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Hydraulische Schaltvorrichtung von Schieberädervorgelegen an Werkzeugmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Schaltvorrichtungen von Schieberädervorgelegen
an Werkzeugmaschinen, beispielsweise Bohrmaschinen, mit einem in der zu den Verstellzylindern
füi die- Schieberäder führenden Druckmittelleitung befindlichen, von Hand einstellbaren
Verteilerventil und einem durch den Kupplungshebel bedienten, den Druckmitteldurchfluß
bei Einschaltung der Kupplung öffnenden und bei "Ausschaltung absperrenden Schaltventil.
-, Bei diesen bekannten Vorrichtungen dient das Verteilerventil dazu, je nach seiner
Einstellung einen oder mehrere Schaltzylinder an die von der Pumpe kommende Druckmittelleitung
anzuschließen, deren Verschiebekolben durch entsprechende Bewegung der Schieberädervorgelege
die am Verteilerventil eingestellte Übersetzung einschalten. Der eigentliche Schaltvorgang,
nämlich die Verschiebung der Schieberädervorgelege, wird durch Verstellung eines
in der Druckmittelleitüng angeordneten Schaltventils ausgelöst, das mit dem Kupplungshebel
in Verbindung steht und zusammen mit der Kupplung bedient wird. Sobald sich dieses
Schaltventil bei eingeschalteter Kupplung öffnet, strömt Drucköl zum Verteilerventil
und je nach dessen Einstellung zu den entsprechenden Schaltzylindern und bewirkt
eine entsprechende Verschiebung der Vorgelege. Diese bekannten Vorrichtungen haben-
aber den Nachteil, daß das Verteilerventil während des Arbeitens der
Maschine
nicht verstellt werden kann, da der Öldruck die jeweilige Einstellung des Verteilerventils
sperrt. Das Verteilerventil konnte daher bisher erst nach dem Schließen des Schalt=
ventils und somit erst nach der Ausschaltung der Kupplung verstellt werden. Man
kennt zwar bereits gesteuerte Schaltventile,- die sich nach Einschaltung einer bestimmten
Übersetzung im Rädervorgelege wieder schließen. Diese Vorrichtungen sind aber in
ihrer Wirkung unzuverlässig oder aber sehr verwickelt und kostspielig und infolge
des Zusammenwirkens vieler voneinander abhängiger Schaltteile nicht genügend betriebssicher
und für schnelle Schaltänderungen, wie sie bei Werkzeugmaschinen vorkommen, nicht
ausreichend.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß in der Druckmittelleitung
zwischen dem Schaltventil und dem Verteilerventil ein erst nach Vollendung jeder
Räderschaltung, beispielsweise bei Einrücken der Kupplung von dieser betätigtes
Ventil angeordnet ist, das die Druckmittelleitting zum Verteilerventil bei geöffnetem
Schaltventil und eingerückter Kupplung selbsttätig absperrt und die zum Verteilerventil
führende Leitung zum freien Abfluß des in dieser Leitung enthaltenen Drucköles öffnet
und das bei geschlossenem Schaltventil und ausgerückter Kupplung die Druckmittelleitung
mit dem Verteilerventil verbindet.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigen Abb. i die hydraulische Schaltvorrichtung in schematischer Darstellung,
Abb. 2 bis 4 das in die Druckmittelleitung eingeschaltete Ventil in verschiedenen
Steuerstellungen.
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Die Pumpe i saugt f51 aus einem Sammelbehälter 2 und fördert das Drucköl
durch die Leitung 3 zum Schaltventil 4 und, falls dieses geöffnet ist, durch die
Druckmittelleitung 5 zum Verteilerventil 6. Das Verteilerventil 6 besitzt
in bekannter Weise einen Verteilerzylinder mit verschiedenen Bohrungen. Je nach
seiner Einstellung wird dieDruckmittelleitung mit ein oder mehreren Schaltzylindern
7 verbunden, in denen ein Kolben beweglich ist, der mit einem Schieberädervorgelege
8 durch ein Gestänge g in Verbindung steht. Es können also ein oder mehrere Vorgelege
8 gleichzeitig geschaltet werden. Die Einstellung des Verteilerventils 6 geschieht
durch das Handrad io. Die Kupplung ii wird durch den Kupplungshebel 12 ein- und
ausgerückt. Beim Einrücken der Kupplung ii wird durch den Kupplungshebel 12 das
bisher geschlossene Schaltventil 4 geöffnet. Dies geschieht im Ausführungsbeispiel
dadurch, daß die Bewegung des Kupplungshebels 12 über die Achse 13 auf das
Ritzes 14 übertragen wird, das mit einer Zahnstange 15 sich in Eingriff befindet,
die wiederum das Schaltventil 4 je nach ihrer Bewegungsrichtung öffnet oder schließt.
In Abb. i ist der Steuerkolben des Schaltventils 4 gestrichelt eingezeichnet, und
zwar in einer Stellung, in der das Schaltventil die Verbindung von der Leitung 3
zur Leitung 5 absperrt. In der Druckmittelleitung 5 ist ein Ventil 16 angeordnet,
das nach Beendigung jeder Schaltung, d. h. nach vollendeter Kupplung und damit nach
jeder Verschiebung der Schieberädervorgelege 8, bewegt wird und die Drückmittelleitung
5 zum Verteilerventil 6 selbsttätig absperrt, die von ihm zum Verteilerventil führende
Leitung 17 dagegen zum freien Abfluß des in dieser Leitung enthaltenen Drucköles
öffnet. Die Druckmittelleitung 5 verzweigt sich vor dem Ventil 16 in die Leitungen
5' und 18. Die an das Ventil 16 angeschlossenen Leitungen ig und 2o sind Olabflußleitungen
und führen in den Behälter ,.a zurück.
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Das Ventil 16 besteht aus einem einseitig durch eine -Feder 2i belasteten
Differentialkolben, der aus den drei Kolben 22, 23 und 24 sich zusammensetzt: Zwischen
den Kolben 23 und 24 befindet sich die ringförmigeAusnehmung 25, zwischen den Kolben
22 und 23 die ringförmige Ausnehmung 26. Durch die Rückstellkraft der Feder 21 nimmt
der Differentialkolben die in Abb. 2 dargestellte obere Endstellung ein. In dieser
Stellung ist .die Leitung 5' durch die Aüsnehmung 26 mit der Leitung 17 verbunden.
Die Leitung 18 wird von dem Kolben 24, die Leitung ig von dem Kolben 23 verschlossen.
Wird nun zur Vornahme einer Räderschaltung der Kupplungshebel i2 bedient und damit
zugleich das Schaltventil 4 geöffnet, so vollzieht sich die Räderschaltung in der
bereits beschriebenen Weise je nach der vorherigen Einstellung des Verteilerventils
6. In dem Augenblick aber, in dem die Kupplung ix eingerückt und die Räderschaltung
also beendet ist, wird das Ventil 16 von einem mit der Kupplung ix oder deren Gestänge
27 verbundenen Anschlagstift 28 verstellt. Zu diesem Zweck besitzt der Differentialkolben
eine aus dem Zylinder 29 herausgeführte Verlängerung 3o, die einen Teil des Kolbenschiebers
22, 23, 24 darstellt und den Zylinderraum 31 nach außen abschließt.
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* In der Abb. 3 ist der Augenblick dargestellt, in dem der Anschlagstift
28 mit dem Verlängerungsstift 3o des Differentialkolbens in Berührung gekommen ist
und diesen um einen geringen Betrag entgegen der Kraft der Feder 2i nach unten verschoben
hat. Im nächsten Augenblick wird durch die Verschiebung des Differentialkolbens
die von der Druckmittelleitung 5 abgezweigte Nebenleitung 18 durch den Kolben 24
geöffnet, so daß der Öldruck nunmehr auf die Ringfläche 32 des Differentialkolbens
wirken kann und diesen entgegen der Kraft der Federei schußartig in seine untere,
in Abb. 4 dargestellte
Endstellung . verschiebt. Von der Entfernung
der Anschlüßleitung 18 von der oberen Endstellung des Differentialkolbens ist es
abhängig, wie weit der Anschlagstift 28 den Kolben verschieben muß, bevor er, schußartig
durch den Öldruck in seine andere Endstellung überführt wird. Liegt die Anschlußleitung
18 nahe der oberen Endstellung, so braucht der Anschlagstift 28 den Verlängerungsstift
30 praktisch nur anzutippen, um sofort die Umschaltung des -Ventils i6 herbeizuführen.
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In der Abb. 4 ist die untere Endstellung des Differentialkolbens-
gezeichnet, in der sich der Verlängerungsstift 30 von dem-Anschlagstift 28
entfernt hat. In dieser Stellung ist die Verbindung von der Leitung 5 bzw. 5' zur
Leitung 17 durch den Kolben 23 unterbrochen. Der in der Leitung 5 vorhandene Öldruck
wirkt durch die Leitung 18 auf die Ringfläche 32 des Kolhens_ 24, so daß der Differentialkolben
seine jetzt eingenommene untere Endstellung so länge, beibehält, bis das in der
Leitung 5 liegende Schält-, ventil 4 beim Ausschalten der Kupplung ii wieder geschlossen
wird. In der in Abb. 4 gezeichneten Stellung des Differentiälkolbens ist die zum
Verteilerventil 6 führende Leitung i7 durch die Ausnehmung 25 mit der Abflußleitung
ig verbunden, so daß das in der Leitung 17 noch enthaltene Drucköl sofort abfließen
kann. Damit ist also das Verteilerventil 6 vollkommen drucklos gemacht, so daß es
jetzt unabhängig von dem Druck in der Leitung 5 frei einstellbar ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, während des Laufes der Maschine das
Verteilerventil 6 am Handrad io auf eine andere Verschiebestellung der Schieberädervorgelege
einzustellen, ohne daß diese Neuschaltung der Räder vor sich geht.
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Zum Räderwechsel muß die Kupplung ii ausgeschaltet werden. Wird der
Kupplungshebel i2 in die Ausschaltestellung bewegt, so wird das vorher geöffnete
Schaltventil 4 geschlossen und damit der von der Pumpe i bzw. einem Sammler kommende
Öldruck von der Leitung-5 abgesperrt. In dieser Stellung des Schaltventils 4 wird,
wie es in Abb. i gestrichelt gezeichnet ist, die Leitung 5 mit einer Ablaufleitung
33 durch eine Aussparung 34 verbunden, so daß nunmehr auch die Leitung 5 und damit
das Ventil 16 druckentlastet sind. Der Differentialkolben im Ventil 16 bewegt sich
also nunmehr durch die Rückstellkraft der Feder 21 in seinQ, obere, in Abb.2 gezeichnete
Endstellung, in der, wie vorher beschrieben wurde, die Leitung 5 mit der zum Verteiler
6. führenden Leitung 17 in Verbindung steht. Während dieser Aufwärtsbewegung des
Differentialkolbens wird das in dem oberen Zylinderraum 31 befindliche Öl zunächst
durch die Leitung 18 in die am Schaltventil 4 geöffnete Leitung 5 herausgepreßt,
und zwar so lange, bis der Differentialkolben bei seiner Aufwärtsbewegung in die
Stellung gemäß Abb. 3 gelangt. Bei seiner weiteren Bewegung: wird die'Abflüßleitung
20 durch den als Kolbenschieber wirkenden Verlängerungsstift 30 geöffnet, so daß
das restliche 01 durch die Leitung 20 in den Behälter 2 gelangt. Der Kolben
22, 23, 24 erreicht also. seine in Abb. 2. gezeichnete Stellung. - Die am Verteilerventil
6 voreingestellte Räderschaltung- wird durch- erneutes Einrücken der Kupplung ii
bewirkt. Wie eingangs: bereits beschrieben, wird dadurch das -Schaltventil'4 geöffnet
und gleichzeitig die Verbindung,der Druckmittelleitung 5 zur-Abflußleitung 33 aufgehoben.
Das von der Leitung 3 kommende Drucköl fließt also durch das geöffnete Schaltventil
4 zur Leitung 5 und durch das jetzt geöffnete Ventil 16 durch die Leitung 17 zum
Verteilerventil 6 und bewirkt die voreingestellte Räderschaltung. Nach -Beendigung
der Räderverschiebung und Kupplung- wird das Ventil 16 verstellt, damit das Verteilerventil
6 'druckentlastet ist, um an ihm eine neue Räderschaltung während des Laufes der
Maschine voreinstellen zu können.