DE10201183A1 - Device for feeding oil under pressure to hydraulic cylinders for operating a clamping device at a defined pressure returns oil leakage flow to the reservoir of a pressure feed system. - Google Patents
Device for feeding oil under pressure to hydraulic cylinders for operating a clamping device at a defined pressure returns oil leakage flow to the reservoir of a pressure feed system.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckölversorgung eines mit ei nem definierten Betriebsdruck pB betriebenen hydraulischen Verbrauchers, in dessen Betrieb ein signifikanter Leckölstrom auftritt, der zum Vorratsbe hälter eines Druckversorgungsaggregats zurückgeleitet ist, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbe stimmenden Merkmalen.The invention relates to a device for supplying pressurized oil with a defined operating pressure p B operated hydraulic consumer, in the operation of which a significant leakage oil flow occurs, which is returned to the reservoir of a pressure supply unit, and with the other genera, mentioned in the preamble of claim 1 features.
Bei einer von der Anmelderin selbst konzipierten und in großen Stückzahlen zum Einsatz bei Bearbeitungszentren gelangenden Einrichtung der eingangs genannten Art umfaßt das Druckversorgungsaggregat eine erste, permanent im Sinne einer Aufladung eines als Druckquelle für den Verbraucher, z. B. einen hydraulischen Spannzylinder einer Spannvorrichtung für ein rotato risch antreibbares, einer Drehbearbeitung unterwerfbares Werkstück, ge nutzten Druckspeichers arbeitende Pumpe, sowie eine zweite Pumpe, die in einem nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb einen Kühlkreislauf speist, in dem Hydrauliköl vom Vorratsbehälter über einen Ölkühler zurück zum Vor ratsbehälter des Druckversorgungsaggregats geleitet wird. Zweck dieser Ölkühlung ist die Begrenzung der Temperatur des Hydrauliköls auf einen mit einer für den Betrieb des Verbrauchers geeigneten Viskosität des Hydraulik öls verknüpften Wert, bei dem auch ein Leckölstrom, der durch eine Dreh durchführung bedingt sein kann, über die der Verbraucher mit Drucköl ver sorgt wird, innerhalb eines begrenzten Wertebereiches gehalten werden kann, damit die zur Aufladung des Druckspeichers benutzte erste Pumpe nicht auf eine unverhältnismäßig hohe Spitzenförderleistung ausgelegt sein muß. Des weiteren ist eine von einer Drucküberwachungseinrichtung ge steuerte Speicherladeeinrichtung vorgesehen, mittels derer nach einem Ab fallen des Speicherdruckes unter einen Schwellenwert pSU der Speicher wie der auf einen Druck pS aufladbar ist, der signifikant höher ist als der im Ver braucher genutzte Betriebsdruck, der z. B. mittels eines dem Verbraucher zugeordneten Druckvorgabeventils einstellbar ist. Das Druckversorgungsag gregat dient auch zur kurzzeitigen Druckölversorgung mindestens eines weiteren hydraulischen Verbrauchers, z. B. eines der Drehbearbeitungssta tion, die den Spannzylinder umfaßt, zugeordneten Werkzeugwechslers, mit dem verschiedene für die Bearbeitung des Werkstückes vorgesehene Werkzeuge der Bearbeitungsstation zugestellt werden können, wobei der - relativ kurzzeitige - Druckölbedarf eines solchen zusätzlichen Verbrau chers, bezogen auf die Zeiteinheit, signifikant höher sein kann als derjenige des mit definiertem Betriebsdruck pB zu betreibenden Verbrauchers, dessen Betriebsdruck pB über die Drehbearbeitungszeit hinweg weitgehend konstant sein sollte, um eine gute Bearbeitungsqualität des Werkstücks zu sichern.In a device of the type mentioned initially designed by the applicant and used in large quantities for use in machining centers, the pressure supply unit comprises a first one, permanently in the sense of charging a pressure source for the consumer, e.g. B. a hydraulic clamping cylinder of a clamping device for a rotatationally drivable, a turning submissible workpiece, ge used pressure accumulator working pump, and a second pump that feeds a cooling circuit in an almost inefficient circulation mode, in the hydraulic oil from the reservoir via an oil cooler back to the front advice container of the pressure supply unit is passed. The purpose of this oil cooling is to limit the temperature of the hydraulic oil to a value associated with a viscosity of the hydraulic oil that is suitable for the operation of the consumer, in which a leakage oil flow, which may be caused by a rotary feedthrough, via which the consumer provides pressure oil is kept within a limited range of values so that the first pump used to charge the pressure accumulator need not be designed for a disproportionately high peak delivery rate. Furthermore, a storage charging device controlled by a pressure monitoring device is provided, by means of which, after the storage pressure drops from below a threshold value p SU, the storage device can be charged to a pressure p S which is significantly higher than the operating pressure used in the consumer, the z. B. is adjustable by means of a pressure control valve assigned to the consumer. The Druckversorgungsag gregat also serves for the short-term supply of pressurized oil to at least one other hydraulic consumer, e.g. B. one of the turning machining station, which comprises the clamping cylinder, assigned tool changer with which various tools provided for the machining of the workpiece can be delivered to the processing station, the - relatively short-term - pressure oil requirement of such an additional consumer, based on the unit of time, significant can be higher than that of the consumer to be operated with a defined operating pressure p B , the operating pressure p B of which should be largely constant over the turning machining time in order to ensure good machining quality of the workpiece.
Damit der zeitweise signifikant erhöhte Druckölbedarf gedeckt werden kann, ist die permanent im Sinne der Aufladung des Druckspeichers arbeitende Pumpe als Schrägscheibenaxialkolbenpumpe ausgebildet, deren Fördervo lumen pro Rotorumdrehung selbsttätig einstellbar veränderbar ist.So that the temporarily significantly increased pressure oil requirement can be covered, is the one that works permanently in terms of charging the pressure accumulator Pump designed as a swash plate axial piston pump, the Fördervo lumen per rotor revolution can be changed automatically.
Die bekannte Einrichtung ist aufgrund ihrer insoweit erläuterten baulichen und funktionellen Eigenschaften mit zumindest den folgenden Nachteilen behaftet:The known device is due to its structural so far explained and functional properties with at least the following disadvantages subject:
Die bedarfsweise Einstellung der den Speicher aufladenden - ersten - Pum pe auf eine erhöhte Förderleistung nimmt wegen der hierbei zu beschleuni genden Massen, sei es im Sinne einer Erhöhung der Rotordrehzahl der Pumpe oder der Einstellung der Schrägscheibe gegen Rückstellkräfte, die durch die Pumpenkolben ausgeübt werden, verhältnismäßig viel Zeit in An spruch, mit der Folge, daß in Fällen, in denen im Verlauf der Bearbeitung des Werkstückes mehrfach ein Werkzeugwechsel erforderlich ist, die hierfür insgesamt verbrauchte Zeit mit der Zeit vergleichbar wird, die das Werkstück der Bearbeitung unterworfen ist. Dies ist produktionstechnisch ungünstig, da die für den Werkzeugwechsel benötigten Zeitspannen in der Summe nach Möglichkeit deutlich kleiner sein sollten als die für die Bearbeitung des Werkstückes erforderliche Gesamtzeitspanne.The adjustment of the - first - pump charging the accumulator as required pe increases the delivery rate due to the accelerating masses, be it in the sense of increasing the rotor speed of the Pump or setting the swash plate against restoring forces are exercised by the pump pistons, a relatively long time in An saying, with the result that in cases where in the course of processing of the workpiece a tool change is required several times for this total time consumed is comparable to the time the workpiece is subject to processing. This is disadvantageous in terms of production technology, because the total time required for the tool change Option should be significantly smaller than that for editing the Total time required for the workpiece.
Hiermit einhergehend ist auch nachteilig, daß die den Speicher permanent aufladende Pumpe auf eine relative große maximale Fördermenge ausgelegt sein muß, um im Werkzeugwechselbetrieb einen für eine einigermaßen kurz gehaltene Wechselzeit hinreichend hohe Fördermenge liefern zu können. Der mit der Speicherladepumpe verknüpfte Bauaufwand und Raumbedarf ist daher relativ hoch und mit entsprechend hohen Kosten verknüpft.This is also disadvantageous in that the memory is permanent charging pump designed for a relatively large maximum flow must be, in the tool changing operation one for a reasonably short held change time to be able to deliver a sufficiently high delivery rate. The construction costs and space requirements associated with the storage tank charging pump is therefore relatively high and associated with correspondingly high costs.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs genann ten Art dahingehend zu verbessern, daß bei gleichwohl einfacherem und preisgünstigerem Aufbau derselben eine signifikante Verkürzung der Zeit spannen erzielt wird, innerhalb derer die bedarfsgerechte Druckölversor gung erreichbar ist.The object of the invention is therefore to provide a device of the outset ten kind to improve in that at the same time simpler and cheaper construction of the same a significant reduction in time clamping is achieved, within which the need-based pressure oil supplier supply can be reached.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Hierdurch werden zumindest die folgenden Vorteile erzielt.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. This will at least be the following Benefits achieved.
Dadurch, daß die normalerweise zur Kühlung benutzte Pumpe schon im Förderbetrieb arbeitet, wenn sie bedarfsweise in den Speicherladebetrieb umgeschaltet wird, steht deren volle Förderleistung sofort zur Aufladung des Druckspeichers zur Verfügung, so daß sich, abgesehen von der Schaltzeit des Umschaltventils, die im Bereich einiger weniger Millisekunden liegt, praktisch keinerlei Verzögerung des Ladebetriebes ergibt und die zur Nachladung des Speichers benötigte Zeitspanne minimiert wird. The fact that the pump normally used for cooling already in Conveyor operation works when necessary in the store loading operation is switched, their full capacity is immediately available for charging the Pressure accumulator available, so that, apart from the switching time of the changeover valve, which is in the range of a few milliseconds, there is practically no delay in charging and the Reloading the memory required time is minimized.
Die permanent in den Druckspeicher fördernde erste Pumpe kann auf eine vergleichsweise geringe Förderleistung ausgelegt sein, die lediglich dafür ausreichend sein muß, den durch den zugeordneten Verbraucher bedingten Leckölstrom auszugleichen und den Speicherdruck innerhalb eines be grenzten Bereiches auf einem Mittelwert pS zu halten, der ausreichend ist, hiervon den Betriebsdruck pB des Verbrauchers abzuleiten. Die permanent in den Speicher fördernde Pumpe kann daher als eine relativ kleine und ent sprechend preisgünstige Konstantpumpe ausgebildet sein.The first pump pumping permanently into the pressure accumulator can be designed for a comparatively low delivery rate, which only has to be sufficient to compensate for the leakage oil flow caused by the associated consumer and to keep the accumulator pressure within a limited range at an average value p S that is sufficient is to derive the operating pressure p B of the consumer from this. The pump permanently pumping into the memory can therefore be designed as a relatively small and accordingly inexpensive constant pump.
Da die Zeitspannen, in denen die normalerweise zur Kühlung ausgenutzte Pumpe als Speicherladepumpe genutzt ist, deren Förderleistung sich zu derjenigen der permanent im Ladebetrieb arbeitenden Pumpe addiert, sehr kurz gehalten werden können, wird die Kühlwirkung nicht fühlbar beein trächtigt, und es wird insgesamt trotz Reduktion des baulichen Aufwandes, insbesondere hinsichtlich der permanent im Ladebetrieb arbeitende Pumpe eine signifikante Verkürzung der Speicherladezeiten in Relation zu den für die Bearbeitung eines Werkstückes erforderlichen Bearbeitungszeiten er zielt.Because the periods in which the normally used for cooling Pump is used as a storage tank charging pump, the delivery rate increases that of the pump that is constantly working in charging mode, very much can be kept short, the cooling effect is not noticeably affected pregnant, and despite the reduction in construction costs, especially with regard to the pump that is permanently in charging operation a significant reduction in memory loading times in relation to that for the machining of a workpiece required machining times aims.
In bevorzugter Gestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die nor malerweise im nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb fördernde, den Kühl kreislauf speisende Pumpe auf eine Förderleistung ausgelegt, die dem dop pelten bis dreifachen Betrag der Förderleistung der permanent im Ladebe trieb arbeitenden Pumpe entspricht.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the nor sometimes in almost no-load circulation mode, which promotes cooling circuit feeding pump designed for a delivery rate that the dop pelt up to three times the amount of the conveying capacity permanently in the loading area driven pump corresponds.
Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist eine vorteilhafte Auslegung eines als druckgesteuertes Ventil ausgebildeten Speicherladeventils angegeben, das eine rasche und zuverlässige Umschaltung der normalerweise den Kühlkreislauf speisenden Pumpe in deren Speicherladebetrieb vermittelt. Due to the features of claim 3, an advantageous interpretation of a specified as a pressure-controlled valve store charging valve, which is a quick and reliable switchover of the normally Conveying the cooling circuit feeding pump in its storage charging mode.
Unter Bedingungen, in denen während eines Bearbeitungsvorganges, ins besondere eines Feindrehvorganges, eine Umschaltung der zweiten, im Normalbetrieb der Einrichtung den Kühlkreislauf speisenden Pumpe nicht oder allenfalls sehr selten stattfinden sollte, ist es besonders zweckmäßig, wenn, entsprechend der bevorzugten Gestaltung der Einrichtung ein elek tronischer oder elektromechanischer Drucksensor vorgesehen ist, der ein für den im Druckspeicher herrschenden Druck charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt, so daß mindestens die erste Pumpe z. B. mittels einer die Ausgangssignale des Drucksensors verarbeitenden elektronischen Steuereinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ansteuerbar ist. Eine hiernach erfolgende Steuerung der Förderleistung der Pumpe erfolgt zweckmäßigerweise so, daß eine einmal eingesteuerte Erhöhung der För derleistung so lange beibehalten wird, bis der Druckwert wieder erreicht wird, bei dem die Druckbegrenzung des Druckversorgungsaggregats, z. B. durch das Ansprechen eines Druckbegrenzungsventils, wirksam wird, was z. B. anhand der Ausgangssignale des Drucksensors erkennbar ist und eine hiernach wieder mögliche Reduzierung der Förderleistung der "druckgesteuerten" Pumpe in kleinen Schritten nur soweit erfolgt, daß der Speicherdruck nur geringfügig unterhalb des Ansprechwertes der Druckbe grenzung bleibt und auf jeden Fall oberhalb desjenigen Wertes gehalten wird, bei dem auch die zweite Pumpe in den Speicherladebetrieb umge schaltet werden würde.Under conditions in which during a machining process, ins special of a precision turning process, a switchover of the second, in Normal operation of the device not pumping the cooling circuit or should take place very rarely, it is particularly useful if, according to the preferred design of the facility an elek tronic or electromechanical pressure sensor is provided, the one for the electrical pressure characteristic of the pressure accumulator Output signal generated so that at least the first pump z. B. means an electronic processing the output signals of the pressure sensor Control unit can be controlled according to the features of claim 4. A then the delivery rate of the pump is controlled expediently so that a once increased increase in För performance is maintained until the pressure value is reached again is in which the pressure limitation of the pressure supply unit, for. B. by the response of a pressure relief valve, what z. B. is recognizable from the output signals of the pressure sensor and a afterwards possible reduction of the delivery capacity of the "Pressure controlled" pump in small steps only to the extent that the Storage pressure only slightly below the response value of the pressure limit remains and in any case kept above that value is, in which also the second pump in the storage charging operation would be switched.
Wenn die Förderleistung der permanent im Ladebetrieb arbeitenden ersten Pumpe erhöht wird, so ist es in aller Regel auch zweckmäßig, gleichsinnig die Förderleistung der zweiten, den Kühlkreislauf speisenden Pumpe zu er höhen, da eine hierdurch bedingte Verbesserung der Kühlwirkung des Kühl kreislauf im Sinne einer Erhöhung bzw. Verringerung der Abnahme der Vis kosität des Drucköls wirkt und damit im Ergebnis den Bedarf nach einer er höhten Öleinspeisung in den Verbraucherkreislauf reduziert. When the conveying capacity of the first working permanently in the loading mode Pump is increased, so it is usually also appropriate, in the same direction the delivery rate of the second pump feeding the cooling circuit increase, as a resultant improvement in the cooling effect of the cooling cycle in the sense of increasing or decreasing the decrease in Vis viscosity of the pressure oil acts and, as a result, the need for it increased oil feed into the consumer circuit is reduced.
Zum Zweck der einfachen Gestaltung des Druckversorgungsaggregats und der einfachen Steuerbarkeit der beiden Pumpen desselben sind diese in bevorzugter Gestaltung als Konstantpumpen ausgebildet, die einen gemein samen Antriebsmotor mit steuerbarer oder regelbarer Drehzahl haben.For the purpose of simple design of the pressure supply unit and the simple controllability of the two pumps of the same are in preferred design designed as constant pumps that a common have the same drive motor with controllable or adjustable speed.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Änderung der Förderleistung der perma nent im Speicherladebetrieb arbeitenden ersten Pumpe und/oder der den Kühlkreislauf speisenden zweiten Pumpe in Abhängigkeit von erfaßten Druckwerten im Verbraucherkreis ist es auch vorteilhaft, wenn ein Tempe ratursensor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignale zu einer Steuerung der Förderleistung des Druckversorgungsaggregats gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 ausnutzbar sind.Alternatively or in addition to a change in the delivery rate of perma nent in the store loading operation first pump and / or the Cooling circuit feeding second pump depending on detected Pressure values in the consumer circuit, it is also advantageous if a tempe rature sensor is provided, the output signals for controlling the Delivery rate of the pressure supply unit according to the characteristics of the Claim 7 are exploitable.
Im Falle eines den Merkmalen des Anspruches 8 entsprechenden Einsatzes der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Druckölversorgung eines hydrauli schen Spannzylinders einer Drehmaschine ist es von besonderer Bedeu tung, daß Speicherladevorgänge, die unter Ausnutzung der zweiten Pumpe erfolgen, nicht innerhalb der Zeitspannen stattfinden, in denen eine Feinbe arbeitung des jeweiligen Werkstückes erfolgt, da ansonsten durch Ladevor gänge bedingte Druckschwankungen im Spannzylinder zu geringfügigen Änderungen der Spannkräfte in der Spannvorrichtung und dadurch zu sicht baren "Spuren" - irregulären Stellen - der bearbeitenden Werkstückoberflä che führen können.In the case of a use corresponding to the features of claim 8 the inventive device for supplying pressurized oil to a hydraulic ting cylinders of a lathe, it is of particular importance tion that store charging, taking advantage of the second pump take place, do not take place within the time periods in which a Feinbe Work on the respective workpiece is carried out, otherwise by loading pressure fluctuations in the clamping cylinder Changes in the clamping forces in the clamping device and thus visible visible "traces" - irregular spots - of the machined workpiece surface che can lead.
Es ist daher in einem solchen Einsatzfall besonders wichtig, alle Möglich keiten der Betriebsdruckkonstanthaltung auszuschöpfen, bevor ein Spei cherladevorgang unter Ausnutzung der den Kühlkreislauf speisenden Pum pe ausgelöst wird und daher zweckmäßig, wenn die Druckölversorgungsein richtung mit einer Sensorik gemäß den Merkmalen des Anspruches 9 aus gestattet ist, wobei ein Temperatursensor dieser Sensorik zweckmäßiger weise zur Steuerung der Kühlleistung eines Ölkühlers, am einfachsten durch Steuerung der Kühlluftförderleistung eines Kühllüfters ausgenutzt wird, der eine weitere Möglichkeit bietet, die Viskosität des Drucköls durch Kühlung relativ hoch zu halten und damit Druckabfällen im Verbraucherkreislauf ent gegenzuwirken.It is therefore particularly important in such an application, all possible exhausting the constant operating pressure before a memory Loading process using the pump feeding the cooling circuit pe is triggered and therefore useful if the pressure oil supply is direction with a sensor system according to the features of claim 9 is permitted, a temperature sensor of this sensor system being more expedient the easiest way to control the cooling capacity of an oil cooler Control of the cooling air delivery capacity of a cooling fan is used offers another possibility, the viscosity of the pressure oil by cooling keep relatively high and thus ent pressure drops in the consumer circuit ent counteract.
Zur Erzielung einer guten Kühlwirkung kann es auch vorteilhaft sein, einen Ausgangsölstrom des Druckbegrenzungsventils des Druckversorgungsag gregats direkt zum Ölkühler zu leiten, wie gemäß Anspruch 11 vorgesehen.To achieve a good cooling effect, it can also be advantageous to use one Output pressure control valve output oil flow to direct gregats directly to the oil cooler, as provided in accordance with claim 11.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten, speziellen Ausfüh rungsbeispiels. Es zeigen:Further details of the invention emerge from the following Description of a special embodiment shown in the drawing approximately example. Show it:
Fig. 1 ein schematisch vereinfachtes elektrohydraulisches Schaltbild ei ner erfindungsgemäßen Einrichtung zur Druckölversorgung eines zur Betätigung einer Spannvorrichtung einer Drehmaschine vorge sehenen hydraulischen Zylinders, der über eine Drehdurchführung an das Druckversorgungsaggregat der Hydraulikeinheit ange schlossen ist; Fig. 1 is a schematically simplified electrohydraulic circuit diagram egg ner inventive device for supplying pressure oil to a provided for actuating a clamping device of a lathe hydraulic cylinder, which is connected via a rotary union to the pressure supply unit of the hydraulic unit;
Fig. 2 Einzelheiten eines Speicherladeventils der Einrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows details of a storage loading valve of the device according to FIG. 1.
Für die in Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Druckölversorgungseinrich tung sei lediglich zum Zweck der Erläuterung, d. h. ohne Beschränkung der Allgemeinheit, vorausgesetzt, daß als hydraulischer Verbraucher ein doppelt wirkender, linearer Hydrozylinder 11 vorgesehen sei, z. B. der Spannzylin der einer hydraulischen Spannvorrichtung 12 einer durch diese repräsen tierten, im übrigen nicht dargestellten Drehmaschine, wobei diese Spannvor richtung 12 einerseits ein Spannen eines z. B. rundstabförmigen Werkstücks 13 "von außen" oder, andererseits, ein Spannen eines z. B. rohrförmigen Werkstückes 14 "von innen" ermöglicht, und wobei diesen alternativen Spannfunktionen der Spannvorrichtung 12 alternative Richtungen der Aus lenkungen eines die rohrförmige Arbeitsspindel 16 auf einem Abschnitt ihrer Länge außenseitig umgebenden Zylindergehäuses 17 relativ zu einem spin delfesten Kolbenflansch 18 zugeordnet sind, durch den innerhalb des Zylin dergehäuses 17 zwei ringförmige Druckräume 19 und 21 druckdicht gegen einander abgegrenzt sind, durch deren alternative Druckbeaufschlagung und -entlastung die Richtung der Auslenkung des Zylindergehäuses 17 vor gebbar und damit die Art der Werkstückeinspannung wählbar ist.For the total in Fig. 1 designated 10 Druckölversorgungseinrich device is only for the purpose of explanation, ie without limiting generality, provided that a double-acting, linear hydraulic cylinder 11 is provided as a hydraulic consumer, for. B. the Spannzylin a hydraulic clamping device 12 a represented by this, not shown in the rest of the lathe, this Spannvor direction 12 on the one hand a clamping a z. B. round rod-shaped workpiece 13 "from the outside" or, on the other hand, clamping a z. B. tubular workpiece 14 "from the inside", and these alternative clamping functions of the clamping device 12 alternative directions of the steering from a tubular work spindle 16 on a portion of its length on the outside surrounding cylinder housing 17 relative to a spin delffest piston flange 18 are assigned by the within the Zylin dergehäuses 17 two annular pressure chambers 19 and 21 are delimited against each other in a pressure-tight manner, by means of their alternative pressurization and relief the direction of the deflection of the cylinder housing 17 can be given beforehand and the type of workpiece clamping can thus be selected.
Zur Auswahl der werkstückgerechten Art der Einspannung, die mittels der Spannvorrichtung erzielt werden soll, ist ein als Vier-Zwei- Wegemagnetventil ausgebildetes, insgesamt mit 22 bezeichnetes Funkti onssteuerventil mit gerasteten Funktionsstellungen I und II vorgesehen, das durch alternative Erregung zweier Steuerwicklungen 23 und 24 von Schalt magneten aus der jeweils zuvor eingenommenen Schaltstellung I und II in die dazu alternative Schaltstellung II bzw. I umschaltbar ist.To select the type of clamping that is appropriate for the workpiece, which is to be achieved by means of the clamping device, a function control valve with a latched function positions I and II, designed as a four-two-way solenoid valve and designated overall by 22, is provided, which by alternative excitation of two control windings 23 and 24 of Switching magnets can be switched from the previously assumed switching position I and II to the alternative switching position II or I.
In der einen Schaltstellung I des Funktionssteuerventils 22 ist dessen Be triebsdruck (pB)-Anschluß 27 mit dem A-Verbraucheranschluß 28 verbunden und der T-Rücklaufanschluß 29 mit dem B-Verbraucheranschluß 31 des Funktionssteuerventils 22 verbunden. In der anderen Funktionsstellung II des Funktionssteuerventils 22 ist dessen pB-Versorgungsanschluß mit dem B-Verbraucheranschluß 31 verbunden und der T-Rücklaufanschluß 29, von dem eine Rücklaufleitung 26 "direkt" zum drucklosen Vorratsbehälter 32 des insgesamt mit 33 bezeichneten Druckversorgungsaggregats führt, mit dem A-Verbraucheranschluß 28 des Funktionssteuerventils 22 verbunden. In one switching position I of the function control valve 22 , its operating pressure (p B ) connection 27 is connected to the A consumer connection 28 and the T return connection 29 is connected to the B consumer connection 31 of the function control valve 22 . In the other functional position II of the function control valve 22 , its p B supply connection is connected to the B consumer connection 31 and the T return connection 29 , from which a return line 26 leads "directly" to the unpressurized reservoir 32 of the pressure supply unit, generally designated 33 , with which A consumer port 28 of the function control valve 22 connected.
Die Verbraucheranschlüsse 28 und 31 des Funktionssteuerventils 22 sind über eine an dem Spannzylinder 11 vorgesehene, insgesamt mit 34 be zeichnete Drehdurchführung und den Druckräumen 19 und 21 des Spannzy linders 11 einzeln zugeordnete, in dessen Gehäuse 17 integrierte bzw. an diesem fest montierte entsperrbare Rückschlagventile 36 und 37 mit je ei nem der Druckräume 19 bzw. 21 hydraulisch verbunden. Die beiden Rück schlagventile 36 und 37 sind in ihre Offenstellung gesteuert, wenn an einem der Verbraucheranschlüsse 28 oder 31 des Funktionssteuerventils 22 der Betriebsdruck pB ansteht, gelangen jedoch bei einem Abfall des Betriebs druckes, d. h. wenn der am pB-Versorgungsanschluß 27 des Funktionssteu erventils anstehende Druck abfällt, in ihre Sperrstellung, so daß Drucköl aus den Druckkammern 19 und 21 des Spannzylinders 11 nicht abfließen kann und die Spannfunktion der Spannvorrichtung 12 zumindest für eine Sicher heitszeitspanne erhalten bleibt.The consumer connections 28 and 31 of the function control valve 22 are individually provided on the clamping cylinder 11 , in total with 34 be designated rotary feedthrough and the pressure chambers 19 and 21 of the Spannzy cylinder 11 , integrated in its housing 17 or permanently mounted on this unlockable check valves 36 and 37 hydraulically connected to each of the pressure chambers 19 and 21, respectively. The two return check valves 36 and 37 are controlled in their open position when the operating pressure p B is present at one of the consumer connections 28 or 31 of the function control valve 22 , but arrive at a drop in the operating pressure, ie when the supply connection 27 at the p B supply of the function control erventils pending pressure drops into its blocking position, so that pressure oil from the pressure chambers 19 and 21 of the tensioning cylinder 11 cannot flow off and the tensioning function of the tensioning device 12 is maintained at least for a safety period of time.
Zur Vorgabe des Betriebsdruckes pB, der je nach dem gewählten Spannmo dus in den einen oder anderen Druckraum 19 oder 21 des Spannzylinders 11 zur Entfaltung der erforderlichen Spannkraft der Spannvorrichtung 12 eingekoppelt werden soll, ist ein Spanndruckvorgabeventil 38 vorgesehen, das zwischen den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 und den pB-Versorgungsanschluß 27 des Funktionssteuerventils 22 ge schaltet ist.To specify the operating pressure p B , which, depending on the selected clamping mode, is to be coupled into one or the other pressure chamber 19 or 21 of the clamping cylinder 11 in order to develop the required clamping force of the clamping device 12 , a clamping pressure specification valve 38 is provided which is located between the pressure outlet 39 of the Pressure supply unit 33 and the p B supply connection 27 of the function control valve 22 is switched ge.
Das Druckversorgungsaggregat 33 umfaßt zwei (Hoch)-Druckpumpen 41 und 42, die über diesen einzeln zugeordnete Druckölfilter 77 und 78 und diesen nachgeschaltete Ausgangsrückschlagventile 43 und 44 an den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 angeschlossen sind.The pressure supply unit 33 comprises two (high) pressure pumps 41 and 42 which are connected to the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 via these individually assigned pressure oil filters 77 and 78 and downstream check valves 43 and 44 .
Die beiden Pumpen 41 und 42 haben einen gemeinsamen, elektrisch ge steuerten Antriebsmotor 48 und sind daher, so lange dieser angesteuert ist, beide in Betrieb. Die Pumpen 41 und 42 sind als Konstantpumpen ausgebil det, deren auf die Drehzahl des Antriebsmotors 48 bezogene Fördermengen Q1 und Q2 verschieden sind.The two pumps 41 and 42 have a common, electrically controlled drive motor 48 and are therefore, as long as it is controlled, both in operation. The pumps 41 and 42 are designed as constant pumps, the delivery quantities Q 1 and Q 2 of which are related to the speed of the drive motor 48 are different.
Das Ausgangsdruckniveau des Druckversorgungsaggregats 33 ist mittels eines Druckbegrenzungsventils 49, das zwischen den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 und dessen drucklosen Vorratsbehälter 32 geschaltet ist, auf einen durch Einstellung der Vorspannung einer Ventilfe der 51 des Druckbegrenzungsventils vorgebbaren Wert pMax von z. B. 90 Bar begrenzt.The output pressure level of the pressure supply unit 33 is by means of a pressure relief valve 49 , which is connected between the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and its unpressurized reservoir 32 , to a predetermined value p Max of z by setting the bias of a Ventilfe the 51 of the pressure relief valve. B. 90 bar limited.
An den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 ist ein Druck speicher 52 angeschlossen, der im Falle einer Fehlfunktion des Druckver sorgungsaggregats 33 als "Hilfs"-Druckquelle für einen zeitlich begrenzten "Sicherheits"-Betrieb nutzbar ist, innerhalb dessen der Arbeitsbetrieb einer mit dem Spannzylinder 11 ausgerüsteten Bearbeitungsmaschine abge schaltet werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Werkstück 13 bzw. 14 nicht mit hinreichender Sicherheit bis zum Stillstand der Arbeits spindel 16 festgespannt bleibt.To the pressure outlet 39 of the pressure supply assembly 33, a pressure is connected to memory 52, which in case of a malfunction of the Druckver 33 as "auxiliary" -Druckquelle is sorgungsaggregats usable for a temporary "safety" operation within which the work operation of the clamping cylinder 11 equipped processing machine can be switched abge without the risk that the workpiece 13 or 14 does not remain clamped with sufficient safety until the work spindle 16 stops.
Dieser Druckspeicher 52 ist so dimensioniert, daß der Speicherinhalt aus reicht, innerhalb der Sicherheitszeitspanne einen Druckabfall im jeweils ge nutzten Druckraum 19 bzw. 21 des Spannzylinders, der durch einen Lecköl strom bedingt ist, der über die von der Drehdurchführung 34 ausgehende Leckölleitung 53 zum Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggregats 33 abgeleitet ist, so lange hinreichend kompensieren zu können, d. h. die feste Einspannung des Werkstücks mittels der Spannvorrichtung 12 gewährlei sten zu können, bis die Antriebsspindel 16 auf Stillstand abgebremst ist.This pressure accumulator 52 is dimensioned so that the memory content is sufficient, within the safety period, a pressure drop in the ge pressure chamber 19 or 21 used in the clamping cylinder, which is caused by a leakage oil flow, via the leakage oil line 53 originating from the rotary union 34 to the reservoir 32 of the pressure supply unit 33 is derived so long as to be able to compensate sufficiently, ie to be able to guarantee the fixed clamping of the workpiece by means of the clamping device 12 until the drive spindle 16 is braked to a standstill.
Die auf die Drehzahl des Antriebsmotors 48 bezogene Fördermenge Q1 der einen Pumpe 41 und die damit fest korrelierte Fördermenge Q2 der anderen Pumpe 42 des Druckversorgungsaggregats 33 stehen in spezieller Ausle gung der Druckölversorgungseinrichtung 10 im Verhältnis 1 : 3 zueinander.The flow rate Q 1 of the pump 41 related to the speed of the drive motor 48 and the flow rate Q 2 of the other pump 42 of the pressure supply unit 33 which is firmly correlated therewith are in a special design of the pressure oil supply device 10 in a ratio of 1: 3 to one another.
Zwischen dem Druckausgang 54 der auf die größere Fördermenge Q2 aus gelegten "größeren" Pumpe 42 und deren Ausgangsrückschlagventil 44 zweigt von dem Ausgangspfad 56 dieser Pumpe 42 ein über einen Ölkühler 57 zurück zum Vorratsbehälter 32 führender, insgesamt mit 58 bezeichneter, Umlaufströmungspfad ab, der mittels eines druckgesteuerten Umschaltven tils 59, das die Funktion eines Speicherladeventils vermittelt, freigebbar und - bedarfsweise - absperrbar ist.Between the pressure outlet 54 of the "larger" pump 42 laid on the larger delivery quantity Q 2 and its outlet check valve 44 branches off from the outlet path 56 of this pump 42 via an oil cooler 57 leading back to the reservoir 32 , generally designated 58 , from the circulation flow path by means of a pressure-controlled Umschaltven valve 59 , which mediates the function of a storage valve, releasable and - if necessary - can be shut off.
Das Druckversorgungsaggregat 33 der Druckölversorgungseinrichtung 10 ist auch zur Druckölversorgung eines weiteren, lediglich schematisch ange deuteten Verbrauchers 61 vorgesehen, der über eine (Hoch)- Druckversorgungsleitung 62 mit dem Druckausgang 39 des Druckversor gungsaggregats 33 verbunden ist und entweder über eine separate Rück laufleitung oder einen mit der Rücklaufleitung 26 der Druckölversorgungs einrichtung 10 verbundenen Rücklaufleitungszweig 26' sowie über einen separaten oder mit der Leckölleitung 53 verbundenen Leckölleitungszweig 53' mit dem drucklosen Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggregats 33 verbunden ist.The pressure supply unit 33 of the pressure oil supply device 10 is also provided for the pressure oil supply to another, only schematically indicated consumer 61 , which is connected via a (high) pressure supply line 62 to the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and either via a separate return line or one with the return line 26 of the pressure oil supply device 10 connected return line branch 26 'and via a separate or connected to the leak oil line 53 leak oil line branch 53 ' is connected to the unpressurized reservoir 32 of the pressure supply unit 33 .
Das Spanndruckvorgabeventil 38 ist dahingehend ausgelegt, daß durch - manuelle oder motorisch gesteuerte - Einstellung der Vorspannung seiner Ventilfeder 65 der am Betriebsdruckanschluß 27 des Funktionssteuerventils 22 bereitgestellte Betriebsdruck pB innerhalb eines weiten Bereiches ein stellbar ist, z. B. zwischen 10% und 90% des am Druckausgang 39 bereit gestellten Ausgangsdruckes pA des Druckversorgungsaggregats, dem auch der Druck des im Druckspeicher 52 gespeicherten Drucköls entspricht. Durch diese Einstellbarkeit wird die bedarfsgerechte Anpassung der mittels der Spannvorrichtung 12 auf das jeweilige Werkstück 13 oder 14 auszu übenden Spannkräfte an die Stabilität des Werkstückes erzielt.The clamping pressure specification valve 38 is designed such that by - manual or motor-controlled - adjustment of the bias of its valve spring 65, the operating pressure p B provided at the operating pressure connection 27 of the function control valve 22 is adjustable within a wide range, for. B. between 10% and 90% of the output pressure p A provided at the pressure outlet 39 of the pressure supply unit, which also corresponds to the pressure of the pressure oil stored in the pressure accumulator 52 . As a result of this adjustability, the need-based adaptation of the clamping forces to be exerted on the respective workpiece 13 or 14 by means of the clamping device 12 to the stability of the workpiece is achieved.
Das bedarfsweise als Speicherladeventil genutzte Umschaltventil 59 ist da hingehend ausgelegt, daß es, ausgehend von einer Betriebssituation, in der der am Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats anstehende Aus gangsdruck pA größer ist als ein oberer Umschaltschwellenwert pSO, der z. B. um 2 bis 3% niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck des Druckver sorgungsaggregats 33, der dem durch das Druckbegrenzungsventil 49 vor gegebenen Wert entspricht, seine Durchflußstellung einnimmt, in der die der Fördermenge nach größere Pumpe 42 in dem zur Ölkühlung ausgenutzten, nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb arbeitet, für den Fall, daß der Aus gangsdruck pA auf einen unteren Umschaltschwellenwert pSU absinkt, der um etwa 10 bis 15% niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck des Druck versorgungsaggregats, in seine Sperrstellung gelangt, in der auch die grö ßere Pumpe 42 über ihr Ausgangsrückschlagventil 44 zur Druckversorgung des Spannzylinders 11 beiträgt und die Wiederaufladung des Druckspei chers 52 vermittelt, und, sobald der Ausgangsdruck pA wieder auf den obe ren Umschaltschwellenwert pSO angestiegen ist, wieder in seine Durchfluß stellung umschaltet, in der der Ausgangsölstrom der größeren Förderpumpe wieder zum Ölkühler 57 geleitet ist und die größere Ölpumpe 42 wieder im Umlaufbetrieb arbeitet.The used if required, as accumulator charging valve change-over valve 59 is then executed starting designed such that it, starting from an operating situation in which the the pressure supply aggregate is present at the pressure outlet 39 from pressure P A is larger p than an upper switching threshold value SO, the z. B. is 2 to 3% lower than the maximum output pressure of the Druckver supply unit 33 , which corresponds to the value given by the pressure relief valve 49 before, assumes its flow position in which the flow rate larger pump 42 used in the oil cooling, almost inefficient Recirculation operation works, in the event that the output pressure p A drops to a lower switching threshold p SU , which is about 10 to 15% lower than the maximum output pressure of the pressure supply unit, reaches its blocking position, in which the larger pump 42 contributes via its output check valve 44 to the pressure supply of the clamping cylinder 11 and mediates the recharge of the Druckspei chers 52 , and, as soon as the output pressure p A has risen again to the obe ren switching threshold value p SO , switches back to its flow position in which the output oil flow larger feed pump is directed back to the oil cooler 57 u nd the larger oil pump 42 again operates in circulation.
Zu einer mehr in die Einzelheiten gehenden Erläuterung des Speicherlade ventils 59 hinsichtlich seines prinzipiellen Aufbaues und seiner Funktion sei nunmehr auf die Fig. 2 Bezug genommen. Das Speicherladeventil 59 umfaßt eine insgesamt mit 59/1 bezeichnete Umschaltventileinheit und eine insge samt mit 59/2 bezeichnete Steuereinheit. Die Umschaltventileinheit 59/1 umfaßt einen zylindrisch topfförmigen Umschaltkolben 81, der in einer Ge häusebohrung 82 druckdicht verschiebbar geführt ist und in dieser Gehäu sebohrung einen Anschlußraum 83, an den der Druckausgang 54 der "größeren" Pumpe 42 angeschlossen ist, gegen einen Steuerraum 84 ab grenzt, der seinerseits mit einer Steuerkammer 86 der Steuereinheit 59/2 in kommunizierender Verbindung steht. Der Anschlußraum 83 steht über eine am Boden des topfförmig gestalteten Kolbens 81 angeordnete Drosselboh rung 87 mit dem Steuerraum 84 in kommunizierender Verbindung, der sei nerseits über eine entsprechend gestaltete Drosselbohrung 88 mit der Steu erkammer 86 der Steuereinheit 59/2 in kommunizierender Verbindung steht.For a more detailed explanation of the accumulator charging valve 59 with regard to its basic structure and its function, reference is now made to FIG. 2. The accumulator charging valve 59 includes a generally designated 59/1 switch valve unit and an IMP EXP together with 59/2 designated control unit. The switch valve unit 59/1 comprises a cylindrical cup-shaped switching piston 81 which häusebohrung in a Ge pressure-tight 82 is displaceably guided, and in this Gehäu sebohrung a connecting chamber 83, the "larger" pump 42 is connected to the pressure output 54, to a control chamber 84 from borders, which in turn is in communication with a control chamber 86 of the control unit 59/2. The connection space 83 is connected via a arranged on the bottom of the cup-shaped piston 81 Drosselboh tion 87 with the control chamber 84 in communication, which is nerseits / is 2 via a correspondingly shaped orifice 88 erkammer with the CONT 86 of the control unit 59 in communication.
Die Steuerkammer ist gehäuseseitig durch zwei über eine radiale Schulter 89 aneinander anschließende, koaxiale Bohrungen 91 und 92 begrenzt. In der dem Durchmesser nach größeren Bohrung 91 ist ein Steuerkolben 93 druckdicht verschiebbar geführt, der auch die axial bewegliche Begrenzung einer Drucksensorkammer 94 bildet, in die der am Druckausgang 39 bzw. im Speicher 52 herrschende Druck pA eingekoppelt ist. Die kreisringförmige Übergangskante 96 zwischen der kleineren Bohrungsstufe 92 und einer ko nischen Erweiterung zu einer Bohrungsstufe 97 größeren Durchmessers bildet einen Ventilsitz für eine Ventilkugel 98, die von einer Ventilfeder 99 mit einstellbarer Federkraft Ff gegen den Ventilsitz 96 gedrängt wird. Der die Ventilfeder 99 enthaltende Entlastungsraum 101 ist über eine Abflußleitung 105 mit dem Vorratsbehälter 32 verbunden.The control chamber is delimited on the housing side by two coaxial bores 91 and 92 adjoining one another via a radial shoulder 89 . In the bore 91, which is larger in diameter, a control piston 93 is displaceably guided in a pressure-tight manner and also forms the axially movable boundary of a pressure sensor chamber 94 , into which the pressure p A prevailing at the pressure outlet 39 or in the accumulator 52 is coupled. The annular transition edge 96 between the smaller bore step 92 and a ko African extension to a bore step 97 larger diameter forms a valve seat for a valve ball 98 , which is urged by a valve spring 99 with adjustable spring force F f against the valve seat 96 . The relief chamber 101 containing the valve spring 99 is connected to the reservoir 32 via a drain line 105 .
Die von der Ventilkugel 48 abdeckbare Querschnittsfläche A1 der kleineren Bohrungsstufe 92 ist kleiner als die durch den zylindrischen Steuerkolben 93 abgesperrte Querschnittsfläche A2 der größeren Bohrung 91 der Steuerein heit 59/2. Der Steuerkolben 93 ist über einen schlanken Stößel 106 an der Ventilkugel 98 abgestützt.The coverable by the valve ball 48 cross-sectional area A1 of the smaller bore step 92 is less than the closed off by the cylindrical control piston 93 cross-sectional area A2 of the larger bore 91 of the integrated Steuerein 59/2. The control piston 93 is supported on the valve ball 98 via a slim plunger 106 .
Zur Erläuterung der Funktion des insoweit einem speziellen Aufbau nach erweiterten Speicherladeventils 59 sei von einer Situation der Inbetriebnah me der Druckölversorgungseinrichtung 10 ausgegangen, in der die Ventilku gel 98 dichtend auf den Sitz 96 gedrängt ist und der Kolben 81 der Um schaltventileinheit 59/1 durch eine schwache Rückstellfeder 102 in die Sperrstellung des Ventils gedrängt ist, in der der Anschlußraum 83 gegen den Ausgangskanal 103, an den z. B. der Kühler 57 gemäß Fig. 1 ang schlossen ist, abgesperrt ist. Mit dem Ansteigen des Druckes pA am Aus gang 39, dem im wesentlichen auch der in den Steuerraum 84 der Um schaltventileinheit 59/1 und in die Steuerkammer 86 der Steuereinheit 59/2 eingekoppelte Druck entspricht, sind die auf den Steuerkolben 93 wirkenden druckbedingten Kräfte zunächst ausgeglichen.To explain the function of the extent a specific structure for extended storage charging valve 59, the pressure oil supply means 10 is of a situation of Initial startup assumed in which the Ventilku gel is sealingly pushed onto the seat 96 98 and the piston 81 of the order switch valve unit 59/1 by weak return spring 102 is pushed into the locked position of the valve, in which the connection space 83 against the output channel 103 , to the z. B. the cooler 57 is closed according to FIG. 1 ang, is blocked. With the increase in pressure A p at from gear 39, which essentially also in the control chamber 84 of the order switch valve unit 59/1 and in the control chamber 86 of the control unit corresponds to 59/2 injected pressure are acting on the control piston 93 of pressure-related forces initially balanced.
Das Kugelsitzventil 96, 98 der Steuereinheit 59/2 öffnet, sobald die Kraft, die daraus resultiert, daß die Ventilkugel 98 auf einer wirksamen Fläche A1 dem Druck pA ausgesetzt ist, größer ist als die eingestellte Vorspannung der Fe der 99. Mit dem Öffnen dieses Kugelsitzventils wird die Steuerkammer 86 zum Vorratsbehälter 32 hin entlastet, desgleichen der Kolben 81 der Um schaltventileinheit 59/1, deren Kolben gegen die Rückstellkraft der schwa chen Rückstellfeder 102 in die Offenstellung der Umschaltventileinheit 59/1 gelangt.The ball seat valve 96, 98 of the control unit 59/2 opens as soon as the force resulting from the fact that the valve ball 98 to an effective area A1 to the pressure p A is exposed, is greater than the set bias of the Fe of the 99th By opening this ball seat valve, the control chamber 86 is relieved towards the reservoir 32, the piston likewise 81 of the order switch valve unit 59/1 whose piston passes against the restoring force of the schwa chen return spring 102 in the open position of the switch valve 59/1.
Bedingt durch den Unterschied der Flächen A1 und A2 ist der Druck psu, bei dem die Steuereinheit 59/2 wieder in den sperrenden Zustand ihres Kugel sitzventils gelangt, entsprechend dem Flächenverhältnis A1/A2 niedriger als der Wert pSO, bei dem das Kugelsitzventil 96/98 aufgrund des in die Steuer kammer 86 eingekoppelten Druckes öffnet.Due to the difference of the areas A1 and A2 of the pressure is psu in which the control unit 59/2-seat valve returns to the blocking state of its sphere, in accordance with the area ratio A 1 / A 2 is lower than the value p SO, in which the ball seat valve 96/98 opens due to the coupled into the control chamber 86 pressure.
Zur Erläuterung der Funktion der insoweit nunmehr ihrem Aufbau nach be schriebenen Druckölversorgungseinrichtung 10 sei davon ausgegangen, daß das Funktionssteuerventil 22 schon in seine dem vorgesehenen Spannmodus, zugeordnete Funktionsstellung, z. B. die Funktionsstellung I, geschaltet ist, des weiteren der hierfür mit Druck zu beaufschlagende Druck raum 21 des Spannzylinders 11 und der Druckspeicher 52 noch drucklos sind, demgemäß das Speicherladeventil 59 seine Sperrstellung einnimmt und die Einleitung des Festspannvorgangs durch Einschalten des Antriebs motors 48 der beiden Pumpen 41 und 42 erfolgt.To explain the function of the structure of the pressure oil supply device 10 , which has now been described, it should be assumed that the function control valve 22 is already in its assigned function mode, z. B. the functional position I, is switched, furthermore the pressure chamber 21 of the clamping cylinder 11 and the pressure accumulator 52 to be pressurized for this purpose are still depressurized, accordingly the accumulator loading valve 59 assumes its blocking position and the initiation of the tightening process by switching on the drive motor 48 two pumps 41 and 42 takes place.
In diesem angenommenen Ausgangszustand der Druckölversorgungsein richtung 10 darf der - nicht dargestellte - Antriebsmotor der Antriebsspindel 16 nicht aktivierbar sein, da die Spannvorrichtung 12 noch keinerlei Spann kraft entfaltet.In this assumed initial state of the pressure oil supply device 10 , the drive motor of the drive spindle 16 (not shown) must not be able to be activated, since the clamping device 12 does not yet develop any clamping force.
Zur Erkennung dieses Zustandes ist ein elektronischer oder elektromechani scher Drucksensor 64 vorgesehen, der ein für den Speicherdruck bzw. den am Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 herrschenden Druck pA charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal ist einer lediglich schematisch dargestellten, zur Betriebs steuerung der Druckölversorgungseinrichtung 10 vorgesehenen elektroni schen Steuereinheit 66 zugeleitet, durch deren z. B manuell erfolgende Ein schaltbetätigung zunächst der Antriebsmotor 48 der beiden Pumpen 41 und 42 eingeschaltet wird, die in dieser Anfangsphase des Spannbetriebes beide im Sinne eines raschen Druckaufbaus in dem zur Festspannung benutzten Druckraum 21 des Spannzylinders 11 sowie zu einer entsprechend raschen Aufladung des Druckspeichers 52 arbeiten.To detect this state, an electronic or electromechanical pressure sensor 64 is provided, which generates a characteristic electrical output signal for the accumulator pressure or the pressure p A prevailing at the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 . This output signal is a schematically shown, provided for the operation control of the pressure oil supply device 10 provided electronic control unit 66's , by whose z. B manual switching operation, the drive motor 48 of the two pumps 41 and 42 is first switched on, which both work in this initial phase of the tensioning operation in the sense of a rapid build-up of pressure in the pressure chamber 21 of the tensioning cylinder 11 used for fixed tensioning and for a correspondingly rapid charging of the pressure accumulator 52 ,
In dieser einleitenden "Spann"-Betriebsphase der Druckölversorgungsein richtung 10 wird in der Regel schon nach kurzer Zeit der obere Umschalt schwellenwert pso, bei dem das Umschaltventil 59 die größere Pumpe 42 selbsttätig druckgesteuert auf Umlaufbetrieb umschaltet, erreicht, was die elektronische Steuereinheit 66 anhand einer zeitlichen Verarbeitung - "Beobachtung" - des Ausgangssignals des Drucksensors 64 erkennt.In this initial "instep" -Betriebsphase the Druckölversorgungsein device 10 is typically a very short time the upper switching threshold value p so, in which the switching valve 59, the larger pump 42 pressure-controlled automatically switches over to circulation operation, achieved, the electronic control unit 66 based a temporal processing - "observation" - recognizes the output signal of the pressure sensor 64 .
Im weiteren Betrieb der Druckölversorgungseinrichtung 10 vermittelt die elektronische Steuereinheit 66 das Einschalten des Antriebsmotors der Ar beitsspindel 16 und weitere Funktionen, deren nachfolgende Erläuterung als ausreichend für die Beschreibung des elektronisch-schaltungstechnischen Aufbaus der elektronischen Steuereinheit angesehen werden kann, dessen Realisierung von einem Fachmann der elektrohydraulischen Schaltungs technik bei Kenntnis dieser Funktionen aufgrund gängigen Fachwissens zu erwarten ist.In the further operation of the pressure oil supply device 10 , the electronic control unit 66 mediates the switching on of the drive motor of the working spindle 16 and further functions, the following explanation of which can be regarded as sufficient for the description of the electronic circuitry structure of the electronic control unit, the implementation of which by a person skilled in the art of electro-hydraulic Circuitry technology with knowledge of these functions is to be expected based on current specialist knowledge.
Solche Funktionen sind mehr im einzelnen die folgenden:
Sinkt im Verlauf einer länger dauernden Bearbeitung des Werkstückes 13
oder 14 der Druck pS im Druckspeicher 52 mit mäßiger Änderungsrate ab, so
reagiert die elektronische Steuereinheit 66 hierauf mit einer Ansteuerung
des Pumpenantriebsmotors 48 im Sinne einer Erhöhung der Motordrehzahl
und damit der Förderleistung der beiden Pumpen 41 und 42. Hierdurch wird
durch Vergrößerung des Ölstromes, der über den Umlaufströmungspfad 58
durch den Kühler 57 geleitet wird, dessen Kühlwirkung erhöht, mit der Folge,
daß ein über die Leckölleitung 53 zum Vorratsbehälter 32 hin abströmender
Leckölstrom reduziert wird und der Druck im Druckspeicher 52 wieder an
steigt, letztlich mit der Folge, daß Druckschwankungen in dem für den
Spannbetrieb ausgenutzten Druckraum 21 oder 19 des Spannzylinders 11
weitestgehend vermieden werden.Such functions are more specifically the following:
If the pressure p S in the pressure accumulator 52 drops with a moderate rate of change in the course of a longer machining of the workpiece 13 or 14 , the electronic control unit 66 responds to this by actuating the pump drive motor 48 in the sense of increasing the motor speed and thus the delivery capacity of the two pumps 41 and 42 . As a result, the cooling effect is increased by increasing the oil flow which is passed through the cooler 57 via the circulation flow path 58 , with the result that a leakage oil flow flowing out through the leak oil line 53 to the reservoir 32 is reduced and the pressure in the pressure accumulator 52 rises again , ultimately with the result that pressure fluctuations in the pressure space 21 or 19 of the clamping cylinder 11 used for the clamping operation are largely avoided.
Als weitere Eingaben, die von der elektronischen Steuereinheit nach Plausi bilitätskriterien zu Ansteuersignalen für den Antriebsmotor 48 der Pumpen 41 und 42 verarbeitet werden, durch die der Antriebsmotor 48 so angesteu ert wird, daß eine Umschaltung des Umschaltventils 59 von Kühlbetrieb der größeren Pumpe 42 auf Druckerzeugungsbetrieb derselben weitgehend vermieden wird, sind der elektronischen Steuereinheit 66 zum einen das elektrische Ausgangssignal des elektronischen Temperatursensors 67, das ein Maß für die Temperatur im Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsag gregats 33 ist, und zum anderen ein elektrisches Drehzahlsignal zugeleitet, das ein Maß für die Drehzahl ν ist, mit der die Antriebsspindel 16 rotatorisch angetrieben ist. Das temperaturcharakteristische Ausgangssignal des Tem peratursensors 67 ist ein indirektes Maß für die Viskosität des Drucköls, mit dem der hydraulischer Verbraucher 11 betrieben wird; das drehzahlcharak teristische Eingangssignal der elektronischen Steuereinheit 66, das, je nach Typ des Antriebsmotors der Antriebsspindel 16 aus dessen Ansteuerung gewonnen werden kann oder mittels eines Drehzahlsensors 68 generierbar ist, der direkt die Drehzahl der Antriebsspindel 16 erfaßt, ist ein indirektes Maß für die thermische Belastung des zum Betrieb des Verbrauchers be nutzten Drucköls und insofern ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, daß nen nenswerte Leckölströme auftreten, die zu einem Druckabfall im Verbraucher führen können.As further inputs, which are processed by the electronic control unit according to plausibility criteria for control signals for the drive motor 48 of the pumps 41 and 42 , through which the drive motor 48 is activated so that a changeover of the changeover valve 59 from cooling operation of the larger pump 42 to pressure generation operation The same is largely avoided, the electronic control unit 66, on the one hand, the electrical output signal of the electronic temperature sensor 67 , which is a measure of the temperature in the reservoir 32 of the pressure supply unit 33 , and on the other hand, an electrical speed signal, which is a measure of the speed ν with which the drive spindle 16 is driven in rotation. The temperature-characteristic output signal of the tem perature sensor 67 is an indirect measure of the viscosity of the pressure oil with which the hydraulic consumer 11 is operated; the speed-characteristic input signal of the electronic control unit 66 , which, depending on the type of drive motor, the drive spindle 16 can be obtained from its control or can be generated by means of a speed sensor 68 which directly detects the speed of the drive spindle 16 , is an indirect measure of the thermal load of the pressure oil used to operate the consumer and in this respect a measure of the probability that significant leakage oil flows occur which can lead to a pressure drop in the consumer.
Steigt die Temperatur im Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggre gats 33, die mittels des Temperatursensors 67 erfaßt wird, an, ohne daß gleichzeitig im Druckspeicher 52 ein nennenswerter Druckabfall auftritt, d. h. die Förderleistung der kleineren Pumpe 41 ausreicht, den Druckölbedarf des Spannzylinders 11 zu decken, so erzeugt die elektronische Steuereinheit ein Ausgangssignal, das die Drehzahl eines elektrischen Antriebsmotors 69 und damit die Luftförderleistung eines lediglich schematisch angedeuteten Kühl lüfters 71 erhöht, der einen Kühlluftstrom erzeugt, der zu dem als Öl-an-Luft- Wärmetauscher ausgebildeten Ölkühler 57 geleitet ist.The temperature in the reservoir 32 of the Druckversorgungsaggre gates 33 , which is detected by the temperature sensor 67 , increases without a significant pressure drop occurring simultaneously in the pressure accumulator 52 , ie the delivery capacity of the smaller pump 41 is sufficient to cover the pressure oil requirement of the tensioning cylinder 11 , so The electronic control unit generates an output signal which increases the rotational speed of an electric drive motor 69 and thus the air delivery capacity of a cooling fan 71 , which is only indicated schematically and generates a cooling air flow which is directed to the oil cooler 57 designed as an oil-to-air heat exchanger.
Diese Art der Temperaturüberwachung des in der Einrichtung 10 zirkulie renden Drucköls ist für den Fall zweckmäßig, daß die Spannvorrichtung mit relativ geringen Spannkräften, d. h. vergleichsweise geringem Druck im je weils genutzten Druckraum 19 oder 21 des Spannzylinders 11 betrieben wird, die Arbeitsspindel 16 jedoch mit hoher Drehzahl angetrieben ist, so daß, bedingt durch die innere Reibung im Drucköl zwar eine erhebliche Temperaturerhöhung eintreten kann, der Leckölstrom jedoch wegen des re lativ geringen Druckgefälles zwischen dem Antriebsdruckraum des Spann zylinders 11 und dem Vorratsbehälter 32 vergleichsweise gering bleibt. This type of temperature monitoring of the pressure oil circulating in the device 10 is expedient in the event that the clamping device is operated with relatively low clamping forces, ie comparatively low pressure in the pressure chamber 19 or 21 of the clamping cylinder 11 used because the working spindle 16 is, however, high Speed is driven, so that, due to the internal friction in the pressure oil, a significant temperature increase can occur, but the leakage oil flow remains relatively low because of the relatively low pressure drop between the drive pressure chamber of the clamping cylinder 11 and the reservoir 32 .
Diese Art der Öltemperaturregelung ist auch für den Fall zweckmäßig, daß die Einrichtung 10 zur Druckölversorgung eines weiteren Verbrauchers 71, z. B. eines hydrostatischen Drehlagers ausgenutzt ist, das mit einem zeitlich möglichst konstanten Ölstrom betrieben werden soll.This type of oil temperature control is also useful in the event that the device 10 for supplying pressure oil to another consumer 71 , for. B. a hydrostatic pivot bearing is used, which is to be operated with a time constant as possible oil flow.
Die elektronische Steuereinheit 66 vermittelt für den Fall, daß die Einrich tung 10 zur Druckölversorgung mehrerer elektrisch ansteuerbarer Verbrau cher vorgesehen ist, auch die Reihenfolge ihres Ein- und Ausschaltens, vor zugsweise so, daß die Häufigkeit von Umschaltvorgängen des Speicherla deventils 59 minimiert wird.The electronic control unit 66 mediates in the event that the device 10 is provided for the pressure oil supply of several electrically controllable consumers, the sequence of their switching on and off, preferably in such a way that the frequency of switching operations of the Speicherla deventils 59 is minimized.
Bei dem in der Zeichnung durch ausgezogene Linien repräsentierten Aus führungsbeispiel ist der Ausgang 72 des Druckbegrenzungsventils 49 des Druckversorgungsaggregats 33 direkt mit einer zum Vorratsbehälter 32 füh renden Abflußleitung 73 verbunden, über die durch manuelles Öffnen eines im Versorgungsbetrieb der Einrichtung 10 gesperrten Ablaßventils 75 der Druckspeicher 52 entleerbar ist. Zur "visuellen" Kontrolle der Entladung des Druckspeichers 52 ist ein hydromechanisches Manometer 74 vorgesehen, das unabhängig von einer Aktivierung der elektronischen Steuereinheit 66 eine Anzeige des Speicherdruckes vermittelt.In the exemplary embodiment represented by solid lines in the drawing, the outlet 72 of the pressure relief valve 49 of the pressure supply unit 33 is connected directly to a discharge line 73 leading to the reservoir 32 , via which the manual discharge valve 75 of the device 10 blocked the supply accumulator 52 can be emptied. For the "visual" control of the discharge of the pressure accumulator 52 , a hydromechanical manometer 74 is provided which, independently of an activation of the electronic control unit 66, provides an indication of the accumulator pressure.
Gemäß einer zweckmäßigen Abwandlung der Druckölversorgungseinrich tung 10 ist der Abflußausgang 72 des Druckbegrenzungsventils 49 über eine gestrichelt eingezeichnete Abflußleitung 76 mit dem Umlaufströmungspfad 58 und dadurch unmittelbar dem Ölkühler 57 verbunden.According to an expedient modification of the Druckölversorgungseinrich device 10 , the drain outlet 72 of the pressure relief valve 49 is connected via a dashed drain line 76 to the circulating flow path 58 and thereby directly to the oil cooler 57 .
Gemäß einer weiteren Abwandlung der Druckölversorgungseinrichtung 10 ist anstelle der beiden Druckölfilter 77 und 78, die unmittelbar an die Druck ausgänge der Pumpen 41 und 42 angeschlossen sind, nur ein einziges Druckölfilter 79 vorgesehen, das zwischen den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 und das Spanndruckvorgabeventil 38 ge schaltet ist.According to a further modification of the pressure oil supply device 10 instead of the two pressure oil filters 77 and 78 , which are directly connected to the pressure outputs of the pumps 41 and 42 , only a single pressure oil filter 79 is provided, which ge between the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and the clamping pressure control valve 38 is switched.
Claims (11)
- a) der Kolben des Spannzylinders drehfest mit der Arbeitsspondel (16) verbunden ist und die Druckeinkopplung in einen zum Spannen - Außen- oder Innenspannen - der Spannvorrichtung (12) jeweils genutzter Druckraum (19 oder 21) des Spannzylin ders (11) über eine hydraulische Drehdurchführung (34) erfolgt, desweiteren
- b) zur Vorgabe des Betriebsdruckes pB, den der Spannzylinder (11) erfordert, ein Spanndruckvorgabeventil (38) vorgesehen ist, das als Druckminderventil mit einstellbarem Ausgangsdruck pB ausgebildet ist und
- c) zwischen des Spanndruckvorgabeventil (38) und den Spannzy linder (11) ein vorzugsweise elektrisch ansteuerbares Funkti onssteuerventil (22) mit gerasteten Funktionsstellungen (I und II) geschaltet ist, die den alternativen Spannbetriebszuständen - Außen- und Innenspannen - des Spannzylinders (11) bzw. der Spannvorrichtung (12) zugeordnet sind.
- a) the piston of the clamping cylinder is rotatably connected to the working podel ( 16 ) and the pressure coupling into a clamping - external or internal clamping - the clamping device ( 12 ) each used pressure chamber ( 19 or 21 ) of the clamping cylinder ( 11 ) via a hydraulic Rotary union ( 34 ) takes place, furthermore
- b) for specifying the operating pressure p B , which the clamping cylinder ( 11 ) requires, a clamping pressure setting valve ( 38 ) is provided, which is designed as a pressure reducing valve with an adjustable outlet pressure p B and
- c) between the clamping pressure setting valve ( 38 ) and the clamping cylinder ( 11 ), a preferably electrically controllable function control valve ( 22 ) with latched functional positions (I and II) is connected, the alternative clamping operating states - external and internal clamping - of the clamping cylinder ( 11 ) or the tensioning device ( 12 ) are assigned.
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