Hydrostatische Steuereinrichtung zum stufenlosen Einstellen einer hydraulischen Regelpumpe für den Antrieb eines gleichmässig hin- und hergehenden Maschinenkörpers Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Steuerein richtung zum stufenlosen Einstellen einer hydraulischen Regelpumpe für den Antrieb eines gleichmässig hin- und hergehenden Maschinenkörpers, insbesondere des Ar beitstisches einer Werkzeugmaschine,
wobei dessen Ge schwindigkeit durch die von der Regelpumpe geförderte Druckmittelmenge gegeben ist und die Umkehr der Be wegungsrichtung des Maschinenkörpers durch die Um kehr der Flussrichtung des Druckmittels mittels Über nullsteuerung der genannten Pumpe über einen Schwenkhebel erfolgt und die Gleichmässigkeit der Ge schwindigkeit in beiden Bewegungsrichtungen durch gleich grosses Ausschwenken des Schwenkhebels von der Mitten- bzw. Nullstellung aus in beiden Richtungen gewährleistet ist.
Steuereinrichtungen, mit denen die Geschwindigkeit eines hin- und hergehenden Maschinenkörpers regelbar ist, sind bekannt. So ist z. B. eine Vorrichtung zum Ein stellen verschiedener Geschwindigkeiten eines hin- und hergehenden Maschinenkörpers, z. B. eines Tisches einer Metallhobelmaschine, bekannt, der hydraulisch, mit Hilfe einer gegenläufig verstellbaren Regelpumpe, ange trieben wird, wobei für den Verstellkörper der Regel pumpe einstellbare Anschläge vorgesehen sind. Die An schläge sind während der Bewegung des Maschinenkör pers durch eine ferngesteuerte Hilfskraft, vorzugsweise elektromotorisch, verstellbar.
Diese rein mechanisch wirkende Steuereinrichtung, bei welcher der Verstellkörper der Regelpumpe aus wechselbaren, gekrümmten Schubkurvenschienen folgt, besteht aus einer solchen Vielzahl von Elementen, dass ihre Verwendung infolge der weiträumigen und kost spieligen Bauweise den heutigen Anforderungen nicht mehr entspricht.
Weiterhin ist eine hydrostatische Getriebeanordnung bekannt, bei welcher der Umsteuerkolbenschieber und das Steuerorgan der Pumpe mit Führungszapfen in einer Kulisse der gemeinsamen Schwinge geführt werden. Da bei ist der Schwerpunkt des Steuerorgans der Pumpe zwischen denn Schwerpunkt des Umsteuerkolbenschie- bers und dem durch die Spindel verstellbaren Drehpunkt angeordnet.
Mit diesem Lösungsweg werden die an eine hydro statische Getriebeanordnung zur Erzeugung geradliniger Wechselbewegungen gestellten Anforderungen in weit gehendem Umfange erfüllt. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch darin, dass die Getriebeanordnung schwer einstellbar ist. Weiterhin ist die konstruktive Gestaltung sehr raumbeanspruchend und infolge der erforderlichen speziellen Ausführung sehr kostspielig.
Eine weitere bekannte hydrostatische Steuereinrich tung für hin- und hergehende Bewegung sieht vor, bei einer relativ geringen Anzahl der zu Verwendung kom menden hydraulischen Bauelemente oder Funktionsein heiten eine optimale Verwendung gebräuchlicher oder genormter Einzelteile oder Funktionselemente einzu- schliessen. Die Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit erfolgt dadurch, dass der Schwenkzapfen der Arbeits pumpe in eine der beiderseitigen Wegbegrenzung die nende Klaue mit vorzugsweisen V-förmigen Anschlägen eingreift.
Bei der konstruktiven Gestaltung derselben ist eine weiträumige Bauweise ebenfalls unvermeidlich und schliesst die Verwendung für spezielle Zwecke beson ders bei dem Einsatz der relativ klein gestalteten Axial kolbenpumpe aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Steuereinrichtung zum stufenlosen Ein stellen einer hydraulischen Regelpumpe für den Antrieb eines gleichmässig hin- und hergehenden Maschinen körpers durch symmetrische übernullsteuerung der hy draulischen Pumpe zu schaffen, bei welcher durch die Kombination an sich bekannter Teile und Funktions elemente die genannten Nachteile vermieden werden. Die Kombination der Teile und Funktionselemente soll dabei so erfolgen, dass einzelne nach dem Baukasten prinzip montierbare Funktionseinheiten gebildet wer den, welche die gestellten Anforderungen, wie z. B.
Um steuergenauigkeit, beliebig einstellbare Arbeitsgeschwin- digkeit, Sicherung gegen Funktionsstörung und Fernbe dienung der Steuereinrichtung, gewährleisten.
Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung ist gekenn zeichnet durch zwei in einem Gehäuse angeordnete, dem Schwenkhebel je eine entgegengesetzte Bewegungsrich tung erteilende Stellkolben, zu deren Wegbegrenzung zwei durch Stellspindeln einstellbare Druckstücke vor handen sind, wobei die Stellkolben durch einen Um steuer-Schaltschieber wechselseitig beaufschlagbar sind, und durch an den Stellspindeln angeordnete Zahnräder, welche mit weiteren, die gleichzeitige und symmetrische Verstellung der Druckstücke gewährleistenden übertra- gungselementen verbunden sind, ferner gekennzeichnet durch am Schwenkhebel anzugreifen bestimmte,
dessen genaue Mittenstellung gewährleistende Mittenstellkol- ben, welche über einen Mittenstellungs-Schaltschieber gleichzeitig beaufschlagbar sind.
Die wesentlichsten Vorteile der vorliegenden hydro statischen Steuereinrichtung bestehen darin, dass mit einer relativ geringen Anzahl vorwiegend standardisier ter Teile eine Steuereinrichtung geschaffen werden kann, welche eine einfache und raumsparende Bauweise ge währleistet. Der konstruktive Aufbau schafft weiterhin die Möglichkeit, einzelne Funktionseinheiten, wie z. B. Umsteuereinheit, Vorschubstelleinheit, Motorstellan- trieb, Nullstelleinheit, zu bilden, welche kombinations fähig sind und den Anforderungen entsprechend Ver wendung finden können.
Die Kombinationsmöglichkeit garantiert eine vielfache Verwendung der Steuereinrich-. tung. Besonders vorteilhaft ist, dass die unbedingt sichere Funktion und die genaue Einstellung der in beiden Be wegungsrichtungen immer gleichen Vorschubgeschwin- digkeit, welche auch während des Betriebes möglich ist, mittels Fernbedienung erfolgen kann und durch eine Fernanzeige kontrollierbar ist.
Nachfolgend ist die Erfindung an zwei Ausführungs beispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Steuereinrichtung mit axialer Anordnung der Stell- und der Nullstellkolben, Fig. 2 eine Steuereinrichtung mit paralleler Anord nung der Stell- und der Nullstellkolben.
Gemäss Fig. 1 sind in einem Gehäuse 1 zwei gegen einander wirkende Kolben 2; 2' axial beweglich angeord net, welche am einen Ende eines Schwenkhebels 3 einer nicht dargestellten, über Null steuerbaren Pumpe angrei fen. Die zueinander entgegengesetzten Flächen der Stell kolben 2; 2' grenzen in das Gehäuse 1 eingearbeitete Zy linderräume 4 ab, welche mit Leitungen 5; 6 in Verbin dung stehen. In bezug auf den Schwenkhebel 3 entgegen gesetzt sind Druckstücke 7 zur Wegbegrenzung der Stell kolben 2; 2' angeordnet, welche gleichachsig mit densel ben im Gehäuse 1 untergebracht und in bekannter Weise gegen Verdrehung gesichert sind. Die Druckstücke 7 sind mit im Gehäuse 1 drehbar gelagerten und gegen axiale Verschiebung gesicherten Stehspindeln 8; 8' mit tels Gewinde verbunden.
An den ausserhalb des Gehäu ses 1 befindlichen Enden der Stellspindeln 8; 8' sind erste Zahnräder 9; 9' fest angeordnet, in welche zweite Zahnräder 10; 10' eingreifen. Die zweiten Zahnräder 10; 10' sind mit einer zwischen denselben angeordneten Ge windespindel 11 fest verbunden, auf der Betätigungs elemente 12; 12' mittels Gewinde axial beweglich ange ordnet sind. Die Betätigungselemente 12; 12' sind in bekannter Weise gegen Verdrehung gesichert und auf der Gewindespindel 11 so angeordnet, dass in den je weiligen Endstellungen Betätigungsverbindung zwischen einem der Betätigungselemente 12; 12' und einem Schaltelement 13; 13' besteht.
Mit der Stelleinrichtung, beispielsweise der Stellspin- del 8, ist ein hydraulischer oder elektrischer Motor M verbunden, wobei die Schaltelemente 13; 13' je nach der Wahl des Motors M als hydraulische oder elektrische Elemente ausgebildet sind.
Mit der Gewindespindel 11 ist weiterhin ein durch diese verstellbarer Hebel 14 verbunden, welcher der me chanischen Anzeige oder mittels eines Widerstandes der elektrischen Fernanzeige dient. Am anderen, der be schriebenen Stelleinrichtung entgegengesetzten Ende des Schwenkhebels 3 ist ein Gehäuse 15 angeordnet, in dem zwei entgegengesetzt und gegen den Schwenkhebel 3 wirkende Mittenstell-Kolben 16; 16' axial beweglich un tergebracht sind. Im Gehäuse 15 befinden sich Druck räume 17; 17', welche mit Ringflächen 18 abgegrenzt sind und an denen zur Wegbegrenzung an den Mitten stell-Kolben 16; 16' angearbeitete Bunde 19 anliegen können.
An der gegen den Schwenkhebel gerichteten Seite der Kolben 16; 16' befinden sich verstellbare An schläge 20. Die Druckräume 17; 17' sind über eine Lei tung 21 miteinander verbunden, welche weiterhin zu einem Mittenstellungs-Schaltschieber 22 führt. Vom Mittenstellungs-Schaltschieber 22 führen eine Leitung 23 zu einer nicht dargestellten Druckmittelquelle, bei spielsweise einer Pumpe, sowie eine Leitung 24 zu einem Umsteuer-Schaltschieber 26, an den weiterhin die Lei tungen 5 ; 6 angeschlossen sind.
Vom Mittenstellungs- Schaltschieber 22 führt weiterhin eine Leitung 29 zu einer Leitung 25, durch welche der Umsteuer-Schalt- schieber 26 über eine Regeleinrichtung 27, beispiels weise bestehend aus einem Druckhalteventil und/oder einem Mengenregelventil, mit einem nicht dargestellten Ölbehälter verbunden ist.
Die Wirkungsweise dieser hydrostatischen Steuerein richtung ist wie folgt: In der Darstellung nach Fig. 1 ist der Mittenstel- lungs-Schaltschieber 22 so gestellt, dass das von der Druckmittelquelle geförderte Medium über die Leitung 23, die Leitung 24, zu dem Umsteuer-Schaltschieber 26 und die Leitung 5 in den linken Zylinderraum 4 gelangt, worauf der Stellkolben 2 den Schwenkhebel 3 in seine rechte (dargestellte) Ausschwenkstellung bringt.
Das aus dem rechten Zylinderraum 4' verdrängte Medium ge langt über die Leitung 6, den Umsteuer-Schaltschieber 26, die Leitung 25 und die Regeleinrichtung 27 in den nicht dargestellten Ölbehälter. Durch die Umstellung des Umsteuer-Schaltschiebers 26, die von Hand oder auto matisch, z. B. über Endanschläge, von dem betätigten Maschinenkörper vorgenommen werden kann, wird das Medium über die Leitung 6 dem rechten Zylinderraum 4' zugeführt, der Schwenkhebel 3 dadurch in seine linke Ausschwenkstellung gebracht und das dabei aus dem linken Zylinderraum 4 verdrängte Druckmittel abge führt.
Der Schwenkwinkel a des Schwenkhebels 3 und damit der Hub der zu regelnden Pumpe (nicht darge stellt) und damit die Geschwindigkeit des von diesem an getriebenen Maschinenkörpers wird dabei von der Stel lung der Druckstücke 7, 7' bestimmt. Die Druckstücke 7, 7' sind mit den Stehspindeln 8 durch entgegengesetzt wirksame Gewinde verbunden.
Zur Erläuterung der Wirkung wird angenommen, dass die Stehspindel 8 und die Gewindespindel 11 mit Rechtsgewinde und die Stellspindel 8' mit Linksgewinde versehen ist. Bei Rechtsdrehung der Stellspindel 8 durch den Motor M wird das linke Druckstück 7 in die ge zeigte äussere Endstellung gebracht. Durch die übertra- gung der Drehbewegung über die Zahnräder 9; 10, die Gewindespindel 11 und die Zahnräder 10'; 9' auf die Stehspindel 8' wird mittels Linksgewinde das rechte Druckstück 7' ebenfalls in die äussere Endstellung ge bracht.
Gleichzeitig werden die Betätigungselemente 12; 12' sowie der Hebel 14 nach rechts bewegt und bei Er reichung der äusseren Stellung der Motor M durch das Schaltelement 13' stillgesetzt. Bei umgekehrter Drehrich tung des Motors M werden die Druckstücke 7, 7' gegen einandergeführt und durch die Verkleinerung des Weges der Kolben 2; 2' der Schwenkwinkel a des Schwenk hebels 3 ebenfalls verkleinert. Die Betätigungselemente 12; 12' sowie der Hebel 14 werden dabei nach links be wegt und bei Erreichung der Grenzstellung der Motor M durch das Schaltelement 13 stillgesetzt.
Ausgehend von der jeweiligen Ausgangsstellung der Druckstücke 7 werden durch entsprechende Einschalt zeit des Motors M die Druckstücke 7 in die gewünschte Stellung gebracht und damit der mögliche Schwenkwin kel des Schwenkhebels 3 und damit das Fördervolumen der Hydraulikpumpe eingestellt.
Eine notwendige Nullstellung der über Null steuer baren Pumpe, welche der Mittenstellung des Schwenk hebels 3 entspricht, wird wie folgt erzielt: Durch die Umschaltung des Mittenstellungs-Schalt- schiebers 22 aus der vorerwähnten Lage werden die Lei tungen 5 oder 6 über die Leitung 24 mit der Leitung 29 und Regeleinrichtung 27 mit dem Ölbehälter verbunden.
Die von der Pumpe kommende Leitung 23 wird mit der Leitung 21 verbunden, und damit werden die beiden Druckräume 17;17' gleichzeitig mit Druckmedium beauf- schlagt. Die Mittenstell-Kolben 16; 16' werden gegen einander geführt, bis die Bunde 19 an den Ringflächen 18 anliegen. Die Anschläge 20 müssen so eingestellt sein, dass in der genannten Endstellung der Mittenstell-Kol- ben 16; 16' eine genaue Mittenstellung des Schwenk hebels 3 und damit die Nullstellung der über Null steuer baren Pumpe vorhanden ist.
Die schnelle Mittenstellung des Schwenkhebels 3 wird dadurch erreicht, dass mit der Regeleinrichtung 27 das durch die Leitung 25 zurückfliessende Medium un ter einem bestimmten geringen Druck gehalten wird, welcher beim normalen Betrieb der hydrostatischen Steuereinrichtung über die Leitung 29 in den Druckräu men 17; 17' ebenfalls vorhanden ist. Mit diesem gerin gen Druck werden die Mittenstell-Kolben 16; 16' in An schlagstellung gebracht, d. h. es werden z.
B., wie in Fig. 1 dargestellt, der Mittenstell-Kolben 16 mit seinem An schlag 20 an den Schwenkhebel 3 und der Mittenstell- Kolben 16' mit seinem Bund 19 an der Ringfläche 18 zur Anlage gebracht. Bei einer Umschaltung des Mitten- stellungs-Schaltschiebers 22 auf Mittenstellung ist in die ser dargestellten Lage zur Erreichung der Mittenstellung des Schwenkhebels 3 nur der restliche Weg des Mitten stell-Kolbens 16 zurückzulegen und dadurch unter Ver meidung jeden Leerlaufes das schnellste auf Mitte Stel len erreicht.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die die Ver stellung bewirkenden Stellkolben 2; 2' parallel nebenein ander angeordnet, deren axiale Beweglichkeit in analo ger Weise zum Ausführungsbeispiel nach Fig.1 durch axial verstellbare Druckstücke 7 begrenzt wird. Mit den Druckstücken 7 sind die Stellspindeln 8 analog verbun den, auf denen die Zahnräder 9; 9' fest angeordnet sind, in die ein die Bewegungsabhängigkeit gewährleistendes Zwischenzahnrad 28 eingreift.
In Richtung der Mittel achse der Stellkolben 2; 2' sind auf der anderen Seite des Schwenkhebels 3 zwei auf diesen wirkende und der Nullstellung dienende Mittenstell-Kolben 16 16' parallel zueinander angeordnet, welche wie im Ausführungsbei spiel nach Fig. 1 gestaltet sind. .
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 ist analog der Wirkungsweise des Ausführungs beispielen nach Fig. 1. Zur Erreichung einer gleichen Be wegungsrichtung der Druckstücke 7 sind die Stellspin- deln 8 mit gleichem Gewinde, d. h. mit Rechts- oder Linksgewinde, ausgestaltet.