DE642374C - Hydraulische Vorschubeinrichtung an Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Bei hydraulischen Vorschubgetrieben für Werkzeugmaschinen ist es schwierig, einen stetigen, ruckfrei arbeitenden und möglichst wenig federnden Vorschub zu erreichen, weil sowohl die Elastizität des Öles als auch die häufig vorhandenen Lufteinschlüsse entsprechende Unregelmäßigkeiten veranlassen. Nach einem bekannten Vorschlag sollen nun derartige Fehler dadurch beseitigt werden, daß auf der Hochdruckseite der Vorschubmotoren oder Vorschubzylinder ein konstanter Öldruck aufrechterhalten wird, etwa durch eine Zahnradpumpe, welche durch ein Sicherheitsventil fördert, oder durch eine Getriebepumpe, deren

15- Hubeinstellung so erfolgt, daß hier der Druck, unveränderlich bleibt. Der konstante Druck führt dazu, daß auf der Hochdruckseite auch eine konstante Öhnenge eingeschlossen bleibt, und hieraus' wird der Schluß .gezogen, daß da* mit die Elastizität des Öles unschädlich gemacht wird.

Diese Überlegung beruht-nun auf einem Trugschluß, denn bei diesen bekannten Einrichtungen wird die Vorschubgeschwindigkeit und Vor-

schubkraft durch öhnenge und Öldruck auf der jeweiligen Niederdruckseite des Vorschubzylinders bestimmt. Diese Größen werden bei den bekannten Einrichtungen durch besondere Hilfseinrichtungen, Drosselstellen, Meßpumpen 0. dgl.

eingestellt, und die Schwankungen des Öldruckes auf der Niederdruckseite haben selbstverständlich entsprechende Veränderungen des hier eingeschlossenen Ölvolumens zur Folge, so daß, die Ansicht, die Elastizität des Öles sei unwirksam geworden, offenbar nicht zutrifft. Sobald nämlich das auf der Niederdruckseite befindliche Ölvolumen unter dem Einfluß wechselnder Vorschubkräfte sich verändert, wird auch der Vorschubantrieb entsprechend federn, da ja auf der Hochdruckseite konstanter Öldruck herrschen soll und somit der Vorschubkolben von der Hochdruckseite in keiner Weise daran gehindert wird, unregelmäßige Bewegungen auszuführen oder, mit anderen Worten, zu federn. -

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß "bei den bekannten Vorschubantrieben die Aufrechterhaltung, eines konstanten Öldruckes auf der Hochdruckseite gar nicnt wesentlich ist, sondern daß es viel wichtiger ist, wenn überhaupt auf der Niederdruck- - seite ein höherer Druck als der Atmosphärendruck aufrechterhalten wird und daß es ferner zweckentsprechend ist, auch die Hochdruckseite zur Aufnahme der wechselnden Vorscbubkräfte heranzuziehen, dadurch, daß davon abgesehen wird, an dieser Stelle einen unveränderlichen Öldruck vorzusehen. Gemäß vorliegender Erfindung wird daher ein gegenüber den bekannten Anordnungen gleichzeitig vereinfachter und noch besser versteifter Vorschubantrieb dadurch erzielt, daß sowohl auf der Hochdruck- als auch der Niederdruckseite des Vorschubkolbens oder Vorschubmotors ein über dem Atmosphärendruck hegender Öldruck angewendet wird, derart, daß im Gegensatz zu der bekannten Anordnung die Hochdruckseite gegebenenfalls unter Mitwirkung der Niederdruckseite die Schwan-

kungen des Vorschubdruckes aufnimmt. Insbesondere ist dies in einfacher Weise möglich, wenn als ölpumpe eine Pumpe mit stetig veränderlicher Förderung (Getriebepumpe) angewendet wird.

Die Abbildung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. V ist der Vorschubzylinder, welcher beispielsweise zum Antrieb des Tisches einer Hobelmaschine dient. Der Vorschubzylinder kann in bekannter Weise auch durch einen rotierenden Umlaufmotor bekannter Art ersetzt werden, welcher im übrigen ähnlich wirkt wie ein Vorschubzylinder und bei welchem ebenso wie bei einem Vorschubzylinder möglichst große Steifigkeit des Antriebes und Luftfreiheit des Betriebsöles verlangt wird.

P ist die Vorschubpumpe, welche eine Druckpumpe mit stetig veränderlichem Hub ist. Um nun auf beiden Seiten des Vorschubzylinders mit Sicherheit einen über Atmosphärendruck liegenden Druck anzuwenden, ist die Hilfspumpe^ angeordnet, welche aus einem Ölbehälter Öl ansaugt und über zwei Rückschlagventile RV auf die beiden Seiten des Vorschub-Zylinders V fördern kann. Hierdurch wird zunächst einmal der geschlossene Getriebekreislauf vollständig aufgefüllt und, wenn die Hilfspumpe p einen genügend hohen Druck erzeugt, der bekanntermaßen auch noch durch ein Sicherheitsventil 0. dgl. begrenzt sein kann, auch die vorhandene Luft zur Auflösung in dem Öl gebracht oder durch besondere bekannte Entlüftungsvorrichtungen, wie Drosselstellen, hinausgetrieben. Die Wirkung der Einrichtung nach Abb. i, soweit sie bisher beschrieben wurde, ist dabei folgende:

Nachdem das Getriebe sich zunächst aufgefüllt hat, wird, wenn die Druckpumpe P ihre Förderung beginnt, auf der einen Seite des Vorschubzylinders, z. B. der linken, ein erhöhter Druck eintreten, während auf der anderen Seite ein erniedrigter Druck in Erscheinung tritt, wie dies der Fall ist, wenn die Hauptpumpe P rechts Öl ansaugt und links hineinfördert. In diesem Falle wird das linke Rückschlagventil 22 V sich schließen und die Hilfspumpe p durch das rechte Rückschlagventil R V so viel öl in die rechte Seite des Vorschubzylinders bzw. die augenblickliche Ansaugeleitung A einspeisen, daß hier selbst als Mindestdruck der von der Hilfspumpe fi gelieferte Druck aufrechterhalten bleibt. Dementsprechend wird der höhere Druck auf der linken Seite des Vorschubzylinders V entsprechend ansteigen.

Wenn nun z. B. infolge unregelmäßiger Vorschubkräfte oder Neigung des Vorschubantriebes zu ruckartigen Bewegungen der Vorschubzylinder sich unregelmäßig bewegen sollte, wird diese Bewegung durch entsprechende Druckschwankungen sowohl auf der linken als auch der rechten Seite des Vorschubkolbens im Vorschubzylinder T' aufgenommen werden. Gegenüber den bekannten Antrieben, bei welchen auf einer Seite des Vorschubkolbens ein konstanter Druck herrscht, sei es nun ein erhöhter Druck oder auch Atmosphärendruck, wird also bei der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung eine Versteifung des Vorschubantriebes etwa auf das Doppelte, in gewissen Endlagen sogar auf ein Vielfaches der sonst erreichbaren Werte erzielt. Die erfindungsgemäße Anordnung bringt daher eine wesentliche Versteifung des Antriebes mit sich.

In manchen Fällen ist nun nicht nur eine gewisse Versteifung des Vorschubantriebes, sondem auch eine passende Dämpfung der etwa auftretenden Erzitterungen oder Schwingungen des Vorschubantriebes erwünscht. Solche Dämpfungen kommen von selbst durch Undichtigkeit des Vorschubantriebes zustande. Größere Undichtigkeiten auf der Hochdruckseite haben nun aber unerwünschte Ölverluste zur Folge, während Undichtigkeiten am Vorschubkolben oder gleichwertige Undichtigkeiten, welche die beiden Seiten des Vorschubzylinders miteinander verbinden, ein unerwünschtes Nachlassen der Vorschubgeschwindigkeit bei starker Vorschubbelastung zur Folge haben.

Erfindungsgemäß wird nun eine Dämpfung der Schwingungen ohne diese Nachteile und gleichzeitig eine zweckentsprechende Erneuerung des umlaufenden Öles dadurch erreicht, daß eine geeignet bemessene Auslauföffnung durch Ventilanordnungen, wie sie vom Dampfmaschinenbau oder auch sonst bekannt sind, jeweils umgeschaltet wird auf diejenige Seite des Zylinders, welche den geringeren Druck führt. Bei Vorschubantrieben, welche nur in einer Richtung unter Druck zu arbeiten pflegen, kann auch eine unveränderliche öffnung auf der Niederdruckseite angebracht werden.

Eine entsprechende Anordnung einer sich selbsttätig umschaltenden Auslaßvorrichtung ist in der Abbildung dargestellt. Sie besteht aus einem Kolben K, der etwa bei Mittellage 2 von den Druckleitungen D und A herangeführte, entsprechend bemessene Leitungen mit der Rücklaufleitung RL, die gegebenenfalls noch eine passende Drosselung enthält, verbindet. Sobald jedoch auf einer Seite des Vorschub-Zylinders V und damit in einer der beiden Druckleitungen D oder A ein erhöhter Druck eintritt, wird der Kolben aus seiner Mittellage verschoben, und zwar nach links, wenn in der Druckleitung 0 erhöhter Druck herrscht. Hierdurch wird die Verbindung dieser Druckleitung mit dem Rücklaufrohr RL abgeschlossen und dafür die Verbindung mit dem anderen Druckrohr .4 geöffnet. Das Umschaltventil if kann in bekannter Weise auch so eingerichtet werden, daß in Mittellage beide Druckleitungen verschlossen sind, was aber für eine selbsttätige

Entlüftung und die ständige Erneuerung des in dem Vorschubkreislauf umlaufenden Öles weniger günstig ist.

An Stelle des dargestellten Ventils können auch noch andere Ventilanordnungen Anwendung finden. Wesentlich ist es^daß beim Eintritt eines höheren Druckes auf der einen Seite des Vorschubzylinders die zu dieser Seite gehörende Auslauföffnung verschlossen wird und ίο die andere geöffnet bzw. offen gehalten wird. Werden die Auslauföffnungen oder Auslaufdrosselstellen so eingerichtet, daß mindestens immer eine öffnung oder Drosselstelle von der Ventil- oder Schieberanordnung K offen gehalten wird, so läßt sich bei passender Wahl der Hilfspumpe^· und ihrer Förderung ohne weiteres vermeiden, daß der Druck auf der Druckseite dieser Hilfspumpe auf unerwünscht große Werte ansteigt, auch wenn diese Hilfspumpe etwa nicht eine Fliehkraft- oder Schaufelpumpe ist, sondern eine kräftig und dicht ausgeführte Zahnradpumpe. Wird dagegen die Steuerung der Auslauföffnungen oder Auslaufdrosselstellen so gewählt, daß etwa in der Mittellage des Schiebers K die Auslauföffnungen gänzlich geschlossen sind oder doch kein genügend weiter Durchlaufquerschnitt für die Lieferung der Hilfspumpe φ frei gehalten ist, so kann die bekannte Anordnung eines Sicherheitsventils an der Druckseite der Hilfspumpe φ zweckentsprechend sein, um zu verhüten, daß etwa an der Hilfspumpe ein übermäßig hoher Druck entsteht, der zu unnötiger Belastung dieser Pumpe führt oder auch einen unnötig hohen Druck in dem Hauptvorschubmotor V veranlaßt.

Auslauföffnungen oder Auslaufdrosselstellen der hier beschriebenen Art haben nebenbei auch noch den Erfolg, daß sie ohne weitere Hilfsmaßnahmen die Entstehung von unerwünschtem Hochdruck in dem Vorschubmotor V verhindern, ohne daß zur Beseitigung dieses Hochdruckes weitere Ventilanordnungen nötig wären. An Stelle einer Hilfspumpe, welche über Rückschlagventile abwechselnd die beiden Seiten des Vorschubzylinders auffüllt bzw. durch die Auslauföffnungen durchspült, können auch zwei entsprechende Pumpen Anwendung finden, da auch bei diesen in unveränderter Weise und erfindungsgemäß eine Erneuerung des Öles, einHeraustreten der Luft und eine entsprechende Dämpfung der Schwingungsbewegungen erzielt werden kann. An Stelle einfacher Auslaßdrosselstellen können auch Hilfsölpumpen angewendet werden, welche das auslaufende Öl begrenzen und als Ölmotor die Auslaufleistung wiedergewinnen. Die für diese und für andere Zwecke erforderlichen mehrfachen Pumpen können auch baulich vereinigt werden z. B. als dreirädrige Zahnradpumpe, bei welchen man in geeigneter Weise wenigstens für eine teilweise Trennung der Ölströmung sorgen kann. Die Auslaufdrosselöffnungen können ferner auch durch den absoluten Druck in dem betreffenden Zylinderraum gesteuert werden, anstatt daß man sie, wie in der Abbildung, durch den Differenzdruck betätigen läßt. Endlich kann die Umschaltung der Hilfsölpumpe anstatt¹ durch Rückschlagventil durch entsprechende Anordnungen an den Auslaßschiebern oder ähnliche bekannte Vorrichtungen geschehen.

Wie im übrigen die Einzelheiten der Pumpen- und Ventilanordnungen, von denen in der Abbildung ein Beispiel dargesteEt ist, beschaffen sind, ist für die Erfindung unwesentlich. Wesentlich ist die Anordnung der an sich bekannten Pumpen und Ventile bei einem mit einer stetig regelbaren Pumpe arbeitenden Vorschubantrieb in der'Weise, daß gleichzeitig auf beiden Seiten des Vorschubzylinders ein über den Atmosphärendruck erhöhter Druck herrscht und gleichzeitig Druckschwankungen auf beiden Seiten des Vorschubzylinders zur Aufnahme der schwankenden Vorschubkräfte oder zur Dämpfung von Vorschubschwingungen nutzbar gemacht werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Vorschubeinrichtung an Werkzeugmaschinen mit durch eine Pumpe veränderlicher Lieferung angetriebenem KoI-ben- oder Umlaufmotor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfspumpe (p) angeordnet ist, die mit ihrer Druckleitung gleichzeitig über je ein Rückschlagventil (RV) an die Zu- und Abnußleitung des Arbeitszylinders angeschlossen ist.

2. Vorschubgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Auslauföffnungen oder Auslaufdrosselstellen, welche eine Erneuerung des Öles oder eine Dämpfung der Vor-Schubschwingungen bewirken.

3. Vorschubgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnungen selbsttätig auf diejenige Seite

» der Vorschubeinrichtung umgeschaltet wer- 1.05 den, welche jeweils den geringen Druck führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen