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Gewichtsausgleich an hydraulisch betätigten Maschinen Das Gewicht
senkrecht bewegter Maschinenteile wird gemeinhin durch Gegengewichte ausgeglichen.
Werden die Maschinenteile hydraulisch bewegt, so wird auf einen Gewichtsausgleich
im allgemeinen verzichtet, weil der Arbeitszylinder, in dem die Bewegung erzeugt
wird, ohne Schwierigkeit so bemessen werden kann, daß ausreichende Kräfte auch für
den Gewichtsausgleich zur Verfügung stehen.
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Wenn aber die Bewegung der arbeitenden Teile bald maschinell-hydraulisch,
bald von Hand erfolgen soll, ist es vorteilhaft, einen Gewichtsausgleich zu schaffen,
der wahlweise ein- und ausgeschaltet werden kann. Das ermöglicht die Erfindung.
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Sie geht davon aus, den Arbeitszylinder selbst zum Gewichtsausgleich
heranzuziehen, weil er bei Bewegung des Arbeitskolbens von Hand nicht als Arbeitszylinder
benötigt, d. h. mit Arbeitsmittel gefüllt wird. Gleiches gilt für die Pumpe des
Arbeitsmittels, die bei der Handhabung des Arbeitskolbens an sich außer Funktion
ist, aber für den Gewichtsausgleich auf hydraulischem Wege nutzbar gemacht werden
kann.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet- durch ein in die Arbeitsleitungen
von der Pumpe zu den Arbeitsräumen des Arbeitszylinders eingeschaltetes, bewegliches
Steuerorgan, welches bei maschinell-hydraulischem Betrieb der Maschine sämtliche
Arbeitsleitungen sinngemäß miteinander verbindet, bei Umstellung auf Handbetrieb
aber die Pumpe nur mit dem unteren Arbeitsraum des Arbeitszylinders, den oberen
Arbeitsraum des Arbeitszylinders dagegen mit der Ablaufleitung in Verbindung bringt.
Die Bewegung des Steuerorgans wird dabei durch den Druck des Arbeitsmittels bestimmt,
der gegen eine Rückstellfeder des Steuerorgans wirkt.
Gemäß besonderer
Ausführung der Erfindung besteht vor dem Steuerorgan ein freier Raum, in welchem
der Druck des Arbeitsmittels sich über eine düsenartige Bohrung gegen die Wirkung
der Rückstellfeder auswirken kann und der des weiteren mit einer durch ein Absperrorgan
verschließbaren Abflußleitung in Verbindung steht, derart, daß bei geschlossenem
Absperrorgan das Steuerorgan, vom Druck des Arbeitsmittels beaufschlagt, in die
den maschinell-hydraulischen Betrieb bestimmende Endstellung gedrückt und bei geöffnetem
Absperrorgan von der Rückstellfeder unter Absperrung vom Arbeitsmittel und Entlastung
von seinem Druck in die andere Endstellung bewegt wird, in welcher der untere Arbeitsraum
des Arbeitszylinders aus einer Pumpenleitung mit Arbeitsmittel versorgt wird.
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Das Absperrorgan wird zweckmäßig bei der Betätigung desjenigen Organs
beeinflußt, mit Hilfe dessen der Arbeitskolben von Hand bewegt wird, beispielsweise
ein Handkreuz. In der Ablaufleitung kann ein einstellbares überdruckventil vorgesehen
sein, das auf den Pumpendruck anspricht, der auf den Arbeitskolben von unten einwirkt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an dem Ausführungsbeispiel einer
hydraulisch betätigten Bohrmaschine verdeutlicht.
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Fig. i zeigt das Betriebsschema der Maschine mit der eingeschalteten
Steuervorrichtung gemäß Erfindung; .
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Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung in der
Stellung für maschinell-hydraulischen Betrieb; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie
A-A der Fig. 2; Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung in der
Stellung für Handbetrieb.
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Wie Fig. i erkennen läßt, bewegt sich der das Werkzeug tragende Arbeitskolben
i der Bohrmaschine im Arbeitszylinder 2 auf und ab, je nachdem, ob der obere Arbeitsraum
,3 oder der untere Arbeitsraum 4 des Arbeitszylinders 2 von der Pumpe 5 aus über
die Leitung 67, das Umschaltventil 8 und die .davon ausgehenden Leitungen 6, 6'
bzw. 7, 7' mit dem Arbeitsmittel, z. B. O1, versorgt wird. Das Umschaltventil 8
ist ein Vierwegeventil, welches außer den Leitungen 6, 7 und 67, die zu den Arbeitsräumen
3 und 4 bzw. zur Pumpe 5 führen, einen Anschluß für die Ablaufleitung 9 hat, die
in einen Sammelbehälter io für das Arbeitsmittel mündet, aus dem auch die Pumpe
5 gespeist werden kann.
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In die Arbeitsmittelleitungen 6, 6' und 7, 7' ist die Steuervorrichtung
i i eingeschaltet, mit Hilfe deren der hydraulische Gewichtsausgleich bei Umschaltung
auf Handbetrieb selbsttätig eintritt.
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Die. Steuervorrichtung besteht, wie aus Fig. 2 bis 4 ersichtlich,
aus einem Gehäuse i i, in dem in einem Steuerzylinder 12 der Kolbenschieber 13 frei
beweglich untergebracht ist. Dieser Kolbenschieber stützt sich an einer Seite gegen
die Rückstellfeder 14 ab, die ihr Widerlager am Deckel 15 des Steuerzylinders 12
bzw. des Gehäuses i i findet. In den Steuerzylinder münden die Leitungsanschlüsse
der Arbeitsmittelleitungen, die, vom Umschaltventil B kommend, 6, 7, zu den Arbeitsräumen
3 bzw. 4 des Arbeitszylinders 2 führen, 6', 7'. Zwischen den Leitungsanschlüssen
6' und 7' ist ein Abflußleitungsanschluß 16 vorgesehen.
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Nahe dem anderen, dem Federwiderlager 15 entgegengesetzten Ende des
Kolbenschiebers 13 und der Leitung 7' benachbart, mündet in den Zylinder 12 eine
Leitung 17, die über ein überdruckventil 18 mit einer Zweigleitung ig der Abflußleitung
16 in Verbindung steht. In die Zweigleitung i9 ist ein Absperrorgan 2o eingebaut,
das bei übergang vom maschinell-hydraulischen Betrieb auf den Handbetrieb zu betätigen
ist, um die Steuervorrichtung in gewünschter Weise arbeiten zu lassen. Die Funktion
des Organs 2o ist weiter unten erläutert.
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Vervollständigt wird die Steuereinheit durch eine Verbindungsleitung
21, welche den freien Raum 22, der vor dem Kolbenschieber 13 in seiner Endlage bei
entspannter Feder 14 verbleibt, mit der Abflußleitung i9 zwischen dem Rückschlagventil
18 und dem Absperrorgan 2o verbindet, und ferner durch den Anschluß einer Zweigleitung
23 zur Pumpenförderleitung 67, die in den Steuerzylinder r2 an einer Stelle einmündet,
die in der Endlage des Kolbenschiebers 13 bei entspannter Feder 14 unmittelbar hinter
dem Kolbenkopf liegt (Fig.4). Der Ringraum 24 im Zylinder 12, in den die Leitung
23 mündet, steht mit dem Ringraum 25, in welchen die Leitung :2i mündet, über eine
kleine Bohrung a in Verbindung.
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Der Kolbenschieber 13 hat an seinem Umfang zwei Leitkanäle 26 und
27, deren jeder in der Länge so bemessen ist, daß sie in der einen Endstellung (Fig.
2) des Kolbenschiebers 13 die Leitungsanschlüsse 6, 6' bzw. 7, 7' miteinander verbinden,
sie jedoch in der anderen Endstellung (Fig. 4) derart unterbrechen, daß die Leitung
6 mit der Ablaufleitung 16, die Leitung 7' aber mit der Pumpenleitung 23 verbunden
wird.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei maschinell-hydraulischer
Bewegung der mit dem Arbeitskolben i verbundenen Pinole der Bohrmaschine wird der
von der Pumpe 5 gelieferte Öl-strom in üblicher Weise mittels des Umschaltventils
8 derart gesteuert, daß einmal der obere Arbeitsraum 3 über die Leitungen 6, 6'
mit der Pumpe 5 und der untere Arbeitsraum 4 über 7', 7 mit dem Ablauf 9 in Verbindung
kommt (Abwärtslauf), während zum anderen nach Umschaltung des Ventils 8 der obere
Arbeitsraum 3 über 6', 6 mit dem Ablauf 9 und der untere Arbeitsraum 4 über 7, 7'
mit der Pumpe in Verbindung gebracht wird (Aufwärtslauf).
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Der Pumpendruck wirkt sich dabei über die Leitung 23, den Ringraum
24, die Bohrung ca und, da das Absperrorgan 2o geschlossen ist, auch auf die Räume
25 und 22 aus, so daß der Kolbenschieber 13 unter Zusammendrückung der Feder 14
in der einen Endlage nach Fig. 2 verharrt. Dort verbleibt er so
lange,
wie die Maschine selbsttätig arbeitet, d. h. wie der Pumpendruck nicht absinkt.
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Beim Arbeiten von Hand wird das Absperrorgan 2o geöffnet. Das kann
entweder durch Betätigung eines Rades oder Hebels geschehen. Der Hahn, Schieber,
das Ventil od. dgl. 2o kann aber auch so mit dem Handbetätigungsorgan der Bohrmaschine
gekuppelt sein, daß bei Betätigung desselben das Ventil 2o sich öffnet, beispielsweise
beim Hineindrücken des Handkreuzes.
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Durch Öffnen des Absperrorgans 2o sinkt der Druck vor dem Kolbenschieber
13 sofort ab, weil durch die enge Bohrung a nur wenig Öl nachströmen kann. Infolgedessen
kann sich der Kolbenschieber 13 unter der Wirkung der sich entspannenden
Rückstellfeder 14 in seine andere Endlage nach Fig. 4. bewegen. In dieser Stellung
sind die Förderleitungen 6 und 7 abgesperrt, und der obereArbeitsraum 3 ist über
die Leitung 6' und den Steuerkanal 26 mit der Ablaufleitung 16 verbunden, während
der untere Arbeitsraum 4 über die Leitung 7' und den Steuerkanal 27 mit der
Leitung 17 und der Pumpenleitung 23 in Verbindung steht.
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Da das Ventil 18 ein regelbares Überdruckventil ist, das auf verschiedene
Überdrucke eingestellt werden kann, herrscht im unteren Arbeitsraum 4 des Arbeitszylinders
2 je nach Einstellung des Ventils 18 ein gewünschter Druck, der sinngemäß so eingestellt
wird, daß er gerade dem Gewicht der bewegten Massen das Gleichgewicht hält; der
Gewichtsausgleich ist erreicht. Bei auszugleichendem veränderlichem Gewicht, beispielsweise
bei einer Bohrmaschine mit oder ohne Mehrspindelbohrkopf, braucht daher nur das
Überdruckventil 18 beim Wechseln derEinrichtung entsprechend einreguliert zu werden,
um den Gewichtsausgleich in der gewünschten Weise herbeizuführen.
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Der benötigte Druck ist stets sehr klein, weil die Pumpe auf die große
Fläche des Arbeitskolbens i wirkt. Infolgedessen ist auch die Ölerwärmung durch
das Überdruckventil 18 äußerst gering.
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Um wieder auf maschinell-hydraulischen Betrieb überzugehen, braucht
nur das Absperrorgan 2o geschlossen zu werden. Dann drückt das Öl über Leitung 23,
Ringraum 24 und Bohrung a in die Räume 25 und 22 und schließlich auf die Stirnfläche
des Kolbenschiebers 13 und schiebt diesen unter Spannung der Feder 14 in seine andere
Endlage zurück, in welcher die Leitungen 6 und 6' bzw. 7 und 7' wieder miteinander
verbunden sind (Fig. 2).