DE701651C - Hydraulischer Vorschubantrieb fuer Werkzeugmaschinen und verwandte Aufgaben - Google Patents

Description

Es sind Bauarten von hydraulischen Vorschubantrieben bekannt, bei welchen die an sich unveränderliche Liefermenge einer Zahnradpumpe durch ein Sicherheitsventil so weit verringert wird, daß auf der Vorderseite des Vorschubzylinders ein im wesentlichen konstanter Druck herrscht, während auf der Rückseite des Vorschubzylinders, welcher ebenfalls mit öl gefüllt gehalten wird, ein an die Abflußleitung geschaltetes einstellbares Drosselventil die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit übernimmt.

Bei einem derartigen Antrieb ergibt die Wirkung der Rücklaufseite des Vorschub-Zylinders eine gewisse Dämpfung etwa auftretender Schwingungserscheinungen oder sonstigerUnregelmäßigkeiten des Vorschubes, dabei jeder ungewollten Veränderung der TischgeschwindigkeitDruckschwankungen auf derRück-ασ seite des Vorschubzylinders entstehen, welche solche Schwingungserscheinungen dämpfen. Andererseits fehlt einem derartigen Antrieb die in vielen Fällen notwendige genügende Steifigkeit und Unveränderlichkeit der Vorschubes geschwindigkeit beim Auftreten von wechselnden Vorschubkräften. Es ist nämlich klar, daß bei einer derartigen Anordnung eine Erhöhung der Vorschubkräfte in Anbetracht der unveränderlichen Druckentwicklung der Zahnradpumpe, wie sie durch die Einstellung des Sicherheitsventils auf der Druckseite bestimmt wird, sich nur ergeben kann aus einer Veränderung des Druckes auf der Ablaufseite des Vorschubzylinders, und eine solche Druckveränderung ist, solange nicht das Drosselventil verstellt wird, nur erreichbar, wenn die durch das Drosselventil hindurchgepreßte Ölmenge sich verändert, oder, was auf dasselbe hinauskommt, die Vorschubgeschwindigkeit steigt oder fällt. Trotz der an sich günstigen Wirkung der als Ölbremse für Schwingungserscheinungen in Wirkung tretenden Rücklaufseite des Vorschubzylinders ist daher ein solcher Vorschubantrieb für große Ansprüche an Unveränderlichkeit und Schwingungsfreiheit nicht geeignet, daß zwar eine gewisse Schwingungsdämpfung vorhanden ist, es jedoch an der nötigen Unveränderlichkeit des Vorschubes fehlt.

Bekannt sind ferner Vorschubeinrichtungen, bei welchen eine regelbare Pumpe in einen geschlossenen Kreislauf derart geschaltet wird, daß das von der Rücklaufseite des Vorschubzylinders angesaugte Öl unter Druck auf die Druckseite befördert wird, wodurch ein genügend steifer Antrieb erzielt werden kann, vorausgesetzt, daß durch geeignete und bekannte Maßnahmen dafür gesorgt wird, daß auf der Saugseite der Pumpe niemals Vakuum oder überhaupt niemals ein allzu niedriger Druck eintritt.

Diese bekannten Antriebe haben nun zwar eiiie genügende Steifigkeit, es fehlt ihnen jedoch eine Einrichtung, welche nebenher

noch in genügendem und wirksamem Maße eine Dämpfung der Schwingungserscheinungen des Vorschubes bewirkt. Diese sind einem solchen nur ziemlich steifen aber tisch dämpfungsfreien Antrieb immer rHöglich, da jeder Stoß oder jeder plötzliche Wechsel der Vorschubkraft, wie er z. B. beim Arbeiten einzelner Zähne eines Fräsers in Erscheinung treten kann,, eine Schwingungserscheinung auslöst, die mangels genügender Dämpfung als ein erheblicher Nachteil in Erscheinung tritt. Hydraulische Vorschubantriebe, welche im geschlossenen Kreislauf arbeiten, erfordern im übrigen eine Speise- «5 pumpe, um den geschlossenen Kreislauf vollständig mit unter Druck stehendem öl gefüllt zu halten. Es ist dies nötig, weil sonst unvermeidlicherweise auf der gerade drucklosen Seite des Antriebs Luftansammlungen «o auftreten, welche die versteifende Wirkung dieser Zylinderseite aufheben, da jede Luftansammlung sich als starke Federung in dem betreffenden Zylinderraum bemerkbar macht. Die vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg, wie man unter Vermeidung einer Speisepumpe und mit einer aus einem offenen ölbehälter ansaugenden Vorschubpumpe einen Vorschubantrieb einrichten kann, derart, daß ähnlich wie bei dem unter beiderseitigen 3» Druck stehenden geschlossenen Kreislauf beide Seiten des Vorschubzylinders zur Aufnahme von Kraftschwankungen zur Verfügung stehen. Neben dem Vorteil, welcher die Ersparnis der Speisepumpe ergibt, hat dieser Antrieb daneben die Eigenschaft, daß er eine erhebliche schwingungsdämpfende Wirkung hat, wobei die Steifigkeit des Antriebs gegenüber der Steifigkeit des geschlossenen Kreislaufs nur wenig zurückzugehen braucht. Die vorliegende Erfindung, welche das Obige zu ereichen gestattet, besteht in der Verwendung einer Pumpe ohne dauernd tätiges Auslaufventil, wobei diese Pumpe je nach den Anforderungen regelbar oder nichtregelbar sein kann, und in der Anordnung eines Drosselventils in der Ablauf leitung des Vorschubzylinders zum Zwecke der Vernichtung der auftretenden Schwankungen. Da bei dieser Anordnung eine Regelbarkeit der Vor-Schubgeschwindigkeit nur bei einer regelbaren Pumpe erzielt werden kann und die Regelbarkeit meist bei den Vorschubantrieben eine wesentliche Bedingung ist, bezieht sich die Erfindung, wenigstens der Hauptsache nach, auf Vorschubantriebe mit regelbarer Pumpe. Gemäß der Erfindung wird für einen regelbaren Vorschubantrieb eine regelbare Pumpe aufgestellt, welche Öl aus einem Ölbehälter ansaugt und in die Druckleitung des Vorschubzylinders oder Vorschubmotors einführt. Falls überhaupt in der Druckleitung ein

Sicherheitsventil angeordnet ist, muß dieses Ventil auf so hohe Druckwerte eingestellt ;erdcn, daß es für die gewöhnliche Arbeit is Vorschubantriebes geschlossen bleibt und ^ Jr z. B. beim Auftreten unerwarteter großer Hindernisse, wie Sperrung des Antriebes, als eigentliches Sicherheitsventil zur Vermeidung von Zerstörungserscheinungen zur Wirksamkeit kommt.

Das Drosselventil in der Ablaufleitung des Vorschubzylinders wird von Hand so eingestellt, daß bei den gerade durch die Pumpe bewirkten Vorschubgeschwindigkeiten ein passender Druckrückstau erzielt wird. Hierdurch ergibt sich einerseits eine gewisse weitere Versteifung des Antriebs, weil bei irgendwelchen Schwingungsbewegungen des Vorschubantriebes oder Unregelmäßigkeiten der vom Vorschubantrieb zu überwindenden Kräfte im Gegensatz zu den sonst bekannten Antrieben mit gewöhnlicher Pumpe und dauernd abblasendem Sicherheitsventil beim Auftreten derartiger Unregelmäßigkeiten auf beiden Seiten des Vorschubkolbens Öldruckschwankungen auftreten. Diese bewirken nun nicht nur eine gewisse Versteifung, sondern darüber hinaus auch noch im Gegensatz zu sämtlichen bekannten Vorschubeinrichtungen eine erhebliche Dämpfung von Schwingungserscheinungen, die sich nicht allein durch große Steifigkeit des Antriebs beseitigen lassen, sondern auch eine möglichst starke Dämpfung der etwa durch Stoßwirkung eingeleiteten und erzwungenen Schwingungsbewegungsansätze nötig machen.

Die vorliegende Erfindung zeigt daher einen neuen Weg, wie man aus an sich bereits bekannten Bauelementen, insbesondere einer stetig regelbaren Pumpe und einem in die Ablaufleitung einzuschaltenden, von Hand einstellbaren Drosselventil, einen Antrieb zusammensetzen kann, welcher neben großer Steifigkeit auch noch eine starke Dämpfung etwa auftretender Schwingungserscheinungen ergibt.

Die Abbildung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. P ist die Vorschubpumpe, welche als Pumpe mit stetig regelbarer Fördermenge ausgeführt werden muß, sofern der no Antrieb überhaupt stetig regelbar sein soll. Ihr Öl tritt durch die Rohrleitung r_t an der linken Seite des Vorschubzylinders V ein, an dessen Stelle auch ein rotierender Ölmotor treten kann. Das aus dem Ölmotor oder dem Ölzylinder austretende Öl wird durch die Rohrleitung r₂ über eine Drosselstelle D in den ölbehälter zurückgeführt. Die Drosselstelle D wird beispielsweise von Hand so eingestellt, daß sie bei der gerade gewählten »*o Vorschubgeschwindigkeit einen passenden Druckrückstau zeigt.

Die Wirkung der Einrichtung ist folgende: Solange der Kolben im Vorschubzylinder V sich gleichmäßig fortbewegt, wird durch die, Drosselstelle D eine gleichmäßige Ölmenge hindurchtreten und einen konstanten Rückdruck in der Rohrleitung/^ und damit auf der Rückseite des Vorschubzylinders hervorrufen. Sobald jedoch der Kolben im Vorschubzylinder einmal Schwingungsbewegungen

«ο ausführt, wird dies zu Druckschwankungen auch auf der Rückseite des Vorschubzylinders und in der Rohrleitung r_z führen. Unter dem Einfluß dieser Druckschwankungen werden veränderliche Ölmengen durch die Drosseistelle D heraustreten, oder, mit anderen Worten, die rechte Seite des Vorschubzylinders in Verbindung mit der Drosselstelle D wirkt in diesem Falle wie eine kräftige Ölbremse, die die Schwingungen dämpft.

Wesentlich hierfür ist, daß die Drosselstelle D sich nicht etwa automatisch so verstellt, daß in der Rohrleitung r₂ oder in der Rohrleitung r_x auch schon unmittelbar oder augenblicklich nach einer Kraftschwankung wieder derselbe Druck wie vorher hergestellt wird, denn dann würde bei dieser bekannten Einrichtung eine Dämpfung der Schwingungsbewegung des Vorschubantriebes nicht in Erscheinung treten.

Ansjatt nun die Rückseite des Vorschubzylinders V in der angegebenen Weise als Ölbremse auszuführen, könnte man auch einen besonderen Ölbremszylinder ausführen, dessen gedrosselte auslaufende Ölmengen die Schwingungsdämpfung hervorruft. Dies ist jedoch weniger einfach als die hier angegebene Einrichtung.

Im übrigen kann man natürlich auch die Drosselstelle D selbsttätig so einstellen, daß ein passender mittlerer Überdruck entweder in der Rohrleitung T₁ oder r₂ in Erscheinung tritt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß die Drosselstelle mit einem kleinen Kolben k, der- hinter Gewichts- oder Federbelastung steht, verbunden wird, wobei ein steigender Druck, beispielsweise in der Rohrleitimg ^₁, eine Vergrößerung der Drosselstelle D bewirkt. Um jedoch hierbei eine D ämpfungs wirkung zu erzielen, muß der Manometerkolben k über eine Drosselstelle D' oder ein Kapillarrohr oder überhaupt nicht zu weite Rohrleitungen oder Kanäle an das zugehörige Druck- oder Ablaufrohr ^₁ oder r₂ angeschlossen werden. Denn nur, wenn man schnelle Bewegungen des Kolbens k verhindert, was durch die vorerwähnte HilfsdrosselstelleZX geschieht, wird dieser Kolben beim Auftreten der Schwingungsbewegungen ganz oder nahezu in Ruhe verharren und damit 'eine Ölbremswirkung in dem Ablauf zylinder des Getriebes bewirken, wobei dieser Ablaufzylinder sogar die jeweils nicht benutzte Seite des Vorschubzylinders oder rotierenden Vorschubölmotors oder auch besonderer Ölbremszylinder sein kann.

Selbst wenn man in bekannter Weise die Einrichtung der regelbaren Vorschubpumpe so umgestaltet, daß, wie oben beschrieben, durch einen federbelasteten Hilfskolben für die Einstellung eines konstanten Druckes in der Zu- oder Ablaufleitung zu dem Arbeitszylinder gesorgt wird, geht die erfindungsgemäße Wirkung der Einrichtung keineswegs verloren, denn eine solche etwa hydraulisch betätigte Einstellung der Fördermenge der Primärpumpe arbeitet stets mit einer gewissen Verschleppung, wenn man allzu weite Kanäle für den Anschluß des Hilfskolbens vermeidet, so daß bei den gewöhnlich nur kurzzeitig wirkenden Kraftschwankungen die Fördermenge der regelbaren Pumpe praktisch unveränderlich bleibt und der Antrieb die nötige Steifigkeit beibehält, unbeschadet der Tatsache, daß auf der Ablaufseite nach wie vor durch die Wirkung der Drosselstelle eine kräftige Ölbremswirkung für die Vorschubschwingungen in Erscheinung tritt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Vorschubantrieb für Werkzeugmaschinen und verwandte Maschinen, bei welchem die Drucköllieferung durch eine regelbare Pumpe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abflußleitung (r₂) ein Drosselventil (D) eingeschaltet wird, das von Hand so eingestellt wird, daß bei der gerade gewählten Vorschubgeschwindigkeit ein passender Druckrückstau erzielt wird. ¹Oo

2. Hydraulischer Vorschubantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anwendung eines selbsttätigen Drosselventils, dessen Steuerung durch Anwendung von Kapillarröhren oder besonderen Drosselstellen {&) oder genügend engen Anschlußkanälen langsam wirkend gestaltet wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen