DE301155C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

KAISERLICHES

Im Hauptpatent ist eine hydraulische Steuerung für Werkzeugmaschinen unter Schutz gestellt, bei welcher zunächst ein Werkzeug durch einen hydraulischen Preßkolben vorgetrieben wird, sodann durch die nach Auftreffen auf einen Widerstand entstehende Drucksteigerung in der Leitung mit Hilfe eines auf - Druckwasser-Zu- und Ablaufventile einwirkenden »Umsteuerkolbens« ein oder mehrere hydraulische Zylinder eingeschaltet werden, um andere Werkzeugbewegungen auszulösen. Um hierbei ein schnelles Umsteuern bei Auftreten der Drucksteigerung zu erreichen, rüstet man' vorteilhaft die Druckwasser-Zu- und Ablauf ventile mit Spannfedern aus, derart, daß sie unter Spannung der Federn zunächst in eine

' Anfangsstellung gebracht und darin verriegelt werden und durch den Umsteuerkolben durch Lösen dieser Verriegelung in die Schlußstellung zurückgeführt werden.

Nach einer besonderen (in Anspruch 6 des Hauptpatentes unter Schutz gestellten) Ausführungsform erfolgt vorteilhaft bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Werkzeuge die

Überführung der Wasser-Zu- und Ablaufventile in die Anfangsstellung durch den Kolben eines »Ladezylinders«, der durch eine Handsteuerung mit Druckwasser aus einem Akkumulator versehen wird, wobei die Zurückführung des Kolbens des Ladezylinders durch einen besonderen vom Überdruck in einem der Arbeitszylinder ausgelösten Umsteuerkolben in Verbindung mit einem Entlastungsventil bewirkt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung dieser Werkzeugmaschinensteuerung, indem für mehrere nacheinander zu ' betätigende hydraulische (Haupt-) Zylinder, deren jeder eine bestimmte Werkzeugbeweguug steuert, je ein »Ladezylinder« mit Ladekolben ausgeführt wird, derart, daß die nach Hubvollendung einer Werkzeugbewegung eintretende Drucksteigerung in der Verbindungs-, leitung der akkumulatorlosen Hochdruckpumpe mit dem betreffenden Hauptzylinder zur öffnung eines Druckwasserventils benutzt wird, um den Ladezylinder für den nächsten Hauptzylinder zur Wirkung zu bringen, so daß dessen Kolben die Ventile für die Steuerung dieses Hauptzylinders unter Spannung ihrer Federn in die Lage zur Einleitung der Werkzeugbewegung bringt. Um hierbei zur rechten Zeit die Kolben der Ladezylinder in ihre Anfangsstellung zurückzubringen, damit beim Auslösen der Ventilfedern nach Vollendung der Werkzeugbewegung die Ventile plötzlich umspringen können, ist jeder Ladezylinder mit einem Überdruckventil versehen, das bei Erreichung des Ladekolbenhubes und der dadurch bedingten Steigerung in der Ladezylinderleitung ein Entlastungsventil öffnet. Auf <diese Weise wird bei einer Hintereinanderschaltung mehrerer hydraulischer Hauptzylinder zur Steuerung verschiedener Werkzeugbewe-

gungen ein schnelles, mit großer Kraft erfolgendes öffnen und Schließen der Ventile erreicht ; auch nehmen alle Ventile, da sie erst durch die Ladezylinder aus der Ruhestellung (oder Schlußstellung) in die Arbeitsstellung (Anfangsstellung) gebracht und durch Auslösung ihrer Federn in die Ruhestellung wieder zurückgeführt worden sind, am Ende der gesamten Werkzeugbewegungen dieselben Stellungen ein, so daß ein erneutes Einstellen von Hand, um eine wiederholte Gruppe von Werkzeugbewegungen vorzunehmen, nicht nötig ist.

Zu diesem Zwecke wird gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Reihe hintereinander zu betätigender Arbeitszylinder der Ladezylinder für die Zu- und Ablaufventile des einen Zylinders derart in Verbindung mit dem vorhergehenden Arbeitszylinder gebracht, daß, wenn ein Arbeitszylinder seine Arbeit vollendet hat, er nicht nur mit Hilfe des hydraulischen Steuerorgans seinen Rücklauf einleitet, sondern auch durch dasselbe oder ein anderes hydraulisches Steuerorgan den Ladezylinder für den nächsten Arbeitszylinder mit Druckwasser versieht, so daß dieser die Zu- und Ablaufventile des nächsten Arbeitszylinders in die dessen Vorwärtsbewegung einleitende Lage bringt. Auf diese Weise werden also die Zu- und Ablaufventile einesteils vom Ladezylinder in die gesperrte Anfangsstellung gebracht, andernteils durch Auslösung der Sperrung mittels der hydraulischen Steuerorgane durch Federwirkung wieder in die ursprüngliehe Stellung zurückgebracht, so daß eine vollständig selbsttätige Bewegung ohne Eingreifen der Hand des Arbeiters nach einem vorher für eine Reihe von Arbeitszylindern aufgestellten Plane ermöglicht wird.

Diese Betriebsart hat namentlich Bedeutung für die Lösung der am meisten vorkommenden Aufgabe, jedes Werkzeug erst einen schnellen Vorwärtsgang bis zur Erreichung des Arbeitsstückes (Leergang) Und dann einen langsamen Vorschub während der eigentlichen Arbeitsperiode (Arbeitsgang) ausführen zu lassen.

Es sind daher bei den nachstehend dargestellten Ausführungsformen dieser Ladezylinder, die zur Hin- und Herbewegung der Druckwasser-Zulaß- und Ablaßventile der Hauptzylinder dienen, noch besondere Ladezylinder vorgesehen, die auf Verbindungsventile zwischen der akkumulatorlosen Hochdruckpumpe des betreffenden Zylinders und einem Akkumulator wirken, um den Arbeitskolben der Hauptzylinder erst schnell (mit Akkumulatorwasser) bis zur Annäherung an das Werkzeug vorzuschieben und ihn dann nach Absperrung des.; Akkumulators schrittweise unabhängig vom Widerstand weiterzubewegen.

Die Zeichnung stellt zwei verschiedene Ausführungsformen dar, nämlich in Fig. 1 den Fall, daß der Ladezylinder gespeist wird durch das von dem vorangehenden Arbeitszylinder abfließende Wasser; in Fig. 2 den Fall, daß jeder Ladezylinder mit einer besonderen akkumulatorlosen Pumpe versehen ist, die ihn mit Druckwasser versorgt.

In beiden Ausführungsformen ist der in der Praxis überwiegend vorkommende Fall berücksichtigt, daß das Werkzeug zunächst eine schnellere Annäherungsbewegung an das Werkstück und dann erst die langsame Schneidebewegung ausführt. Beide Bewegungen ■ werden, wie bereits im Hauptpatent dargestellt, hydraulisch ausgeführt, und zwar in der Weise, daß der Arbeitszylinder zunächst mit einem Niederdruckakkumulator in Verbindung gesetzt ist, dessen Druck so bemessen ist, daß die nötige schnelle Vorschubbewegung bei der verwendeten Größe des Arbeitskolbens erzielt wird. Hierbei kann ohne Einfluß auf die Ausführung dieser Bewegung auch schon in die gleiche Leitung die für die spätere Schneidebewegung bestimmte akkumulatorlose Hochdruckpumpe eingeschaltet sein, die dann einstweilen nur dazu beiträgt, um den Akkumulator in der Schwebe zu halten. Solange also der Arbeitszylinder unter dem Einfluß des Akkumulators steht, geht der Kolben schnell vor; sobald man aber nur die Hochdruckpumpe unter Absperrung des Akkumulators auf diesen wirken läßt, regelt sich· der Vorschub lediglich nach dem Gange des Hochdruckkolbens, da alsdann Hochdruckpumpenkolben und Arbeitskolben nur durch ein unelastisches hydraulisches Gestänge verbunden sind, also die Bewegungsverhältnisse nur durch die Kolbendurchmesser gegeben sind. Vorteilhaft schließt man daher, wie auch im Hauptpatent (in Fig. 5) bereits dargestellt, den Arbeitszylinder derart an die Niederdruckakkumulatorleitung und an die akkumulatorlose Hochdruckpumpe an, daß er zunächst unter dem Einfluß von beiden steht (Leerhub), daß er aber, sobald — etwa durch einen von ' der Fortschrittsbewegung des Arbeitskolbens oder Zylinders ausgelösten Nocken —■ ein Verbindungsventil zwischen Akkumulatorleitung und Hochdruckpumpe geschlossen ist, und er nur dem Einfluß der letzteren ausgesetzt ist, dann in langsamem Arbeitsgange nur von dieser vorgetrieben wird.

Die Figur zeigt die Anordnung für drei hydraulische Arbeitszylinder C₁, C₂, C₃, die drei verschiedene Werkzeuge bewegen. Ihre Kolben sind am Maschinenrahmen fest. Statt dessen können auch zwei oder mehrere Zylinder auf dasselbe Werkzeug einwirken, etwa, wenn es sich um eine hintereinander vorzunehmende Längs- und Querbewegung mit dazwischen-

liegender Rückzugsbewegung des Werkzeuges handelt. Zu jedem Zylinder C gehört ein Ladezylinder L_e, der das Entlastungsventil E_c des Arbeitszylinders betätigt, und ein Ladezylinder L_V) der das Verbindungsventil V zwischen dem Arbeitszylinder C und der Niederdruck- (Akkumulatoren-) Leitung η steuert. Jeder Zylinder C ist auf der Arbeitsseite A des Kolbens mit einer besonderen Hochdruckpumpe H, auf der Rückzugsseite R mit der allgemeinen Niederdruckleitung η verbunden, doch besteht noch eine Verbindung zwischen der Hochdruckpumpe und der Niederdruckleitung η durch die Leitung h, in die das Verbindungsventil F eingeschaltet ist; außerdem führt eine Verbindungsleitung von der Hochdruckpumpe und der Arbeitsseite des Zylinders zum hydraulischen Steuerorgan U_Cl> das bei seiner Öffnung infolge des Ansteigens des hydraulischen Druckes das Ventil E_c öffnet. Die beiden Ladezylinder L_ei und L_Vl des ersten Zylinders sind an irgendeine von Hand, ζ. Β. durch Hahn D absperrbare hydraulische Leitung angeschlossen, z. B. wie in der Zeichnung dargestellt, an die allgemeine Niederdruckakkumulatorenleitung n, die Ladezylinder L_e,, L_v„_ bzw. Le₃]Lp₃ der beiden folgenden Arbeitszylinder dagegen durch die Leitung I₂ bzw. I₃ an die Entlastungsventile E_Cl, E_c, der vorangehenden Hauptzylinder C₁, C₂; wie nämlich die Figur erkennen'läßt, stehen die Einmündungsstellen der Rohre I₂,1₃ mit den Räumen oberhalb der Ventile E_Cl, E_c, durch Kanäle in Verbindung. Die Ladezylinder L_e wirken nicht nur durch Hebel H_c mittels der Stifte an den Kolbenstangen s auf das Entlastungsventil E₀ der Hauptzylinder, sondern auch durch Hebel Hi auf das Entlastungsventil Ei des folgenden Ladezylinders L₀, das mit dem Abwasserraum A durch eine Leitung a verbunden ist, so daß also der Ladezylinder L_ei das Entlastungsventil E_Cl des Hauptzylinders C₁ und das Entlastungsventil Ei, der Ladezylinder L_e.> und L_v, steuert.

Die Wirkung ist die folgende: In der Ruhestellung nehmen die Organe die Stellung des mittleren Aggregates (2) an. Der Arbeitszylinder C₂ ist am weitesten vom Arbeitsstück entfernt (in der Zeichnung in der rechten Endstelluug). Das Verbindungsventil F₂ ■ zwischen Zylinder C₂ und Niederdruckleitung η . ist geschlossen; die Entlastungsventile E₀, und Ei₃ sind offen, so daß also die Arbeitsseite A 2 des Zylinders C₂ durch Leitungen A₂ und die Ventile E_c, und Ei₃ sowie die Leitung α mit dem Abwasserraum A in Verbindung steht." (Die' Hochdruckpumpe H₂ arbeitet daher leer, d. h., sie fördert Wasser aus dem Abwasserraum wieder zurück und hat somit nur die Reibungsarbeit zu überwinden; übrigens ist diese verschwindend, da ,es sich bei diesen Hochdruckpumpen zum Vordrücken der Werkzeuge um kleine Plunger von wenigen Millimetern Durchmesser und Hub handelt.) In derselben Stellung befand sich auch zunächst der Arbeitszylinder C₁ mit seinen zugehörigen Organen. Um ihn in Bewegung zu setzen, wird durch das Zulaßorgan (ζ. Β. Linksdrehung des Dreiweghahnes D um 90 °) Wasser aus der Niederdruckleitung hinter die Kolben Le₁ und Xy₁ gelassen; die Kolben gehen vor und drücken die oberen Arme der Hebel Hi₁ und H_Cl sowie den Hebel H_Vl, die wie in Aggregat 2 ursprünglich nach rechts lagen, in die linke Endlage, so daß die Ventile Ecj, Ei,, wie dargestellt, geschlossen sind, während F₁ geöffnet ist; in diesen Stellungen werden die Ventile durch Sperrzähne Si₁, S_Cl und Sy₁ festgehalten. Sobald die Sperrung eingetreten ist, können die LadezylinderL^ und Zy₁ durch Rückwärtsdrehung des Dreiweghahnes in die gezeichnete Anfangsstellung wieder entlastet werden. Ihre Innenräume kommen jetzt mit dem Abwasserraum A in Verbindung, so daß die Kolben der Zylinder wieder in die Anfangslage zurückgehen und dadurch eine Rückwärtsbewegung der Hebel Hi₁, H_Cl und Hy₁, sobald deren Sperrung aufgehoben ist, ermöglicht wird. .

Durch den so erfolgten Abschluß der Entlastungsventile E_Cl und Ei, ist der Zylinder C₁ von der Abwasserleitung abgesperrt und durch Öffnung des Ventiles F₁ mit der Akkumulatorenniederdruckleitung η in Verbindung gebracht worden. Er wird also durch den Akkumulatorendruck rasch vorgeschoben, wie in der Zeichnung dargestellt. Und zwar wirkt im Akkumulatornetz außer der (nicht dargestellten) Niederdruckpumpe auch die akkumulatorlose Hochdruckpumpe mit; beide Pumpen wirken zusammen in dem Sinne, daß der Akkumulatorkolben in der Schwebe erhalten wird; der Druck der Akkumulatorenleitung, der lediglich von der Belastung des Akkumulators abhängt, wird hierbei durch die Ein-Schaltung der Hochdruckpumpe nicht beeinflußt. Ist nahezu das Arbeitsstück erreicht, so wird durch einen Nocken, der mit dem sich bewegenden Zylinder verbunden ist, wie in der Zeichnung angedeutet, der Sperrzahn S_Vl ausgelöst und somit das Ventil F₁ durch Federkraft geschlossen. Von diesem Zeitpunkt an ist · der Zylinder, nur noch mit der akkumulatorlosen Hochdruckpumpe H₁ verbunden und wird nunmehr langsam, entsprechend der schrittweisen Wasserverdrängung des Hochdruckkolbens, vorgeschoben, wobei er seine Schneidarbeit ausführt. Sobald er nun auf einen festen Widerstand stößt, der zum Zweck seiner Hubbegrenzung angebracht ist, wie im Hauptpatent dargestellt und erläutert, muß sich' der Druck in der Leitung A₁ erhöhen, und

es wird dadurch das hydraulische Steuerorgan U_Cl geöffnet. Dieses löst durch Anheben des Sperrhebels S_Cl die Sperrung des Ventiles E_Cl. Hierbei sind die Verhältnisse so zu wählen, daß nach Anheben des Ventiles U_Cl in der Leitung I₂ zunächst noch ein so großer Druck herrscht (bestimmt durch die Federn der Kolben der Ladezylinder L₁,., und L_v), daß dieser genügt, um den mit dem "Ventil U_0x verbundenen kleinen Kolben vorzuschieben. Das auf diese Weise ausgelöste Ventil E_Ci schnellt alsdann durch Federkraft in die geöffnete Lage. Nunmehr ist die akkumulatorlose Hochdruckpumpe H₁ durch das Ventil E_Cl mit der Leitung I₂ der beiden Ladezylinder des Zylinders C₂ verbunden. Auf den Kolben des Zylinders C₁ wirken nun zwei hydraulische Kräfte ein, nämlich auf der kleineren Seite A₁ der Akkumulatorendruck, auf der größeren Seite A₁ der Gegendruck der hydraulischen Druckleitung I₂, der durch die Rückdrückfedern der Kolben L_e., und L_Vl bestimmt ist. Durch genügend große Dimensionierung der Kolben der Zylinder L_c, und L„₂ kann mit Leichtigkeit der Druck in der Leitung I₂ so gering bemessen werden, daß der Akkumulatorendruck auf der Seite R₁ im Zylinder C₁ überwiegt und nunmehr der Zylinder C₁ in seine Anfangslage (nach rechts) zurückkehrt, indem er das auf der Seite A₁ verdrängte Wasser in die Zylinder L_ei und L„, hinüberschiebt. Die vordringenden Kolben dieser Zylinder drücken nun die oberen Arme der Hebel Hi, und H_c.,, sowie den Hebel H_v, nach links, schließen dadurch die beiden Ventile E_c., und Ει_Λ und öffnen Ventil F₂, in welchen Stellungen die Ventile durch Einfallen der Sperrklinken gesichert werden. Sobald die Kolben der Ladezylinder in ihren äußersten Stellungen angelangt sind, steigert.. sich der Druck in der Leitung I₂, da diese nur an den Hochdruckkolben angeschlossen ist bis zu einer Höhe, die sich aus dem Widerstand des auf seiner anderen Seite mit dem Akkumulatorendruck belasteten Kolbens des Zylinders C₁ ergibt. Die Verhältnisse lassen sich nun so wählen, daß diese Druckerhöhung in der Leitung I₂ ausreichend ist, um das Überdruckventil Ui₂ anzuheben; alsdann wird durch Anheben des Sperrhebels S/, das Ventil Ei₁ in die Anfangsstellung zurückgeführt, also geöffnet. Infolge der nunmehr eingetretenen Entlastung können die Kolben der Zylinder L_e., und L„, in ihre Anfangsstellung zurückgetrieben werden.

Nunmehr entspricht die Stellung der Organe des Zylinders C₂ genau der in der Zeichnung dargestellten Stellung der Organe des Zylinders C₁, und es müssen daher auch dieselben Wirkungen eintreten. Es muß also, da die Ventile E_c., und £/., geschlossen sind und F₂ geöffnet ist, der Zylinder C₂ zunächst mit dem Akkumulatorendruck vorgeschoben werden, bis durch einen am Zylinder angebrachten Nocken das Ventil F₂ zum Abschluß kommt, worauf der Zylinder weiter unter dem Einfluß seiner Hochdruckpumpe H₂ vorgeht, bis nach Erreichung der Hubbegrenzung und der dadurch eingetretenen Druckerhöhung das hydraulische Steuerorgan U_c, öffnet und dadurch der Rückzug des Zylinders C₂ und alsbald der Vorschub der Zylinder L_Ci und L₁,, und schließlich der des Zylinders C₃ eingeleitet wird.

Selbstverständlich können die Zylinder L_c und L_v bei allen oder bei einigen Aggregaten ,75 vereinigt werden; ihre Trennung "ist nur im allgemeinen praktisch dadurch geboten, daß Ly vorteilhaft in der Nähe des betreffenden Zylinders C liegt, während anderseits die Zy-. linder L_ei, L_c.,, L_e.. vorteilhaft in einem gemeinsamen Steuerkasten in möglichster gegenseitiger Nähe angebracht werden.

Fig. 2 stellt den Fall dar, daß jeder L'ade-, zylinder bzw. die beiden zu einem Arbeitszylinder gehörenden Ladezylinder eine besondere akkumulatorlose Pumpe zur Druckwasserversorgung haben. Es ist zur Vereinfachung der Darstellung nur ein einziges Arbeitszylinderpumpenventilaggregat herausgegriffen, dem andere vorangehen und folgen können. Das Entlastungsventil E_Cl des Arbeitszylinders C₃ ist in diesem Falle nicht an die Zuflußleitung Z₄ des nächsten Ladezylinders, sondern an die Abwasserleitung A angeschlossen. Die Leitung I₁ zum Ladezylinder des nächsten Arbeitszylinders ist an eine besondere Pumpe Pi₁ angeschlossen und außerdem mit einem Anlaß ventil A /₄ verbunden, das zusammen mit dem Entlastungsventil E_Ci vom hydraulischen Umsteuerventil U_C3 des Arbeitszylinders ausgelöst wird.

In der Ruhestellung nehmen die Ventile die gezeichneten Stellungen ein. Sowohl der Arbeitszylinder C₃ auf seiner Arbeitsseite ^I₃ als der Ladezylinder des nächsten Arbeitszylinders L_ei sind an die Abwasserleitung A angeschlossen ; ihre Pumpen H₃ und Pi₁ arbeiten daher leer.

Wird nun, sei es von Hand, sei es durch die Steuerorgane des vorangehenden Arbeits-Zylinders, den Ladezylindern L_e._ä und L_v.₆ Druckwasser zugeführt, so führen sie einen Hub aus und legen sämtliche Ventile in die der gezeichneten Stellung entgegengesetzten Stellungen um. Alsdann beginnt der Zylinder C₃ zu arbeiten, da sein Entlastungsventil E_C:i geschlossen ist. Der Ladezylinder L_ei dagegen wird einstweilen nicht beeinflußt, da sich zwar das Enlastungsventil E^ geschlossen, aber das Ablaßventil Ai₁ geöffnet hat und daher die Pumpe Pi₁ nach wie vor leer, und zwar in den Abwasserraum arbeitet. Sobald

aber infolge der Vollendung. des Arbeitshubes des .Zylinders C₃ in der Leitung A₃ eine Druckerhöhung eintritt, und das Umsteuerorgan U_c,, die beiden Ventile E_Cs und Ai₁ umgesteuert, also E₀₃ wieder geöffnet und Ai₁ wieder geschlossen hat, wird Zylinder C₃ infolge der eingetretenen Entlastung zurückgezogen; dagegen geht nun der Kolben des Ladezylinders L_ei vor, da die Pumpe Pi₁ jetzt durch keine

ίο öffnung mehr mit der Abwasserleitung verbunden ist. Erst am Ende des Hubes des Ladezylinders wird infolge der in der Leitung l_A eintretenden Druckerhöhung das Umsteuerorgan Ui₁ angehoben und das Entlastungsventil Ei₄ geöffnet, worauf der Kolben des Ladezylinders Le₁ zurückgehen kann. Inzwischen hat durch die vom Ladezylinderkolben bewirkte Einstellung der Ventile des Zylinders C₄ dieser seinen Arbeitshub begonnen.

In den Beispielen ist angenommen, daß sich der Arbeitszylinder bewegt und der Arbeitskolben stillsteht; ebenso ist angenommen, daß der Ladezylinder stillsteht und der zugehörige Kolben sich bewegt. Statt dessen kann natürlich-auch der Arbeitskolben bewegt und der Ladezylinder bewegt und der Arbeitszylinder · und der Kolben des Ladezylinders festgestellt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur hydraulischen Steuerung von Werkzeugmaschinen nach Patent 295371, unter Verwendung von Ladezylindern zur Spannung der Federn der Zu- und Abflußventile für die zur Werkzeugsteuerung dienenden Hauptzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß nach Vollendung des Arbeitshubes eines Hauptzylinders (C₁) das durch den Überdruck betätigte hydraulische Steuerorgan (C/_Cl) den Zufluß von Druckwasser unmittelbar oder durch ein mit ihm verbundenes Absperrorgan (E_Cl) zu dem oder den Ladezylindern (L_e,, L_V:J) des nächsten Hauptzylinders (C₂) öffnet, so daß dessen Zu- oder Abflußventile (F₂, E_c,, Ei₃) in eine den Kolbenvorgang dieses Zylinders einleitende Stellung geführt werden, während der Kolben jedes der Ladezylinder durch den nach seiner Hubvollendung im Ladezylinder selbst entstehenden Druck vorher in die Anfangsstellung zurückgeführt worden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.