11) und dem Proportionalventil angeordnet. Dem Druckventil ist ein in Richtung zum Arbeitszylinder öffnendes Rückschlagventil (12, 16) parallel geschaltet (Zeichnung).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung der vorgenannten Art dienen zwei Wegeventile (ein als Proportionalventil ausgebildetes Richtiingsventil und ein Fügangventil) zum Steuern des Werkzeugmaschinenschlittens. Zu dem unmittelbar an den Vorratsbehälter angeschlossenen Eilgangventil ist ein Stromregelventil zum Konstanthalten des eingestellten Stroms unabhängig von der Belastung des Arbeitszylinders parallelgeschaltet. Zwischen den beiden Wegeventilen liegt ein Gegendruckventil, über das bei gesperrtem Eilgangventil das vom Arbeitszylinder austretende Druckmittel fließt (DE-Z »Werkstatt und Betrieb«, 1980, Heft 5, Seiten 323 bis 325).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Arbeitszylinder für die Schlittenverstellung mittels eines einzigen Schaltventils im Vorschub und im Eilgang zu steuern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Zum Steuern der Vorrichtung von außen dient bei der Erfindung allein das Proportionalventil. Die Druckwaage im Zulauf zum Arbeitszylinder hält den Förderstrom unabhängig von dessen Druck konstant. Das als eingeläpptes Sitzventil ausgebildete Gegendruckventil im Rücklauf vom Arbeitszylinder ermöglicht einen ruckfreien Vorschub. Es dient zugleich bei schräger oder lotrechter Anordnung des Arbeitszylinders, wobei dessen Kolbenstangenseite unten oder oben üegen kann, zur Aufnahne der vom Arbeitszylinder auf das Druckmittel ausgeübten Kräfte. Gegenüber der bekannten Vorrichtung wird eine Einsparung an Steuerorganen erreicht, was zu einer beträchtlichen Raumersparnis führt.

Zur Erweiterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in einfacher Weise Steuerorgane baukastenmäßig hinzugefügt werden.

Mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 2 lassen sich nicht nur im Vorwärtsgang Vorschübe und Eilgänge erreichen, sondern auch im Rückwärtsgang.

Bei Anwendung eines Arbeitszylinders mit unterschiedlichen Größen der Kolbenflächen läßt sich bei Anwendung der Merkmale des Anspruchs 3 oder 4 von der den kleineren Kolbendurchmesser aufweisenden Seite abgeführtes Druckmittel in die andere Seite des Arbeitszylinders einspeisen, wodurch nicht die volle für den Eilgang erforderliche Druckmittelmenge von der Pumpe gefördert werden muß.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Werkzeugschlittens einer Drehmaschine als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in Form eines Schaltplans schematisch dargestellt.

An einem Vorratsbehälter 1 ist über eine Saugleitung 2 eine Pumpe 3 angeschlossen, deren Druckleitung 4 zu einer einen druckunabhängigen Druckmittelstrom liefernden Druckwaage 5 geführt ist, deren Ausgang mit einem Anschluß P eines Proportionalventils 6 verbunden ist. An den Anschluß Tdes Proportionalventils 6 ist über eine Leitung 7 der Vorratsbehälter 1 angeschlossen. Der Anschluß A des Proportionalventils 6 ist über eine Leitung 8 mit einem Gegendruckventil 9 verbunden, das über eine Leitung 10 an einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder 11 an dessen Kolbenstangenseite angeschlossen ist. Dem Gegendruckventil 9 ist ein zum Arbeitszylinder 11 öffnendes Rückschlagventil 12 parallelgeschaltet.

Mit dem Anschluß B des Proportionaiventils 6 ist über eine Leitung 13 ein dem Gegendruckventil 9 entsprechendes Gegendruckventil 14 verbunden, das über eine Leitung 15 an die von der Kolbenstange abgewandte Seite des Arbeitszylinders angeschlossen ist. Dem

Gegendruckventil 14 ist ein in Richtung zum Arbeitszylinder 11 öffnendes Rückschlagventil 16 parallelgeschaltet. Die Gegendruckventile 9 und 14 sind als eingeläppte Sitzventile ausgebildet und damit für kleinste Vorschübe geeignet. Wegen ihrer Anordnung unmittelbar in den Zylinderleitungen bleiben sie auch dicht und verhüten ein Auswandern des Kolbens im Arbeitszylinder, wenn auf diesen Kolben bei lotrechter oder geneigter Anordnung des Arbeitszylinders eine Last, z. B. das Gewicht des vom Kolben zu bewegenden Schlittens wirkt An die Leitungen 8 und 13 ist je eine Seite eines Wechselventils 17 angeschlossen, das von den Leitungen 8 und 13 die Leitung, in welcher der höhere Druckmitteldruck herrscht, mit der Steuerseite der Druckwaage 5 verbindet. Das Wechselventil 17 ist nicht erforderlich, wenn der Kolben im Arbeitszylinder 11 nur in einer Richtung mit Vorschubgeschwindigkeit fährt. Der Steuerraum der Druckwaage 5 ist dann unmittelbar mit dem Anschluß A oder ßdes Proportionalventils 6 verbunden.

Zwischen der Druckleitung 4 und der Leitung 8 liegt ein zur Druckleitung 4 öffnendes Rückschlagventil 18. Wenn das Rückschlagventil 18 öffnet, steht das Gegendruckventil 9 bei Stillstand der Pumpe einem Zurückfließen von Druckmittel entgegen. Das Rückschlagventil 18 kann auch zwischen der Druckleitung 4 und der Leitung 10 angeordnet sein und ebenfalls in Richtung zur Druckleitung 4 öffnen. Von Nachteil ist hierbei die Ausschaltung des Gegendruckventils 9, wodurch beim öffnen des Rückschlagventils und bei stillstehender Pumpe 3 Leckmittel über die Pumpe 3 zum Vorratsbehälter fließen kann.

Das Proportionalventil 6 hat einen Steuerschieber 19, der fünf verschiedene, mit a bis e bezeichnete Steuerbereiche einnehmen kann. Die Steuerbereiche b und c/sind für den Vorschub und die Steuerbereiche a und e für den Eilgang des Kolbens im Arbeitszylinder 11 vorgesehen.

In der in der Zeichnung dargestellten Lage cdes Steuerschiebers 19 des Proportionalventils 6 ist dessen Anschluß P geschlossen, und die Anschlüsse A und B sind mit dem Anschluß ^verbunden. Die gegenseitig bewegbaren Teile des Arbeitszylinders 11 behalten wegen der Anordnung der Gegendruckventile 9 und 14 ihre Lagen bei. Von der Pumpe 2 stammendes Leckmittel wird im Proportionalventil 6 über den Anschluß Tin den unter Atmosphärendruck stehenden Vorratsbehälter 1 drucklos abgeführt, wodurch ein Auswandern des Kolbens im Arbeitszylinder 11 vermieden wird.

Wird der Steuerschieber 19 des Proportionalventils 6 von rechts nach links in den Steuerbereich d oder e verschoben, so sind die Anschlüsse P und A sowie die Anschlüsse B und Tmiteinander verbunden. Die Pumpe P fördert Druckmittel über die Druckwaage 5, das Proportionalventil 6 und das Rückschlagventil 12 in die Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders 11. Von der anderen Seite des Arbeitszylinders 11 wird über das Gegendruckventil 14 und das Proportionalventil 6 Druckmittel zum Vorratsbehälter 1 abgeführt. Infolge des höheren Druckes in der Leitung 8 und des geringeren Druckes in der Leitung 13 verbindet das Wechselventil 17 die Steuerseite der Druckwaage 5 mit der den höheren Druck führenden Leitung 8.

Wird der Steuerschieber 19 des Proportionalventils 6 von links nach rechts in den Steuerbereich b verschoben, so ist die Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders 11 mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden und die andere Seite mit der Pumpe 3, wobei, wie in der Zeichnung dargestellt, über das Wechselventil 17 die Druckwaage 5 von dem in der Leitung 13 herrschenden Druck gesteuert wird.

Wird der Steuerschieber 19 des Proportionalventils 6 weiter von links nach rechts in den Steuerbereich a verschoben, so sind nur noch die Anschlüsse P und B miteinander verbunden, während die Anschlüsse A und 7"voneinander getrennt sind. In diesem Fall wird das aus der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders 11 verdrängte Druckmittel, insbesondere Druckflüssigkeit, über das Rückschlagventil 18 in die Druckleitung 4 eingespeist Hierdruch wird die von der Pumpe 3 zu fördernde Druckmittelmenge entsprechend verringert. Das von der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders 11 stammende Druckmittel wird also nicht in den Vorratsbehälter 1 abgeführt.

Der Steuerschieber 19 des Proportionalventils 6 ist so ausgebildet, daß mit den beidseitig der Mitte dargestellten Steuerlagen b und d Vorschübe (Feinsteuerbereich mit geringem Druchflußquerschnitt, der als Meßblende wirkt) und mit den im Schaltbild außen dargestellten Steuerlagen a und e Eilgänge (üblicher Steuerbereich mit maximalem Durchflußquerschnitt) vor und zurück gefahren werden können. Die beiden äußersten Felder in dem Diagramm deuten also jeweils die Eilgänge an, wogegen die dem mittleren Feld benachbarten Felder die Vorschübe andeuten, bei denen das Druckmittel durch die Druckwaage 5 hindurchfließt. Auch bei dem rechts dargestellten Eilgang (Steuerlage e) fließt Druckmittel durch die Druckwaage 5 hindurch. Die Meßblenden im Feinsteuerbereich des Proportionalventils 6 wirken zusammen mit der Druckwaage 5 als Stromregler. Durch die Druckwaage 5 wird die Druckdifferenz am Proportionalventil 6 konstant gehalten. Dadurch sind der Vorschub und der Eilgang im Steuerbereich e unabhängig von der zu bewegenden Last.

Wenn beim Einfahren der Kolbenstange des Arbeitszylinders 11 nur im Eilgang gefahren werden soll, so wird der Steuerschieber des Proportionalventils 6 entsprechend ausgebildet, und das Gegendruckventil 14 sowie das Rückschlagventil 16 können entfallen, wobei dann die Leitungen 13 und 15 unter Wegfall des Gegendruckventils 14 und des Rückschlagventils 16 unmittelbar aneinander anschließen.

Wenn bei entsprechender Ausbildung des Steuerschiebers 19 auf die Überführung von Druckmittel von der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders 11 auf dessen andere Seite verzichtet werden soll, so kann die Verbindung zwischen den Leitungen 4 und 8 unterbrochen werden. Bei der praktischen Ausführung des Proportionalventils 6 wird dann der Verbindungskanal zwisehen den Leitungen 4 und 8 mittels eines Stopfens verschlossen.

Mit Hilfe des druckkompensierten Proportionalwegeventils 6 kann nach Maßgabe von dessen Proportionalmagneten eine beliebige Anzahl von Vorschüben und Eilgängen angewandt werden. Die der Schaltung zugrundeliegenden Ventile lassen sich nach Belieben nach Art eines Baukastens zusammenstellen. Der Steuerschieber des Proportionalventils 6 kann in einfacher Weise gegen einen anderen Steuerschieber ausgewechseit werden, der abgewandelte Steuernuten aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern des Eilgangs und des Vorschubs eines durckmittelgetriebenen Werkzeugmaschinenschlittens mit einem zwischen eine Pumpe (3) und einen Vorratsbehälter (1) auf der einen Seite und einen Arbeitszylinder (11) auf der anderen Seite geschalteten, als Richtungsventil dienenden und als Proportionalventil ausgebildeten Wegeventil, mit einem Druckventil (9; 14) als Gegenhaiieventil, mit einem aus Druckwaage und Meßblende gebildeten Stromregler zur Festlegung der Vorschubgeschwindigkeit und mit einem Wegeventil zum Ein- und Ausschalten des Eilgangs, dadurch gekennzeichne i, daß beide Wegeventile zu einem einzigen Proportionalventil (6) vereinigt sind, dessen Steuerschieber (19) einen Hubbereich (b und d) für den Vorschub und einen Hubbereich (a und e) für den Eilgang aufweist, wobei der Hubbereich für den Vorschub zusammen mit dem den Steuerschieber (19) aufnehmenden Teil des Ventilgehäuses eine Meßblende bildet, daß die Druckwaage (5) zwischen der Pumpe und dem Proportionalventil (6) angeordnet ist, daß das Druckventil (9; 14) zwischen dem Arbeitszylinder (11) und dem Proportionalventil (6) angeordnet ist und daß dem Druckventil (9; 14) ein in Richtung zum Arbeitszylinder (11) öffnendes Rückschlagventil (12; 16) parallelgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem doppeltwirkenden Arbeitszylinder (11), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckventile (9, 14) mit jeweils zugeordnetem Rückschlagventil (12, 16) vorgesehen sind und daß der federbelastete Steuerraum der Druckwaage (5) über ein Wechselventil (17) mit einem der beiden mit dem Arbeitszylinder (11) verbundenen Arbeitsanschlüsse (λ, B) des Proportionalventils (6) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem einen Differentialkolben aufweisenden Arbeitszylinder (11), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (3) und einem mit der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders (11) verbundenen Anschluß (A) des Proportionalventils (6) ein in dessen Richtung schließendes Rückschlagventil (18) vorgesehen ist und daß in einer bestimmten Lage (a) des Steuerschiebers (19) des Proportionalventils (6) dieser Anschluß gesperrt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem einen Differentialkolben aufweisenden Arbeitszylinder (11), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (3) und der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders (U) ein in Richtung zum Arbeitszylinder (11) schließendes Rückschlagventil vorgesehen ist und daß in einer bestimmten Lage des Steuerschiebers (19) des Proportionalventils (6) dessen mit der Kolbenstangenseite dec Arbeitszylinders (11) verbundener Anschluß (A) zu dem mit dem Vorratsbehälter (1) verbundenen Anschluß (7?gesperrt ist.