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Einrichtung zur Einstellung der Kreisverstärkung eines
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Nachlauf-Regelkreises Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur
Einstellung der Kreisverstärkung eines zur Bewegungssteuerung einer hydraulischen
Vorschub-Antriebseinheit vorgesehenen Nachlauf-Regelkreises, der mit elektrisch,
z.B. mittels eines Schrittmotors, gesteuerter Positions-Soll-Wert-Vorgabe und mechanischer
Positions-Ist-Wert-Rückmeldung arbeitet, und mit den weiteren, im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
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Nachlauf-Regelkreise der vorerwähnten Art werden in vielfältiger Weise
eingesetzt, z.B. zur Steuerung der Vorschub-und Rückzugsbewegungen von Press- oder
Stanzwerkzeugen oder zur Steuerung der Relativbewegungen von Werkstück und Werkzeug
bei Werkzeugmaschinen, die spanabhebend arbeiten, z.B.
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Drehbänken sowie auch bei Werkzeugmaschinen, bei denen ein mehr oder
weniger schnell routierend angetriebenes Werkzeug wie ein Bohrer, ein Fräser, ein
Schleif- oder ein Honwerk zeug Vorschub- und Rückzugsbewegungen ausführen.
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Die Kreisverstärkung K solcher elektrohydraulischer Regelv kreise
ist dabei durch die Beziehung Kv = v/ 4 s definiert, worin v die Geschwindigkeit
der gesteuerten Werkzeug- bzw. Werkstückbewegungen bezeichnet, die durch den Betrag
der über ein Nachlauf-Regelventil der Antriebseinheit zugeleiteten bzw. von dieser
abfließenden Arbeitsmediumströme bestimmt ist und mit 4 s, der Schlepp- bzw.
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Nachlauffehler bezeichnet ist, um den sich die Ist-Position des Werkzeugs
von der eingesteuerten Soll-Position unterscheidet, wenn im stationären Zustand
der Regelung das Nachlauf-Regelventil so weit aufgesteuert ist, daß die für eine
erwünschte Vorschubgeschwindigkeit benötigte, zeitbezogene Fördermenge über das
Nachlauf-Regelventil strömt. Die Kreisverstärkung Kv ist dem Betrage nach ein Maß
für die Empfindlichkeit der Nachlaufregelung, die um so größer ist, je größer die
Kreisverstärkung ist. Im Zuge der vorgenannten Werkzeug- bzw. Werkstückbewegungen
können erhebliche Lastwechsel auftreten mit der Folge, daß sich die Kreisverstärkung
- und damit die Empfindlichkeit der Nachlauf-Regelung bzw. der Positionssteuerung
- erheblich ändern kann mit der Folge, daß Abweichungen z.B. der Kontur des bearbeiteten
Werkstücks von einer durch die Bearbeitung zu erzielenden "Soll-Kontur" Beträge
annehmen, die außerhalb der .Toleranzgrenzen liegen, was natürlich nicht hingenommen
werden kann.
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Eine Möglichkeit, diese Schwierigkeiten zu vermeiden, besteht darin,
eine Antriebseinheit mit bedarfsgerecht einstellbarer bzw. umschaltbarer Kreisverstärkung
des Nachlauf-Regelkreises zu verwenden, die in der eigenen, älteren, nicht vorveröffentlichten
Patentanmeldung P 34 36 356.4 unter besonderer Berück-
sichtigung
der bei Pressen- und Stanzmaschinen-Antrieben vorliegenden Verhältnisse vorgeschlagen.
Bei den dort beschriebenen hydraulischen Antriebseinheiten ist im Rahmen der zur
Positions-Ist-Wert-Rückmeldung vorgesehenen - mechanischen - Rückmeldeeinrichtung
eine selbsttätig arbeitende Umschalteinrichtung vorgesehen, mit der das Verhältnis,mit
dem Abweichungen der Regelgröße in Querschnittsänderungen der Durchfluß-Strömungspfade
des Nachlauf-Regelventils umgesetzt werden, z.B. bei einem Übergang von Eilvorschub-
auf Lastvorschub-Betrieb auf einen größeren Wert umgeschaltet wird. Diese "Umschaltung"
auf eine andere Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises erfolgt dabei durch bedarfsgerechte
Einstellung des Ubersetzungsverhältnisses einer mechanischen Umsetzungs-Einrichtung,
mittels derer die Auslenkungen des Ventilkolbens eines mittels des Nachlauf-Regelventils
druck-vorgesteuerten Hauptventils auf das Ventilbetätigungsglied des Nachlauf-Regelventils
rückgemeldet werden. Nachteilig an dieser Art der Kreisverstärkungs-Umschaltung
bzw. -Einstellung ist der komplizierte Aufbau der dafür erforderlichen mechanischen
Umsetzungseinrichtungen und der aus konstruktiven Gründen relativ enge Bereich,
innerhalb dessen eine Variation der Kreisverstärkung mögloch ist. Derartige Einrichtungen
zur Einstellung der Kreisverstärkung eines Nachlauf-Regelkreises sind daher nur
für eine beschränkte Gruppe von Einsatzfällen geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich des Bereiches, innerhalb dessen eine
Einstellung verschiedener Kreisverstärkungen möglich sein soll, keinerlei Beschränkungen
unterworfen ist und dabei trotzdem wesentlich einfacher aufgebaut und preisgünstiger
realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
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Hiernach ist das Nachlauf-Regelventil mit mindestens einem zusätzlichen,
die Stellbewegungen eines zur Bewegungssteuerung mit der Kreisverstärkung Kvl ausgenutzten
Ventilelements, z.B.
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eines Kegel-Sitzventils, mit ausführendem Ventilelement versehen.
Über dieses Ventilelement führt ein zu demjenigen Strömungspfad des Nachlauf-Regelventils,
über den in einer mit dem Wert KVl der Kreisverstärkung ablaufenden Betriebsphase
der die Arbeitsgeschwindigkeit der Antriebs einheit bestimmende Arbeitsmedium-Strom
fließt paralleler Strömungspfad geführt, der, während mit der Kreisverstärkung Kvl
gearbeitet wird, gesperrt ist. Dieser zusätzliche Strömungspfad ist durch Ansteuerung
einer Verstärkungs-Steuerventilanordnung freigebbar, mit der Folge, daß ein der
Antriebseinheit zugeleiteter bzw. von dieser abströmender Arbeitsmedium-Strom entsprechend
dem zusätzlich freigegebenen Strömungsquerschnitt vergrößert und damit im Ergebnis
eine relative Erhöhung der Kreisverstärkung auf einen Wert K erzielt wird. Zur Ansteuerung
der Verstärkungs-Steuerventilanordnung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen,
mit der bedarfsgerecht der zusätzliche Strömungspfad auf steuerbar bzw. absperrbar
ist.
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Hierdurch werden zumindest die folgenden technischen Vorteile erzielt:
die zur bedarfsgerechten Umschaltung der Kreisverstärkung von einem Wert Kvl auf
einen Wert K 2 vorgesehene Steuerv2 ventil-Anordnung ist im einfachsten Falle, das
heißt wenn nur ein zusätzlicher Strömungspfad vorgesehen ist, mittels eines einfachen,
mechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbaren, marktüblichen Ventils, realisiert
werden,
das keinen nennenswerten zusätzlichen technischen Aufwand
bedeutet. Dasselbe gilt sinngemäß auch dann, wenn mehrere zusätzliche Strömungspfade
vorgesehen sind, die einzeln oder zu mehreren freigebbar bzw. absperrbar sind. Der
Bereich, innerhalb dessen Änderungen der Regelkreis-Verstärkung K möglich sind bzw.
im Verlauf der Bearbeitung v eines Werkstückes auftretende Erniedrigungen der Kreisverstärkung
kompensiert werden können, kann durch die Auslegung der auf einen bestimmten Stellweg
bezogenen Öffnungsquerschnitte der Ventilelemente des Nachlauf-Regelventils in weiten
Grenzen variiert werden. Es sind ohne weiteres Änderungen der Kreisverstärkung im
Bereich 1 : 50 möglich.
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Durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind alternativ wie auch
in Kombination realisierbare Möglichkeiten der Führung der zusätzlichen Strömungspfade
angegeben, durch deren Freigabe die Kreisverstärkung des Regelkreises geändert werden
kann. Die kombinatorische Realisierung der Merkmale der Ansprüche 2 und 3 ist erforderlich,
wenn ein doppelt wirkender Hydrozylinder der Antriebseinheit als Differential-Zylinder
ausgebildet ist.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 4 ist eine Gestaltung einer erfindungsgemäßen
Einrichtung angegeben, bei der mit nur einem einzigen zusätzlichen Strömungspfad
betragsmäßig große Änderungen der Kreisverstärkung erzielbar sind.
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In Verbindung hiermit wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 eine
stufenlose Einstellbarkeit der Kreisverstärkung zwischen einem unteren Grenzwert
KVl und einem oberen Grenzwert KV2 erzielt.
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Der Vorteil einer gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 gestalteten
erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß als Nachlauf-Regelventil, über
dessen Ventilelemente sämtliche Arbeitsmedium-Ströme geleitet sind, die zu Änderungen
der Kreisverstärkung oder zu deren Stabilisierung auf einen bestimmten Wert ausgenutzt
werden, übliche 4/3-Wege-Regelventile einfacher Bauart verwendet werden können,
deren Ventilelemente als Einsätze ausgebildet sind, die auf die Einheit des Verstellweges
bezogen, unterschiedliche Öffnungsquerschnitte haben.
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Die durch die Merkmale des Anspruchs 7 ihrem grundsätzlichen Aufbau
nach angegebene und durch die Merkmale des Anspruchs 8 näher spezifizierte Gestaltung
einer erfindungsgemäßen Einrichtung eignet sich für eine Antriebseinheit mit einem
doppelt wirkenden Hydrozylinder, dessen durch den Kolben gegeneinander abgesetzte
Arbeitsräume alternativ mit dem geregelten, hohen Ausgangsdruck des Nachlauf-Regelventils
beaufschlagt bzw. über die in Rückflußrichtung ausgenutzten Ventilelemente des Nachlauf-Regelventils
an den Tank der Druckversorgungsquelle angeschlossen sind.
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Die zur Freigabe und Absperrung der zusätzlichen Strömungspfade vorgesehenen
Ventile der Verstärkungs-Steuerventilanordnung ermöglichen in einer Ausbildung als
elektrisch ansteuerbare Magnetventile eine programmgesteuert-wegabhängige Umschaltung
des Nachlauf-Regelkreises auf die jeweils zweckmäßigen Werte der Kreisverstärkung.
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Alternativ können solche Verstärkungs-Steuerventile als auch druckgesteuerte
Ventile ausgebildet sein, deren Steuerdruckräume mit je einem der Arbeitsräume des
Hydrozylinders der
Antriebseinheit kommunizierend verbunden sind.
Bei einer derartigen Ausbildung kann eine druckgesteuert-selbsttätige Umschaltung
der Einrichtung auf den jeweils bedarfsgerechten Wert der Kreisverstärkung erzielt
werden.
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Die durch die Merkmale des Anspruchs 9 angegebene Gestaltung der erfindungsgemäßen
Einrichtung hat den Vorteil, daß mit nur geringem technischem Mehraufwand beide
Steuerungsmöglichkeiten dem Anwender zur Verfügung stehen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung erfüllt in dieser letztgenannten
Gestaltung in einem weitestmöglichen Umfang alle Anforderungen, die anwenderseitig
bestehen können und ist insofern als eine Standardeinrichtung für die verschiedensten
Anwendungsfälle geeignet. Dabei kann jeweils eine der beiden Steuerungsmöglichkeiten
gleichsam als Sicherheitsmaßnahme gegen eine Fehlfunktion der anderen Steuerungsart
ausgenutzt werden.
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Es versteht sich, daß in Fällen, in denen die Antriebseinheit einen
Hydrozylinder mit mehr als zwei Arbeitsräumen umfaßt, auch Nachlauf-Regelventil-Anordnungen
mit entsprechender Multiplizität von Ventilelementen, das heißt im Querschnitt regelbaren
Durchlaß-Strömungspfaden, vorgesehen werden müssen, wobei eine Integration dieser
Ventilelemente in ein einziges 4/3bzw. 8/3- oder allgemein 2n/3-Ventil, wobei n
auch Werte größer/= 3 annehmen kann, besonders vorteilhaft ist, da der für die Betätigung
der Ventilelemente und die Positions-Ist-Wert-Rückmeldung erforderliche technische
Aufwand bei solchen Ventilen nicht größer ist als z.B. bei einem 4/3-Nachlauf-Regelventil.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
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Es zeigen: Fig. 1 eine hydraulische Antriebsvorrichtung mit einer
als Differentialkolben-Hydrozylinder ausgebildeten Leistungs-Antriebseinheit mit
einem zur Bewegungssteuerung der Leistungs-Antriebseinheit vorgesehenen Nachlauf-Regelkreis,
der mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Einstellung der Kreisverstärkung
ausgerüstet ist, in vereinfachter, schematischer Schaltbild-Darstellung, Fig. 2
eine funktionell der Vorrichtung gemäß Fig. 1 entsprechende hydraulische Antriebsvorrichtung,
bei der im Rahmen des Nachlauf-Regelkreises ein als Schieberventil ausgebildetes
Nachlauf-Regelventil eingesetzt ist und Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Einstellung der Kreisverstärkung eines Nachlauf-Regelkreises
für eine hydraulische Antriebsvorrichtung, bei der als Leistungs-Antriebseinheit
ein doppelt wirkender Hydrozylinder in Normalschaltung ausgenutzt ist, in einer
der Fig. 1 entsprechenden, schematischen Darstellung.
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Bei der in der Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen
sei, dargestellten, insgesamt mit 10 bezeichneten hydraulischen Antriebsvorrichtung,
ist als Leistungs-Antriebseinheit ein Differentialkolben-Hydrozylinder 11 vorgesehen,
an dessen einseitig aus dem Zylindergehäuse 12 austretender Kolbenstange 13 ein
lediglich schematisch angedeuteter Werkzeugkopf 14 montiert ist, der im Verlauf
einer z.B. spanabhebenden Bearbeitung eines nicht dargestellten Werkstückes in den
durch die Pfeile 16 und 17 repräsentierten Richtungen Vorschub-und Rückzugs-Bewegungen
ausführt, die durch zweckgerechte Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 18 und 19
des Hydrozylinders 11 gesteuert werden.
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Entsprechend der zur Antriebs-Steuerung des Hydrozylinders 11 vorgesehenen
Differentialschaltung ist der von der Kolbenstange13 in axialer Richtung durchsetzte,
im Querschnitt ringförmige Arbeitsraum 18 ständig an den Hochdruck (P) Versorgungsanschluß
21 des hydraulischen Druck-Versorgungsaggregats 22 angeschlossen, das, der Einfachheit
halber, lediglich durch dessen Hydraulikpumpe 23 und den Tank (T) 24 repräsentiert
ist. Der durch die kleinere, ringförmige Kolbenfläche 26 des Kolbens 27 beweglich
begrenzte Arbeitsraum 18 des Hydrozylinders 11 ist somit ständig mit dem Ausgangs
druck des Druckversorgungsaggregates 22 beaufschlagt. Der andere, durch die Gesamtquerschnittsfläche
28 des Kolbens 27 beweglich begrenzte Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 ist über
ein insgesamt mit 29 bezeichnetes Nachlauf-Regelventil für sich bekannter Bauart,
das mit elektrischer oder mechanischer Positions-Soll-Wert-Vorgabe und mechanischer
Positions-Ist-Wert-Rückmeldung arbeitet, alternativ an den
Druckausgang
21 des Druckversorgungs-Aggregats 22 bzw.
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an dessen Tank 24 anschließbar. Ist der größere Arbeitsraum 19 des
Hydraulikzylinders 11, z.B. über den Steuerausgang 31 (A-Ausgang)des Nachlauf-Regelventils
29 und damit über dieses an den Druckausgang 21 des Druckversorgungs-Aggregats 22
angeschlossen, so bewegt sich der Kolben 27 und mit diesem der Werkzeugkopf 14 in
Richtung des Pfeils 16, gemäß Fig.1 nach oben, wobei Arbeitsmedium aus dem - oberen
- Arbeitsraum 18 zurück zur Pumpe 23 gedrängt wird, während ein Arbeitsmedium-Strom
gleichen Betrages in den - unteren - Arbeitsraum 19 einströmt.
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In einer zu diesem Betriebszustand alternativen Betrieb zustand der
Leistungs-Antriebseinheit 11 ist der größere Arbeitsraum 19 über den B-Steueranschluß
32 des Nachlauf-Regelventils und über dieses mit dem Tank 24 des Druckversorgungs-Aggregats
verbunden, wobei sich in diesem Falle der Kolben 27 des Hydrozylinders 11 in Richtung
des Pfeils 17 "nach unten" bewegt.
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Das Nachlauf-Regelventil 29 umfaßt in einem lediglich schematisch
angedeuteten Gehäuse 33 insgesamt 4, beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel
als Kegel-Sitzventile ausgebildete Ventilelemente 34, 35, 36 und 37, deren dargestellte
Grundstellung die Sperrstellung ist.
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Die kegelförmigen Ventilkörper 38, die durch Rückstellfedern 39 in
Richtung auf den jeweiligen, z.B. ringkantenförmigen Ventilsitz 41 gedrängt werden,
haben stiftförmige Fortsätze 42, an deren freien Enden ein insgesamit mit 43 bezeichnetes
Ventilbetätigungsglied angreifen kann, durch dessen axiale Verschiebungen in den
durch die Pfeile 44 und 46 repräsentierten, entgegengesetzten Richtungen entweder
die Ventilkörper der beiden Ventil-
elemente 34 und 35, die gemäß
Fig. 1 rechts von dem Ventil-Betätigungsglied 43 angeordnet sind, von ihren Ventilsitzen
41 abheben, während die beiden anderen Ventilelemente 36 und 37 in ihrer Sperrstellung
bleiben, oder die Ventilkörper 38 dieser letztgenannten Ventilelemente 36 und 37
von ihren Ventilsitzen 41 abheben, während die beiden vorgenannten Ventilelemente
34 und 35 in ihrer Sperrstellung verharren. Die Ventilelemente 34 - 37 sind so ausgebildet,
daß die durch eine Offnungsbetätigung der Ventilelemente freiwerdenden Ventilspalt-bzw.
Strömungsquerschnitte über die dem Hydrozylinder 11 zugeleitete bzw. von diesem
abfließende Arbeitsmedium-Ströme fließen, jeweils den Auslenkungen 81 bzw.
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des Ventilbetätigungsgliedes 43 proportional oder annähernd proportional
sind, um die die Ventilkörper 38 des einen "rechten" Ventilelementpaares 34, 35
bzw. die Ventilkörper 38 des anderen Ventilelementpaares 36, 37, in Richtung der
Pfeile 44 bzw. 46 verschoben werden.
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Das gemäß Fig. 1 untere, rechte Ventilelement 34 ist das den Durchflußquerschnitt
eines ersten, insgesamt mit 47 bezeichneten Strömungspfades, über den vom P-Versorgungsanschluß
21 des Druck-Versorgungsaggregates 22 Arbeitsmedium zum A-Steuerausgang 31 des Nachlauf-Regelventils
29 geleitet ist und über diesen in den den größeren Querschnitt aufweisenden Arbeitsraum
19 des Hydrozylinders einströmen kann.
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Das gemäß Fig. 1 linke, untere Ventilelement 36 ist das den Durchflußquerschnitt
eines ersten, insgesamt mit 48 bezeichneten Abfluß-Strömungspfades, über den Arbeits-
medium
aus dem Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 zum Tank 24 hin abströmen kann.
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Das gemäß Fig.1 obere, rechte Ventilelement 35 ist das den wirksamen
Durchflußquerschnitt eines zusätzlichen, zu dem ersten Zufluß-Strömungspfad 47 parallel
geschalteten, insgesamt mit 49 bezeichneten Zufluß-Strömungspfades, der vom P-Versorgungsausgang
21 des Druckversorgung-Aggregates 22 zum B-Steueranschluß 32 des Nachlauf-Regelventils
29 und über diesen zum größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 führt. Dieser
zusätzliche Zufluß-Strömungspfad 49 ist in der Grundstellung 0 eines als 2/2-Wege-Magnetventil
ausgebildeten ersten Steuerventils 51 gesperrt und freigegeben, wenn das Steuerventil
51 in seine erregte Stellung I gesteuert ist.
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Das gemäß Fig.1 linke, obere Ventilelement 37 ist das den wirksamen
Durchflußquerschnitt eines zu dem ersten Abfluß-Strömungspfad 48 parallel geschalteten,
insgesamt mit 52 bezeichneten zusätzlichen Abfluß-Strömungspfades, der in der Grundstellung
0 eines zweiten, als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildeten Steuerventils 53 gesperrt
und in der erregten Stellung I dieses zweiten Steuerventils 53 freigegeben ist,
so daß auch über diesen zusätzlichen Abfluß-Strömungspfad 52 Arbeitsmedium aus dem
größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 zum Tank 24 hin abströmen kann.
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Die Steuerung der Vorschub- und Rückzugsbewegungen des Hydrozylinders
11 erfolgt durch schrittweise oder kontinuierliche Vorgabe von Positions-Soll-Werten,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Verdrehen einer
Spindelmutter
54, die in dem Gehäuse 33 des Nachlauf-Regelventils in Richtung der Pfeile 44 und
46 hin- und her-verschiebbar geführt ist. Die Spindelmutter steht in kämmendem Eingriff
mit einer Gewindespindel 56,die im Gehäuse 33 des Nachlauf-Regelventils 29 drehbar
gelagert, jedoch gegen axiale Verrückungen gesichert ist.
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Ein mit der Gewinde spindel 56 drehfest verbundenes Ritzel 57 kämmt
mit einer Zahnstange 58, die z.B. über eine starre Verbindung 59 mit der Kolbenstange
13 des Hydrozylinders 11 bewegungsgekoppelt ist. Die durch eine zentrale öffnung
61 des Ventilbetätigungsgliedes 43 frei hindurchtretende Spindelmutter 54 ist über
beidseits des Ventilbetätigungsgliedes 43 angeordnete Axial-Kugellager 62 und 63
derart mit dem Ventilbetätigungsglied 43 verbunden, daß dieses aus einer Verdrehung
der Spindelmutter gegenüber der Gewindespindel 56 resultierende axiale Verschiebungen
der Spindelmutter, die, je nach der Drehrichtung in Richtung des Pfeils 44 oder
des Pfeils 46 erfolgen, mit ausführt, jedoch nicht auch deren Rotationsbewegungen
mit ausführen muß; das Ventilbetätigungsglied 43 ist, was nicht eigens dargestellt
ist, gegen Verdrehung gesichert, am Ventilgehäuse 33 in axialer Richtung verschiebbar
geführt.
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Zur Erläuterung der Funktion der insoweit erläuterten Antriebsvorrichtung
10 sei der Fall betrachtet, daß der Werkzeugkopf 14 zunächst eine Zustellbewegung
in Richtung des Pfeils 16 "nach oben" ausführen soll, bis er auf ein nicht dargestelltes
Werkstück trifft und danach - unter erhöhter Last - einen Arbeitshub s ausführen
muß,
der gleichsam der Bearbeitungstiefe des Werkstückes entspricht.
Danach soll der Werkzeugkopf 14 in die dargestellte Ausgangslage zurückgebracht
werden.
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Um diese Bewegungen zu steuern, wird die Spindelmutter zunächst, in
Richtung des Pfeils 64 gesehen, im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wodurch die Spindelmutter
54 und mit dieser zusammen das Ventilbetätigungsglied 43, da sich am Beginn dieses
Steuerungsvorganges der Kolben 27 des Hydrozylinders 11 praktisch noch nicht bewegt
und damit die Gewindespindel 56 sich auch noch nicht dreht, eine Verschiebung in
Richtung des Pfeiles 44, nach rechts, erfährt, wodurch die beiden Ventilelemente
34 und 35, die gemäß Fig. 1 rechts von dem Ventilbetätigungsglied angeordnet sind,
aufgesteuert werden. Dabei sei vorausgesetzt, daß sich die beiden Steuerventile
51 und 53 in der dargestellten Sperrstellung 0 befinden. Es fließt damit zunächst
nur über das eine Ventilelement 34, das heißt über den ersten Zuführungs-Strömungspfad
47 Arbeitsmedium in den größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders,wodurch dessen
Zustellbewegung einsetzt. Der Einfachheit halber sei vorausgesetzt, daß die Spindelmutter
54 mit konstanter, einem bestimmten Erwartungswert der Vorschubgeschwindigkeit v
entsprechenden Winkelgeschwindigkeit angetrieben sei. Sobald die Aufwärtsbewegung
des Kolbens 27 des Hydrozylinders 11 einsetzt, wird über den Zahnstangen-/Ritzel-Antrieb
58,57 auch die Gewindespindel 56, in Richtung des Pfeils 64 gesehen, ebenfalls im
Gegenuhrzeigersinn, in Rotation versetzt, wobei, je nach dem Umsetzungsverhältnis,
mit dem die Geschwindigkeit v der Zahnstangenbewegung in eine dazu proportionale
Winkelgeschwindigkeit der Gewindespindel 56
umgesetzt wird, deren
Winkelgeschwindigkeit früher oder später gleich derjenigen der Spindelmutter wird,
ggf.
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nach einer Phase, in der die Winkelgeschwindigkeit der Gewindespindel
56 größer war als diejenige der Spindelmutter 54 und in dem sich einspielenden Gleichgewichtszustand
gleicher Winkelgeschwindigkeiten der Spindelmutter 54 und der Gewindespindel 56
diejenige Auslenkung E1 des Ventilbetätigungsgliedes 43 erreicht ist, bei welcher
das Ventilelement 37 soweit aufgesteuert ist, daß der über den ersten Strömungspfad
47 in den größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 eingeleitete Arbeitsmedium-Strom
denjenigen Wert hat, bei dem die Geschwindigkeit der Bewegung des Hydrozylinderkolbens
27 dem durch Verdrehen der Spindelmutter 54 eingesteuerten Sollwert entspricht.
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Die Vorgabe des Sollwertes der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens
27 des Hydrozylinders erfolgt beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel
in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines durch Ausgangs-Steuerimpulse einer elektronischen
Steuereinheit 66 in alternativen Drehrichtungen antreibbaren Schrittmotors 67, der
über einen insgesamt mit 68 bezeichneten Zahnriementrieb mit der Spindelmutter 54
antriebsgekoppelt ist.
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Die Rotations- bzw. Winkelgeschwindigkeit der Spindelmutter 54 ist
dabei durch die Frequenz der jeweiligen Steuerimpulse bestimmt, durch die das Abtriebsritzel
69 des Schrittmotors 67 um jeweils ein definiertes Winkel-Inkrement gedreht wird.
Durch die zeitbezogene Anzahl der dem Schrittmotor 67 zugeleiteten, zu dessen An-
steuerung
in der einen oder der entgegengesetzten Drehrichtung ausgenutzten Steuerimpulse
ist somit ein bestimmter Weg s vorgegeben, um den sich der Kolben 27 des Hydrozylinders
11 bzw. der Werkzeugkopf 14 in der Bezugs zeitspanne bewegt.
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Der Nachlauf- oder Schleppfehler ßs, um den sich die momentane Position
des Werkzeugkopfes 14, das heißt die Ist-Position desselben von der über den Zahnriementrieb
68 angesteuerten Soll-Position unterscheidet, entspricht dann der für den stationären
Bewegungszustand charakteristischen Auslenkung E 1 bzw. £2 des Ventilbetätigungsgliedes
43 aus seiner Grundstellung, multipliziert mit dem Umsetzungsverhältnis, mit dem
die die Gewindespindel 56, deren Antriebsritzel 57 und die Zahnstange 58 umfassende,
mechanische Rückmeldeeinrichtung Hub-Wege des Kolbens 27 des Hydrozylinders in dazu
proportionale Drehwinkel-Beträge der Gewindespindel 56 umsetzt.
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Die durch die Beziehung K = v/as s definierte Kreisv verstärkung des
Nachlauf-Regelkreises der Antriebsvorrichtung 10 ist somit um so niedriger, je größer
die Auslenkungen E bzw. £2 sind, um die die Ventil-1 E2 körper 38 der Ventilelemente
34 bzw. 36 ausgelenkt werden müssen, damit bei vorgegebenem Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregates
22 der für die Erzielung einer bestimmten Vorschub- bzw. Rückzugsgeschwindigkeit
des Werkzeugkopfes 14 erforderliche Arbeitsmedium-Strom über den Strömungspfad 47
dem Hydrozylinder 11 zuströmen bzw. von diesem über den Abfluß-Strömungspfad 48
zum Tank 24 hin abströmen kann.
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Tritt im Verlauf einer z.B. in Richtung des Pfeils 16 erfolgenden
Vorschubbewegung des Werkzeugkopfes 14 ein Lastwechsel auf, derart, daß sich der
Widerstand, gegen den der Kolben 27 des Hydrozylinders 11 verschoben werden muß,
vergrößert, wobei jedoch die Geschwindigkeit v der Vorschubbewegung konstant bleiben
soll, so reagiert das Nachlauf-Regelventil 29 hierauf mit einer Vergrößerung der
Auslenkung E 1 des Ventilbetätigungsgliedes 43, mit der Folge, daß die Kreisverstärkung
K - wegen der mit v der Vergrößerung der Auslenkung 61 verknüpften Vergrößerung
des Nachlauffehlers fj.s - abnimmt. Die Regelung wird unempfindlicher, und es werden
daher Abweichungen der Ist-Position des Werkzeuges von der momentan angesteuerten
Soll-Position größer.
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Dasselbe gilt sinngemäß, wenn im Verlauf einer in Richtung des Pfeils
17 erfolgenden Rückzugsbewegung des Werkzeugkopfes 14 ein Lastwechsel im Sinne einer
Vergrößerung des Widerstandes auftritt, gegen den der Kolben 27 des Hydrozylinders
11 zurückgeschoben werden muß, in welchem Falle das Nachlauf-Regelventil mit einer
Vergrößerung der Aus lenkung £ 2 des Ventilbetätigungs-2 gliedes 43 in Richtung
des Pfeils 46 reagiert.
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Um derartige, z.B. lastabhängige Änderungen der Kreisverstärkung des
Nachlauf-Regelkreises vermeiden oder zumindest weitgehend kompensieren zu können,
aber auch um bedarfsweise gezielt einen anderen Wert der Kreisverstärkung einstellen
zu können, sind bei der Antriebsvorrichtung 10 gemäß Fig.1 der zusätzliche Zufluß-Strömungspfad
49 und der zusätzliche Abfluß-Strömungspfad 52 vorgesehen. Solange diese zusätzlichen
Strömungs-
pfade 49 und 52 - in den Grundstellungen 0 der Steuerventile
51 und 53 gesperrt sind, ist die Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises auf
einen maximalen Wert Kv1 begrenzt.
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Durch ventilgesteuerte Freigabe des zusätzlichen Zufluß-Strömungspfades
49 kann für den Vorschubbetrieb des Hydrozylinders 11, das heißt wenn sich dessen
Kolben 27 in Richtung des Pfeils 16 bewegt, die maximale Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises
auf den Wert Kv2 erhöht werden, da nunmehr bei vorgegebener Auslenkung £ 1 des Ventilbetätigungsgliedes
43 über die beiden Ventilelemente 34 und 35 der parallelen Zufluß-Strömungspfade
47 und 49 Arbeitsmedium in den größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 einströmen
kann.
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Desgleichen kann durch ventilgesteuerte Freigabe des zusätzlichen
Abfluß-Strömungspfades 52 die Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises auch für
den Rückzugsbetrieb des Hydrozylinders 11, das heißt, wenn sich dessen Kolben 27
in Richtung des Pfeils 17 "abwärts" bewegt, auf einen maximalen Wert KV2 erhöht
werden, da bei vorgegebener Auslenkung £ 2 der Ventilkörper 38 der beiden Ventilelemente
36 und 37 pro Zeiteinheit ein größeres Arbeitsmedium-Volumen über die parallelen
Abfluß-Strömungspfade 48 und 52 zum Tank 24 hin abströmen kann.
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Es versteht sich, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Möglichkeit
der ventilgesteuerten Freigabe eines zusätzlichen Zufluß-Strömungspfades 49 und
eines Abf luß-Strömungspfades 52 sowohl zu einer Erhöhung der Kreisverstärkung als
auch zu einer teilweisen oder vollständigen Kompensation eines Abfalles der Kreisver-
stärkung
ausgenutzt werden kann, wobei der Bedarfsfall der Kompensation eines Abfalls der
Kreisverstärkung in praxi der häufigere sein wird.
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In dem zusätzlichen Zufluß-Strömungspfad 49 ist, in Strömungsrichtung
des vom Druckversorgungsaggregat 22 zum Hydrozylinder 11 fließenden Arbeitsmedium-Stromes
gesehen, zwischen dem ersten Steuerventil 51 und dem Ventilelement 35 des Nachlauf-Regelventils
29 eine Drossel 71 mit einstellbarem Strömungswiderstand vorgesehen; desgleichen
ist in dem vom Hydrozylinder 11 über das Ventilelement 37 des Nachlauf-Regelventils
29 führenden zusätzlichen Abfluß-Strömungspfad 52, in Strömungsrichtung gesehen
wiederum zwischen dem Ventilelement 37 und dem zweiten Steuerventil 53 eine Drossel
72 mit einstellbarem Strömungswiderstand vorgesehen.
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Durch bedarfsgerechte Einstellung der Strömungswiderstände dieser
Drosseln 71 und 72 können die im Vorschub-Betrieb und im Rückzugs-Betrieb maximal
ausnutzbaren Werte KV2 und KV2, stufenlos eingestellt werden.
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Beim dargestellten Erläuterungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 10
mit einem Differentialkolben-Hydrozylinder 11 als Leistungs-Antriebseinheit erfolgt
die bedarfsgerechte Ansteuerung der Verstärkungs-Steuerventile 51 und 53 programmgesteuert
durch Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit 66, die auch die Positions-Soll-Wert-Ausgabesignale
zur Ansteuerung des Schrittmotors 67 erzeugt, das heißt wegabhängig.
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Die Fig.2, auf deren Einzelheiten nunmehr ausdrücklich verwiesen sei,
zeigt eine funktionell der Antriebsvorrichtung 10 gemäß Fig.1 weitestgehend analoge
Antriebsvorrichtung 10' mit einstellbarer Regelkreisverstärkung,
wobei
für bau- und funktionsgleiche bzw. -analoge Elemente der Antriebsvorrichtungen 10'
gemäß Fig.2 und 10 gemäß Fig.1 jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet sind und
insoweit auf die diesbezügliche Beschreibung zu Fig.1 verwiesen werden kann.
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Die Antriebsvorrichtung 10' gemäß Fig.2 unterscheidet sich von derjenigen
gemäß Fig.1 im wesentlichen nur durch die spezielle Gestaltung des Nachlauf-Regelventils
29', das hier als Kolben-Schieberventil ausgebildet ist.
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Auch bei der Antriebsvorrichtung 10' gemäß Fig.2 werden durch Auslenkungen
£ 1 und 62 eines insgesamit mit 73 bezeichneten Ventilkolbens, die aus dessen gestrichelt
angedeuteter Grundstellung in den durch die Pfeile 44 und 46 repräsentierten, alternativen
Richtungen erfolgen, die in Richtung der Pfeile 16 bzw. 17 ablaufenden Vorschub-
und Rückzugsbewegungen des Kolbens 27 des Hydrozylinders 11 gesteuert.
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zur Erzielung der erforderlichen Auslenkungen E 1 und 62 des Ventilkolbens
73 erforderliche Einrichtungen zur Positions-Soll-Wert-Vorgabe und zur Rückmeldung
der Ist-Position des Kolbens 27 des Hydrozylinders 11 können dieselbe Ausbildung
haben wie die diesbezüglich in Verbindung mit der Erzielung der Auslenkungen El
und E2 des Ventilbetätigungsgliedes 43 des Nachlauf-Regelventils 29 gemäß Fig.1
vorgesehenen Funktionselemente und sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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In dem lediglich schematisch dargestellten Ventilgehäuse 74 des Nachlauf-Regelventils
29' sind insgesamt sechs die zentrale Gehäusebohrung, in welcher der Ventilkolben
73 verschiebbar-dicht geführt ist, radial erweiternde Ringnuten 77 - 82 vorgesehen,
die, entlang der zentralen Längsachse 83 des Ventilgehäuses 74 äquidistant angeordnet
sind, wobei die in derselben Richtung gemessene Weite w dieser Ringnuten 77 - 82
der ebenfalls in dieser Richtung gemessenen Dicke der ringförmigen Zwischenrippen
85 - 89 des Ventilgehäuses 74 entspricht, die je zwei dieser Ringnuten gegeneinander
absetzen.
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Der Ventilkolben 73 hat zwischen seinen Endabschnitten 91 und 92,
mit denen er in den entsprechenden Endabschnitten der Gehäusebohrung 76 geführt
ist, insgesamt 4 Ringnuten 93 - 96, die paarweise durch je einen der insgesamt drei
Kolbenflansche 97 - 99, deren Durchmesser D dem Durchmesser der zentralen Gehäusebohrung
76 entspricht, gegeneinander abgesetzt sind, wobei die Ringnuten 93 - 96 des Ventilkolbens
73, in Richtung dessen Längsache 83 gesehen, die doppelte Weite ww der Ringnuten
77 - 82 des Ventilgehäuses 74 haben und die in derselben Richtung gemessenen Dicken
der Kolbenflansche 97, 98 und 99 den axialen Weiten w der Ringnuten 77 - 82 des
Ventilgehäuses 74 entsprechen. Die Anordnung der Gehäuse-Ringnuten und die Anordnung
der Kolben-Ringnuten 93 - 96 sind somit symmetrisch bezüglich der Quermittelebene
101 des Ventilgehäuses bzw. der Quermittelebene 102 des Ventilkolbens 73, die in
der gestrichelt eingezeichneten Grundstellung des Ventilkolbens 73 mit der Quermittelebene
101 des Ventilgehäuses 73 zusammenfällt.
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Die gemäß Fig.2 rechts von der Symmetrieebene 101 des Ventilgehäuses
73 angeordnete Ringnut 80 desselben ist mit dem P-Versorgungsanschluß 21 des Druckversorgungsaggregats
22 kommunizierend verbunden, die links von der Gehäuse-Symmetrieebene 101 angeordnete
Ringnut 79 mit dem Tank-Versorgungsanschluß 103. Die beiden Ringnuten 78 und 81,
zwischen denen die mit dem Tank-Versorgungsanschluß 103 bzw. dem P-Versorgungsanschluß
21 kommunizierenden Ringnuten 79 und 80 angeordnet sind, sind beide über den B-Steuerausgang
32 bzw. den A-Ausgang 31 des Nachlauf-Regelventils 29' an den durch die größere
Kolbenfläche 28 begrenzten Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 angeschlossen.
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Die gemäß Fig.2 linke, äußere Ringnut 77 des Ventilgehäuses 74 ist
über das Verstärkungs-Steuerventil 51, das in seiner Grundstellung 0 gesperrt, in
seiner erregten Stellung I auf Durchlaß geschaltet ist, an den P-Versorgungsausgang
21 des Druckversorgungsaggregats 22 und über diesen an den im Querschnitt kleineren
Arbeitsraum 18 des Hydrozylinders 11 angeschlossen.
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Die gemäß Fig.2 rechte, äußere Ringnut 82 des Ventilgehäuses 74 ist
über das zweite Verstärkungs-Steuerventil 53, dessen Grundstellung 0 die Sperrstellung
und dessen erregte Stellung I die Durchfluß-Stellung ist, an den mit dem Tank 24
des Druckversorgungsaggregats 22 kommunizierenden Versorgungsanschluß 1 03 angeschlossen.
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Die möglichen Auslenkungen1 und £ 2 des Ventilkolbens 73 in den alternativen
Auslenkungsrichtungen 44 und 46 sind auf Werte beschränkt, die kleiner sind als
die Hälfte der Weite w der Ringnuten 77 - 82 des Ventilgehäuses 74. In der - gestrichelt
eingezeichneten -
Grundstellung des Ventilkolbens 73 sind sowohl
die mit dem größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 ständig in kommunizierender
Verbindung stehenden Ringnuten 78 als auch die beiden äußersten Ringnuten 77 bzw.
82, die an je eines der Steuerventile 51 bzw. 52 angeschlossen sind, gegen die mit
je einem der P- bzw. T-Versorgungsanschlüsse 21 bzw. 103 kommunizierenden Ringnuten
80 bzw. 79 des Ventilgehäuses 74 abgesperrt.
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In dieser Stellung des Ventilkolbens 73 - der Sperrstellung des Nachlauf-Regelventils
29' - bleibt der Kolben 27 des Hydrozylinders 11 stehen.
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Bei einer Auslenkung £ 1 des Ventilkolbens 73 in Richtung des Pfeils
44, gemäß Fig.2 nach rechts, gelangt die an den P-Versorgungsanschluß 21 angeschlossene
Ringnut 80 in kommunizierende Verbindung mit der mit dem A-Steueranschluß 31 kommunizierenden
Ringnut 81, an dem der größere Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders angeschlossen ist,
so daß über den ersten Zuführungs-Strömungspfad 47 Arbeitsmedium zu dem größeren
Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders strömen kann und dessen Kolben 27 sich in Richtung
des Pfeils 16 bewegt; desgleichen gelangt auch die zweite, über den B-Steueranschluß
32 in ständiger kommunizierender Verbindung mit dem größeren Arbeitsraum 19 des
Hydrozylinders 11 stehende Ringnut 78 in kommunizierender Verbindung mit der, gemäß
Fig.2 linken, äußeren Ringnut 77, so daß, wenn das erste Verstärkungs-Steuerventil
51 in seine Durchlaß-Stellung I gesteuert wird, auch über den zu dem ersten Zuführungs-Strömungspfad
47 parallelen, zusätzlichen Strömungspfad 49 Arbeitsmedium vom P-Versorgungsanschluß
21 in den größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 strömen kann. Die ständig
mit
dem Tank-Versorgungsanschluß 103 kommunizierende Ringnut 79
und auch die weitere, lediglich in der Durchlaßstellung I des zweiten Verstärkungs-Steuerventils
53 mit dem Tank kommunizierende Ringnut 82 sind bei einer Auslenkung El des Ventilkolbens
73 gegen die jeweils benachbarten Ringnuten 78 bzw. 81 abgesperrt.
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Bei einer in Richtung des Pfeils 46 erfolgenden Auslenkung des Ventilkolbens
73 aus seiner Grundstellung wird die mit dem P-Versorgungsanschluß 21 werden sowohl
die mit dem P-Versorgungsanschluß 21 kommunizierende Ringnut 80 als auch die gemäß
Fig.2 linke, äußere Ringnut 77 gegen die jeweils benachbarten Ringnuten 79 und 81
bzw. 78 abgesperrt; dafür gelangt die ständig mit dem Tank 24 kommunizierende Ringnut
79 in kommunizierende Verbindung mit der über den B-Steueranschluß 32 mit dem größeren
Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 verbundenen Ringnut 78 des Ventilgehäuses 74
und gleichzeitig auch mit dessen gemäß Fig.2 rechter, äußerer Ringnut 82, die über
das zweite Verstärkungs-Steuerventil 53 an den T-Versorgungsanschluß 103 angeschlossen
ist.
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Bei einer Auslenkung 82 des Ventilkolbens 73 in Richtung des Pfeils
46 kann somit in jedem Falle über den ersten Abfluß-Strömungspfad 48 Arbeitsmedium
aus dem größeren Arbeitsraum 19 des Hydrozylinders 11 zum Tank 24 hin abströmen
und, wenn das zweite Verstärkungs-Steuerventil 53 in seine Durchlaß-Stellung I gesteuert
ist, auch über den zusätzlichen Abfluß-Strömungspfad 52.
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Die jeweils zur Änderung bzw. Einstellung der Kreisverstärkung des
Nachlauf-Regelkreises erforderliche alternative oder gemeinsame Ansteuerung der
beiden
Verstärkungs-Steuerventile 51 und 53 erfolgt bei der Antriebsvorrichtung
10' gemäß Fig.2 wie anhand der Fig.1 für die Antriebsvorrichtung 10 beschrieben.
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Die Fig.3, auf deren Einzelheiten nunmehr verwiesen sei, zeigt eine
weitere Ausgestaltung einer hydraulischen Antriebsvorrichtung 100 mit einer dem
Erfindungsgedanken unterfallenden Einrichtung zur Einstellung der Kreisverstärkung.
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Die Antriebsvorrichtung 100 gemäß Fig.3 in ihrem grundsätzlichen Aufbau
und ihrer Funktion nach der Antriebsvorrichtung 10 gemäß Fig.1 weitgehend analog,
und es sind daher für bau- und funktionsgleiche bzw. -analoge Elemente der in den
Fig. 1 und 3 dargestellten Antriebsvorrichtungen 10 bzw. 100 jeweils dieselben Bezugszeichen
verwendet, so daß insoweit auf die diesbezüglichen Beschreibungsteile zu Fig.1 verwiesen
werden kann.
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Der charakteristische Unterschied der Antriebsvorrichtung 100 gemäß
Fig.3 gegenüber der Antriebsvorrichtung 10 gemäß Fig.1 besteht darin, daß in beiden
Arbeits-Bewegungsrichtungen 16 und 17 des Kolbens 27 des als Leistungs-Antriebseinheit
vorgesehenen, doppelt-wirkenden Hydrozylinders 11 jeweils einer seiner beiden Arbeitsräume
19 oder 18 über das insgesamt mit 29'' bezeichnete Nachlauf-Regelventil an den P-Druckversorgungsanschluß
21 des Druckversorgungsaggregats 22 und der jeweils andere Arbeitsraum 18 bzw. 19,
ebenfalls über das Nachlauf-Regelventil 29'' an den Tank 24 des Druckversorgungsaggregats
22 angeschlossen sind. Der Kolben 27 des Hydrozylinders 11 bewegt sich in Vorschub-Richtung
16, wenn sein Arbeitsraum 19 mit dem größeren Querschnitt
über
den A-Steueranschluß 31 des Nachlauf-Regelventils 29' mit dem P-Versorgungsanschluß
21 des Druck-Versorgungsaggregats 22 und sein im Querschnitt kleinerer Arbeitsraum
18 über den B-Steueranschluß 32 des Nachlauf-Regelventils 29" mit dem Tank 24 des
Druck-Versorgungsaggregats 22 verbunden sind. In der dazu alternativen Rückzugs-Bewegungsrichtung
17 sind der im Querschnitt kleinere Arbeitsraum 18 des Hydrozylinders 11 über den
B-Steueranschluß 32 des Nachlauf-Regelventils 29'' mit dem Druck-Versorgungsanschluß
21 des Druck-Versorgungsaggregats 22 und der im Querschnitt größere Arbeitsraum
19 des Hydrozylinders 11 über den A-Steueranschluß 31 des Nachlauf-Regelventils
29'' mit dem Tank 24 des Druck-Versorgungsaggregats 22 verbunden.
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Zur Steuerung der insoweit erläuterten Arbeitsbewegungen des Hydrozylinderkolbens
27 sind im Rahmen des Nachlauf-Regelventils 29'', dessen Aufbau, abgesehen von der
Zahl der Ventilelemente, demjenigen des Nachlauf-Regelventils 29 gemäß Fig.1 analog
ist, die Ventilelemente 104, 105, 106 und 107 vorgesehen, die zur Freigabe der in
den jeweiligen Bewegungs-Richtungen 16 und 17 aufzusteuernden Zufluß- bzw. Abfluß-Strömungspfade
wiederum paarweise alternativ auf steuerbar sind.
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Mittels weiterer Ventilelemente 108 und 109 sowie 111 und 112 und
diesen zugeordneter Verstärkungs-Steuerventile 113 und 114 bzw. 116 und 117 können
zusätzliche Zuführungs- und Abfluß-Strömungspfade freigegeben werden, mittels derer
die wirksame Kreisverstärkung des zur Bewegungssteuerung des Hydrozylinder-Kolbens
27 vorgesehenen Nachlauf-Regelkreises, sei es zur Erhöhung der
Kreisverstärkung
oder zur Kompensation einer lastbedingten Verminderung derselben, freigebbar sind.
Durch die Auslenkungen g 1 und 62 des Ventilbetätigungsgliedes 43', die, in derselben
Weise wie anhand der Fig.1 erläutert, aus der Soll-Wert-Einsteuerung und der Positions-Ist-Wert-Rückmeldung
über die Schrittmotor-gesteuerte Verdrehung der Spindelmutter 54 bzw.
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die Rotation der Gewindespindel 56 resultieren, werden jeweils 4 der
insgesamt 8 Ventilelemente aufgesteuert.
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Bei einer Auslenkung 1 des Ventilbetätigungsgliedes 43' in Richtung
des Pfeils 44 sind dies die Ventilelemente 104, 105, 108 und 109, die gemäß Fig.3
rechts von de Ventilbetätigungsglied 43' angeordnet sind. Bei einer Auslenkung 2
des Ventilbetätigungsgliedes 43' werden die links von diesem angeordneten Ventilelemente
106, 107 sowie 111 und 112 aufgesteuert.
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Im "normalen" Vorschubbetrieb des Hydrozylinders 11 in der durch den
Pfeil 16 repräsentierten Bewegungsrichtung fließt Arbeitsmedium vom P-Versorgungsanschluß
21 über das eine Ventilelement 104 des Nachlauf-Regelventils 29'' zum größeren Arbeitsraum
19 des Hydrozylinders 11, während Arbeitsmedium aus seinem im Querschnitt kleineren
Arbeitsraum 18 über das ebenfalls aufgesteuerte Ventilelement 105 zum Tank 24 des
Druckversorgungsaggregats 22 zurückströmt. Wird im Verlauf der Vorschub-Bewegung
des Hydrozylinderkolbens 27 eine Erhöhung der Kreisverstärkung K oder eine zur Kompensation
eines Kreisverstärv kungsabfalles geeignete Einstellung der Kreisverstärkung K erforderlich,
so kann durch Ansteuerung des Steuerv ventils 113 in dessen Durchflußstellung I
ein zusätzlicher Zufluß-Strömungspfad 118 freigegeben werden, durch
den
vom P-Versorgungsanschluß 21 über das Steuerventil 113 und das an dieses angeschlossene
Ventilelement 108 ein zusätzlicher Arbeits-Medium-Strom in den größeren Arbeitsraum
19 des Hydrozylinders 11 einströmen kann, wodurch im Ergebnis eine relative Erhöhung
der Kreisverstärkung K v erzielt wird. Desgleichen kann durch gleichzeitig oder
alternativ zur Ansteuerung des Steuerventils 113 erfolgende Ansteuerung eines weiteren
Verstärkungs-Steuerventils 114 in dessen Durchflußstellung I ein zusätzlicher Abfluß-Strömungspfad
119 freigegeben werden, der von dem kleineren Arbeitsraum 18 des Hydrozylinders
11 über den B-Steueranschluß 32, das Ventilelement 109 des Nachlauf-Regelventils
29't und das weitere zusätzliche Verstärkungs-Steuerventil 114 zurück zum Tank 24
des Druck-Versorgungsaggregats 22 führt.
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Auch durch die Freigabe dieses weiteren zusätzlichen Strömungspfades
119 ist eine relative Erhöhung der Kreisverstärkung K des Nachlauf-Regelkreises
erzielbar.
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v Diesen zusätzlichen Zufluß- bzw. Abfluß-Strömungspfaden 118 bzw.
119 entsprechende zusätzliche, zur Einstellung erwünschter Werte der Kreisverstärkung
geeignete Strömungspfade 121 bzw. 122, die ausnutzbar sind, wenn der Hydrozylinder
11 im Rückzugsbetrieb, d.h. mit Bewegung in Richtung des Pfeils 17 betrieben wird,
sind durch Ansteuerung der weiteren Verstärkungs-Steuerventile 116 bzw. 117 aufsteuerbar.
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Die bedarfsgerechte Ansteuerung der Steuerventile 113 und 114 bzw.
116 und 117 erfolgt zweckmäßigerweise durch Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit
66', die auch die für die Soll-Wert-Vorgabe ausgenutzten Steuerimpulse für den Schrittmotor
68 erzeugt.
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Die Ansteuerung der Verstärkungs-Steuerventile 113 und 114 bzw. 116
und 117 erfolgt in diesem Falle wegabhängig, das heißt programmgesteuert.
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Bei der Antriebsvorrichtung 100 gemäß Fig.3 ist, alternativ oder in
Kombination mit einer wegabhängigen, elektrischen Ansteuerung der Verstärkungs-Steuerventile
113 und 114 bzw. 116 und 117 auch eine druckgesteuerte Betätigung derselben möglich,
wie im oberen Teil der Fig.3 für die Verstärkungs-Steuerventile 114 und 117 dargestellt,
die, wenn der Druck in demjenigen Arbeitsraum 18 oder 19, aus dem Arbeitsmedium
zum Tank 24 hin abströmen soll, einen Schwellenwert überschreitet, in ihre Durchfluß
stellungen gesteuert werden und dadurch den zusätzlichen Abfluß-Strömungspfad 119
bzw.
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122 freigeben.
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Es versteht sich, daß eine derartige druckgesteuerte Umschaltung der
Verstärkungs-Steuerventile auch in Verbindung mit den die zusätzlichen Zufluß-Strömungspfade
118 bzw. 121 freigebenden Verstärkungs-Steuerventilen 113 bzw. 116 vorgesehen sein
kann.
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Die Ventilelemente 34 - 37 des Nachlauf-Regelventils 29 gemäß Fig.1
und ebenso die Ventilelemente 104 - 109 sowie 111 und 112 des Nachlauf-Regelventils
29'' gemäß Fig.3 haben, was den schematischen Darstellungen der Fig.1 und Fig.3
nicht zu entnehmen iSt,druckausgeglichene Ventilkörper 38, die unabhängig davon
wie die Druckverhältnisse auf verschiedenen Seiten des Ventilsitzes sind, durch
die Rückstellfedern 39 zuverlässig in ihrer Sperrstellung gehalten werden, wenn
sich das jeweilige Ventilbetätigungsglied 43 bzw. 43' in seiner neutralen Grundstellung
befindet.