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Einrichtung zum Regeln hydraulischer Getriebe an Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln des hydraulischen Vorschubes
an Werkzeugmaschinen und bezweckt, eine einfache und zuverlässige, für verschiedene
Betriebszustände einstellbare Regelvorrichtung zu schaffen. Verwandt wird hierfür
ein an sich bekanntes Steuerglied, das durch den Druck des auf der arbeitenden Seite
des hydraulischen Getriebes zufließenden Druckmittels gegen die Wirkung einer Feder
verstellt wird. Dieses Steuerglied wird erfindungsgemäß durch Stellglieder so eingestellt,
daß es zwei verschiedene Arbeitsstellungen einnimmt. Bei der einen wirkt der Druck
des dem hydraulischen Getriebe zufließenden Druckmittels regelnd, d. h. bei zunehmendem
Vorlaufdruck wird das Steuerglied so verstellt, daß der Gegendruck sinkt. Hierdurch
wird auf der Zuflußseite ein im wesentlichen unveränderter Druck erreicht. In der
anderen Arbeitsstellung wirkt das der arbeitenden Seite des hydraulischen Getriebes
zufließende Druckmittel nicht auf das Steuerglied ein, sondern das Steuerglied wird
nur durch den auf der Abflußseite des hydraulischen Getriebes wirkenden Gegendruck
beeinflußt, so daß dieser Gegendruck im wesentlichen unverändert gehalten wird.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Fig. z zeigt die Einstellung für eine Arbeitsweise mit gleichbleibendem
Vorlaufdruck, Fig. 2 die Einstellung auf gleichbleibenden Gegendruck und Fig.3 die
Einstellung für Arbeiten ohne Gegendruck.
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Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstabe das Steuerglied mit den Einstellgliedern
in der Stellung nach Fig. r, Fig. 5 dasselbe in der Stellung nach Fig.2, Fig. 6
dasselbe in der Stellung nach Fig. 3. Das durch ein Werkzeug 37 zu bearbeitende
Werkstück 35 ist auf dem Arbeitstisch 53, beispielsweise einer Fräsmaschine, angebracht.
Der Arbeitstisch 53 wird durch den im Arbeitszylinder 48 beweglichen Kolben 49 nach
beiden Richtungen angetrieben. Die beiden Enden des Arbeitszylinders 48 sind durch
Leitungen 46, 47 in bekannter Weise mit einem Umsteuerschieber 44 42 verbunden.
Dieser kann unmittelbar durch Anschläge des Arbeitstisches 53 oder mittelbar durch
ein von den Tischanschlägen beeiriflußbares nicht dargestelltes Vorsteuerglied verstellt
werden. Die Druckflüssigkeit, vorzugsweise Drucköl, wird dem Umsteuerschieber 41,
42 durch Leitung 3b von einer Vorschubpumpe 40 zugeführt, die durch Leitung 44 aus
Behälter go gespeist wird. Die Pumpe 40 liefert in der Zeiteinheit gleiche Mengen
der Druckflüssigkeit, ihre Fördermenge kann aber geregelt werden. Bei der Einrichtung
gemäß der Erfindung braucht nur eine einzige Pumpe verwendet zu werden, die den
Vorschub und Eilgang in beiden Richtungen bewirkt.
Zur Erzeugung
des Eilganges wird die Pumpe 4o auf größte Fördermenge eingestellt. Sie fördert
die Druckflüssigkeit außer nach dem U msteuerschieber4l, 42 noch durc#jj Leitung
.45 und Kanal 23 nach einem Steuerglied, das durch Leitung 22 mit de m;
Umsteuerschieber
.11. .42 und durch .%b13üß`=: leitung 2o mit dem Behälter 9o verbunden ist.
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Der Steuerkolben 3 ist mit einem Ansatzkolben 6 versehen. Dieser schließt
sich an einen Bund 5 des Steuerkolbens 3 an und hat einen geringeren Querschnitt
als der Steuerkolben 3. Der Steuerkolben 3 hat ferner eine Einschnürting4 sowie
eine Mittelbohrung-Mit einer Druckfeder 8, die sich gegen einen Bolzeng abgestützt.
Dieser greift mit Gewinde 32 in das Zwischenstück 2d. ein und hat -an seinem herausragenden
Teil ein Stellglied io zur Einstellung der Spannung der Feder 8 und somit der Größe
des Gegendruckes.
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Steuerkolben 3 und Ansatzkolben 6 sind in Bohrungen 13 und- 12 einer
Steuerhülse 2 längs verschiebbar. Die Steuerhülse 2 ist im Gehäuse i drehbar gelagert
und kann durch Verdrehung -in verschiedene Stellungen gebracht werden. Bohrung 1
2 ist am Ende durch Gewindestopfen i i verschlossen und steht mit einer Bohrung
i4 in Verbindung. In der Steuerhülse 2 ist eine Aussparung 15 angebracht, die über
einen Kanal 16 mit einer inneren Kammer 1; der Steuerhülse 2 verbunden ist. Die
Einschnürting 4 des Steuerkolbens 3 läßt einen Rauen 18 zur Aufnahme der Druckflüssigkeit
frei und ist mit einer weiteren in der Steuerhülse 2 vorgesehenen seitlichen Bohrung
i g verbunden. Die Anssparung 15 und die Bohrung ig können beide je nach der Winkelstellung
der Steuerhülse .: mit der Abflußleitting 2o in Verbindung gebracht werden. An die
Abflußleitung 20 schließt sich eine auf der Innenseite des Gehäuses i vorgesehene
Längsmite 2 1 an.
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Das Gehäuse i kann so ausgebildet sein, daß es weitere Teile der livdraulischen
Einrichtung, insbesondere den .Umsteuerschieber 41, .I2 umfaßt, und kann im Innern
des Maschinengestells angeordnet sein.
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Zur Einstellung der Steuerhülse 2 von außen ist das Zwischenglied
24 in einem Schild 29 auf der Gehäusewand.27 verstellbar gelagert und mit einem
zum Verdrehen der Steuerhülse 2 dienenden Griff 28 mit Zeiger 30 verbunden,
der die jeweilige Schaltstellung auf einer Teilung 31 einzustellen gestattet. Die
Steuerhülse 2 kann durch ein in Rasten 38 einfallendes federndes Sperrglied, z.
B. eine unter Wirkung einer Feder 34 steliende Kugel 39, in ihrer jeweiligen
Schaltstellung festgehalten werden. In der Steuerhülse ? ist eine weitere quer verlaufende
Bohrung 33 angebracht, die senkrecht zu den übrigen Bohrungen 14, 16, icg .sieht.
Die Bohrung 33 dient zum freien rchlaß der Druckflüssigkeit, wenn das Feuerglied
3, 6 für ein Arbeiten ohne Gegenruck eingestellt wird.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende.
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Soll mit gleichbleibendem Vorlaufdruck gearbeitet werden, so wird
die Steuerhülse 2 in die Stellung nach Fig. i und 4 gebracht. Diese Arbeitsweise
wird vorzugsweise benutzt, wenn die Spanabnahme irr der Richtung des Vorschubes
erfolgt, das Werkzeug 37 sich also in der in Fig. i angegebenen Richtung bewegt.
Die durch Leitung 4,4 von der Vorschubpumpe 4o angesaugte Druckflüssigkeit gelangt
durch Leitung 36 über Umsteuerschieber 41, 42 und Leitung 46 in den Druckraurn 51
der zur Zeit arbeitenden Seite des Arbeitszylinders 48. Ferner wird Druckflüssigkeit
durch Leitung 45, Kanal 23 und Bohrung 14 in Bohrung 12 der Steuerhülse 2 geleitet.
Die vom Umsteuerschieber 41, 42 durch Leitung 2 2, Aussparung i 5 in Kanal 16 gelangende
Druckflüssigkeit kann dabei keine Verstellung des Steuerkolbens 3 hervorrufen, da
dieser die Kammer 17 absperrt. Steigt der Druck auf der arbeitenden Seite des Arbeitszylinders
48 und somit der Druck in der Bohrung 12 hinter dem Ansatzkolben 6, so wird der
Steuerkolben 3 entsprechend dem Ansteigen des Druckes nach links verschoben, wobei
die Feder 8 gespannt wird. Sobald die Einschnürung 4 in den Bereich der Kammer 17
gelangt, wird eine Verbindung zwischen Kammer 17, also auch Leitung 22, über Raum
18 mit Bohrung i9 und Ablaufleitung 2o geschaffen. Eine Erhöhung des Arbeitsdruckes
über ein durch die Feder 8 eingestelltes Maß bewirkt also, daß der Gegendruck sinkt
und der Druckunterschied zwischen den beiden Kolbenseiten erhöht wird. Die Schwankungen
der Tischbelastungen werden also selbsttätig durch Regelung des Gegendruckes ausgeglichen,
so daB der Arbeitsdruck im wesentlichen gleichbleibt. Der schädliche Einfluß der
Zusammendrückbarkeit der Druckflüssigkeit bzw. der Nachgiebigkeit der Leitungen
ist dadurch ausgeschaltet. Zugleich ist die Geschwindigkeit des Arbeitstisches 53
von der Spanleistung iui wesentlichen unabhängig. Bei dieser Stellung der Steuerhülse
2 kann also bei gleichbleibendem Vorwärtsdruck der Gegendruck sinken oder steigen.
Der Gegendruck wird also nicht von der Pumpe, sondern von dem Steuerglied aufgenommen,
das höhere Drücke als die Pumpe aufnehmen kann. Dabei ist die Gleichgangbedingung
erfüllt, da beim
Schnitt in Vorschubrichtung der Vorwärtsdruck als
nachfolgende Kraft angesehen werden kann, die konstant bleibt. Da auch die von der
Pumpe 40 gelieferte Druckflüssigkeitsmenge gleichbleibt, muß der Kolben 49 mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit sich be-\vegen.
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Zu der in den Fig. 2 und 5 dargestellten Einstellung ist die Steuerhülse
2 gegenüber der Stellung in den Fig. i und 4 um i8o° gedreht und ermöglicht ein
Arbeiten bei gleichbleibendem Gegendruck. Sie wird vorzugsweise bei schweren Schnitten
mit Walzenfräsern mit Schnittrichtung entgegen der 'Vorschubrichtung angewendet.
Bei dieser Einstellung wird also beim Arbeiten gegen einen sehr großen Widerstand
bei äußerster Leistung der Maschine verhindert, daß bei Steigerung des Arbeitsdruckes
das Steuerglied vollständig geöffnet wird und dadurch der Gegendruck in unerwünschter
Weise bis auf Nullwert absinkt. Bei dieser Einstellung, des Steuergliedes gelangt
die von der Pumpe 40 geförderte Druckflüssigkeit über Leitung 45 zum Kanal 23, wird
aber hier nicht weitergeleitet, da die Steuerhülse 2 den Durchgang sperrt. Die aus
dem Arbeitszylinder 48 abströmende Druckflüssigkeit gelangt über Leitung 4; und
Umsteuerschieber 44 42 in Leitung 22 und durch Bohrung i9 in Raum 18. Hier findet
zunächst eine Drucksteigerung statt, wobei ein Druck gegen die Ringfläche des Steuerkolbens
3 ausgeübt wird. Da diese Fläche größer ist als die wirksame Fläche des Bundes 5,
wird der Steuerkolben 3 nach links entgegen der Wirkung der Feder 8 verschoben.
Bei genügender Verschiebung des Steuerkolbens 3 .wird eine Verbindung dcs Raumes
18 mit Raum 17 und somit über Kanal 10 und Aussparung 15 mit Abflußleitung
2o hergestellt. Der Gegendruck bleibt unabhängig vom Arbeitsdruck auf der durch
die Spannung der Feder 8 vorher eingestellten Höhe bestehen.
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Die bei den beiden bisher beschriebenen Arbeitsweisen durch die Drosselung
im Steuerglied vernichtete Arbeit ist im Verhältnis zur Gesamtarbeit der Maschine
v ernachlässigbar gering. Die stärkste Drosselung ist bei Leerlauf vorhanden; im
Leerlauf legt aber der Arbeitstisch während des Arbeitens nur kurze Wege zurück.
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Bei dem sich über längere Wege erstrekkenden Rückwärtseilgang werden
zweckmäßig die beiden Zylinderräume 51, 52 miteinander verbunden, da dann überhaupt
keine Druckflüssigkeit durch den Steuerkolben 3, 6 und die Steuerhülse 2 hindurchdringt,
sondern nur die dem Kolbenstangenv olumen entsprechende Druckflüssigkeitsmenge dem
hydraulis;:lten System zugeführt wird. Bei der in Fig. 3 und 6 dargestellten dritten
Einstellung ist die Steuerhülse 2 um 9o° gegen die beiden bisher beschriebenen Stellungen
gedreht. Diese Einstellung wird für den Eilgang benutzt, kann aber auch für leichte
Frässchnitte Anwendung finden, z. B. beim Bearbeiten von Leichtmetall mit großen
Vorschüben. Bei dieser Einstellung verbindet die durchgehende Querbohrung 33 Leitung
22 unmittelbar über Kammer 18 mit Ablaufleitung 20. Jeder Drosselwiderstand ist
also bei dieser Einstellung des Steuergliedes beseitigt, und der Gegendruck wird
gleich Null.
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Wenn eine Vorschubpumpe 4o benutzt wird, deren Fördermenge beim Anhalten
des Arbeitstisches 53 nicht verringert wird, so kann selbstverständlich auch während
des Stillstandes des Arbeitstisches das Steuerglied in diese Stellung eingestellt
werden, wobei ein ungehindertes Durchströmen erfolgt, indem durch den Umsteuerschieber
4i, ..12 eine unmittelbare Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe 4o und der
AbflußleitUng 22 hergestellt wird.
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In dem beschriebenen Beispiel geschieht die Drehung der Steuerhülse
2 von Hand. Sie kann aber auch durch einen hydraulischen Hilfsantrieb, beispielsweise
über eine Verzahnung, selbsttätig bewirkt werden, z. B. bei Überschreitung eines
bestimmten Arbeitsdruckes.