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Schwingungsdämpfer für hydraulisch angetriebene Werkzeugmaschinen
mit hin- und hergehender Bewegung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Dämpfung der Schwingungen, die bei Maschinenteilen auftreten, welche durch hydraulische
Langhubkolben hin- und herbewegt werden. Diese Schwingungen werden z. B. dadurch
hervorgerufen, daß ein durch hydraulisch beaufschlagte Langhubkolben hin- und herbewegter
Maschinenteil einem wechselnden Arbeitswiderstand ausgesetzt ist. Dies ist- z. B.
bei Stoßbänken: der Fall, bei denen eine Luppe in einem Durchgang durch, mehrere
Ringe über einen Dorn ausgezogen wird. Hierbei nimmt in jedem Ring der Widerstand
von Null bis zu einem Höchstwert zu und sinkt, wenn das Werkstück den Ring verläßt,
auf Null herab. Der Widerstand steigt dann auf einen Höchstwert an, wenn das Werkstück
durch den folgenden Ring gezogen wird und so fort.
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Ein ähnlicher Fall liegt bei einer hydraulisch angetriebenen Langhobelmaschine
vor, wenn die zu bearbeitende Fläche quer zur Bearbeitungsrichtung Nuten aufweist.
Auch hier steigt der Widerstand bis zu einem Höchstwert, fällt dann plötzlich ab
und steigt wieder, wenn der Stahl zu einem neuen Span ansetzt.
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Daß die Schwingungen entstehen können, ist darauf zurückzuführen,
daß die zum Antrieb dienende Flüssigkeit in wenn auch geringem Ausmaß, zusammend-rückbar
ist. Wenn der Widerstand
einsetzt, entsteht in dem Zylinder ein
Druck. Die Flüssigkeit gerät unter Spannung und wird zusammengedrückt. Läßt die
Spannung nach, dann dehnt sich die Flüssigkeit wieder aus. Diese Ausdehnung geschieht
um so plötzlicher, in je kürzerer ' Zeit der Widerstand nachläßt. Durch das plötzliche
Aufhören des Widerstandes und durch die Ausdehnungswirkung erhält der bewegte Maschinenteil
eine stoßartige Beschleunigung. Er schießt in Bewegungsrichtung vor, bis das Druckmittel
entspannt ist, wonach das Spiel von neuem beginnt. Es tritt hierdurch ein Schwingungsvorgang
ein, der ein solches Maß annehmen kann, daß nicht nur die Güte des Erzeugnisses,
sondern auch die Haltbarkeit der Maschine in Frage gestellt wird.
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Diese Unzuträglichkeiten können bei hydraulischen Langhubantrieben
dadurch beseitigt werden, daß während des ganzen Arbeitsvorganges eine entgegen
der Arbeitsrichtung wirkende Gegenkraft, d. h, ein auf der Auslaßseite des Kolbens
wirkender Gegendruck an dem sich bewegenden Maschinenteil angreift.
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Diese Gegenkraft wird im vorliegenden Fall erfindungsgemäß durch eine
lediglich beim Auftreten stoßartiger, d. h. schwingungsbedingter, Beschleunigungen
in Erscheinung tretende, bei gleichmäßigem Vorschub jedoch nicht vorhandene Trägheitswirkung
erzeugt, die dadurch zustande kommt, daß während des Arbeitsvorganges mit dem sich
hin- und herbewegenden Maschinenteil ein Schlepptrieb gekuppelt wird, der seinerseits
einen Teil mit großer Eigenträgheit, d. h. eine große Masse, in Bewegung versetzt,
die bei Abweichung des Maschinenteils von der gleichmäßigen Vorschubbewegung durch
Trägheitskräfte annähernd die Beibehaltung der gleichmäßigen Vorschubgeschwindigkeit
erzwingt.
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Als Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Einrichtungen mit
hydraulischem Gegen, druck treten wesentlich geringere Energieverluste auf, woraus
sich ein besserer Wirkungsgrad, eine kleinere Pumpe und eine geringere Ölerwärmung
ergeben. Außerdem wird eine stetigere Bewegung des bewegten Maschinenteils erzielt,
da die sich bei hydraulischen Gegendruckeinrichtungen aus der Kompressibilität der
Gegendrucksäule noch ergebenden Schwingungsmöglichkeiten ausgeschaltet sind.
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Hier ist zu bemerken, daß es z. B. bei Hobelmaschinen mit mechanischem
Antrieb bereits bekanntgeworden ist, den Tisch in beiden Richtungen unter Ausnutzung
von Trägheitskräften mit Hilfe von Schwungrädern anzutreiben. Dadurch wird im bekannten
Fall erreicht, daß die bei Umsteuerung der Bewegung bisher notwendige, völlige Vernichtung
der kinetischen Energie nicht mehr erforderlich ist, die Energie vielmehr teilweise
in dem durchlaufenden Schwungrad gespeichert werden kann. Als Nebenwirkung tritt
im bekannten Fall jedoch auch die hier angestrebte Vergleichmäßigung der Tischbewegung
auf, da die Schwung räder einer ungleichförmigen Bewegung des Tisches entgegenwirken.
Demgegenüber handelt es sich im vorliegender Fäll nicht etwa darum, bei der Bewegungsumkehr
Energie einzusparen, sondern lediglich den Ungleichförmigkeitsgrad, insbesondere
das Schwingungsverhalten eines hydraulischen Langhubantriebes, zu beeinflussen bzw.
zu verbessern.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Abbildung
dargestellt, und zwar zeigt diese die Anwendung der Erfindung an einer hydraulisch
angetriebenen Hobelmaschine.
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Es bezeichnet 2o das Maschinenbett, 21 den Tisch. Mit diesem Tisch
ist ein Zylinder 22 verbunden, welcher über den stillstehenden Kolben 23 und die
Kolbenstange 24 läuft. 25 ist der Preßzylinderraum, 26 der Rückzugraum. An dem Tisch
2I sind Gewindemuttern 27 befestigt. Diese gleiten über das Gewinde 28 einer Spindel
29. Die Spindel 29 ist in den Lagern 30 und 31 radial und in dein Spurlager 32 axial
gelagert. Letzteres stützt sich auf eine Feder 33. An dem anderen Ende der Spindel
29 ist eine Kupplungshälfte 34 in axialer Richtung verschiebbar befestigt. Diese
ist gegen Drehung zur Spindel 29 durch den Keil 35 gesichert. Die Spindel 29 wird
durch Verschieben der Kupplungshälfte 34 mit dem Schwunggewicht 36 gekuppelt. Der
Kuppelvorgang erfolgt beispielsweise durch in der Zeichnung nicht dargestellte,
von der Tischbewegung gesteuerte Anschläge oder durch eine elektrische Vorrichtung.
Das Schwunggewicht 36 ist einerseits in dem Lager 37 und andererseits in dem Lager
38 gelagert. An Stelle der dargestellten Reibungskupplung 34 kann auch, eine andere,
z. B. eine elektrische oder eine hydraulische, Kupplung gewählt werden; die Kupplung
muß einen gewissen Schlupf beim Einschalten zulassen.
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Der Arbeitsgang ist folgender: Während des Arbeitsganges erhält der
Zylinderraum 25 durch den hohlgebohrten Plunger 24 Preßflüssigkeit. Hierdurch bewegt
sich der Tisch 21 nach links. Während des Arbeitsvorganges ist durch eine von der
Tischbewegung gesteuerte, z. B. mechanische oder elektrische, Vorrichtung die Kupplung
34 eingerückt, d. h., es ist das Schwunggewicht 36 mit der Spindel 29 gekuppelt.
Da das Gewinde 28 nicht selbsthemmend ist, wird die Spindel 29 in Umdrehung versetzt
und damit auch das Schwunggewicht 36. Will nun der Tisch durch plötzliches Entlasten
und Belasten in Schwingung geraten, dann muß der vorschießende Tisch das Schwunggewicht
36 plötzlich beschleunigen bzw. nach. dem Rückschlag verzögern. Dem steht aber die
Trägheit bzw. kinetische Energie des Schwunggeiwichtes entgegen, so daß die Schwingungen
gedämpft bzw. am Entstehen gehindert werden. Ist der Arbeitsgang beendet, also der
Tisch 21 in der.äußersten linken Lage angekommen, dann wird durch die nicht gezeichnete,
obererwähnte Vorrichtung die Kupplungshälfte 34 vom Schwunggewicht gelöst. Dieses
läuft durch, während infolge der Umkehrung der Bewegurig des Tisches 21 auch eine
Umkehrung der Drehung der Spindel; 29 entgegen der Drehung des Schwunggewichtes
36 erfolgt. Die Umkehrung
der Bewegung des Tisches 2I geschieht
in üblicher Weise durch Einleiten der Druckflüssigkeit in den Rückzugraum 26.
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Zwischen dem Schwunggewicht 36 und der Spindel 29 kann ein Übersetzungsgetriebe
eingeschaltet werden, um die Umdrehungszahl des Schwunggewichtes zu steigern und
damit seine kinetische Energie zu erhöhen. Es kann auch anstatt des Spindeltriebes
ein Zahnradgetriebe genommen werden, ohne an der Erfindung etwas zu ändern. Jedoch
ist ein Spindeltrieb insofern von Vorteil, als dieser auch ohne Masse dämpfend wirkt.
Zweckmäßig ist es, die Spindel 29 axial federnd zu lagern, umharte Schläge von dem
Trieb fernzuhalten, was dadurch geschehen kann, daß das axiale Spurlager 32 auf
einer Feder 33 ruht. Um die Rückwirkung möglichst auszuschalten, d. h. also um die
kinetische Energie zu vernichten, empfiehlt es sich, eine Feder mit großer Eigendämpfung
zu verwenden.