Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Zeitglied gemäß der Gattung
des Anspruchs 1.
Für Bearbeitungsmaschinen werden zum Spannen der zu bearbeitenden
Werkstücke hydraulische Spannvonichtungen verwendet, die zwei oder mehrere hydraulische
Spannelemente besitzen können. Um ein exaktes Spannen des jeweiligen Werkstücks
sicherzustellen, ist es oftmals erforderlich, dass die einzelnen Spannelemente in
einer vorgegebenen zeitlichen Abfolge nacheinander beim Spannvorgang betätigt werden.
Dies könnte theoretisch dadurch realisiert werden, dass jedes Spannelement über
eine separate hydraulische Steuerleitung von einem externen Hydrauliksystem angesteuert
wird, jedoch ist dies in der Praxis nicht akzeptabel, da oft die Forderung besteht,
dass die verwendeten hydraulischen Spannvonichtungen möglichst nur über eine einzige
hydraulische Spann- und Löseleitung angesteuert werden sollen.
Aus der DE 1 840 781 U
ist ein als Zeitglied wirkendes Verzögerungselement bekannt, welches für pneumatische
und hydraulische Anlagen geeignet ist. Ein von einem Druckmedium betätigter Kolben
ist an einer Verdickung von einem O-Ring umschlossen, so dass der O-Ring den Druckraum
um die Kolbenstange in diesem Bereich so lange abschließt, bis der Kolben sich bis
zu einer Kolbenverjüngung verschoben hat. In dieser Position kann ein Steuerimpuls
an einer Ausgangsleitung abgenommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Zeitglied
zu schaffen, welches in hydraulischen Spannvonichtungen zur zeitverzögerten Ansteuerung
von Spannelementen einsetzbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen
Merkmale. Im erfindungsgemäßen Zeitglied sind ein Betätigungszylinder und ein von
diesem betätigbares Ventil angeordnet, welches auf Grund der Laufzeit der Kolbenstange
des Betätigungszylinders zeitverzögert geöffnet wird, wenn der Betätigungszylinder
hydraulisch angesteuert und von seiner Ausgangsposition in seine Endposition ausgelenkt
wird. Erst in der Endposition wird das Ventil von der Kolbenstange geöffnet, so
dass der Steuerdruck vom Eingang des Zeitglieds auf dessen Ausgang durchgeschaltet
wird. Der Ausgang des Zeitglieds kann somit beispielsweise an einen zweiten Spannzylinder
angeschlossen sein, der gegenüber einem direkt mit der eingangseitigen Steuerleitung
verbundenen ersten Spannzylinder entsprechend zeitverzögert betätigt wird.
Das erfindungsgemäße Zeitglied hat insbesondere den Vorteil, dass
die Laufzeit der Kolbenstange durch die Bauform des Betätigungszylinders und durch
eine Begrenzung des Volumenstroms des zur Ansteuerung eingespeisten Hydrauliköls
sehr genau definiert werden kann.
In der bevorzugten Ausführungsform wird zur Begrenzung des Volumenstroms
dem Betätigungszylinder eine drossel vorgeschaltet, Drosselwirkung einstellbar ist.
Dadurch lässt sich ein gewünschter Volumenstrom durch entsprechende Justierung der
Drossel einstellen, um somit eine gewünschte Laufzeit für die Kolbenstange und dementsprechend
eine geforderte Zeitverzögerung für die Durchschaltung der Steuerleitung auf den
Ausgang des Zeitglieds zu erhalten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Kolben des Betätigungszylinders
beidseitig hydraulisch angeströmt, wobei die dabei wirksame Kolbenfläche an der
Zylinderkopfseite größer ist als an der Seite, wo die Kolbenstange vom Kolben abragt.
Dadurch ergibt sich eine Reduzierung der den Kolben bewegenden Kraft, was sich bei
Anwendungsversuchen als vorteilhaft gezeigt hat. Bei Versuchen wurde dabei ein Betätigungszylinder
verwendet, der mit einer auf der Kolbenstange aufgesetzten Druckfeder ausgestattet
war, die den Kolben im Ruhezustand hält beziehungsweise bei druckloser Steuerleitung
in die Ausgangsposition drückt.
Das vom Betätigungszylinder über dessen Kolbenstange zu öffnende Ventil
kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Rückschlagventil ausgebildet sein,
wobei zusätzlich ein zwischen Kolbenstange und Ventil wirksamer Zwischenkolben vorgesehen
sein kann, um den Druckraum um das Ventil von dem Druckraum, in welchem die Kolbenstange
einliegt, sicher abtrennen zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Zeitglieds und
2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Zeitglied, wie in 1 schematisch dargestellt, jedoch
mit einem zusätzlichen Zwischenkolben vor dem Betätigungselement des Ventils.
1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines
erfindungsgemäßen Zeitglieds mit einem Betätigungszylinder 1, einem Ventil
2 und einer einstellbaren Drossel 3. Über einen Eingang
4 ist eine Hydraulikpumpe 5 an die Steuerleitung 6 des
Zeitglieds angeschlossen, die einerseits über die Drossel 3 zum Betätigungszylinder
1 und andererseits zum Ventil 2 führt. Wird das Ventil
2 ge6ffnet, wird der Eingang 4 über die Steuerleitung
6 und über das Ventil 2 auf den Ausgang 7 durchgeschaltet.
Am zusätzlich dargestellten Anschlusspunkt 8 liegt der gleiche Steuerdruck
an, wie am Eingang 4, wenn die externe Hydraulikpumpe 5 einen
entsprechenden Steuerdruck einspeist.
In 1 befindet sich der im Betätigungszylinder
1 einliegende Kolben 9 in seiner Ausgangsposition. Sobald die
Hydraulikpumpe 5 Steuerdruck auf die Steuerleitung 6 gibt, fließt
über die Drossel 3 ein reduzierter Volumenstrom in den
links vom Kolben 9 angeordneten Betätigungsdruckraum 10. Gleichzeitig
strömt über die Leitung 11 Hydrauliköl in den die Kolbenstange
12 umgebenden Gegendruckraum 13. Da die wirksame Fläche am Zylinderkopf
14 deutlich größer ist als die dem Gegendruckraum zugewandte Ringfläche
15, drückt die resultierende Kraft den Kolben 9 und damit auch
die Kolbenstange 12 in Pfeilrichtung 16, bis dieser in seiner
Endposition ein Betätigungselement 17 am Ventil 2 betätigt und
dieses öffnet. Die Laufzeit, die der Kolben 9 benötigt, bis er aus der
Ausgangsposition in die Endposition ausgelenkt ist, bestimmt die Zeitverzögerung
des hydraulischen Zeitglieds. Durch eine entsprechende stärkere oder geringere Drosslung
der verstellbaren Drossel 3 kann eine größere oder geringere Zeitverzögerung
am Zeitglied eingestellt werden.
Eine im Betätigungszylinder 1 einliegende und die Kolbenstange
13 umgebende Druckfeder 18 drückt den Kolben 9 in die
dargestellte Ausgangsposition, so dass dieser auch aus der Endposition bei abfallendem
Steuerdruck wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt.
Bei dem dargestellten Zeitglied kann an den Anschluss 8 ein
erster Spannzylinder einer Spannvorrichtung angeschlossen werden, während an den
Ausgang 7 ein zweiter Spannzylinder anschließbar ist, der dann bei Anlegen
eines hydraulischen Steuerdrucks an den Eingang 4 zeitverzögert betätigt
wird.
Bei dem in 2 dargestellten Längsschnitt
sind die denen von 1 entsprechenden Komponenten mit
gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Außerdem ist hier die Endposition 9'
des Kolbens und die Endposition 12' der Kolbenstange angedeutet.
In 2 ist zwischen dem Ventil
2 und der Kolbenstange 12 ein Zwischenkolben 19 angeordnet,
der eine hydraulische Entkopplung der Druckräume im Bereich des Ventils
2 einerseits und im Bereich des Betätigungszylinders 1 andererseits
gewährleistet. Erreicht die Kolbenstange 12 ihre Endposition
12', wird der Zwischenkolber 19 geringfügig nach rechts verschoben
und öffnet damit das Ventil 2.
In 2 sind die Anschlüsse 7 und
8 nicht dargestellt. Der Eingang 4 ist als Bohrung zur Steuerleitung
6 ausgeführt sein, während der Ausgang 7 als eine zum Druckraum
20 führende Bohrung ausgebildet sein kann.
Damit der Zwischenkolben 19 in der ihn umschließenden Bohrung
dicht einliegt, besitzt er vorzugsweise eine umlaufende Dichtung 21, die
in einer Ringnut 22 einliegt.
