DE10162808A1 - Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Vorschubeinrichtung für Maschinen mit vorzugsweise elektromotorischem Hauptantrieb, insbesondere von Diamantschneidmaschinen und Ständerbohrmaschinen, mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Hydropumpe, einem Druckbegrenzungsventil und einem Wegeventil, über das die Hydropumpe Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank in wenigstens einen Vorschub-Hydraulikzylinder der Maschine drückt. Um sowohl schnelle als auch langsame ruckfreie Vorschubbewegungen, einen mobilen Einsatz und eine einfache Nachrüstung von Maschinen mit der Vorschubeinrichtung zu ermöglichen, sind ein Steuer/Regelgerät (24) zur Steuerung/Regelung des Vorschubdruckes im Vorschub-Hydraulikzylinder (42) und eine Messeinrichtung (52) zur Erfassung der Stromaufnahme oder der Leistung des elektromotorischen Antriebes (44) vorgesehen, deren Messwerte dem Steuer/Regelgerät (24) zugeführt sind, das die Messwerte hinsichtlich optimaler oder vorbestimmter Andruckkraft des Vorschub-Hydraulikzylinders (42) und/oder maximaler Belastung des elektromotorischen Hauptantriebes (44) auswertet und davon abhängige Steuer/Regelsignale erzeugt und dem Druckbegrenzungsventil (14) zuführt, durch die das Druckbegrenzungsventil (14) so gesteuert/geregelt wird, dass unter Berücksichtigung der maximalen Belastung des elektromotorischen Antriebes (44) ein optimaler oder vorbestimmter Vorschubdruck im Vorschub-Hydraulikzylinder (42) aufgebaut wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Vorschubeinrichtung für Maschinen, insbesondere Diamantschneidmaschinen und Ständerbohrmaschinen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Es sind rein elektrisch angetriebene Vorschubeinrichtungen für elektrisch angetriebene Maschinen, beispielsweise Bohrmotoren bekannt. Nachteilig sind der hohe regelungstechnische und getriebetechnische Aufwand sowie die hohen Fertigungskosten. Die Vorschubgeschwindigkeit ist insbesondere bei großen Bohrdurchmessern sehr gering, so dass sie von der Vorschubeinrichtung nicht feinfühlig genug ausgelöst werden kann. Es kommt zu einem ruckartigen Anfahren und Stoppen der Vorschubbewegung, verbunden mit einer stark schwankenden Belastung und Stromaufnahme des Hauptantriebes. Bedingt durch die Baugröße, das Gewicht und die Montage direkt an der Maschine bzw. Bohrmaschine kann die Bedienung beeinträchtigt sein. Der Variationsbereich für die Andruckkraft des Vorschubs ist nicht ausreichend; er beträgt nur 20% bis 100% der Maximalkraft. Der untere Bereich (0%-20%) ist aber sehr wichtig für Bohrmaschinen, da sehr unterschiedliche Bohrkronendurchmesser gefahren werden müssen.
• Es sind ferner hydraulisch angetriebene Vorschubeinrichtungen für Maschinen mit elektrischen oder hydraulischen Hauptantrieben bekannt. Diese Vorschubeinrichtungen sind entweder in der Vorschubgeschwindigkeit oder im Vorschubdruck, d. h. in der Vorschubkraft einstellbar. Sie sind in den bekannten Ausführungen Bestandteil des Hydraulikaggregates, das sowohl den Hauptantrieb, als auch den Vorschubantrieb versorgt oder sie sind fest in die gesamte Maschine integriert. Nachteilig bei diesen Vorschubeinrichtungen ist, daß durch materialspezifische Schwankungen des Reibbeiwertes oder eine zu hohe Vorschubgeschwindigkeit der Hauptantrieb überlastet werden kann. Der Bediener muss die Anlage daher ständig überwachen und die Vorschubgeschwindigkeit oder den Vorschubdruck, d. h. die Vorschubkraft nachregeln, um den Hauptantrieb zu dosieren.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorschubeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermeidet. Insbesondere sollen sowohl schnelle, als auch langsame ruckfreie Vorschubbewegungen und ein größerer Variationsbereich erreicht werden. Die Vorschubeinrichtung soll preiswert und robust sein. Sie soll für den mobilen Einsatz und für eine einfache Nachrüstung von Maschinen geeignet sein.
• Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.
• Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung schlägt eine elektrohydraulische Vorschubeinrichtung mit manueller, vorzugsweise elektrisch betätigter Andruckkraftregelung bzw. Vorschubdruckregelung vor unter Verwendung eines Steuer/Regelgerätes zur Steuerung/Regelung des Vorschubdruckes im Vorschub-Hydraulikzylinder der Maschine in Abhängigkeit von der Stromaufnahme oder der Leistung des elektromotorischen Hauptantriebes der Maschine. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird ein elektrohydraulisches Kompaktgerät als kleine, transportfreundliche, leichte, eigenständige und mobile Versorgungseinheit für unterschiedliche Vorschubaufgaben geschaffen. Es handelt sich dabei um ein druckgesteuertes System zur Variation der Vorschubkraft bzw. Andruckkraft, unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit. Mit der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung wird für die Andruckkraft bzw. Vorschubkraft eine optimale Variationsbreite von 0%-100% erreicht, so daß ein Variieren der Vorschubkraft gerade auch im unteren wichtigen Bereich ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung ist als eigenständiges, optional anbaubares System vorzüglich geeignet zum Nachrüsten von bestehenden Maschinen. Die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung ist robust und preiswert herstellbar. Sie ermöglicht sowohl schnelle als auch langsame ruckfreie Vorschubbewegungen, wodurch eine gleichmäßige Belastung des Werkzeugs erreicht wird, wodurch der Werkzeugverschleiß minimiert werden kann. Schnitte und Bohrungen können schneller durchgeführt werden. Durch die Überwachung des elektromotorischen Hauptantriebs der Maschine hinsichtlich des maximal zulässigen Motorstroms ist eine Überlastung des Hauptantriebs ausgeschlossen.
• Gemäß einer Modifikation der Erfindung ist eine vereinfachte Ausführung mit Drucksteuerung ohne elektrischen Regler zur Konstanthaltung des elektrischen Stromes am Hauptantrieb vorgesehen. Diese Variante beinhaltet die Vorteile des eigenständigen, kompakten, robusten Aufbaus und Nachrüstsystems, wobei die Bedienungsperson von der Kontrolle und vom Nachregeln des Hauptantriebs nicht vollständig entlastet wird.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Schaltbild für die grundsätzliche Ausführungsform einer elektrohydraulischen Vorschubeinrichtung dargestellt ist, näher erläutert werden.
• Die Vorschubeinrichtung umfasst ein Miniatur-Hydraulikaggregat 6 mit einem Hydraulikflüssigkeitstank 8, einer Konstantflüssigkeitsstrompumpe 10, die von einem Elektromotor 12 angetrieben wird, einem Druckbegrenzungsventil 14 und einem Wegeventil 18. Das Wegeventil 18 kann elektrisch oder mechanisch betätigt werden. Das Druckbegrenzungsventil 14 wird normalerweise elektrisch von einem Steuer/Regelgerät betätigt. Es kann aber auch ein manuell verstellbares Ventil eingesetzt werden.
• Die Vorschubeinrichtung umfasst ferner ein Steuer/Regelgerät 24 zur Steuerung/Regelung des Druckbegrenzungsventiles 14, welches über eine Steuer/Regelleitung 28 mit dem Steuer/Regelgerät verbunden ist.
• Der Elektromotor 12 wird über eine Leitung 30 mit Strom versorgt.
• Der Strom des Hauptantriebes 44 der auszurüstenden Maschine 4 wird über eine Leitung 31, 33 durch das Steuer/Regelgerät 24 durchgeschleift.
• Von der Pumpe 10 führt eine Druckleitung 32 zum Wegeventil 18, von dem eine Rücklaufleitung 34 zum Tank 8 zurückführt. Die Druckleitung 32 ist ferner an den Eingang des Druckbegrenzungsventiles 14 gelegt, dessen Ausgang über eine Verbindungsleitung 36 mit der Rücklaufleitung 34 verbunden ist. Das Druckbegrenzungsventil 14 kann auch eine eigene Rücklaufleitung aufweisen. Das Wegeventil 18 ist über eine Druckleitung 38 und eine Rücklaufleitung 40 mit einem Vorschub-Hydraulikzylinder 42 der Maschine, hier der Ständerbohrmaschine 4, verbunden, die einen elektromotorischen Hauptantrieb 44 aufweist. Durch Umsteuerung des Wegeventils 18 kann der Vorschub-Hydraulikzylinder 42 vor- und zurückgefahren werden.
• Die grundsätzliche Arbeitsweise der elektrohydraulischen Vorschubeinrichtung ist wie folgt:
  Die Pumpe 10 saugt die Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 8 über eine Saugleitung 46 an, in der ggf. ein Filter 48 und ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) angeordnet sein können, und drückt die Hydraulikflüssigkeit über die Druckleitung 32 durch das Wegeventil 18 in den Vorschub- Hydraulikzylinder 42. Die von dem Vorschub-Hydraulikzylinder 42 zurückfließende Hydraulikflüssigkeit fließt über das Wegeventil 18 und die Rücklaufleitung 34, in der vorzugsweise eine Kühleinrichtung 50 zur Kühlung der Verlustleistung angeordnet ist, in den Tank 8 ab. Hat der Kolben im Vorschub-Hydraulikzylinder seine Endlage erreicht, baut sich durch die von der Pumpe weitergeförderte Flüssigkeit der eingestellte Druck auf, das Druckbegrenzungsventil 14 öffnet und die Pumpe fördert über das Druckbegrenzungsventil in den Tank 8.
• Die durch die Erfindung vorgesehene Regelung bzw. Steuerung der Andruckkraft bzw. der Vorschubkraft des Vorschub- Hydraulikzylinders 42 erfolgt in Abhängigkeit von der Stromaufnahme oder der Leistung des Hauptantriebs 44 durch entsprechende Einstellung bzw. Regelung des Druckbegrenzungsventiles 14.
• Bei einer bevorzugten elektrischen Steuerung/Regelung gemäß Schaltplan nach der Zeichnung wird die Stromaufnahme des Hauptantriebs 44 über eine Messeinrichtung 52 im Steuer/Regelgerät 24 erfasst und ausgewertet, das dann das Druckbegrenzungsventil 14 in Abhängigkeit von der gemessenen Stromaufnahme so steuert, dass eine optimale oder vorbestimmbare Andruckkraft bzw. Vorschubkraft des Vorschub- Hydraulikzylinders 42 aufgebaut und eine Überlastung des Hauptantriebs jedoch verhindert wird.
• Bei einer vereinfachten Version mit manueller Steuerung/Regelung kann die Stromaufnahme des Hauptantriebs 44 von der Bedienungsperson vorzugsweise mit Hilfe eines Strommessers 52' (gestrichelt eingezeichnet) überwacht werden. Die Bedienungsperson verstellt dann das Druckbegrenzungsventil 14 direkt oder elektrisch über ein Stellorgan (beispielsweise ein Potentiometer) in Abhängigkeit vom vorzugsweise gemessenen Strom, derart, daß zum einen eine optimale oder gewünschte Andruckkraft bzw. Vorschubkraft aufgebaut wird, zum anderen aber die maximale Belastung des Hauptantriebs nicht überschritten wird.
• Das Wegeventil 18 kann eine preiswerte Version ohne Rückschlagventilfunktion sein. Es kann freiliegend zur externen Montage vorgesehen sein oder kann auf die Vorschubeinrichtung aufgesattelt sein.
• Alle Baugruppen, insbesondere das Steuer/Regelgerät 24, die Hydropumpe 10 mit elektromotorischem Antrieb 12, das Druckbegrenzungsventil 14, das Wegeventil 18, die Messeinrichtung 52 und der Hydraulikflüssigkeitstank 8 sowie, falls vorgesehen der Filter 48 und die Kühleinrichtung 50, und Funktionen der Vorschubeinrichtung mit Ausnahme des Hydraulikzylinders 42 und der Leitungen 38 und 40 sind vorzugsweise zu einem transportfreundlichen Miniaggregat zusammengefasst. Der vorzugsweise kleine und leichte Hydraulikzylinder 42 kann mit vorzugsweise einfachen, schnell zu handhabenden Montagemitteln an der Maschine montiert oder ggf. wieder demontiert werden.

Claims (8)

1. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung für Maschinen mit vorzugsweise elektromotorischem Hauptantrieb, insbesondere von Diamantschneidmaschinen und Ständerbohrmaschinen, mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Hydropumpe, einem Druckbegrenzungsventil und einem Wegeventil, über das die Hydropumpe Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank in wenigstens einen Vorschub-Hydraulikzylinder der Maschine drückt, gekennzeichnet durch ein Steuer/Regelgerät (24) zur Steuerung/Regelung des Vorschubdruckes im Vorschub- Hydraulikzylinder (42) und durch eine Messeinrichtung (52) zur Erfassung der Stromaufnahme oder der Leistung des elektromotorischen Antriebes (44), deren Messwerte dem Steuer/Regelgerät (24) zugeführt sind, das die Messwerte hinsichtlich optimaler oder vorbestimmter Andruckkraft des Vorschub-Hydraulikzylinders (42) und/oder maximaler Belastung des elektromotorischen Hauptantriebes (44) auswertet und davon abhängige Steuer/Regelsignale erzeugt und dem Druckbegrenzungsventil (14) zuführt, durch die das Druckbegrenzungsventil (14) so gesteuert/geregelt wird, dass unter Berücksichtigung der maximalen Belastung des elektromotorischen Antriebes (44) ein optimaler oder vorbestimmter Vorschubdruck im Vorschub-Hydraulikzylinder (42) aufgebaut wird.

2. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (18) für eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Vorschub-Hydraulikzylinders (42) mechanisch oder elektrisch umsteuerbar ist.

3. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Saugleitung (46) der Hydropumpe (10) ein Filter (48) und in der Rücklaufleitung (34) eine Kühleinrichtung (50) angeordnet sind.

4. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen der Vorschubeinrichtung, insbesondere das Steuer/Regelgerät (24), die Hydropumpe (10) mit elektromotorischem Antrieb (12), das Druckbegrenzungsventil (14), das Wegeventil (18), die Messeinrichtung (52) und der Hydraulikflüssigkeitstank (8) sowie, falls vorgesehen der Filter (48) und die Kühleinrichtung (50), und die Funktionen der Vorschubeinrichtung mit Ausnahme des Hydraulikzylinders (42) und der Hydraulikleitungen (38 und 40) zu einem vollständigen, kompakten und transportfreundlichen Gerät zusammengebaut sind.

5. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom für den Hauptantrieb (44) der auszurüstenden Maschine (4) mittels geeigneter Steckverbindungen über eine Leitung (31, 33) durch das Steuer/Regelgerät (24) der Vorschubeinrichtung durchgeschleift ist zur Erfassung des Motorstromes des Hauptantriebs (44) für die Steuerungs/Regelungsfunktion.

6. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs/Regelungsfunktion reduziert ist auf ein von einer Bedienungsperson direkt oder elektrisch einstellbares Druckventil sowie auf eine Mess- und Anzeigeeinrichtung (52') zur Anzeige der elektrischen Stromaufnahme des Hauptantriebs (44) der Maschine (4), so dass die Bedienungsperson in die Lage versetzt wird, die Steuerung/Regelung und Kontrolle des Hauptantriebs manuell vorzunehmen.

7. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub-Hydraulikzylinder (42) ein Miniatur-Zylinder, -Doppelzylinder oder -Teleskopzylinder ist.

8. Elektrohydraulische Vorschubeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub-Hydraulikzylinder (42) durch einen kompakten, langsam laufenden Hydraulikmotor mit Getriebestufen ersetzt ist.