DE815447C

DE815447C - Selbsttaetige Regelvorrichtung fuer die Geschwindigkeit von hydraulisch und bzw. oder pneumatisch uebertragenen Bewegungen, insbesondere fuer Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE815447C
Application number: DEM1089A
Authority: DE
Inventors: Gaston Matheys
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1947-02-19
Filing date: 1949-12-21
Publication date: 1951-10-01
Also published as: GB695622A; DE902458C; NL138915C; BE480191A; US2603950A; CH283862A; FR961431A; BE471320A

Description

Die hydraulische Steuerung- und in bestimmten Fallen auch die pneumatische Steuerung hat gegenüber mechanischen Steuerungen, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, zahlreiche Vorteile, wie insbesondere eine sanfte und von Stößen freie Bewegung, die bei mechanischen Antrieben auch bei noch so guter Bearbeitung der Zahnräder infolge des Zahneingriffs nie ganz erreicht werden kann, weiterhin die Anpassungsfähigkeit der Regelung,

ίο die Einfachheit, die sich durch den Fortfall komplizierter Übertragungsmittel ergibt, die Genauigkeit und die Handlichkeit und schließlich vom wirtschaftlichen Standpunkt betrachtet ein geringer Gestehungspreis gegenüber allen mechanisch gesteuerten Maschinen gleicher technischer Vollkommenheit.

Trotz aller dieser der hydraulischen Steuerung eigenen Vorteile wurde ihre Einführung durch die Anforderungen verhindert, die an die Steuerung von Werkzeugmaschinen gestellt werden, und die insbesondere für Bohrmaschinen, Kaliberbohrmaschinen, Drehbänke u.dgl. sehr beträchtlich sind. Diese Anforderungen können wie folgt gekennzeichnet werden: Hohe Leervorschub- und Rücklaufgeschwindigkeit des Werkzeugs (12 bis 18 m/min) zur Verminderung der Leerlaufzeiten und eine mit jeder gewünschten Genauigkeit in ihrer Geschwindigkeit regelbare Vorschubbewegung. Insbesondere muß aber die Vorschubgeschwindigkeit bei einer bestimmten Einstellung trotz Änderung der Größe des Werkstücks, seiner Drehzahl oder

seiner mechanischen Eigenschaften stets konstant bleiben.

Die wenigen bis heute in Betrieb befindlichen hydraulischen Steuerungen suchen dieser Schwierigkeiten dadurch Herr zu werden, daß sie mehrstufige Pumpen verwenden, deren Förderleistung durch komplizierte Hebel- und Gestängevorrichtungen verändert wird. Andere machen von einem komplizierten System von Leitungen Gebrauch, die in

ίο Ausgleichs- und Kompensationszylinder einmünden, aber teuer und in der Anwendung umständlich sind. Bei noch anderen Steuerungen wird der Zufluß der Antriebsflüssigkeit zur Erzielung eines genauen Arbeitsvorschubs durch Einschaltung eines

Steuerorgans in die Zuführungsleitung geregelt, wobei eine Zweigleitung für die zu viel gelieferte Flüssigkeit zu einem Überströmventil führt, das sie zwingt, wieder zu Fördereinrichtungen zurückzulaufen, die gegenüber der Absaugmenge der Pumpen überdimensioniert sind. Dabei müssen die Pumpen dauernd, und zwar auch dann mit höchstem Druck und größter Leistung arbeiten, wenn die tatsächlich in dem Servomotor zu leistende Arbeit nur einen kleinen Teil davon erfordert.

Die Erfindung besteht demgegenüber aus einer selbsttätigen Regelvorrichtung für die Geschwindigkeit von hydraulisch und bzw. oder pneumatisch übertragenen Bewegungen, insbesondere für Werkzeugmaschinen, die sich dadurch auszeichnet, daß von der Versorgungsleitung für die Arbeitskammer des Servomotors zwischen dieser und dem Verteiler eine Leitung abgezweigt ist, die zu dem Vorratsbehälter für die Antriebsflüssigkeit zurückführt, und daß in diese Zweigleitung und in die Leitung, die von dem Verteiler zu der der genannten Kammer des Servomotors gegenüberliegenden Kammer führt, ein Steuerorgan eingeschaltet ist, das mehrere von Hand einstellbare Ventile aufweist, die unter der Wirkung von Federn und Membranen stehen, von denen die letzteren von den Drücken beaufschlagt werden, die sich bei den verschiedenen Arbeitszuständen der Maschine in den genannten Leitungen einstellen. Diese Ventile arbeiten in bestimmter Weise zusammen. Bei dem Leervorschub ist die Zweigleitung abgeschlossen und die zu der gegenüberliegenden Kammer führende Leitung weit geöffnet, damit die Arbeitskammer entsprechend der maximalen Förderleistung der Pumpe mit Antriebsflüssigkeit versorgt wird und die Geschwindigkeit des Kolbens und damit der Vorschub des Werkzeugs so groß wie möglich ist. Bei dem Arbeitsvorschub sind die Zweigleitung und die genannte Leitung in einem ganz bestimmten, vorher genau eingestellten Verhältnis zueinander teilweise abgeschlossen, damit der Überschuß an Antriebsflüssigkeit zurückfließen kann und die in die Arbeitskammer geförderte Antriebsflüssigkeit genau auf die Menge begrenzt wird, die nötig ist, um dem Kolben und damit dem Werkzeug die für die jeweiligen Arbeitsbedingungen vorteilhafteste Geschwindigkeit zu geben. Schließlich sind beim Rücklauf beide Leitungen weit geöffnet, damit die in der Arbeitskammer befindliche Antriebsflüssigkeit schnell aus ihr entweichen kann und die dieser Kammer gegenüberliegende Kammer mit möglichst viel Flüssigkeit versorgt wird, um eine möglichst große Rücklaufgeschwindigkeit zu erhalten.

Für den Fall, daß der Vorschub des Werkzeugs von oben nach unten gerichtet ist, läßt sich der Leervorschub dadurch beschleunigen, daß eine zusätzliche, mit einem Rückschlagventil versehene Leitung vorgesehen wird, die die Arbeitskammer des Servomotors unmittelbar mit dem Vorratsbehälter für die Antriebsflüssigkeit verbindet. Durch diese Leitung kann dann nämlich Flüssigkeit in den Arbeitsraum des Servomotors nachströmen, wenn der Kolben und das Werkzeug unter der Wirkung ihres Eigengewichts sich schneller abwärts zu bewegen suchen, als es der maximalen Förderleistung der Pumpe entspricht.

Erfolgt der Vorschub des Werkzeugs in einer anderen Richtung als von oben nach unten, so kann die gleiche Wirkung einer Beschleunigung des Leerlaufvorschubs dadurch erzielt werden, daß in die Arbeitskammer des Servomotors eine Druckfeder eingebaut wird, die den Kolben in dem gleichen Sinne wie die Antriebsflüssigkeit vorzutreiben sucht. Hier erfolgt das zusätzliche Ansaugen von Flüssigkeit über die mit einem Rückschlagventil versehene Leitung aus dem Vorrats- _go behälter, also nicht durch das Gewicht des Kolbens und des Werkzeugs, sondern durch die Feder.

Nach einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist innerhalb eines in dem Kolben des Servomotors vorgesehenen Zylinders ein kleinerer Kolben angeordnet, so daß ein von dem normalen Arbeitsraum getrennter zweiter Arbeitsraum entsteht. Bei dieser Bauart wirkt das Steuerorgan auf eine Zweigleitung, die von der Versorgungsleitung für die zweite Kammer abgezweigt ist, während ein weiteres Steuerorgan, das mit dem anderen Steuerorgan zusammen arbeitet, bei gemeinsamer Tätigkeit einer Membran und eines Verteilerkolbens gleichzeitig eine Zweigleitung der Versorgungsleitung für die erste Arbeitskammer und eine Leitung steuert, die das zusätzliche Steuerorgan mit dem Vorratsbehälter für die Antriebsflüssigkeit verbindet. Diese Steuerung erfolgt so, daß während des Leervorschubs des Werkzeugs dieses Steuerorgan die Versorgungsleitung der ersten Arbeitskammer mit der zu dem Vorratsbehälter führenden Leitung verbindet. Dadurch kann aus dem Vorratsbehälter Flüssigkeit in die erste Arbeitskammer nachströmen, wenn bei einer von oben nach unten erfolgenden Vorschubbewegung der Kolben und das Werkzeug unter der Wirkung ihres Eigengewichts sich schneller abwärts zu bewegen suchen, als es der maximalen Förderleistung der Pumpe entspricht. Erfolgt der Vorschub wieder in einer anderen Richtung als von oben nach unten, so kann die gleiche Wirkung durch eine Druckfeder erzielt werden, die in die erste Arbeitskammer eingebaut wird und den Kolben in der gleichen Richtung vorzutreiben sucht, wie die in diese Kammer eingeführte Antriebsflüssigkeit.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen

gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι einen Schnitt durch eine einfache Bauart des eigentlichen Differenzialreglers,
Fig. 2 eine schematische Darstellung, aus der zu erkennen ist, wie sich dieser Regler in eine hydraulische und bzw. oder pneumatische Regelanlage einfügt,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche schematische Darstellung, einer Regelanlage mit einigen Ergänzungseinrichtungen, die nötig sind, um zwei Ausführungsformen zu erhalten, die es erlauben, dem Werkzeug beim Leervorschub eine erhöhte Geschwindigkeit zu erteilen, und zwar einmal in dem Falle, in dem diese Bewegung von oben nach unten erfolgt, und zum anderen in dem Falle, in dem sie in irgendeiner anderen Richtung erfolgt,

Fig. 4 einen Schnitt durch den eigentlichen Differentialregler einer anderen Regelanlage, die ebenso falls eine erhöhte Geschwindigkeit des Werkzeugs beim Leervorschub ermöglicht,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer mit diesem Regler ausgerüsteten hydraulischen und bzw. oder pneumatischen Regelanlage und
»5 Fig. 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Differentialreglers.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform befindet sich in dem Zylinder 1 ein Steuerkolben 3, dessen Kolbenstange eine Membran 17 trägt, die durch die Feder 12, die als statische Ausgleichskraft wirkt, gegen eine entsprechende Fläche des Reglerkörpers 2 gedrückt wird. Je nach der Stellung des Kolbens, die durch die Membran 17 bestimmt wird, schließt der Kolben 3 die öffnungen 4, die die Rohrleitungen A und A₁ miteinander verbinden, ab oder gibt sie frei. Die Leitung A führt zu der Leitung B, durch die die Kammer T₁ des Servomotors mit Antriebsflüssigkeit versorgt wird, während die Leitung A₁ als Rückflußleitung dient.

Der Reglerkörper 2 weist eine Bohrung 16 auf, die mit der in die Kammer T des Servomotors einmündenden Leitung E sowie mit den Bohrungen 38 und 20 in Verbindung steht. An die letztere ist die zu dem Verteiler D führende Leitung E₁ angeschlossen. Durch die Kammer 22 erstreckt sich das Steuerventil 8, das durch die Membran 7 betätigt wird, deren eine Seite durch den Druck in der Leitung E und der Kammer 22 und deren andere Seite durch den in der Leitung A herrschenden Druck beaufschlagt wird. Die Feder 11, deren Aufgabe später beschrieben wird, sucht das Ventil in eine Stellung zu bewegen, in der es den Durchgang von der Kammer 22 zu der Bohrung 38 ganz frei gibt. Au dem der Leitung E entgegengesetzten Ende der Bohrung 16 befindet sich eine Querbohrung 39 zu der Membran 17 und eine Überströmbohrung 18, die zu der Bohrung 20 führt und willkürlich durch das mittels des Handgriffs 36 zu betätigende Ventil 19 abgeschlossen werden kann.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende: Wird der Kammer T₁ des Servomotors durch den Verteiler D über die Leitung B Antriebsflüssigkeit zugeführt, so wirkt diese auf den Kolben X und drückt ihn vorwärts. Dabei fließt die in der Kammer T enthaltene Flüssigkeit durch die Leitung E, die Kammer 22 und die Bohrungen 38 und 20 zu der Leitung E₁. Ein bestimmter Teil der Flüssigkeit entweicht dabei in die Bohrung 16 und durch die Überströmbohrung 18, die durch das Ventil 19 in bestimmter gewollter Weise freigegeben ist, ebenfalls in die Bohrung 20 und von dieser in die Leitung E₁. Der Kolben X hat hierbei keine wesentlichen Widerstände zu überwinden, so daß seine Geschwindigkeit praktisch durch die von j der Pumpe P geförderte Flüssigkeitsmenge bestimmt wird. Tatsächlich sind nur die Reibungswiderstände zu überwinden, und der Druck der Antriebsflüssigkeit in der Leitung B, der Zweigleitung A und der Kammer der Membran 7 wird so sein, daß die Feder 11, die in bestimmter Weise eingestellt werden kann, die Membran zusammen mit dem Abschlußventil 8 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung hält und somit ein schnelles Entweichen der Flüssigkeit aus der Kammer T über die Leitung E und die übrigen, schon aufgeführten Bohrungen ermöglicht. Kann die Flüssigkeit auf diese Weise frei entweichen, so genügt der sich in der Bohrung 16 einstellende Druck nicht dazu, die den Kolben 3 steuernde Membran 17 zu bewegen, so daß die gesamte von der Pumpe P geförderte Flüssigkeitsmenge dazu benutzt wird, den Kolben X des Servomotors zu bewegen.

Sobald aber der Kolben X oder das mit ihm in Verbindung stehende Werkzeug einen Widerstand zu überwinden hat, wird der Kraftbedarf größer. Dann steigt der Druck in der Kammer T₁, der Leitung B und der Zweigleitung A an. Dadurch werden die Membran 7 und das Ventil 8 nach links herübergedrückt und so die Verbindung zwischen der Kammer 22 und der Bohrung 38 unterbrochen. Die aus der Kammer T zurückfließende Flüssigkeit kann also nur noch über die Überströmbohrung 18 entweichen, deren Durchflußquerschnitt vorher durch das mittels des Handgriffs 36 zu betätigende Ventil 19 so eingestellt worden ist, daß das Werkzeug während seiner Arbeit die für diese Arbeit günstigste Geschwindigkeit erhält. Die Förderleistung der Pumpe bleibt dabei immer konstant, und der Kolben X hat das Bestreben, seine ursprüngliche Geschwindigkeit beizubehalten. Auf diese Weise erhöht sich der Druck in der Kammer T, der Leitung E und der Bohrung 16 im gleichen Maße wie der Widerstand, den die Flüssigkeit überwinden muß, um durch die Überströmöffnung 18 zu entweichen. Dieser Druck wirkt auf die Membran 17 und drückt diese und damit den Kolben 3 nach rechts, der dadurch die öffnungen 4 freigibt und so die Verbindung zwischen den Leitungen A iao und A₁ herstellt. Infolgedessen kann ein bestimmter Teil der Antriebsflüssigkeit über die so hergestellte Verbindung fließen, wodurch sich der Druck in der Kammer T₁ und die Antriebskraft für den Kolben X vermindert, dessen Bewegung sich von da an entsprechend dem Entweichen von Flüssigkeit durch

die Überströmbohrung i8 verlangsamt. Der in der Kammer T, der Leitung E und der Bohrung 16 herrschende Druck vermindert sich dadurch ebenfalls, wodurch es der Feder 12, die entsprechend den Querschnitten der verschiedenen Leitungen vorher eingestellt wurde, ermöglicht wird, den Kolben 3 und die Membran 17 in ihre ursprüngliche Stellung zurückzudrücken und dadurch die öffnungen 4 in einem Maße abzuschließen, das von der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung und verschiedenen anderen damit zusammenhängenden Erscheinungen abhängt.

Wenn der Verteiler D in einem gewollten und vorher durch die Einstellung der Regelorgane 23, 24 bestimmten Augenblick den Arbeitsvorschub des Kolbens X unterbricht und die Bewegung umkehrt, so dringt die Antriebsflüssigkeit über die Leitung E₁ in die Bohrungen 16 und 38 ein und öffnet im Zusammenwirken mit der Feder 11 das Steuerventil 8, so daß die Flüssigkeit in die Kammer 22 und durch die Leitung E in die Kammer T des Servomotors gelangen kann. Andererseits stellt sich, da der Kolben X ja bei seiner rückläufigen Bewegung den Widerstand der unter seiner größeren Fläche befindliehen Flüssigkeit überwinden muß, ein bestimmter Druck in der Kammer T und in allen mit ihr verbundenen Leitungen, so auch in der Bohrung 16 ein, der die Membran 17 und den Kolben 3 nach rechts drückt, so daß die öffnungen 4 wieder freigegeben werden. Durch diese öffnungen kann ein zusätzlicher Teil an Flüssigkeit durch die Leitungen A und A₁ entweichen und so den Rücklauf des Kolbens X beschleunigen.

Es ist einleuchtend, daß, wenn beim Arbeitsvorschub des Kolbens X die Belastung plötzlich verschwinden sollte, die schnelle Bewegung durch die Funktion der vorbeschriebenen Organe selbsttätig und augenblicklich wiederhergestellt wird und der umgekehrte Vorgang ebenfalls selbsttätig erfolgt, wenn die Belastung wieder auftritt.

In Fig. 3 ist eine etwas abgeänderte Anordnung der Regelanlage gemäß Fig. 2 dargestellt, durch die es möglich ist, dem Werkzeug und dem Kolben, mit dem es verbunden ist, während des Leervorschubs eine größere Geschwindigkeit zu geben, als sie der maximalen Förderleistung der Pumpe entspricht.

Wenn dieser Leervorschub von oben nach unten erfolgt, so genügt es, eine zusätzliche, mit einem Rückschlagventil 33' versehene Leitung C (s. Fig. 3) vorzusehen, die die Arbeitskammer des Servomotors mit dem Vorratsbehälter für die Antriebsflüssigkeit verbindet.

Versorgt der Verteiler D die Arbeitskammer T₁ mit Antriebsflüssigkeit und ist die Kammer T mit den Rückströmleitungen verbunden, so vollführt der Kolben X seine von oben nach unten gerichtete Vorschubbewegung unter der gemeinsamen Wirkung der durch die Leitung B zugeführten Antriebsflüssigkeit und seines Eigengewichts (im Sinne der Zeichnung erfolgt die Bewegung von unten nach oben). Dadurch kann der Kolben ein größeres Volumen hinter sich frei machen, als es der Förderleistung der Pumpe P entspricht. Die fehlende Flüssigkeitsmenge saugt sich der Kolben durch die Leitung C über das Rückschlagventil 33' aus dem Vorratsbehälter Z an. Auf diese Weise ergibt sich selbsttätig eine höhere Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs, als sie der größten Förderleistung der Pumpe entspricht.

Erfolgt die Vorschubbewegung in einer anderen Richtung als von oben nach unten (im Sinne der Zeichnung von unten nach oben), so genügt es, in die Arbeitskammer des Servomotors eine Druckfeder K einzubauen, die ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist, aber nur für diesen Fall in Frage kommt. Diese Feder wirkt während des Vorschubs zusammen mit der von der Pumpe gefö-derten Antriebsflüssigkeit auf den Kolben, wobei wiederum die von der Pumpe zu wenig geförderte Flüssigkeit durch die Leitung C und das Rückschlagventil 33' aus dem Vorratsbehälter angesaugt wird.

Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es ebenfalls, dem Werkzeug bei seinem Leervorschub eine höhere Geschwindigkeit zu erteilen, als sie der maximalen Förderleistung der Pumpe entspricht. Der in Fig. 1 dargestellte Regler ist hier durch zusätzliche Organe vervollständigt und die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist wie folgt abgeändert: An dem Reglerkörper 2 ist ein Zwischenstück 30 befestigt, das außer der schon beschriebenen Membran 7 eine weitere Membran 31 enthält, die den Verteilerkolben 32 steuert, der in dem Zylinder 40 hin und her geschoben werden kann. Dieser Zylinder ist einerseits über die öffnung 33 mit der in die Kammer T₁ des Servomotors einmündenden Leitung F und andererseits über die öffnung 34 mit der in den Vorratsbehälter Z einmündenden Leitung C und über die Öffnung 35 mit der Leitung B₁ verbunden, die von der Leitung B abgezweigt ist. Alle diese Öffnungen können durch den Kolben 32 freigegeben oder abgedeckt werden. Die Leitung A, die ebenfalls von der Leitung B abgezweigt ist, verläuft quer durch das Zwischenstück 30, so daß die durch diese Leitung geförderte Flüssigkeit gleichzeitig auf die beiden Membranen 7 und 31 wirkt, und mündet dann in den Zylinder 1 ein, wie dies schon eingangs mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde.

Der Zylinder des Servomotors enthält außer dem no Kolben X einen kleinen Kolben X₁, der ihn durchdringt und so in den Zylinder Y eingreift, welcher durch einen Ansatz des Kolbens X gebildet wird. Die Leitung B verbindet das Innere dieses Zylinders Y durch den Kolben X₁ hindurch mit dem Verteiler D. Ist der Kolben so angeordnet, daß seine senkrechte Abwärtsbewegung mit dem Vorschub zusammenfällt, so kann er während des Vorschubs unter der gemeinsamen Wirkung seines Eigengewichts und der Höchstförderleistung der Pumpe/³ eine erhöhte Geschwindigkeit annehmen. Die in Fig. 5 dargestellte Feder K ist in diesem Falle überflüssig. Erfolgt aber der Vorschub in irgendeiner anderen Richtung als von oben nach unten (im Sinne der Zeichnung von unten nach oben), so verfügt man nicht mehr über das Kolbengewicht

zur Beschleunigung dieser Bewegung. In diesem Falle ordnet man die Druckfeder Ä' in dem Zylinder des Servomotors an, die dann dem Kolben und dem Werkzeug die gewünschte Beschleunigung erteilt.

Die Wirkungsweise ist in beiden Fällen die folgende: Versorgt der Verteiler D den Zylinder Y über die Leitung B und durch den Kolben X₁ mit Flüssigkeit, wobei die Kammer T₁ des Servomotors

ίο mit den Rückflußleitungen in Verbindung gebracht wird, so wird der Kolben X unter der gemeinsamen Wirkung der Antriebsflüssigkeit und seines Eigengewichts eine beschleunigte Abwärtsbewegung (im Sinne der Zeichnung Aufwärtsbewegung) annehmen. In dem !"alle, in dem der Kolben und das mit ihm verbundene Werkzeug während ihres Arbeitsvorschubs eine andere Bewegungsrichtung als von oben nach unten (im Sinne der Zeichnung von unten nach oben) haben, wird die Wirkung des Eigengewichts durch die der Feder K ersetzt, die in Fig. 5 eingezeichnet ist. Die Antriebsflüssigkeit nimmt in diesem Augenblick in der Leitung B und der Zweigleitung A einen bestimmten Druck an und die beiden Membranen 7 und 31 bewegen sich nicht, so daß die Bewegung des Kolbens X in der Kammer T₁ ein Vakuum hervorruft, wodurch Flüssigkeit durch die Leitung F, die öffnungen 33 und 34 und die Leitung C (s. Fig. 5) angesaugt wird. Sobald die Bewegung des Kolbens oder des mit ihm verbundenen Werkzeugs auf einen Widerstand stößt, steigt der Druck der Antriebsflüssigkeit schnell an, und zwar sowohl in der Kammer Y als auch in der LeitungB und ihrer Zweigleitung^. Sobald der Druck eine bestimmte Höhe überschreitet, drückt die Flüssigkeit die beiden Membranen 7 und 31 zurück und damit auch den Steuerkolben 32, wodurch die öffnung 34 abgeschlossen und die Öffnung 35 geöffnet wird. Infolgedessen wird nun die Leitung F mit der Leitung B₁ verbunden, so daß die Antriebsflüssigkeit in die Kammer T₁ gelangen kann und somit auf die ganze Kolbenfläche wirken kann. Die Bewegung des Kolbens X wird von diesem Zeitpunkt ab also durch die Organe gesteuert, deren Wirkungsweise bereits beschrieben wurde.

Wenn am Ende des Arbeitsvorschubs durch die Einwirkung des Verteilers D diese Bewegung des Kolbens umgekehrt wird, nimmt die Membran zusätzlich zu den bereits beschriebenen Erscheinungen die in Fig. 4 dargestellte Stellung ein und erlaubt es der infolge der Kolbenbewegung aus der Kammer T₁ zurückfließenden Antriebsflüssigkeit, teilweise durch die Leitung F, die öffnungen 33 und 34 und die Leitung C in den Vorratsbehälter Z zu fließen.

Beim Arbeiten der Maschine in der vorstehend beschriebenen Weise stellt sich in den Leitungen A und E ein bestimmtes Druckverhältnis ein, von dem die Regelmäßigkeit der Bewegungen der Maschine oder des Werkzeugs abhängt.

Dieses Druckverhältnis hängt von der Menge an Antriebsflüssigkeit ab, die in einem bestimmten Augenblick durch die öffnungen 4 entweichen, die in genau errechneter Weise durch den Steuerkolben 3 freigegeben werden. Dieser Steuerkolben wird durch die Wirkung der Membran 17 und die Gegenwirkung der Feder 12 im Gleichgewicht gehalten.

Es wurde festgestellt, daß unter bestimmten Arbeitsbedingungen plötzliche Druckänderungen der Antriebsflüssigkeit in der Leitung A entstehen können, z. B. beim plötzlichen Auslauf des Werkzeugs oder Stahls vom Werkstück, durch die die Antriebsflüssigkeit beim Entweichen durch die öffnungen 4 eine Wirkung ausüben kann, die der der Membran 17 entgegengesetzt ist, und dadurch das Gleichgewicht des Steuerkolbens 3 stört. Das Druckverhältnis zwischen den Leitungen A und E wird davon beeinflußt, und die Bewegung der Maschine kann auf Grund dieser Tatsache vorher bestimmbaren Beschleunigungen unterworfen werden.

Um diese unerwünschten Erscheinungen zu verhindern oder sie abzuwenden, kann man in die beschriebene Differentialregeleinrichtung einen Servostabilisator einbauen, dessen Aufgabe es ist, den Steuerkolben 3 in dem gewünschten Gleichgewicht zu halten, oder auf ihn im entgegengesetzten Sinne so einzuwirken, daß entsprechend dem Umfang seiner Wirkung eine Verzögerung, das Gleich- go gewicht oder eine Beschleunigung der Maschine hervorgerufen wird.

Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt, die die Anwendung dieser Verbesserung auf die Bauart gemäß Fig. ϊ zeigt. Hier ist eine Kammer 40 vorgesehen, die durch die Leitung 43 mit der Leitung A in Verbindung steht und eine Membran 41 enthält, die mittels einer Stange 42 mit der Rückseite des Steuerkolbens 3 verbunden ist. Andererseits mündet eine mit der Leitung E in Verbindung stehende Leitung49 in eine Kammer 45, die eine Membran 50 enthält. Die an dieser Membran befestigte Kolbenstange 46 trägt das Ventil 48, das eine Austrittsöffnung 51 schließt oder öffnet. Die Feder 47 sichert der Membran 50 eine bestimmte einstellbare Trägheit. An Stelle der Kammern und Membranen können auch Zylinder und Kolben vorgesehen werden.

Die in der Leitung A herrschenden Drücke stellen sich auch in der Kammer 40 ein, wodurch über die Membran 41 und die Stange 42 eine Verstellung des Kolbens 3 stattfindet. In dem Falle, in dem die Wirkung dieser Drücke die gemeinsame Wirkung übertrifft, die einerseits der in der Leitung E herrschende, auf die Membran 17 wirkende Druck und andererseits der beim Entweichen der Antriebsflüssigkeit durch die öffnungen 4 auf den Kolben 3 wirkende Druck ausübt, wird sich dieser Kolben derart bewegen, daß die öffnungen 4 abgeschlossen werden. Das hat zur Folge, daß sich der Druck in der Leitung E steigert und infolgedessen auch die Geschwindigkeit des Vorschubs erhöht. Aber dieses Anwachsen des Drucks in der Leitung E wird auch durch die Leitung 49 auf die Kammer 45 übertragen, wo er so auf die Membran 50 wirkt, daß sich das Ventil 48 öffnet. Dadurch vermindert sich

nun der Druck in der Kammer 40, was eine Bewegung der Membran 17 und des Kolbens 3 und damit eine Freigabe der öffnungen 4 zur Folge hat. Dadurch entsteht ein starker Druckabfall inderLeitung E, wodurch das Ventil 48 wieder geschlossen wird. Bei den entgegengesetzten Erscheinungen, d. h. wenn in der Leitung E ein Druckabfall eintritt, greifen die verschiedenen Organe im entgegengesetzten Sinne ein.

Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich wohlgemerkt nur um Beispiele. Es ist daher ohne weiteres möglich, bestimmte Abweichungen von den Bauarten vorzunehmen, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen ' wird. So kann z. B. der Kolben des Servomotors fest und der Zylinder beweglich angeordnet und mit dem Werkzeugträger verbunden werden, und ebenso können statt der Membranen Kolben vorgesehen werden.

Auch kann das ganze Servoaggregat, das in der Kammer 45 angeordnet ist, durch eine von Hand regelbare Einrichtung vervollständigt oder ersetzt werden, beispielsweise durch ein Nadelventil. Indem man diesem eine mehr oder weniger große öffnung gibt, kann man die Wirkung der Membran 41 verstärken oder abschwächen und den Steuerkolben 3 auf diese Weise in dem gewünschten Gleichgewicht halten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbsttätige Regelvorrichtung für die Geschwindigkeit von hydraulisch und bzw. oder pneumatisch übertragenen Bewegungen, insbesondere für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Versorgungsleitung (B) für die Arbeitskammer (T₁) des Servomotors zwischen letzterer und dem Verteiler (D) eine Leitung (A) abgezweigt ist, die zu dem Vorratsbehälter (Z) für die Antriebsflüssigkeit zurückführt, und daß in diese Zweigleitung und in die Leitung (E), die von dem Verteiler (D) zu der der Kammer (T₁) gegenüberliegenden Kammer (T) des Servomotors führt, ein Steuerorgan eingeschaltet ist, das mehrere von Hand einstellbare Ventile (3,8,19) aufweist, die unter der Wirkung von Federn (11, 12) und Membranen (7, 17) stehen, von denen die letzteren von den Drücken beaufschlagt werden, die sich bei den verschiedenen Arbeitszuständen der Maschine in der Leitung (E) und der Zweigleitung (A) einstellen, wobei diese Ventile so zusammen arbeiten, daß beim Leervorschub die Zweigleitung (A) abgeschlossen und die Leitung (E) weit geöffnet ist, bei dem Arbeitsvorschub die Zweigleitung (A) und die Leitung (E) in einem ganz bestimmten, vorher genau eingestellten Verhältnis zueinander teilweise abgeschlossen sind und bei dem Rücklauf beide Leitungen (A, E) weit geöffnet sind.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 für eine Werkzeugmaschine, deren Werkzeugvorschub von oben nach unten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche, mit einem Rückschlagventil (33') versehene Leitung (C) vorgesehen ist, die die Arbeitskammer (T₁) des Servomotors unmittelbar mit dem Vorratsbehälter (Z) für die Antriebsflüssigkeit verbindet.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 für eine Werkzeugmaschine, deren Werkzeugvorschub in einer anderen Richtung als von oben nach unten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche, mit einem Rückschlagventil (33') versehene Leitung (C) vorgesehen ist, die die Arbeitskammer (T₁) des Servomotors unmittelbar mit dem Vorratsbehälter (Z) für die Antriebsflüssigkeit verbindet, und daß in die Arbeitskammer (7^₁) eine Druckfeder (K) eingebaut ist, die den Kolben (X) in dem gleichen Sinne wie die in diese Kammer eingeführte Antriebsflüssigkeit vorzutreiben sucht.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines in dem Kolben (X) des Servomotors vorgesehenen Zylinders ein kleinerer Kolben (X₁) angeordnet ist, so daß eine von der normalen Arbeitskammer (T₁) getrennte zweite Arbeitskammer (F) entsteht, und daß das Steuerorgan (3) auf eine Zweigleitung (A) wirkt, die von der Versorgungsleitung (B) für die zweite Kammer (F) abgezweigt ist, während ein weiteres Steuerorgan, das mit dem Steuerorgan (3) zusammen arbeitet, bei gemeinsamer Tätigkeit einer Membran (31) und eines Verteilerkolbens (32) gleichzeitig eine Zweigleitung (B₁) der Versorgungsleitung für die erste Arbeitskammer (T₁) und eine Leitung (C), die das zusätzliche Steuerorgan mit dem Vorratsbehälter (Z) verbindet, derart steuert, daß während des Leervorschubs des Werkzeugs die Versorgungsleitung (F) der ersten Arbeitskammer (T₁) mit der zu dem Vorratsbehälter (Z) führenden Leitung (C) verbunden ist.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß die Vorschubbewegung in einer anderen Richtung als von oben nach unten erfolgt, in die Arbeitskammer (T₁) eine Druckfeder (K) eingebaut ist, die den Kolben (X) im gleichen Sinne wie die in die Kammer (F) eingeführte Antriebsflüssigkeit vorzutreiben sucht.

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Stabilisator, der aus einer Kammer (40) oder einem Zylinder mit einer unter der Wirkung des Arbeitsdrucks der Antriebsflüssigkeit stehenden Membran (41) oder einem Kolben besteht, die bzw. der auf den Steuerkolben (3) so einwirkt, daß die Wirkungen, die den Steuerkolben (3) zur Freigabe der öffnungen (4) veranlassen, ausgeglichen oder aufgehoben werden und daß der Steuerkolben

(3) in einem Gleichgewichtszustand gehalten wird, um das in den Rückflußleitungen erforderliche Gleichbleiben des Drucks zu erzielen.

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 6, ge-

kennzeichnet durch eine selbsttätige oder von Hand einstellbare Vorrichtung (48 bis 51), durch die der in der Kammer (40) herrschende Druck genau auf den zur Erzielung des gewünschten Gleichgewichtszustands des Steuerkolbens (3) erforderlichen Wert eingestellt werden kann.

8. Regelvorrichtung nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet durch ein Ventil (48, 51) das durch eine Membran (50) oder einen Kolben gesteuert wird, die bzw. der unter der Wirkung des in der Leitung (E) herrschenden Drucks steht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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