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Antrieb für hydraulische Pressen Die Erfindung betrifft einen Antrieb
für hydraulische Pressen od. dgl. mit mindestens einem Elektromotor, der über ein
mechanisches Getriebe zwei hydraulische Treibapparate antreibt, wobei die beiden
synchron rotierenden Kurbeln, die je einen der beiden auf eine gemeinsame Druckleitung
wirkenden Treibapparate betätigen, zur kontinuierlichen Veränderung der gegenseitigen
Winkellage verstellbar sind, so daß die Phasenlage durch die Kurbeln auf jeden Winkelwert
zwischen 0 und 180° einstellbar ist.
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Antriebe der genannten Art sind bekannt. Sie sind meistens derart
ausgebildet, daß ein Motor die Kurbel eines Treibapparates antreibt, wobei diese
Kurbel über ein verstellbares Differentialgetriebe mit der anderen Kurbel verbunden
ist. Mit dem Differentialgetriebe können die Kurbeln nun so eingestellt werden,
daß die von diesen angetriebenen, aus Zylinder und Kolben bestehenden Treibapparate
im gleichen Takt, d. h. die Druckphase eines Treibapparates fällt mit der Druckphase
des anderen Treibapparates zusammen, auf das in der Druckleitung vorhandene Medium
einwirken, so daß die maximal mögliche Förderleistung erzielt wird. Werden die Kurbeln
mit dem Differentialgetriebe auf Gegentakt, d. h. auf eine gegenseitige Phasenlage
von 180° eingestellt, wirken die Treibapparate einander entgegen, d. h., die Saugphase
eines Treibapparates fällt mit der Druckphase des anderen Treibapparates zusammen,
so daß die Förderleistung beider Apparate im Mittel Null ist, und das Medium in
der Druckleitung zwischen den Treibapparaten lediglich hin- und herbewegt wird.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß bei der eingestellten Förderleistung
Null, d. h. bei einer gegenseitigen Phasenlage der Kurbeln von 180°, die Förderleistung
nur im Mittel Null ist und während einer Umdrehung einer Kurbel mit der doppelten
Frequenz der Kurbeldrehfrequenz schwankt. Diese Schwankung verursacht eine Vibration
beispielsweise des Preßplungers bei hydraulischen Pressen, was nicht erwünscht ist.
Infolge der Tatsache, daß diese Vibration auch bei geringen Fördermengen des Mediums,
d. h. bei einer geringen Abweichung der Kurbeln von der gegenseitigen Phasenlage
von 180° stark in Erscheinung tritt, ist bei diesen Antrieben für hydraulische Pressen
eine genaue Einstellung des Preßplungers oder das Einhalten eines genauen Programms
nicht oder nur schwer möglich.
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Die Ursache der Schwankung der Förderleistung um den Mittelwert Null
bei einer gegenseitigen Phasenlage der Kurbeln von 180° besteht darin, daß sich
die Geschwindigkeit eines von einem Kolben angetriebenen Kolbens nicht mit der Sinusfunktion
ändert, sondern von dieser infolge der endlichen Pleuelstangenlänge etwas abweicht.
Diese an sich bekannte Tatsache läßt sich daran erkennen, daß der Kolben bei einer
Kurbellage von 90° nicht genau zwischen den Totpunkten liegt, sondern vom äußeren
Totpunkt etwas weiter entfernt ist. Befindet sich der Kolben zwischen den Totpunkten,
ist die Kurbel bereits über die Mittellage hinausgewandert. Wie ohne weiteres einzusehen
ist, nimmt die Abweichung mit länger werdenden Pleuelstangen ab. Bei einem Antrieb
der eingangs erwähnten Art addieren sich nun diese Abweichungen beider Kolben von
der Sinusfunktion, wodurch die geschilderte Vibration entsteht.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil nun dadurch vermieden, daß
die Kolbenöffnung des Zylinders eines Treibapparates zu der zugehörigen Kurbel hin
und die Kolbenöffnung des Zylinders des anderen Treibapparates von der zugehörigen
Kurbel weg angeordnet ist. Aus dem zuletzt erwähnten Zylinder wird somit der Kolben
herausgezogen, wenn sich die Kurbel auf diesen Zylinder zubewegt. Die Förderleistung
Null wird somit dann erzielt, wenn die Kurbeln gleichphasig laufen. Wie ohne weiteres
einzusehen ist, fällt die Schwankung um die Förderleistung Null bei der entsprechenden
Kurbeleinstellung weg.
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Die Erfindung soll anschließend an Hand der Zeichnung im einzelnen
erläutert werden.
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Die beiden Treibapparate werden von zwei gleichen Elektromotoren 1
a und 1 b, über die beiden Zahnrad-
Übersetzungen 2 a und
2 b und die beiden Kurbeln 3 a und 3 b sowie die Pleuelstangen 4a und 4 b
angetrieben. Damit die beiden Kurbeln 3 a, 3 b synchron rotieren, sind die Achsen
der Motoren 1 a und 1 b miteinander über das Differentialgetriebe 5 verbunden, dessenGehäuse
mittels- eines selbsthemmendenSchneckentriebes 6 be-,vegt werden kann. Durch die
Anordnung von zwei Motoren wird erreicht, daß das Differential Betriebe 5 selbst
keine Leistung bei mit gleicher Geschwindigkeit rotierenden Motoren--übertragen
muß. Es ist jedoch auch möglich; nur einen' Motor vorzusehen, der dann eine Kurbel
direkt. und die andere über das Differentialgetriebe 5 antreibt. Wird der Schneckentrieb
6 nicht betätigt, so sind die Motoren l a, 1 b starr miteinander gekuppelt,
laufen also synchron und die mit den Motorachsen starr gekuppelten Kurbeln
3 ä, 3 b ebenso. Wird der Schneckentrieb 6 betätigt, so erfolgt in bekannter
Weise eine Änderung der relativen Lage der beiden Kurbeln 3 a, 3 b zueinander, also
eine Phasenänderung, ohne daß der Synchronismus gestört würde.. Wird das Gehäuse
des Differentialgetriebes 5 wieder stillgesetzt, so verharren die beiden Kurbeln
-3 a; 3 b in der neuen gegenseitigen Phasenlage, dabei stets synchron weiterlaufend.
Diese Phasenlageeinstellung ist reproduzierbar, da sie nur von der Gehäusestellung
des Differentialgetriebes 5 abhängig ist. Die beiden Kurbeln 3 a bzw. 3 b, die mit
einer Phasenverschiebung von 180° zueinander dargestellt sind, betätigen über die
zugehörigen Pleuelstangen4a, 4b je einen Treibapparat, hier beispielsweise je eine
ventillose Kolbenpumpe 7a bzw. 7 b von ffi Cr eicher Bauweise und mit gleichem Arbeitsvolumen.
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Jede der beiden gleichartigen Kolbenpumpen 7a, 7 b besitzt einen Kolben
8 a bzw. 8b, der von einem beweglichen Schlitten 9 a bzw. 9 b getragen und
in der Führung 10a bzw. 14b durch die Pleuelstangen 4a bzw. 4b hin- und herbewegt
wird. Dabei taucht jeder der Kolben 8 a, 8 b in den Pumpenzylinder 11 a bzw. 11
b, gegen den er durch Stopfbüchsen 12a bzw. 12 b
abgedichtet ist. Wie
aus der Zeichnung ersehen werden kann, ist der Zylinder 11 a zu der zugehörigen
Kurbel 3 a hin geöffnet, während der Zylinder 11 b von der zugehörigen Kurbel 3
b weg geöffnet ist. Die Eintauchtiefe beider Kolben 8a, 8 b und damit der Arbeitshub
beider Kolbenpumpen 7a, 7b hängt nur von der Dimensionierung der Kurbeln 3 a, 3
b ab und kann nicht geändert werden. Damit ist aber auch die pro Arbeitshub von
jeder der beiden Kolbenpumpen 7a, 7 b in die gemeinsame Druckleitung 13 geförderte
bzw. aus ihr entnommene Flüssigkeitsmenge vorbestimmt und nicht veränderbar.
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In der Darstellung sind die Kurbeln 3 a bzw. 3 b mit einem relativen
Winkel von 180° gegeneinander dargestellt. Da von den beiden Kolbenpumpen 7 a bzw.
7 b aber die eine gegenüber- der anderen umgekehrt angeordnet ist, d. h.
ein Zylinder zu den Kurbeln hin und der andere von diesen weg geöffnet ist, befinden
sich bei der gezeichneten Kurbelstellung die beiden Kolben 8a, 8 b in der gleichen
Extremlage außerhalb der Pumpenzylinder 11 a, 11 b, arbeiten also im Gleichtakt,
und die je Arbeitsperiode von beiden Pumpen bewegten Flüssigkeitsmengen addieren
sich zur maximal erzielbaren Fördermenge. Wird durch Betätigung des Schneckentriebes
6 die relative Lage der Kurbeln 3 a, 3 b so geändert, daß ihr Phasenwinkel
0° beträgt, so arbeiten die beiden Kolbenpumpen 7 a, 7 b im Gegentakt, und
die Preßperiode der einen fällt mit der Saugperiode der anderen Pumpe zusammen,
so daß zu jedem Zeitpunkt die gemeinsamen. freien Zylinderräume gleich dem freien
Zylinderraum eines Treibapparates am äußeren Totpunkt ist. In der gemeinsamen Druckleitung
13 heben sich somit die Wirkungen beider Pumpen gegenseitig genau und zu jedem Zeitpunkt
der Kurbelumläufe auf und die resultierende Fördermenge ist Null. Somit ermöglicht
die Verstellung des Schneckentriebes 6 in einfacher Weise eine kontinuierliche Regelung
der Flüssigkeitsmenge, die periodisch zwischen dem Treibapparat, hier den Kolbenpumpen
7 a bzw. 7 b und der an der Druckleitung 13 angeschlossenen
angetriebenen Presse od. dgl. hin-und herbewegt wird. Dabei kann in reproduzierbarer
Weise jede Flüssigkeitsmenge zwischen der maximalen Fördermenge und Null eingestellt
werden.