DE2830770C2 - Elektromagnetische Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung gemäß Patent 28 21 842.

Das Hauptpatent betrifft eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung zur Erzeugung von Zug- und/oder Schubkräften für Werkzeugmaschinen mit einem Elektromagnetkörper, wenigstens einer Erregerwicklung und einem im Elektromagnetkörper bewegbar geführten Anker, dessen Bewegungsablauf elektrisch über die Erregerwicklung und pneumatisch oder hydraulisch über Druckmittel beeinflußbar ist, der Anker (2) als Kolben ausgebildet, in einem Zylinder (3) abgedichtet geführt ist, die Ankerstirnflächen Hohlräume (19) begrenzen, welche mit einem Druckmittel gefüllt sind.

Dem Gegenstand des Hauptpatents liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Geschwindigkeit in Vor- und/oder Rückwärtsrichtung des Ankers in so weiten Grenzen steuerbar ist, daß selbst im Kriechfall (der Anker nimmt auch ohne mechanische Lastabgabe keine kinetische Energie auf) ein kontrollierbarer Bewegungsablauf gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach dem Hauptpatent darin, daß die Hohlräume derart miteinander durch äußere Leitungen verbunden sind, daß eine Steuerung und Begrenzung des Druckmittelstromes über Ventile (11) und Drosseln (12) möglich ist

Bei der Antriebsvorrichtung nach dem Hauptpatent geschieht die Umwandlung elektrischer Energie in magnetische Energie durch von Gleichstrom durchflossene Erregerspulen. Die so erhaltene magnetische Energie wird durch einen sich linear bewegenden Anker in mechanische Energie umgewandelt. Die Zug- und Druckkräfte sind von gleicher Größenordnung. Nachteilig ist der Energieverlust, wenn nur eine Richtung der Bewegung zur Arbeitsverrichtung ausgenutzt wird, da die entgegengesetzte Bewegung ohne Last verläuft und die überschüssige Energie durch Dämpfer vernichtet werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Arbeit in Zug- und Druckrichtung verrichtet wird, so daß die gesamte Arbeit für eine Bewegungsrichtung zur Verfügung steht und insbesondere bei Ausnutzung nur einer Bewegungsrichtung Energieverluste weitestgehend vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Bei der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebsvorrichtung handelt es sich also um einen gleichstrombetriebenen magneto-mechanischen Antrieb, der lineare Vor- und Rückwärtsbewegungen ausführt, bei dem in beiden Bewegungsrichtungen die gleiche Arbeit zur Verfügung steht, die Arbeit in Rückwärtsbewegung jedoch gespeichert wird und dann ebenfalls für die Vorwärtsbewegung benutzt wird. Die beim Rückhub ungenutzte Arbeit wird über das Druckmittel gespeichert. Bei der Bewegung in Arbeitsrichtung kann der sich bewegende Kolben dadurch in jeder beliebigen Stellung mit dem gespeicherten Druck beaufschlagt werden, so daß sich eine Unterstützung der elektromagnetischen Kräfte ergibt, ohne die Steuerbarkeit des Bewegungsablaufs zu beeinflussen.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die vergrößerte Kraft für die Vorwärtsbewegung, so daß die Baugröße bei gleicher Kraftabgabe verkleinert werden kann. Von dem Speicher können sogar Aufgaben zur Geschwindigkeitssteuerung übernommen werden, so daß die Steuerbarkeit des Antriebs noch verbessert werden kann.

Für die erfindungsgemäße Lösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zusammengefaßt ergeben sich im wesentlichen folgende Vorteile:

— Steuerbarkeit der wirkenden Kraft für den Vor- und Rückhub,

— geringe Geräuschentwicklung, da die Rückwärtsbewegung kein Leerhub ist,

— bessere Ausnutzung der elektrischen Primär-Energie,

— kleinere Baugröße bei gleicher Kraft,

— größere Kraft bei gleicher Baugröße.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen hydraulischen Steuerkreis, bei dem der gespeicherte Druck gleich dem erzeugten Druck ist,

Fig.2 schematisch einen anderen hydraulischen Steuerkreis, bei dem der gespeicherte Druck größer als der erzeugte Druck ist und ein Druckwandler vorgesehen ist, der durch eine Stahlfeder wieder in die Ausgangslage gebracht wird,

F i g. 3 schematisch einen weiteren hydraulischen Steuerkreis, bei dem der gespeicherte Druck größer als der erzeugte Druck ist und ein Druckwandler vorgesehen ist, der hydraulisch wieder in die Ausgangslage gebracht wird.

Aus Gründen der Vereinfachung sind in den F i g. 1 bis 3 identische Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Bezugsziffer 1 stellt jeweils eine Kolbenstange, die Ziffer 2 einen Kolben und die Ziffer 3 die Wandung eines Arbeitszylinders dar. Der Arbeitszylinder weist Flüssigkeitsräume 19c und 19c/auf und ein Druckwandler 50 Flüssigkeitsräume 50a und 50b sowie 50c und 5Od. Der Druckwandler weist einen Doppelkolben 5Oe auf. Wegeventile 30, 31 und 32 stellen die Druckmittelverbindungen zwischen dem Arbeitszylinder 3, dem Druckwandler 50 bzw. 55, einem Druckspeicher 10 sowie einem Vorratsbehälter 13 her. Die Bezugsziffern 11 und 12 bezeichnen Steuereinheiten des Arbeitszylinders.

Die Fig. 1 zeigt einen Druckmittelsteuerkreis für einen elektromagnetisch betriebenen Arbeitszylinder 3. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 wird das Druckmittel aus dem Raum 19cüber das Ventil 30 in den Druckspeicher 10 gepreßt Wird die Abwärtsbewegung des Kolbens 2 eingeleitet, nimmt der Raum 19cüber das Ventil 30 Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 13 auf, und nach Umschalten des Ventils 30 herrscht im Raum 19c der gleiche Druck wie im Speicher 10. Zu diesem Zeitpunkt bewirken erstens die elektromagnetischen und zweitens die aus dem Druck auf die Kolbenfläche entstehenden Kräfte die Vorwärtsbewegung des KoI-bens 2 mit der Kolbenstange 1. Über die Steuereinheiten 11 und 12 kann die Geschwindigkeit der Bewegung eingestellt werden.

Die F i g. 2 zeigt ebenfalls einen Druckmittelkreis für einen elektromagnetisch betriebenen Arbeitszylinder 3.

Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 wird das Drackmiti:el aus dem Raum 19cüber das Ventil 30 in den oberen Raum 50c des Druckwandlers 50 gepreßt Durch diesen Vorgang wird eine Feder 40 zusammengedrückt und das Druckmittel aus dem Raum 5Od unter vergrößertem Druck über die Venteile 32 und 30 in den Druckspeicher 10 gedrückt Gleichzeitig strömt Druckmittel aus dem Raum 19t/über die Steuerung 11 und 12 in den Vorratsbehälter 13. Zu Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 strömt Druckmittel aus dem oberen Raum 50a des Druckwandlers 50 über das Ventil 30 in den Raum 19c des Arbeitszylinders, während der Raum 19c/über die Steuereinheiten 11 und 12 und den Raum 5Od über das Ventil 32 mit dem Vorratsbehälter 13 in Verbindung stehen. Nach Umschaltung der Ventile 30 und 32 ist der Druckspeicher 10 mit dem Raum 19c verbunden, während die übrigen Räume t9d, 50a und 50c/ mit dem Vorratsbehälter verbunden sind. Dabei wird die Feder 40 entspannt, und der Kolben 2 geht in den unteren Totpunkt; wird dieser erreicht schalten die Ventile 30 und 32 den Druckspeicher 10 zum Vorratsbehälter 13 durch, und es wird der Ausgangszustand hergestellt.

Die Fig.3 zeigt einen ähnlichen Steuerkreis wie Fig.2, jedoch wird bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 des Arbeitszylinders 3 der Kolben 5Oe des Druckwandlers 50 ohne Feder hydraulisch in die Ausgangsstellung gebracht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Antriebsvorrichtung zur Erzeugung von Zug- und/oder Schubkräften für Werkzeugmaschinen mit einem Elektromagnetkörper, wenigstens einer Erregerwicklung und einem im Elektromagnetkörper bewegbar geführten Anker, dessen Bewegungsablauf elektrisch über die Erregerwicklung und pneumatisch oder hydraulisch über Druckmittel beeinflußbar ist, der Anker als Kolben ausgebildet, in einem Zylinder abgedichtet geführt ist, die Ankerstirnflächen Hohlräume begrenzen, welche mit einem Druckmittel gefüllt sind, wobei die Hohlräume derart miteinander durch äußere Leitungen verbunden sind, daß eine Steuerung und Begrenzung des Druckmittelstromes über Ventile und Drosseln möglich ist nach Patent 28 21842, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in Arbeitsrichtung wirkenden Zug- oder Schubkräfte (Leerhub) im Arbeitszylinder (3) einen pneumatischen oder hydraulischen Druck erzeugen, der in einem Druckspeicher (10) gespeichert wird.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Zug- oder Schubkräfte beim Leerhub erzeugte pneumatische oder hydraulische Druck in einem Druckwandler (50) verstärkt wird, und daß der verstärkte Druck im Druckspeicher (10) gespeichert wird.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkte Druck über ein Ventil (32, 30) dem Druckspeicher (10) zugeführt wird.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (10) über ein Ventil (30) mit dem jeweiligen Arbeitsraum (i9c) des Arbeitszylinders (3) verbunden ist zur Unterstützung der Zug- und Druckkräfte in Arbeitsrichtung.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (10) über ein Ventil (30) oder über Ventile (30, 32) und eine Steuereinheit (11, 12) mit dem dem Arbeitsraum (19c^des Arbeitszylinders (3) bezüglich des Kolbens (2) gegenüberliegenden Raum (\9d) des Arbeitszylinders (3) in Verbindung steht zur Steuerung der Geschwindigkeit des Kolbens (2) in Arbeitsrichtung.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile Mehrwegeventile sind.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile so geschaltet sind, daß der Druckspeicher (10) während des Arbeitshubes mit der Arbeitskammer (19c)des Arbeitszylinders und nach Beendigung des Arbeitshubes mit einem Vorratsbehälter (13) verbunden ist.