DE1923148A1 - Hydraulische Steuervorrichtung - Google Patents

Hydraulische Steuervorrichtung

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DE1923148A1 DE19691923148 DE1923148A DE1923148A1 DE 1923148 A1 DE1923148 A1 DE 1923148A1 DE 19691923148 DE19691923148 DE 19691923148 DE 1923148 A DE1923148 A DE 1923148A DE 1923148 A1 DE1923148 A1 DE 1923148A1
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Description

Dr. Ing. E. BERKENFEL'P · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln
Anlage Aktenzeichen
zur Eingabe vom 7. Mai -1 969 Sah// Name d. Anm. The Cincinnati Milling
Machine Co.
Hydraulische Steuervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine einfache und wirksame Steuervorrichtung, insbesondere zur Steuerung des Schlittens oder der Spindel einer Werkzeugmaschine. Zahlenmäßig gesteuerte Werkzeugmaschinen verwenden im allgemeinen elektrohydraulisehe Servoantriebe für die Schlitten. Eine Art der elektrohydraulischen Steuerung., die einen durch ein Servoventil gesteuerten hydraulischen Motor verwendet, ist zwar ziemlich unwirksam, spricht aber sehr gut auf Eingangsbefehle an. Eine andere elektrohydraulisehe Steuerung ist eine PUmPe71HiIt sogenannter Steuerschaltung, die einen hydraulischen Motor mit festgesetzter Verdrängung antreibt. Dieser Antrieb ist wirksamer als der durch ein Ventil gesteuerte Motor, spricht aber nur ziemlich langsam auf ein Eingangssignal an.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung trachtet ein Kompqrmiß zwischen den beiden oben erwähnten Steuerarten zu erzielen, indem die Wirksamkeit einer Pumpe mit Steuerschaltung und die Empfindlichkeit des durch ein Ventil gesteuerten Motors beibehalten werden, so daß die Ausgangsleistung einer Pumpe mit veränderlicher Fördermenge so gesteuert wird, daß sie proportional zur Belastung ist und dadurch ein Belastungsausgleich der Vorrihtung erzielt wird.
Wenn Drucköl durch einen hydraulischen Motor strömt und die Belastung des Motors erhöht wird, trachtet der Druck auf der Eingangsseite des Motors zuzunehmen und der Druck auf der Ausgangsseite des Motors trachtet abzunehmen. Wenn diese Zunahme und Ab-
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nähme oder die Zunahme in der Differenz der beiden als ein Steuerventil verwendet wird, wird die Leistung erhöht, um die Belastungszunahme zu kompensieren. Die Vorrichtung ist infolgedessen wirksam, weil ein Vorwärtsdruck aufrechterhalten wird, der nicht höher ist als aev zu sein braucht und der proportional zur Belastung gemacht wird.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es auch vorteilhaft, eine Pumpe mit veränderlicher Fördermenge zu verwenden, statt die überschüssige Leistung einer Pumpe mit festgesetzter Fördermenge zu drosseln. Überschüssige Hitze wird dadurch vermieden und die Vorrichtung wird mit einem hohen wirkungsgrad betrieben.
" Eine hydraulische Steuervorrichtung zum Betätigen angetriebener Teile, insbesondere in einer Werkzeugmaschine, durch eine hydraulische Antriebseinrichtung, die von einer Pumpe entsprechend einem Steuerdruck angetrieben wird, um Veränderungen der Belastung zu kompensieren, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit der Pumpe durch ein Jtauerveiitil verbunden ist, welches dan Motor ausch mit einem Behälter verbindet, " dass ein lüntlastungs ventil mit der Pu Lip e verbunden ist, um derselben -ien jteuerdruck zuzuführen, und daß ein hydraulischer Gleichrichter parallel zum Motor mit den Ventilen verbunden ist, jo dai3 entweder der Eingangsdruck des Motors oder der Ausgangsdruck d-io Motors oder die Differenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangsdruck ver-
k v/endet werden, um der Pumpe den Steuerdruck zuzuführen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird dieselbe nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:
Fig. 1 schematisch^ eine Vorrichtung mit Belastungsausgleich, welche den Eingangsdruck des Motors als Steuerdruck verwendet. Ein elektrisches Rückkopplungssystem ist ebenfalls dargestellt und die Spindel des Steuerventils ist nach rechts verschoben,
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Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 schematisch eine abgeänderte Ausführungsform, welche die in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit G ersetzen kann,
Fig. 4 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. ;>,
Fig. 5 schmematisch eine abgeänderte Ausführungsform, welche die in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit H ersetzen kann,
Fig. 6 schematisch eine Vorrichtung mit Belastungsausgleich, welche den Ausgangsdruck des Motors als Steuerdruck verwendet, wobei die Spindel des Steuerventils nach rechts verschoben ist,
Fig. 7 schmematisch eine abgeänderte Ausführungsform, welche die in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit G-1 ersetzen kann,
Fig. 8 scheir.atisch eine abgeänderte Ausführungsform, Vielehe die in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit H-1 ersetzen kann,
Fig. 9 schematisch eine Vorrichtung mit Belastungsausgleich', welche die Differenz zwischen dem Eingangsdruck und der.; Ausgangsdruck des Motors als Steuerdruck verwendet, wobei die Spindel des Steuerventils nach rechts verschoben ist,
Fig. 10 schematisch eine abgeänderte Ausführungsform, welche die in Fig. 9 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit G-2 ersetzen kann,
Fig. 11 ochainatisch eine abgeänderte Ausführungsform, welche die in Fig. 9 niit unterbrochenen Linien bezeich-7Λ'3 neze Einheit. H-2 ersetzen kann, ■ . . -3-
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In Pig. 1 ±ut ein umkehrbarer hydraulischer· Motor 10 dargestellt (der von irgendwelcher Art sein kann und lediglich aus einer Kolben- und Zylinderanordnung besteht), sowie eine Pumpe 12 mit veränderlicher Fördermenge, welche Flüssigkeit unter einem Zuführüngsdruck P einer Leitung K$ zuführt, und ein Behälter 14.
Der Motor 10 ist"mit einer Belastung 11 verbunden, welche der Tisch oder der Schlitten einer Werkzeugmaschine sein kann. Ein Steuerventil*Ίβ zur Richtungs- und Drehzahlsteuerung (das bei der dargestellten Ausführungsform ein elektrohydrauliscb.es Servoventil ist) verbindet die Pumpe' 12 und den Behälter 14 mit der einen oder der anderen der Motorleitungen 18, 20. Die Bewegungsrichtung der Spindel 22 bestimmt, welche der Leitungen 18 oder 20 mit ) der Pumpe 12 und welche mit dem Behälter 14 verbunden wird.
Die Bewegungsrichtung der Spindel 22 des Steuerventils 16 wird ihrerseits durch das Rückkopplungssystem bestimmt, das in der rechten oberen Ecke der Fig. 1 dargestellt ist. Dasselbe ist ein. bekanntes elektrohydrauliscb.es Rückkopplungssystem und bildet keinen Teil der Erfindung. Ein solches System nimmt ein Befehlssignal an der Vergleichseinrichtung 24 auf und vergleicht dasselbe mit einer Schlittenstellung oder Geschwindigkeit, welche durch den Rückkopplungssensor 26 erhalten wird. Die Größe und die Richtung dieser Differenz bestimmen die Größe, und die Richtung der Bewegung der Spindel 22 durch den Drehmomentmotor 28 (der einer gewünschten steuernden maximalen Vorschubgeschwindigkeit unter-" worfen ist).
Die Pumpe 12 führt Druckflüssigkeit jedem Ende des Ventils 16 durch die Leitungen 15 und 17 zu. Wenn angenommen wird, daß das Signal des Rückkopplungssystems den Arm 11 des Drehmomentmotors nach rechts bewegt, dann ist die öffnung 19 vorübergehend teilweise geschlossen, während die öffnung 21 vorübergehend teilweise geöffnet ist. Dadurch wird der Druck am linken Ende des Ventils 16 vorübergehend erhöht und der Druck am rechten Ende vorübergehend verringert. Die Ventilspindel 22 wird daher nach rechts verschoben, bis sie die in Fig. 1 gezeigte Ruhelage gefunden hat. Die Leitung 15 ist mit der öffnung 2j5 des hydraulischen Gleich-
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richters 30 verbunden. -Die Leitung 20 ist mit der Öffnung 25 des hydraulischen Gleichrichters 30 verbunden. Wenn der Druck am linken Ende des Ventils 16 vorübergehend erhöht wird., nimmt der ,Druck am linken Ende des hydraulischen Gleichrichters 30 ebenfalls vorübergehend zu. Wenn der Druck am rechten Ende des Ventils 16 vorübergehend vermindert wird, nimmt der Druck am rechten Ende des hydraulischen Gleichrichters 30 ebenfalls vorübergehend ab. Diese Druckveränderungen verschieben die Spindel J>6 des hydraulischen Gleichrichters 30 nach rechts, so daß die linke Kammer 40 des Entspannungsventils 42 über die Öffnung 23 und die Leitung 38 dem Druck in der Leitung 18 unterworfen wird.
Die Spindel 36 bleibt stets in der gleichen Richtung verschoben wie die Spindel 22. Wenn beispielsweise wieder angenommen wird, daß die Spindel'22 nach rechts verschoben ist-, wie Fig. 1 zeigt, dann wirken drei Kräfte auf die Spindel 22 ein. Es sind dies die Kraft der Flüssigkeit am rechten Ende des Ventils 16, die Kraft der Flüssigkeit am linken Ende des Ventils 16 und eine Strömungskraft der Flüssigkeit, die durch die Öffnungen 27 und 29 strömt. Wenn die Spindel 22 nach rents verschoben ist, wird diese Strömungskraft nach dem Bernoullischen Gesetz trachten, die Spindel 22 nach links zu verschieben. Wenn die Spindel 22~ nach rechts verschoben ist, wird daher zur Überwindung dieser Strömungskraft der Flüssigkeitsdruck am linken Ende des Ventils 16 stets etwas größer gehalten als jener am rechten Ende. Das entgegengesetzte gilt, wenn die Spindel 22 nach links verschoben ist. Die Verschiebung der Spiidel 36 erfolgt daher stets in der gleichen Richtung wie jene der Spindel 22.
Das Entlastungsventil 42 weist einen beweglichen Ventilteil 50 auf, der mit drei Kolben -56, 58 und 59 versehen ist. Die Kolben unterteilen das Ventil 42 in eine erste Endkammer 40, eine erste mittlere Kammer 44, eine zweite mittlere Kammer 45 und eine zweite Endkammer 46. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist der Druck in der Kammer 40 stets gleich dem Eingangsdruck P^ des Motors 10. Die erste mittlere Kammer 44 ist mit ainer ersten Steuerkolben-Zylinderanordnung 61 der Pumpe 12.mit veränderlicher Fördermenge verbunden. Die. zweite mittlere Kammer
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45 ist mit einer zweiten Steuerkolben-Zylinderanordnung 65 der Pumpe 12 mit veränderlicher Fördermenge verbunden. Die rechte Endkammer 46 des Entlastungsventil 42 ist durch die Leitung 47 mit dem Zuführungsdruck P verbunden. Die öffnung 52 ist mit dem Entlastungsventil 42 derart verbunden, daß bei Verschiebung des Ventilteils 50 nach rechts die öffnung 52 geschlossen ist. Die öffnung 55 ist mit dem Entlastungsventil 42 derart verbunden, daß bei Verschiebung des Ventilteils 50 nach rechts die öffnung 53 geöffnet ist..Der Druckteil 54 dient zur Vorbelastung des beweglichen Ventilteils 50 des Entlastungsventils 42, um den Mindest- zuführungsdruck P oder den Druckabfall P an der stromaufwärts
s V1
liegenden öffnung des Ventils 16 zu bestimmen (Öffnung 27, wenn die Spindel 22 nach rechts verschoben ist und Öffnung 29, wenn die Spindel 22Viach links verschoben ist). Dies kann gezeigt werden ™ durch Ausgleich der auf den Ventilteil 50 wirkenden Kräfte. Die auf das linke Ende wirkende Kraft ist der Zuführungsdruck P χ der Endfläche A des Kolbens 59. Die auf das rechte Ende wirkende Kraft ist die Kraft P des Druckteils 54 + dem Druck P1 auf der Eingangsseite des Motors 10 χ der Endfläche A1 des Kolbens 56. Die auf den Ventilteil 50 wirkenden Gesamtkräfte können mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:
P + P.A. = P A \ -
s 1 1 s
oder, da die Endflächen A und A. der beiden Kolben 59 und 56 gleich sind, wie folgt:
P /A = P - P.
s' s 1
P - P1 ist der Druckabfall P an der stromaufwärts 1 ie genden Öffnung des Ventils 16 (öffnung 27, wenn die Spindel 22 nach rechts verschoben ist und öffnung 29, wenn die Spindel 22 nach links verschoben ist). Die durch den Druckteil 54 ausgeübte Kraft pro Flächeneinheit ist daher gleich dem Druckabfall an der stromaufwärts liegenden öffnung des Steuerventils, der durch die Differenz zwischen P und P1 bestimmt wird und der auch gleich ist der Hälfte • des für die Vorrichtung erforderlichen MindestZuführungsdrucks. Wenn die Belastung des Motors 10 zunimmt, nimmt P1 zu. Da P1 mit
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der Kammer 40 verbunden ist, wird dadurch der Ventilteil 50 nach rechts bewegt, so daß die öffnung 52 geschlossen und die öffnung 53 geöffnet wird. Dadurch wird die erste Steuerkolben-Zylinderanordnung 61 über die öffnung 55 dem Zuführungsdruck P unterworfen. Dadurch wird auch die zweite Steuerkolben-Zylinderanordnung 63 über die öffnung 53 mit dem Behälter 14 verbunden. Der Winkel der Taumelscheibe 12A- der Pumpe 12 wird daher vergrößert, wodurch auch die Ausgangsleistung der Pumpe vergrößert wird, um der erhöhten Belastung des Motors 10 zu entsprechen. Der Druck P. wird somit der Belastung proportional gehalten und hat einen Belastungsausgleich der Vorrichtung bewirkt.
, Wenn die Belastung des Motors konstant gehalten und der Eingangsdruck beispielsweise verdoppelt wird, indem die Spindel 22 doppelt so weit verschoben wird, werden die Strömung durch den Motor und demgemäß die Geschwindigkeit am Ausgang ebenfalls verdoppelt entsprechend der Gleichung:
Q. =
worin bedeutet: Py derfDruckafofall an der stromaufwärts liegenden
öffnung des Ventils 16 (öffnung 27, wenn die Spindel 22 nach rechts verschoben ist und öffnung 29, wenrfdie Spindel 22 nach links verschoben ist), Q, die Strömungsgeschwindigkeit Xv die Verschiebung der Ventilspindel 22 und K eine Konstante»
Da der Druckabfall P an der öffnung des Ventils 16 konstant ist, wie oben gezeigt wurde, und K eine Konstante ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit Q nur zur Verschiebung* X der Ventilspindel 22 proportional. Da Q auch die Strömungsgeschwindigkeit durch die stromabwärts liegende öffnung ist, kann dieselbe Gleichung angewendet werden, um zu zeigen, daß auch P„ konstant ist. Die Vorrichtung gemäS der Erfindung ist daher linear, indem die Verdopplung der Verschiebung der Ventilspindel 22 den Ausgangsdruck des Motors 10 verioppelt. Außerdem ist der Ausgangsdruck des Motors 10 nur von der Verschiebung der Spindel 22 abhängig und von der Belastung unabhängig,
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Um die Sicherheit der Vorrichtung zu erhöhen, ist ein Sicherheitsentlastungsventil 85 vorgesehen. Auch die verengten Stellen 57*59 und 61 tragen zur Stabilität der Vorrichtung bei. Ein besonderes Merkmal der Erfindung bildet die Form der Öffnungen 52, 55 und 53· Wie Pig. 2 genauer zeigt, sind diese Öffnungen winkelförmig ausgebildet und so angeordnet, daß der Scheitel des Winkels der Flüssigkeitsströmung· zuerst ausgesetzt und zuletzt von derselben abgeschlossen wird. Eine derart geformte Öffnung ermöglicht eine allmähliche Veränderung der Strömung statt einer plötzlichen Veränderung, die zu einer !Instabilität führen würde.
Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, die an Stelle der in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien bezeichneten Einheit G verwendet werden kann. In Fig. 3 ist eine Pumpe 112 mit veränderlicher Fördermenge dargestellt, die Kolben- und Zylinderanordnungen. 161 und 165 aufweist. Dadurch wird die Ausbildung von einem Vierweg-Entlastungsventil auf ein Dreiweg-Entlastungsventil 142 ver-
einfacht. Das Ende des Kolbens 75 der Kolben-ZylinderanOrdnung 163 ist dem Zuführungsdruck P ausgesetzt und weist eine kleinere Endfläche auf als der Kolben 77· Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Endfläche des Kolbens 75 die Hälfte jener des Kolbens 77. Der auf den Kolben 77 wirkende Druck beträgt notwendigerweise P /2, sobald sich die Taumelscheibe der Pumpe 112 in der Ruhelage befindet. Wenn die Belastung des Motors 10 der Fig. 1 erhöht wird, wird auch der Eingangsdruck P«. zunehmen. Dadurch wird der Druck in der Leitung 38 erhöht, der seinerseits den Druck in der Kammer 140 vergrößern wird. Der Ventilteil I50 wird daher nach rechts bewegt, so daß der Kolben 77 über die Öffnung 153 einem größeren Prozentsatz des Zuführungsdrucks P ausgesetzt wird. Wenn der Eingangsdruck P1 des Motors 10 verringert wird, wird sich der bewegliche Ventilteil I50 nah links bewegen und die an die Endfläche des Kolbens 77 angrenzende Flüssigkeit dem Behälter 114 zuführen. Der Winkel der Taumelscheibe der Pumpe wird daher verändert, unfaie Veränderung der Belastung zu kompensieren. Entsprechend der Beschreibung der Fig. 1 kann wieder gezeigt werden, daß
Ps/A = Ps - P1
Die Vorrichtung ist daher sowohl linear als auch mit einem Be-
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lastüngsausgleich versehen.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung bildet wieder die Form der öffnungen 1 52 und 153· Dieselben sind in Fig. 4 genauer dargestellt. Die öffnungen sind winkelförmig ausgebildet und so angeordnet, daß der Scheitel des Winkels der Flüssigkeitsströmung durch diese Öffnungen zuerst ausgesetzt und zuletzt von derselben abgeschlossen wird. Eine solche Form der öffnung ermöglicht eine allmähliche Veränderung der Strömung statt einer plötzlichen Veränderung., die zu einer Unstabilität führen würde.
Wie die Einheit H in Fig. 1 zeigt, sollen sich die Spindel 22 des Steuerventils 16 und die Spindel 36 des hydraulischen Gleichrichters 30 in der gleichen Richtung bewegen. Dies kann auch durch andere Mittel erreicht werden als in Fig. 1 gezeigt sind. Die beiden Spindeln könnten mechanisch miteinander verbunden sein oder sie könnten einen festen Bestandteil des gleichen Ventils bilden. Die letztere Möglichkeit ist in Fig. 5 dargestellt. Die Spindel 122 des Steuerventils ist wieder nach rechts verschoben. Die Flüssigkeit strömt dann durch die Leitung 43 und die Öffnung 127 in die Leitung 18, datin durch den Motor 10 in die Leitung 20 und durch die Öffnung 129 in den Behälter 114. Der Druck P.. in der Leitung 18 wirkt auch auf die Öffnung 1.23. Wenn die Ventilspindel 122 nach links verschoben wurde, wird der Eingangsdruck dem Motor 10 durch die Leitung 20 zugeführt, welche dann ihrerseits mit der Öffnung 12-3 verbunden ist. Die öffnung I23 führt zur Leitung 38, die nit der Kammer 40 des Entlastungsventils 42 verbunden ist. Die Spindel 36 des Gleichrichterventils ist daher mit der Spindel 122 ies Steuerventils fest verbunden.
Die Verschiebung der Spindel 122 des Steuerventils kann durch eine mechanische Verbindung mit dem Drehmomentmotor 128 gesteuert werden, wie Fig. 5 zeigt. Diese Verschiebung kann jedoch wie in Fig. 1 auch durch Verwendung von Steuerdruckeinrichtungen gesteuert werden. Auch das Rückkopplungssystem kann von anderer Art sein. Wenn beispielsweise eine zahlenmäßige Steuerung, nicht erwünscht ist, könnte die Spindel 122 des Steuerventils ."mit der Hand verschoben oder durch eine mechanische Rückkopplung von der Belastung gesteuert werden.
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Der hydraulische Gleichrichter JO hat den Zweck, die Kammer 40 des Entlastungsventils 42 dem Druck auf der Eingangsseite des-Motors 10 auszusetzen. Dies kann auch auf andere Weise erreicht werden, z.B. durch eine Reihe von Rückschlagventilen.
Die bisherige Beschreibung betrifft eine hydraulische Vorrichtung, bei welcher der Steuerdruck des Entlastungsventils der Eingangsdruck des hydraulischen Motors ist. Wenn jedoch die Belastung des hydraulischen Motors zunimmt, nimmt nicht nur der Eingangsdruck des Motors zu, sondern auch der Ausgangsdruck des Motors nimmt ab. Das entgegengesetzte gilt, wenn die Belastung des Ma-■ tors abnimmt. Die in den Figuren 6-8 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, wie diese Veränderung des Ausgangsdrucls verwendet werden kann, um den Eingangsdruck des Motors zu steuern.
Pig. 6 zeigt einen umkehrbaren hydraulischen Motor 10-1 (der von irgendwelcher Art sein kannVmd aus einer Kolben-und Zylinderanordnung besteht), sowie eine Pumpe 12-1 mit veränderlicher Fördermenge, welche Flüssigkeit unter einem Zuführungsdruck P einer Leitung 4^-1 zuführt, und einem Behälter 14-1.
Der Motor 10-1 ist seinerseits mit einer (nicht dargestellten) Belastung verbunden, die der Tisch oder der Schlitten einer Werkzeugmaschine sein kann. Ein Steuerventil 16—1 zur Riehtungs- und Drehzahlsteuerung (das bei der dargestellten Ausführungsforra ein elektrohydraulxsches Servoventil ist) verbindet die Pumpe 12-1 und den Behälter-14-1 mit der einen oder der anderen der Motorleitungen 18-1 oder 20-1. Welche der Leitungen 18-1 und 20-1 mit der Pumpe 12-1 und welche mit dem Behälter 14-1 verbunden wird, ist von der Bewegungsrichtung der Spindel 22-1 abhängig.
Die Bewegungsrichtung der Spindel 22-1 des Steuervaitils 16—1 wird durch ein Rückkopplungssystem bestimmt, das dem in der rechten oberen Ecke der Fig. 1 gezeigten ähnlich ist. Dasselbe ist ein bekanntes elektrohydraullsches Rückkopplungssystem und bildet keinen Teil der Erfindung. Das System ist auch in Fig. 6 nicht dargestellt.
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Die Pumpe 12-1 führt Druckflüssigkeit jedem Ende des Ventils 16-1 durch die Leitungen 15-1 und I7-I zu. Wenn angenommen wird, daß das Signal des Rückkopplungssystenis den Arm 1.1-1 des Drehmomentmotors 2Ö-1 nach rechts bewegt, wird die öffnung I9-I vorübergehend teilweise geschlossen, während die öffnung 21-1 vorübergehend teilweise geöffnet wird. Dadurch nimmt der Druck am linken Ende des Ventils I6-I vorübergehend zu und der Druck am rechten Ende nimmt vorübergehend ab. Die Ventilspindel 22-1, wird infolgedessen nach rechts verschoben, bis sie die in Fig. 6 gezeigte Ruhelage gefunden hat. Die Leitung I8-I ist mitfder Öffnung 2J5-1 des hydraulischen Gleichrichters 30-I verbunden. Die Leitung 20-1 ist mit der öffnung 25-1 des hydraulischen Gleichrichters 30-I verbunden. Wenn der Druck am linken Ende des Ventils 16-1 vorübergehend zunimmt, nimmt auch der Druck am linken Ende des hydraulischen Gleichrichters 30-I vorübergehend zu. Wenn der Druck am rechten Ende des Ventils 16-1 vorübergehend abnimmt, nimmt auch der Druck am rechten Ende des hydraulischen Gleichrichters 30-I vorübergehend ab. Diese Druckänderungen verschieben die Spindel 36-I des hydraulischen Gleichrichters nach rechts, so daß die rechte Kammer 46-1 des Entlastungsventil 42-1 über die öffnung 25-I und die Leitung 33-1 dein Druck in der Leitung 20-1 unterworfen wird.
Es ist zu bena'ken, daß die Spindel 36-I stets in der gleichen Richtung wie die Spindel 22-1 verschoben bleibt, wie durch Anwendung des Bernoullischen Gesetzes gezeigt werden kann.
Das Entlastungsventil^ 42-1 weist einen beweglichen Ventilteil 50-I auf, welcher mit drei Kolben 56-I, 58-I und 59-1 versehen ist. Die Kolben unterteilen das Ventil 42-1 in eine erste Endkammer 40-1, eine erste mittlere Kamaer 44-1, eine zweite mittlere Kammer 45-1 und eine zweite Endkammer 46-1. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist der Druck in der Kammer 46-1 stets gleich dem Ausgangsdruck Pp des Motors 10-1. Die erste mittlere Kammer 44-1 ist mit einer ersten Steuerkolben-Zylinderanordnung 61-1 der Pumpe 12-1 mit veränderlicher Fördermenge verbunden. Die zweite mittlere Kammer 45-1 ist mit einer zweiten Steuerkolben-Zylinderanordnung 63-I der Pumpe· 12-1 mit veränder-
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licher Fördermenge verbunden. Die linke Endkammer 40-1 des Entlastungsventils 42-1 ist mit dem Behälter 14—1 verbunden. Die Öffnung 52-1 ist mit dem Entlastungsventil 42-1 derart verbunden, daß bei Verschiebung des Ventilteils 50-1 nach recits die öffnung 52-1 geschlossen ist. Die Öffnung 53-1 ist mit dem Entlastungsventil 42-1 derart verbunden, daß bei Verschiebung des Ventilteils 50-1 nach rechts die Öffnung 53-1 geöffnet ist. Der Druckteil 54-1,wird dazu verwendet, den beweglichen Ventilteil 50-1 des Entlastungsventils 42-1 vorzubelasten, um den Mindestzuführungsdruck P oder den Druckabfall P an der stromabwärts liegenden öffnung des Ventils 16 zu bestimmen (öffnung 29-1, wenn die Spindel 22-1 nach rechts verschoben ist und Öffnung 27-1, wenn die Spindel 22-1 nach links verschoben ist). Dies kann gezeigt werden h durch Ausgleich der auf den Ventilteil 50-1 wirkenden Kräfte. Die auf das linke Ende wirkende Kraft ist der Ausgangsdruck P2 χ der Endfläche A1 des Kolbens 59-1. Die auf das rechte Ende wirkende Kraft ist die Kraft F des Druckteils 54-1. Die auf den Ventilteil 50-1 wirkenden Gesamtkräfte können mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:
F3 = P2A1 oder B
P,. ist der Druckabfall P an der stromabwärts liegenden öffnung des Ventils 16-1 (öffnung^29-1, wenn die Spindel 22-1 nach rechts verschoben ist und öffnung 27-1, wenn die Spindel 22-1 nach links verschoben ist). Die durch den Druckteil 54-1 ausgeübte Kraft " pro Flächeneinheit ist daher gleich dem Druckabfall an der stromabwärts liegenden öffnung des Steuerventils,der durch den Ausgangsdruck P2 bestimmt wird und der auch gleich der Hälfte des für die Vorrichtung erforderlichen MindestZuführungsdrucks ist. Wenn die Belastung des Motors 10-1 zunimmt, nimmt Pp ab. Da Pp mit der Kammer 46-1 verbunden ist, wird dadurch der Ventilteil 50-1 nach rechts bewegt, so daß"die öffnung 52-1 geschlossen und die Öffnung 53-1 geöffnet wird. Dadurch wird die erste Steuerkolben-Zylinderanordnung 61-1 über die öffnung 55-1 dem Zuführungsdruck P unterworfen. Dadurch wird auch die zweite Steuerkolben-Zylinderanordnung 63-1 über die öffnung 53-1 mit dem Behälter 14-1 verbunden. Der Winkel der Taumelscheibe der Pumpe 12-1 wird
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daher vergrößert, wodurch auch die Ausgangsleistung der Pumpe vergrößert wird, um der erhöhten Belastung des Motors 10-1 zu entsprechen. Der Druck des Motors 104 wird somit der Belastung proportional gehalten und hat einen Belastungsausgleich der Vorrichtung bewirkt.
Entsprechend der Beschreibung der Fig. 1 kann gezeigt werden, daß die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform auch linear ist, indem die Verdopplung der Verschiebung der Ventilspindel 22-1 den Ausgangsdruck des Motors 10-1 verdoppelt. Wie oben gezeigt wurde, ist der Ausgangsdruck nur von der Verschiebung der Spindel 22-1 abhängig und von der Belastung unabhängig.
Um die Sicherheit der Vorrichtung zu erhöhen, ist ein Sicherheitsentlastungsventil 85-I vorgesehen. Auch die verengten Stellen 57-1> 59-1 und 61-1 tragen zur Stabilität der Vorrichtung bei. Ein besonderes Merkmal der Erfindung bildet die Form der Öffnungen 52-1, 55-1 und 53-1. Diese öffnungen sind winkelförmig ausgebildet und so angeordnet, daß der Scheitel des Winkels zuerst der Flüssigkeitsströmung ausgesetzt und zuletzt von derselben abgeschlossen wird. Die Öffnungen sind daher den in Fig. 2 gezeigten ähnlich. Eine solche Form der Öffnungen ermöglicht eine allmähliche Veränderung der Strömung statt einer plötzlichen Veränderung, die zu einer Unstabilitat führen würde.
Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, die an Stelle der in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien bezeichneten Einheit G-1 verwendet werden kann. Eine Pumpe 112-1 mit veränderlicher Fördermenge ist mit Kolben-und Zylinderanordnungen I6I-I und I63-I versehen. Dadurch wird die Ausbildung von einem Vierweg-Sntlastungsventil auf ein Dreiweg-Entlastungsventil 141-1 vereinfacht. Das Enia des Kolbens 75-1 der Kolben-und^Zylinderanordnung I63-I ist dem Zuführungsdruck P_ ausgesetzt und weist eine kleineretendfläche auf als der Kolben 77-1. Bei der dargestellten Ausführungsforrn beträgt die Endfläche des Kolbens 75-1 die Hälfte jener des Kolbens 77-1. Der auf den Kolben 77-1 wirkende Druck beträgt notwendigerweise Po/2, sobald sich die Taumelscheibe der Pumpe 112-1 in der Ruhelage befindet. Wenn die Belastung des Motors 10-1 der
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Fig. 6 zunimmt, nimmt der Ausgangsdruck P„ ab. Dadurch wird auch der Druck in der Leitung 38-I verringert, v/elcher seinerseits den Druck in der Kammer 146-1 vermindert. Der Ventilteil wird daher nach rechts bev/egt, so daß der Kolben 77-1 über die Öffnung 153-1 einem größeren Prozentsatz des Zuführungsdrucks P ausgesetzt wird. Wenn der Au^gangsdruck P 'des Motors 10-1 zunimmt, bewegt sich der bewegliche Ventilteil 150-I nach links, und die an die Endfläche des Kolbens 77-1 angrenzende Flüssigkeit wird dem Behälter 114-1 zugeführt. Entsprechend der Beschreibung der Fig. 6 kann wieder gezeigt werden, daß F^/A gleich V ist. Die Vorrichtung ist daher sowohl linear als auch mit einem Belastungsausgleich versehen.
Sin besonderes Merkmal der Erfindung bildet wieder die Form der Öffnungen I52-I und 153-1· Diese sind den Öffnungen 152 und 153 ähnlich, die in Fig. 4 genauer dargestellt sind.
Wie die in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit H-1 zeigt, sollen sich die Spindel 22-1 des Steuerventils 16-1 und die Spindel 36-I des hydraulischen Gleichrichterventils 3O-I in der gleichen Richtung bewegen. Dies kann auch durch andere Mittel erreicht werden als in Fig. 6 gezeigt sind. Die beiden Sp könnten mechanisch miteinander verbunden sein oder sie könnten als eine fest verbundene Einheit einen Teil des gleichen Ventils bilden. Diese letztere Möglichkeit ist in Fig. 8 dargestellt. Die Spindel 122-1 des Steuerventils ist wieder nach rechts verschoben. Die Flüssigkeit strömt dann durch die Leitung 4-3-1 und die öffnung 127-1 in die Leitung 18-1, durch den Motor 10-1 in die Leitung 20-1 und durch die öffnung I29-I in den Behälter 114-1. Der Druck Pp in der Leitung 20-1 wirkt auch auf die Öffnung I23-I. Wenn die Ventilspindel 122-1 nach links verschoben *-iurde, wird der Eingangsdruck dem Motor 10-1 durch die Leitung 20-1 zugeführt, und der Druck in der Leitung 13-1 wirkt dann auf die Cffnung 123-I. Die öffnung 123-1 führt zur Leitung 38-I, welche mit der Kammer 46-1 des Entlastungsventils 42-1 verbunden ist. Die Spindel des Gleichrichterventils ist daher mit der Spindel 122-1 des Steuerventils fest verbunden. Die Verschiebung der Spindel 122-1 des Steuerventils kann durch eine mechanische VerbindungVait dem Dreh-
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rnomentmotor 123-1 gesteuert werden, wie Pig. c zeigt. Diese Verschiebung kann jedoch v/ie in Fig. 6 auch durch Verwendung von Steuerdruckeinrichtungen gefeuert v/erden. Auch das Rückkopplungssystem kann von anderer Art sein. Wenn beispielsweise eine zahlenmäßige Steuerung nicht erwünscht ist, könnte die Sphdel 122-1 des Steuerventils mit der Hand verschoben oder durch eine mechanische Rückkopplung von der Belastung gesteuert v/erden.
Der hydraulische Gleichrichter jJO-1 hat den Zweck, die Kammer 46-1 des .äntlastungsventils 42-1 dem Druck auf der Ausgangsseite des Motors 1Q-1 auszusetzen. Dies kann auch auf andere V/eise erreicht werden, z.B. durch eine Reihe von Rückschlagventilen.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen kompensieren die ver- ( änderlichen Belastungen,indem sie den Singangsdruck oder den Ausgangsdruck des Motors verwenden, um die Ausgangsleistung der Pumpe zu steuern.
Sine dritte Ausführungsform ist in den Figuren 9-11 dargestellt. Diese Ausführungsform verwendet die Veränderung in der Differenz zwischen der;; Singangsdruck und dem Ausgangsdruck des Ilotors zur Steuerung 3er Ausgangsleistung der Pumpe. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, da3 der Gesamtdruckabfall an den Öffnungen des Steuerventils 16-2 konstant ist.
In Fig. 9 ist ein umkehrbarer hydraulischer Motor 10-2 dargestellt (der von irgendwelcher Art sein kann und aus einer Kolben- ™ und Zylinderanordnung besteht), -sowie eine Pumpe 12-2 mit veränderlicher Fördermenge, Vielehe Flüssigkeit unter einem Zuführungsdruck F, ier Leitung 4J-2 zuführt, und ein Behälter 14-2.
Der Kot or 10-2 ist ,nit einer (nicht dargestellten) Belastung verbunden, welche xsr Tisch oder der Schlitten einer Werkzeugmaschine sein kann. Sin Steuerventil 16-2 zur Richtungs- und Drehzahlsteuerung (welches bei der dargestellten Ausführungsform ein elektrohydraulischa.5 Servoventil ist), verbindet die Pumpe 12-2 und den 3e hält er 14-2 :..it der einen oder der anderen der Motorlei-■cuns-3n 13-2 uni 20-2. Vielehe der Leitungen 1S-2 und 20-2 mit der Pu.npe 1C-2 und welche mit dein Behälter 14-2 verbunden wirä, ist
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von der Bewegungsrichtung der Spindel 22-2 abhängig. Die Bewegungsrichtung der Spindel 22-2 des Steuervorteils 16-2 wird durch ein Rückkopplungssystern bestimmt, das dem in der rechten oberen Ecke der Fig. 1 dargestellten ähnlich ist.
Die Pumpe 12-2 führt Druckflüssigkeit jedem Ende des Ventils 16-2 durch die Leitung 15-2 und 17-2 zu. Wenn angenommen wird, daß das Signal des Rückkopplungssystems den Arm 11-2 des Drehmomentmotors 28-2 nach rechts bewegt, wird die öffnung 19-2 vorübergehend teilweise geschlossen, während die öffnung 21-2 vorübergehend teilwei- ■ .se geöffnet wird. Dadurch wird der Druck am linken Ende des Ven-ä tils 16-2 vorübergehend erhöht und der Druck am rechten Ende vorübergehend verringert. Die Ventilspindel 22-2 wirdhaher nach rechts verschoben, bis sie die in Fig. 9 gezeigte Ruhelage gefunden hat. Die Leitung 18-2 ist mit den öffnungen 23-2 und J51-2 des hydraulischen Gleichrichters 30-2 verbunden. Die Leitung 20-2 ist mit der öffnung 25-2 des hydraulischen Gleichrichters 30-2 verbunden. Wenn der Druck am linken Ende äes Ventils 16-2 vorübergehend erhöht wird, nimmt der Druck am linken Ende des hydraulischen Gleichrichters 30-2 ebenfalls vorübergehend zu. Wenn der Druck am rech?· ten Ende des Ventils 16-2 vorübergehend vermindert wird, nimtot der Druck am rechten Ende des Hydraulischen Gleichrichters 30-2 ebenfalls vorübergehend ab. Diese Druckveränderungen verschieben die Spindel 36-2 des hydraulischen Gleichrichters nach rechts so daß die erweiterte linke Kammer 78 des Entlastungsventils 42-2 über die öffnung 23-2 und die Leitung 38-2 dem Druck in der Leitung 18-2 unterworfen wird. Die rechte erweiterte Kammer 60 wird über die öffnung 25-2 und die Leitung 76 dem Druck in der Leitung 20-2 unterworfen.
Die Spindel 36-2 bleibt stets in der gleichen Richtung verschoben wie die Spindel 22-2, wie durch Anwendung des Bernoullischen Gesetzes gezeigt werden kann.
Das Entlastungsventil 42-2 weist einen beweglichen Ventilteil 5O-2 auf, der mit drei Kolben 56-2, 58-2 und 59-2 versehen ist. Die Kolben unterteilen das Ventil 42-2 in eine erste Endkammer : 4Q-2, eine erste mittlere Kammer 44-2, eine zweite mittlere Kammer 4:5-2 und eine zweite Endkammer 46-2. Ein vergrößerter Gleitkolben
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62 unterteilt das Ventil 42-2 ferner in eine erste vergrößerte Kammer 78 und eine zweite vergrößerte Kammer 60. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ist der Druck in der Kammer 78 -stets gleich dem Singangsdruck P1 des Motors 10-2 und der Druck 'in der Kammer 60 stets gleich dem Ausgangsdruck Pg. Die erste mittlere^Kammer 44-2 ist mit einer ersten Steuerkolben-Zylinderanordnung 61-2 der Pumpe 12-2 mit veränderlicher Fördermenge verbunden. Die zweite mittlere Kammer 45-2 jst mit einer zweiten Steuerkolben-Zylinderanordnung 6j5-2 der Pumpe 12-2 mit veränderlicher Fördermenge verbunden. Die rechte Endkammer 46-2 des Entlastungsventils 42-2 ist durch die Leitung 47-2 mit dem Zuführungsdruck P verbunden. Die Öffnung 52-2 ist mit dem Entlastungsven-
til 42-2 derart verbunden, daß bei Verschiebung des Ventilteils 5O-2 nach rechts die Öffnung 52-2 geschlossen ist. Die Öffnung 55-2 ist mit dem Entlastungsventil 42-2 derart verbunden, daß bei Verschiebung des Ventilteils 50-2 nach rechts die Öffnung 5^-2 geöffnet ist. Der Druckteil 54-2 wird dazu verwendet, den beweglichen Ventilteil 50-2 des Entlastungsventils 42-2 vorzubelasten, um den Mindestzuführungsdruck P oder den gesamten Druckabfall P an den Öffnungen 27-2 und 29-2 des Ventils 16-2 zu bestimmen. Dies kann gezeigt werden durch Ausgleich der auf den Ventilteil 50-2 wirkenden Kräfte. Die auf das linke Ende wirkende Kraft ist der Zuführungsdruck P χ der Endfläche A des Kolbens .59-2 plus dem Ausgangsdruck Pp χ der Endfläche Ap des vergrößerten Gleitkolbens 62. Die auf das rechte Ende wirkende Kraft ist die Kraft F des Druckteils 54-2 plus dem Druck P1 auf der Singangsseite des Motors 10-2 χ der Endfläche Ap des Kolbens 62. Die auf den Ventilteil 50-2 wirkenden Gesamtkäfte können mathematisch te wie folgt ausgedrückt werden:
FB + P1A2 = PsA + P2A2 '
oder, da die Endflächen A und A2 der beiden Kolben 59-2 und 62 gleich sind, wie folgt:
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P-P1 ist der Druckabfall P an der stromaufwärts liegenden öffnung des Ventils 16-2 (öffnung 27-2, wenn die Spindel 22-2. nach rechts verschoben ist und öffnung 29-2, wenn die Spindel 22-2 nach links verschoben ist), während Pp der Druckabfall P an der stromabwärts liegenden öffnung ist. Die durch den Druckteil 54-2 ausgeübte Kraft pro Flächeneinheit ist daher gleich dem gesamten Druckabfall an den öffnungen 27-2 und 29-2 des Steuerventils 16-2, der durch P0 plus der Differenz zwischen P und P1 bestimmt wird. Wenn die Belastung des Motors 10-2 zunimmt, nimmt F.. zu und Pp nimmt ab. Da P1 mit der Kammer J8 und P2 mit der Kammer 60 verbunden ist, wird dadurch der Ventilteil 50-2 nach rechts bewegt . und die öffnung 53-2 geöffnet. Dadurch wird die erste Kolben-Zylinderanordnung 61-2 über die öffnung 55-2 dem Zuführungsdruck P unterworfen. Ferner wird die Kolben-Zylinderanordnung 63-2 über
die öffnung 53-2 mit dem Behälter 14-2 verbunden. Der Winkel der Taumelscheibe der Pumpe 12-2 wird daher vergrößert, was die Ausgangsleistung der Pumpe vergrößert, um der erhöhten Belastung des Motors 10-2 zu entsprechen. Der Druck des Motors 10-2. wird somit der Belastung proportional gehalten und hat einen Belastungsausgleich der Vorrichtung bewirkt.
Wenn die Belastung des Motors 10-2 konstant gehalten und der Eingangsdruck beispielsweise verdoppelt wird, indem die Spindel 22-2 doppelt so weit verschoben wird, werden die Strömung durch den Motor und demgemäß die Geschwindigkeit am Ausgang ebenfalls verdoppelt entsprechend der Gleichung:
^KXv" . "ν
worin bedeutet: P den gesamten Druckabfall an den Öffnungen
27-2 und 29-2 des Ventils 16-2 Q die Strömungsgeschwindigkeit X die Verschiebung der Ventilspindel 22-2 und K eine Konstante.
Da der Druckabfall Ργ an den Öffnungen 27-2 und 29-2 des Ventils 16-2 konstant ist, wie oben gezeigt wurde, und K eine Konstante ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit Q zur Verschiebung X der
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Ventilspindel 22-2 proportional. Entsprechend der Beschreibung der Pig. 1 kann gezeigt werden, daß die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform linear ist, indem durch Verdopplung der Verschiebung der Ventilspindel 22-2 der Ausgangsdruck des Motors 10-2 verdoppelt wird. Wie oben gezeigt wurde, ist der Ausgangsdruck nur von der Verschiebung der Spindel 22-2 abhängig und von der Belastung unabhängig.
Um&ie Sicherheit der Vorrichtung zu erhöhen, ist ein Sicherheitsentlastungsventil 85-2 vorgesehen. Auch die veraengten Stellen 57-2, 59-2, 61-2 und 63-2 tragen zur Stabilität der Vorrichtung bei. Ein besonderes Merkmal der Erfindung bildet die Form der öffnungen 52-2, 55-2 und 53-2. Diese Öffnungen sind den in Fig. 2 gezeigten ähnlich.
Pig. 10 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, die an Stelle der in Fig. 9 mit unterbrochenen Linien bezeichn&en Einheit G-2 verwendet werden kann. In Fig. 10 ist eine Pumpe 112-2 mit veränderlicher Fördermenge dargestellt, die Kolben-und Zylinderanordnungen 161-2 und 163-2 aufweist. Dadurch wird die Ausbildung von einem Vierweg-Entlastungsventil auf ein Dreiweg-Entlastungsventil 142-2 vereinfacht. Das Ende des Kolbens 75-2 der Kolben-Zylinderanordnung 163-2 ist dem Zuführungsdruck P ausgesetzt und weist eine kleinere Endfläche auf als der Kolben 77-2· Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Endfläche des Kolbens 75-2 die Hälfte jener des Kolbens 77-2. Der auf den Kolben 77-2 wirkende Druck beträgt notwendigerweise PV2, sobald sich die Taumelscheibe der Pumpe 112-2 in der Ruhelage befindet. Wenn : die Belastung des Motors 10-2 der Fig. 9 erhöht wird, wird auch \ der Eingangsdruck P1 zunehmen und der Ausgangsdruck P^ abnehmen. ' Dadurch wird der Druck in der Leitung 38-2 erhöht, lielcher sei- : nerseits den Druck in der Kammer I78 vergrößert. Der Druck in der ~\ Leitung 76 wird verringert,so daß der Ventilteil 150-2 nach rechts bewegt wird und der Kolben 77-2 über die öffnung 153-2 einem größeren Prozentsatz des Zuführungsdrucks P3 ausgesetzt wird. Wenn der Eingangsdruck P. des Motors 10-2 verringert wird und der Ausgangsdruck Pp zunimmt, wird sich der bewegliche Ventilteil 150-2. nach links bewegen und die an die Endfläche des Kolbens 77-2 an-
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grenzende Flüssigkeit dem Behälter 114-2 zuführen. Entsprechend der Beschreibung der Pig. 9 kann gezeigt werden, daß
F /A = P0 +P-P,
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Die Vorrihtung ist daher sowohl linear als auch mit einem Belastungsausgleich versehen. .
Ein besonderes Merkmal der Erfindung bildet die Form der Öffnungen 152-2 und 153-2. Diese sind den Öffnungen 152 und 153 ähnlich, die in Fig. 4 genauer dargestellt sind.
Wie die in Fig. 9 mit unterbrochenen Linien bezeichnete Einheit H-2 zeigt, sollen sich die Spindel 22-2 des Steuerventils 16-2 und die Spindel 36-2 des hydraulischen Gleichrichterventils 30-2 in der gleichen Richtung bewegen. Dies kann auch durch andere Mittel erreicht werden als in Fig. 9 gezeigt sind. Die beiden Spindeln könnten mechanisch miteinander verbunden sein oder sie könnten als eine festverbundene Einheit einen Teil des gleichen Ventils bilden. Die letztere Möglichkeit ist in Figo 11 dargestellt. Die Spindel 122-2 des Steuerventils ist wieder nach rechts verschoben. Die Flüssigkeit strömt dann durch die Leitung 4^-2 und die öffnung 127-2 in die Leitung 18-2, durch den Motor 10-2 in die Leitung 20-2 und durch die öffnung 129-2 in den Behälter 114-2. Der Druck P^ in der Leitung 18-2 ist auch mit der Leitung 38-2 verbunden. Der Druck Ρ~ in der Leitung 20-2 ist auch mit der Leitung 76 verbunden. Wenn die Ventilspindel -122-2 nach links verschoben wurde, wird der Eingangsdruck dem Motor 10-2 durch die Leitung 20-2 zugeführt, welche dann mit der Leitung 38-2 verbunden ist. Die Leitung 18-2 ist dann mit der Leitung 76 verbunden. Die Leitung 38-2 führt wieder in die Kammer 78 und die Leitung 76 führt in die Kammer 60-. Die Spiidel des Gleichrichterventils ist daher mit der Spindel 122-2 des Steuerventils fest verbunden. Die Verschiebung der Spindel 122-2 des Steuerventils kann durch einen mechanische Verbindung mit dem Drehmomentmotor 128-2 gesteuert werden, wie Fig. 11 zeigt. Diese Verschiebung kann jedoch wie in Fig. 9 auch durch Verwendung von Steuerdruckeinrichtungen gesteuert werden. Auch das Rückkopplungssystem kann von anderer
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Art sein. Wenn beispielsweise eine zahlenmäßige Steuerung nicht erwünscht ist, könnte die Spindel 122-2 des Steuerventils mit- der Hand verschoben oder durch eine mechanische Rückkopplung von der Belastung gesteuert werden.
Der hydraulische Gleichrichter 330-2 hat- den Zweck, die Kammern 78 und 60 des -Sntlastungsventils 42-2 den Drücken auf der Eingangsseite bzw. Ausgangsseite des Motors 10-2 auszusetzen. Dies kann auch auf andere V/eise erreicht werden, z.B. durch eine Reihe von Rückschlagventilen.
Patentansprüche
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Claims (12)

  1. Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln
    Anlage Aktenzeichen
    zur Eingabe vom 7. Mai 1969 Sch// Name d. Anm. The Cincinnati Milling
    Machine Co.
    Patentansprüche
    Hydraulische Steuervorrüitung zum Betätigen angetrieir Teile, insbesondere in einer Werkzeugmaschine, durch eine rdraulische Antriebseinrichtung, die von einer Pumpe entsprechend einem Steuerdruck angetrieben wird, um Veränderungen der Beladung zu kompensieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10,10-1,10-2) mit der Pumpe (12,12-1,12-2) durch ein Steuerventil (16,16-1,16-2) verbunden ist, welches den Motor auch mit einem Behälter (14,14-1,14-2) verbindet, daß ein Entlastungsventil (42,42-1,42-2) mit der Pumpe (12,12-1,12-2) verbunden ist, um derselben den Steuerdruck zuzuführen, und daß ein hydraulischer Gleichrichter (30,30-1,50-2) parallel zum Motor (10,10-1,10-2) mit den Ventilen (16,16-1,16-2;42,42-1,42-2) verbunden ist, so daß entweder der Eingangsdruck des Motors oder der Ausgangsdruck des Motors oder die Differenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangsdruck verwendet werden, um der Pumpe den Steuerdruck zuzuführen.
  2. 2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe einen veränderlichen Ausgangsdruck liefern kann,
  3. 3. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das· Entlastungsventil die Pumpe mit dem Behälter verbindet und daß das Entlastungsventil einen verschiebbaren Teil aufweist, dessen Verschiebung den Ausgangsdruck der Pumpe bestimmt.
  4. 4. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine winklig einstellbare Taumelscheibe (12A) aufweist, deren Winkelstellung den Aus-C 79/5 ** 909848/0657 -22-
    gangsdruck der Pumpe steuert, sowie auf diametral entgegengesetzten Seiten der Taumelscheibe zwei Kolben- und Zylinderanordnungen (61,65), wobei ein Ende jedes Kolbens die Taumelscheibe berührt, so daß die relative Auswärtsbewegung der Kolben die Winkelstellung der Taumelscheibe relativ zur Senkrechten bestimmt.
  5. 5· Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, soweit derselbe vom Anspruch 3 abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil wenigstens eine erste öffnung aufweist, welche den Behälter mit einer der Kolben- und Zylinderanordnungen der Pumpe verbindet, sowie eine zweite öffnung, welche die Pumpe wahlweise mit wenigstens einer der Kolben- und Zylinderanordnungen verbindet, daß die Kolben (56,58,59) des beweglichen Ventilteils (50) die Offnungen in veränderlicher Weise blockieren kön- f nen und daß ein Druckteil (54) den beweglichen Ventilteil in einer Richtung vorbelastet·
  6. 6. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (52,53*55) des Entlastungsventils winkelförmig ausgebildet und in einem Gehäuse des Entlastungsventils derart angeordnet sind, daß der Scheitel des Winkels der öffnung durch die Verschiebung des beweglichen Ventilteils zuerst geöffnet und zuletzt blockiert wird.
  7. 7. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil zwei öffnungen von dreieckiger Form aufweist, welche so angeordnet sind, daß der Scheitel des einen Dreiecks gegen den Scheitel des anderen Dreiecks gerichtet ist.
  8. 8. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte öffnung von rechteckiger oder viereckiger Form zwischen den beiden dreieckigen öffnungen angeordnet ist.
  9. 9. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Ventilteil des Entlastungsventils mit zwei oder drei im Abstand liegenden Kolben versehen ist, von denen jeder mit einer der öffnungen zusammenwirkt. -23-
    909848/0657
    192314Ä
    der Anspruct
  10. 10. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben- und Zylinderanordnungen der Pumpe mit Kolben von verschiedener Querschnittsfläche versehen sind, wobei die Fläche des Kolbens, der die Winkelstellung der Taumelscheibe zu verringern trachtet, einen Bruchteil der Fläche des Kolbens beträgt, der die Winkelstellung der Taumelscheibe zu vergrößern trachtet.
  11. 11. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Gleichrichter mit dem Steuerventil verbunden* sowie zwischen die einen höheren Druck aufweisende Seite des Motors und eine Kammer des Entlastungsventils eingeschaltet ist, so daß die Verschiebung des beweglichen Ventilteils des Entlastungsventils in einer bestimmten Richtung abhängig ist von der Kraft des Druckteils plus dem Druck auf einer Seite des Motors minus dem Druck der Pumpe.
  12. 12. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kolben des beweglichen Ventilteils des Entlastungsventils als ein vergrößerter Gleitkolben ausgebildet ist.
    C 79/5 -24-
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