EP1350033A2 - Einrichtung zur druckölversorgung eines mit einem definierten betriebsdruck pb betriebenen hydraulischen verbrauchers - Google Patents

Einrichtung zur druckölversorgung eines mit einem definierten betriebsdruck pb betriebenen hydraulischen verbrauchers

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EP1350033A2
EP1350033A2 EP02706702A EP02706702A EP1350033A2 EP 1350033 A2 EP1350033 A2 EP 1350033A2 EP 02706702 A EP02706702 A EP 02706702A EP 02706702 A EP02706702 A EP 02706702A EP 1350033 A2 EP1350033 A2 EP 1350033A2
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EP
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pressure
pump
valve
clamping
oil
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Definitions

  • the invention relates to a device for supplying pressurized oil to a hydraulic consumer operated with a defined operating pressure p B , in the operation of which a significant leakage oil flow occurs, which is returned to the reservoir of a pressure supply unit, and with the further generic features mentioned in the preamble of claim 1.
  • the pressure supply unit comprises a first one, permanently in the sense of charging a pressure source for the consumer, e.g.
  • a pressure source for the consumer e.g.
  • a hydraulic clamping cylinder of a clamping device for a rotatably drivable workpiece that can be subjected to turning e.g.
  • a pressure accumulator used e.g.
  • a second pump that feeds a cooling circuit in an almost inefficient circulation mode, in which hydraulic oil from the reservoir via an oil cooler back to the reservoir of the pressure supply unit is directed.
  • This oil cooling is to limit the temperature of the hydraulic oil to a value linked to a viscosity of the hydraulic oil that is suitable for the operation of the consumer, at which a leakage oil flow, which may be caused by a rotating union, via which the consumer is supplied with pressurized oil , can be kept within a limited range of values so that the first pump used to charge the pressure accumulator does not have to be designed for a disproportionately high peak delivery rate.
  • a storage charging device controlled by a pressure monitoring device is provided, by means of which, after a if the storage pressure falls below a threshold value p S u the storage can be recharged to a pressure p s which is significantly higher than the operating pressure used in the consumer, which, for. B.
  • the pressure supply unit also serves for the short-term supply of pressure oil to at least one other hydraulic consumer, eg. B. one of the turning station, which includes the clamping cylinder, assigned tool changer, with which various tools provided for the machining of the workpiece can be delivered to the processing station, the - relatively short-term - pressure oil requirement of such an additional consumer, based on the unit of time, being significantly higher can be that of the consumer to be operated with a defined operating pressure p B , the operating pressure p B of which should be largely constant over the turning machining time in order to ensure good machining quality of the workpiece.
  • the pump which operates permanently in the sense of charging the pressure accumulator, is designed as a swash plate axial piston pump, the delivery volume of which can be changed automatically per revolution of the rotor.
  • the pump permanently charging the accumulator must be designed for a relatively large maximum delivery rate in order to be able to supply a sufficiently high delivery rate for a reasonably short changeover time in tool changing operation.
  • the construction costs and space requirements associated with the storage tank charging pump are therefore relatively high and are associated with correspondingly high costs.
  • the object of the invention is therefore to improve a device of the type mentioned in such a way that with a simpler and less expensive construction of the same, a significant reduction in the time periods within which the need-based pressure oil supply can be achieved is achieved.
  • the pump which is normally used for cooling, is already working in the delivery mode when it is switched to the storage tank charging mode, its full delivery rate is immediately available for charging the pressure accumulator, so that, apart from the switching time of the changeover valve, there are some is a few milliseconds, there is practically no delay in the charging operation and the time required to recharge the memory is minimized.
  • the first pump delivering permanently into the pressure accumulator can be designed for a comparatively low delivery rate, which only has to be sufficient to compensate for the leakage oil flow caused by the assigned consumer and to keep the accumulator pressure within a limited range at an average value p s that it is sufficient to derive the operating pressure p B of the consumer from this.
  • the pump that permanently pumps into the reservoir can therefore be designed as a relatively small and correspondingly inexpensive constant pump.
  • the pump which is normally used for cooling
  • the delivery capacity of which is added to that of the pump that is permanently in charging operation can be kept very short, the cooling effect is not noticeably impaired and, despite the reduction in, the overall structural effort, in particular with regard to the pump that is permanently operating in the loading mode, a significant reduction in the store loading times in relation to the machining times required for machining a workpiece.
  • the pump which feeds the cooling circuit and which is normally in almost no-load circulating operation is designed for a delivery rate which corresponds to twice or three times the amount of the delivery rate of the pump operating permanently in charging mode.
  • the features of claim 3 provide an advantageous design of a pressure control valve designed as a store loading valve, which provides a quick and reliable switchover of the pump that normally feeds the cooling circuit to its store loading operation.
  • a switching of the second pump, which feeds the cooling circuit during normal operation of the device should not take place, or at most very rarely, should take place during a machining process, in particular a fine turning process.
  • an electronic or Electromechanical pressure sensor is provided which generates a characteristic for the pressure prevailing in the pressure accumulator electrical output signal, so that at least the first pump z. B. can be controlled by means of an electronic control unit processing the output signals of the pressure sensor according to the features of claim 4.
  • a subsequent control of the delivery rate of the pump is expediently carried out so that a once increased increase in delivery rate is maintained until the pressure value is reached again, at which the pressure limitation of the pressure supply unit, for. B. by the response of a pressure relief valve, what z. B. is recognizable from the output signals of the pressure sensor and a subsequent possible reduction in the delivery rate of the "pressure-controlled" pump takes place in small steps only to such an extent that the storage pressure remains only slightly below the response value of the pressure limitation and in any case is kept above that value is, in which the second pump would also be switched to the storage charging mode.
  • the delivery rate of the first pump which is permanently operating in charging mode
  • these are designed in a preferred design as constant pumps which have a common drive motor with a controllable or adjustable speed.
  • the pressure oil supply device is equipped with a sensor system according to the features of claim 9, whereby a temperature sensor of this sensor system expediently to control the cooling capacity of an oil cooler, most simply by Control of the cooling air delivery capacity of a cooling fan is used, which offers a further possibility to keep the viscosity of the pressure oil relatively high by cooling and thus to counteract pressure drops in the consumer circuit.
  • FIG. 1 shows a schematically simplified electrohydraulic circuit diagram of a device according to the invention for supplying pressure oil to a hydraulic cylinder provided for actuating a clamping device of a lathe, which is connected to the pressure supply unit of the hydraulic unit via a rotary leadthrough;
  • FIG. 2 shows details of a storage loading valve of the device according to FIG. 1.
  • a double-acting, linear hydraulic cylinder 11 is provided as the hydraulic consumer, e.g. B. the clamping cylinder of a hydraulic clamping device 12 of a lathe represented by it, otherwise not shown, this clamping device direction 12 on the one hand a tensioning of a z.
  • a function control valve designated as a four-two-way solenoid valve and designated as a whole with 22 and with latched function positions I and II, is provided, which by alternative excitation of two control windings 23 and 24 of switching magnets can be switched from the previously assumed switching positions I and II to the alternative switching positions II and I, respectively.
  • the consumer connections 28 and 31 of the function control valve 22 are individually assigned via a rotary feedthrough provided on the tensioning cylinder 11, generally designated 34, and the pressure chambers 19 and 21 of the tensioning cylinder 11, which can be integrated into the housing 17 thereof or can be permanently attached to the latter and can be securely mounted thereon hydraulically connected to one of the pressure chambers 19 or 21.
  • the two non-return valves 36 and 37 are controlled in their open position when the operating pressure p B is present at one of the consumer connections 28 or 31 of the function control valve 22, but reach when the operating pressure drops, ie when the supply connection 27 of the function control valve at p B current pressure drops into its blocking position, so that pressure oil cannot flow out of the pressure chambers 19 and 21 of the tensioning cylinder 11 and the tensioning function of the tensioning device 12 is maintained at least for a safety period.
  • a clamping pressure specification valve 38 is provided, which is located between the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and the p B supply connection 27 of the function control valve 22 is connected.
  • the pressure supply unit 33 comprises two (high) pressure pumps 41 and 42 which are connected to the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 via these individually assigned pressure oil filters 77 and 78 and downstream check valves 43 and 44.
  • the two pumps 41 and 42 have a common, electrically controlled drive motor 48 and are therefore in operation as long as it is activated.
  • the pumps 41 and 42 are designed as constant pumps. det whose flow rates Q] and Q 2 are different based on the speed of the drive motor 48.
  • the output pressure level of the pressure supply unit 33 is by means of a pressure relief valve 49, which is connected between the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and its non-pressurized reservoir 32, to a value p Max of z, which can be predetermined by setting the preload of a valve spring 51 of the pressure relief valve. B. 90 bar limited.
  • a pressure accumulator 52 is connected to the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and, in the event of a malfunction of the pressure supply unit 33, can be used as an "auxiliary" pressure source for a time-limited "safety” mode, within which the working mode of a processing machine equipped with the clamping cylinder 11 can be used can be switched off without the risk that the workpiece 13 or 14 does not remain securely clamped until the work spindle 16 comes to a standstill.
  • This pressure accumulator 52 is dimensioned so that the storage content is sufficient, within the safety period, a pressure drop in the respective pressure chamber 19 or 21 of the clamping cylinder, which is caused by a leakage oil flow, which via the leakage oil line 53 originating from the rotary union 34 to the reservoir 32 of the pressure supply unit 33 is derived to be able to compensate sufficiently for so long, d. H. to be able to ensure the fixed clamping of the workpiece by means of the clamping device 12 until the drive spindle 16 is braked to a standstill.
  • the delivery rate Qi of one pump 41 related to the speed of the drive motor 48 and the delivery rate Q 2 of the other which is correlated with it Pump 42 of the pressure supply unit 33 are in a special design of the pressure oil supply device 10 in a ratio of 1: 3 to each other.
  • the pressure supply unit 33 of the pressure oil supply device 10 is also provided for the pressure oil supply to a further, only schematically indicated, consumer 61, which is connected via a (high) pressure supply line 62 to the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33 and either via a separate return line or one with the return line 26 the return line branch 26 'connected to the pressure oil supply device 10 and to the unpressurized reservoir 32 of the pressure supply unit 33 via a separate leak oil line branch 53' or connected to the leak oil line 53.
  • the clamping pressure specification valve 38 is designed in such a way that the operating pressure p B provided at the operating pressure connection 27 of the function control valve 22 can be adjusted within a wide range by - manual or motor-controlled - adjustment of the bias of its valve spring 65, e.g. B. between 10% and 90% of the output pressure p A provided at the pressure outlet 39 of the pressure supply unit, which also corresponds to the pressure of the pressure oil stored in the pressure accumulator 52.
  • This adjustability enables the need-based adjustment of the means the clamping device 12 on the respective workpiece 13 or 14 clamping forces to be achieved on the stability of the workpiece.
  • the changeover valve 59 used as a store loading valve is designed such that, starting from an operating situation in which the outlet pressure p A present at the pressure outlet 39 of the pressure supply unit is greater than an upper changeover threshold value p S o, the z. B. is 2 to 3% lower than the maximum outlet pressure of the pressure supply unit 33, which corresponds to the value given by the pressure relief valve 49, assumes its flow position in which the pump 42, which is larger in terms of the delivery rate, in the oil cooling, almost powerless Recirculation mode works, in the event that the outlet pressure p A falls to a lower changeover threshold p S u, which is about 10 to 15% lower than the maximum outlet pressure of the pressure supply unit, reaches its blocking position, in which the larger pump 42 contributes via its output check valve 44 to the pressure supply of the tensioning cylinder 11 and mediates the recharge of the pressure accumulator 52, and, as soon as the output pressure p A has risen again to the upper switching threshold value p S o, switches back to its flow position in which the output oil
  • the accumulator loading valve 59 comprises a switching valve unit, generally designated 59/1, and a control unit, generally designated 59/2.
  • the changeover valve unit 59/1 comprises a cylindrical pot-shaped changeover piston 81, which is displaceably guided in a pressure-tight manner in a housing bore 82 and in this housing bore a connection space 83 to which the pressure outlet 54 of the "Larger" pump 42 is connected, delimited from a control chamber 84, which in turn communicates with a control chamber 86 of the control unit 59/2.
  • connection chamber 83 communicates with the control chamber 84 via a throttle bore 87 arranged on the bottom of the pot-shaped piston 81, which in turn communicates with the control chamber 86 of the control unit 59/2 via a correspondingly designed throttle bore 88.
  • the control chamber is delimited on the housing side by two coaxial bores 91 and 92 adjoining one another via a radial shoulder 89.
  • a control piston 93 is displaceably guided in a pressure-tight manner and also forms the axially movable boundary of a pressure sensor chamber 94, into which the pressure p A prevailing at the pressure outlet 39 or in the accumulator 52 is coupled.
  • the annular transition edge 96 between the smaller bore step 92 and a conical extension to a bore step 97 of larger diameter forms a valve seat for a valve ball 98 which is urged against the valve seat 96 by a valve spring 99 with adjustable spring force F f .
  • the relief chamber 101 containing the valve spring 99 is connected to the reservoir 32 via a drain line 105.
  • the cross-sectional area A1 of the smaller bore step 92 that can be covered by the valve ball 48 is smaller than the cross-sectional area A2 of the larger bore 91 of the control unit 59/2 which is blocked off by the cylindrical control piston 93.
  • the control piston 93 is supported on the valve ball 98 via a slim plunger 106.
  • the accumulator charging valve 59 which has a special design in this respect, a situation in which the pressure oil supply device 10 is started up is assumed, in which the valve ball 98 is pressed onto the seat 96 in a sealing manner and the piston 81 of the switching valve unit 59/1 is pushed by a weak return spring 102 into the blocking position of the valve, in which the connection space 83 against the output channel 103, to the z. B. the cooler 57 is connected according to FIG. 1, is shut off.
  • the ball seat valve 96, 98 of the control unit 59/2 opens as soon as the force resulting from the valve ball 98 being exposed to the pressure p A on an effective area A1 is greater than the set preload of the spring 99. With the opening thereof Ball seat valve relieves the pressure on the control chamber 86 towards the reservoir 32, as does the piston 81 of the changeover valve unit 59/1, the piston of which reaches the open position of the changeover valve unit 59/1 against the restoring force of the weak return spring 102.
  • the drive motor of the drive spindle 16 (not shown) must not be able to be activated, since the clamping device 12 does not yet develop any clamping force.
  • an electronic or electromechanical pressure sensor 64 which generates an electrical output signal characteristic of the accumulator pressure or the pressure p A prevailing at the pressure outlet 39 of the pressure supply unit 33.
  • This output signal is fed to an electronic control unit 66, which is shown only schematically and is provided for operating control of the pressure oil supply device 10.
  • the drive motor 48 of the two pumps 41 and 42 is first switched on, both of which work in this initial phase of the tensioning operation in the sense of a rapid build-up of pressure in the pressure space 21 of the tensioning cylinder 11 used for fixed tensioning and for a correspondingly rapid charging of the pressure accumulator 52.
  • the upper switching threshold value pso at which the switching valve 59 automatically switches the larger pump 42 to circulation mode under pressure control, is usually reached after a short time, which the electronic control unit 66 uses on the basis of time processing - "Observation” - the output signal of the pressure sensor 64 recognizes.
  • the electronic control unit 66 mediates the switching on of the drive motor of the work spindle 16 and further functions, the following explanation of which sufficient for the description of the electronic circuitry of the electronic control unit can be viewed, the implementation of which can be expected from a specialist in electrohydraulic circuitry with knowledge of these functions based on current specialist knowledge.
  • the electronic control unit 66 reacts to this by actuating the pump drive motor 48 in the sense of increasing the motor speed and thus the delivery capacity of the two pumps 41 and 42.
  • This increases the cooling effect by increasing the oil flow which is passed through the circulation flow path 58 through the cooler 57, with the result that a leakage oil flow flowing through the leakage oil line 53 to the reservoir 32 is reduced and the pressure in the pressure accumulator 52 rises again, ultimately with the result that pressure fluctuations in the pressure space 21 or 19 of the clamping cylinder 11 used for the clamping operation are largely avoided.
  • the electronic control unit 66 is supplied on the one hand with the electrical output signal of the electronic temperature sensor 67, which is a measure of the temperature in the reservoir 32 of the pressure supply unit 33, and on the other hand with an electrical speed signal, which is a measure for the speed v at which the drive spindle 16 is rotatory is driven.
  • the temperature-characteristic output signal of the temperature sensor 67 is an indirect measure of the viscosity of the pressure oil with which the hydraulic consumer 1 is operated;
  • the speed-characteristic input signal of the electronic control unit 66 which, depending on the type of drive motor, the drive spindle 16 can be obtained from its control or can be generated by means of a speed sensor 68 which directly detects the speed of the drive spindle 16, is an indirect measure of the thermal load on the pressure oil used to operate the consumer and, in this respect, a measure of the probability that significant leakage oil flows occur which can lead to a pressure drop in the consumer.
  • the electronic control unit If the temperature in the reservoir 32 of the pressure supply unit 33, which is detected by means of the temperature sensor 67, rises without an appreciable pressure drop occurring simultaneously in the pressure accumulator 52, i. H. If the delivery rate of the smaller pump 41 is sufficient to cover the pressure oil requirement of the tensioning cylinder 11, the electronic control unit generates an output signal which increases the speed of an electric drive motor 69 and thus the air delivery rate of a cooling fan 71, which is only indicated schematically and which generates a cooling air flow. which is directed to the oil cooler 57 designed as an oil-to-air heat exchanger.
  • This type of temperature monitoring of the pressure oil circulating in the device 10 is expedient in the event that the clamping device is operated with relatively low clamping forces, ie comparatively low pressure in the pressure chamber 19 or 21 of the clamping cylinder 11 used in each case, but the work spindle 16 is driven at high speed is, so that, due to the internal friction in the pressure oil, a considerable temperature increase can occur, however, the leakage oil flow remains comparatively low due to the relatively small pressure drop between the drive pressure chamber of the tensioning cylinder 11 and the reservoir 32.
  • This type of oil temperature control is also useful in the event that the device 10 for supplying pressure oil to another consumer 71, for. B. a hydrostatic rotary bearing is used, which is to be operated with a time constant oil flow.
  • the electronic control unit 66 also conveys the sequence in which it is switched on and off, preferably in such a way that the frequency of switching processes of the accumulator charging valve 59 is minimized.
  • the outlet 72 of the pressure limiting valve 49 of the pressure supply unit 33 is connected directly to a drain line 73 leading to the reservoir 32, via which the pressure accumulator 52 can be emptied by manually opening a drain valve 75 which is blocked in the supply operation of the device 10 ,
  • a hydromechanical manometer 74 is provided which, independently of an activation of the electronic control unit 66, provides an indication of the accumulator pressure.
  • the drain outlet 72 of the pressure limiting valve 49 is connected to the circulating flow path 58 and thus directly to the oil cooler 57 via a dashed-line drain line 76.
  • Pressure oil filter 79 provided between the pressure outlet 39 of the Pressure supply device 33 and the clamping pressure setting valve 38 ge ⁇ is switched on.

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Description

Einrichtung zur Druckölversorgung eines mit einem definierten Betriebsdruck pB betriebenen hydraulischen Verbrauchers
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckölversorgung eines mit einem definierten Betriebsdruck pB betriebenen hydraulischen Verbrauchers, in dessen Betrieb ein signifikanter Leckölstrom auftritt, der zum Vorratsbehälter eines Druckversorgungsaggregats zurückgeleitet ist, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
Bei einer von der Anmelderin selbst konzipierten und in großen Stückzahlen zum Einsatz bei Bearbeitungszentren gelangenden Einrichtung der eingangs genannten Art umfaßt das Druckversorgungsaggregat eine erste, permanent im Sinne einer Aufladung eines als Druckquelle für den Verbraucher, z. B. einen hydraulischen Spannzylinder einer Spannvorrichtung für ein rotato- risch antreibbares, einer Drehbearbeitung unterwerfbares Werkstück, genutzten Druckspeichers arbeitende Pumpe, sowie eine zweite Pumpe, die in einem nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb einen Kühlkreislauf speist, in dem Hydrauliköl vom Vorratsbehälter über einen Ölkühler zurück zum Vorratsbehälter des Druckversorgungsaggregats geleitet wird. Zweck dieser Ölkühlung ist die Begrenzung der Temperatur des Hydrauliköls auf einen mit einer für den Betrieb des Verbrauchers geeigneten Viskosität des Hydraulik- öls verknüpften Wert, bei dem auch ein Leckölstrom, der durch eine Drehdurchführung bedingt sein kann, über die der Verbraucher mit Drucköl versorgt wird, innerhalb eines begrenzten Wertebereiches gehalten werden kann, damit die zur Aufladung des Druckspeichers benutzte erste Pumpe nicht auf eine unverhältnismäßig hohe Spitzenförderleistung ausgelegt sein muß. Des weiteren ist eine von einer Drucküberwachungseinrichtung gesteuerte Speicherladeeinrichtung vorgesehen, mittels derer nach einem Ab- fallen des Speicherdruckes unter einen Schwellenwert pSu der Speicher wieder auf einen Druck ps aufladbar ist, der signifikant höher ist als der im Verbraucher genutzte Betriesbdruck, der z. B. mittels eines dem Verbraucher zugeordneten Druckvorgabeventils einstellbar ist. Das Druckversorgungsag- gregat dient auch zur kurzzeitigen Druckölversorgung mindestens eines weiteren hydraulischen Verbrauchers, z. B. eines der Drehbearbeitungsstation, die den Spannzylinder umfaßt, zugeordneten Werkzeugwechslers, mit dem verschiedene für die Bearbeitung des Werkstückes vorgesehene Werkzeuge der Bearbeitungsstation zugestellt werden können, wobei der - relativ kurzzeitige - Druckölbedarf eines solchen zusätzlichen Verbrauchers, bezogen auf die Zeiteinheit, signifikant höher sein kann als derjenige des mit definiertem Betriebsdruck pB zu betreibenden Verbrauchers, dessen Betriebsdruck pB über die Drehbearbeitungszeit hinweg weitgehend konstant sein sollte, um eine gute Bearbeitungsqualität des Werkstücks zu sichern.
Damit der zeitweise signifikant erhöhte Druckölbedarf gedeckt werden kann, ist die permanent im Sinne der Aufladung des Druckspeichers arbeitende Pumpe als Schrägscheibenaxialkolbenpumpe ausgebildet, deren Fördervolumen pro Rotorumdrehung selbsttätig einstellbar veränderbar ist.
Die bekannte Einrichtung ist aufgrund ihrer insoweit erläuterten baulichen und funktionellen Eigenschaften mit zumindest den folgenden Nachteilen behaftet:
Die bedarfsweise Einstellung der den Speicher aufladenden - ersten - Pumpe auf eine erhöhte Förderleistung nimmt wegen der hierbei zu beschleunigenden Massen, sei es im Sinne einer Erhöhung der Rotordrehzahl der Pumpe oder der Einstellung der Schrägscheibe gegen Rückstellkräfte, die durch die Pumpenkolben ausgeübt werden, verhältnismäßig viel Zeit in An- spruch, mit der Folge, daß in Fällen, in denen im Verlauf der Bearbeitung des Werkstückes mehrfach ein Werkzeugwechsel erforderlich ist, die hierfür insgesamt verbrauchte Zeit mit der Zeit vergleichbar wird, die das Werkstück der Bearbeitung unterworfen ist. Dies ist produktionstechnisch ungünstig, da die für den Werkzeugwechsel benötigten Zeitspannen in der Summe nach Möglichkeit deutlich kleiner sein sollten als die für die Bearbeitung des Werkstückes erforderliche Gesamtzeitspanne.
Hiermit einhergehend ist auch nachteilig, daß die den Speicher permanent aufladende Pumpe auf eine relative große maximale Fördermenge ausgelegt sein muß, um im Werkzeugwechselbetrieb einen für eine einigermaße kurz gehaltene Wechselzeit hinreichend hohe Fördermenge liefern zu können. Der mit der Speicherladepumpe verknüpfte Bauaufwand und Raumbedarf ist daher relativ hoch und mit entsprechend hohen Kosten verknüpft.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs genann- ten Art dahingehend zu verbessern, daß bei gleichwohl einfacherem und preisgünstigerem Aufbau derselben eine signifikante Verkürzung der Zeitspannen erzielt wird, innerhalb derer die bedarfsgerechte Druckölversorgung erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Hierdurch werden zumindest die folgenden Vorteile erzielt.
Dadurch, daß die normalerweise zur Kühlung benutzte Pumpe schon im Förderbetrieb arbeitet, wenn sie bedarfsweise in den Speicherladebetrieb umgeschaltet wird, steht deren volle Förderleistung sofort zur Aufladung des Druckspeichers zur Verfügung, so daß sich, abgesehen von der Schaltzeit des Umschaltventils, die im Bereich einiger weniger Millisekunden liegt, praktisch keinerlei Verzögerung des Ladebetriebes ergibt und die zur Nachladung des Speichers benötigte Zeitspanne minimiert wird. Die permanent in den Druckspeicher fördernde erste Pumpe kann auf eine vergleichsweise geringe Förderleistung ausgelegt sein, die lediglich dafür ausreichend sein muß, den durch den zugeordneten Verbraucher bedingten Leckölstrom auszugleichen und den Speicherdruck innerhalb eines be- grenzten Bereiches auf einem Mittelwert ps zu halten, der ausreichend ist, hiervon den Betriebsdruck pB des Verbrauchers abzuleiten. Die permanent in den Speicher fördernde Pumpe kann daher als eine relativ kleine und entsprechend preisgünstige Konstantpumpe ausgebildet sein.
Da die Zeitspannen, in denen die normalerweise zur Kühlung ausgenutzte Pumpe als Speicherladepumpe genutzt ist, deren Förderleistung sich zu derjenigen der permanent im Ladebetrieb arbeitenden Pumpe addiert, sehr kurz gehalten werden können, wird die Kühlwirkung nicht fühlbar beeinträchtigt, und es wird insgesamt trotz Reduktion des baulichen Aufwandes, insbesondere hinsichtlich der permanent im Ladebetrieb arbeitende Pumpe eine signifikante Verkürzung der Speicherladezeiten in Relation zu den für die Bearbeitung eines Werkstückes erforderlichen Bearbeitungszeiten erzielt.
In bevorzugter Gestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die normalerweise im nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb fördernde, den Kühlkreislauf speisende Pumpe auf eine Förderleistung ausgelegt, die dem doppelten bis dreifachen Betrag der Förderleistung der permanent im Ladebetrieb arbeitenden Pumpe entspricht.
Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist eine vorteilhafte Auslegung eines als druckgesteuertes Ventil ausgebildeten Speicherladeventils angegeben, das eine rasche und zuverlässige Umschaltung der normalerweise den Kühlkreislauf speisenden Pumpe in deren Speicherladebetrieb vermittelt. Unter Bedingungen, in denen während eines Bearbeitungsvorganges, insbesondere eines Feindrehvorganges, eine Umschaltung der zweiten, im Normalbetrieb der Einrichtung den Kühlkreislauf speisenden Pumpe nicht oder allenfalls sehr selten stattfinden sollte, ist es besonders zweckmäßig, wenn, entsprechend der bevorzugten Gestaltung der Einrichtung ein elektronischer oder elektromechanischer Drucksensor vorgesehen ist, der ein für den im Druckspeicher herrschenden Druck charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt, so daß mindestens die erste Pumpe z. B. mittels einer die Ausgangssignale des Drucksensors verarbeitenden elektronischen Steuereinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ansteuerbar ist. Eine hiernach erfolgende Steuerung der Förderleistung der Pumpe erfolgt zweckmäßigerweise so, daß eine einmal eingesteuerte Erhöhung der Förderleistung so lange beibehalten wird, bis der Druckwert wieder erreicht wird, bei dem die Druckbegrenzung des Druckversorgungsaggregats, z. B. durch das Ansprechen eines Druckbegrenzungsventils, wirksam wird, was z. B. anhand der Ausgangssignale des Drucksensors erkennbar ist und eine hiernach wieder mögliche Reduzierung der Förderleistung der "druckgesteuerten" Pumpe in kleinen Schritten nur soweit erfolgt, daß der Speicherdruck nur geringfügig unterhalb des Ansprechwertes der Druckbe- grenzung bleibt und auf jeden Fall oberhalb desjenigen Wertes gehalten wird, bei dem auch die zweite Pumpe in den Speicherladebetrieb umgeschaltet werden würde.
Wenn die Förderleistung der permanent im Ladebetrieb arbeitenden ersten Pumpe erhöht wird, so ist es in aller Regel auch zweckmäßig, gleichsinnig die Förderleistung der zweiten, den Kühlkreislauf speisenden Pumpe zu erhöhen, da eine hierdurch bedingte Verbesserung der Kühlwirkung des Kühlkreislauf im Sinne einer Erhöhung bzw. Verringerung der Abnahme der Viskosität des Drucköls wirkt und damit im Ergebnis den Bedarf nach einer er- höhten Öleinspeisung in den Verbraucherkreislauf reduziert. Zum Zweck der einfachen Gestaltung des Druckversorgungsaggregats und der einfachen Steuerbarkeit der beiden Pumpen desselben sind diese in bevorzugter Gestaltung als Konstantpumpen ausgebildet, die einen gemeinsamen Antriebsmotor mit steuerbarer oder regelbarer Drehzahl haben.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Änderung der Förderleistung der permanent im Speicherladebetrieb arbeitenden ersten Pumpe und/oder der den Kühlkreislauf speisenden zweiten Pumpe in Abhängigkeit von erfaßten Druckwerten im Verbraucherkreis ist es auch vorteilhaft, wenn ein Tempe- ratursensor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignale zu einer Steuerung der Förderleistung des Druckversorgungsaggregats gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 ausnutzbar sind.
Im Falle eines den Merkmalen des Anspruches 8 entsprechenden Einsatzes der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Druckölversorgung eines hydraulischen Spannzylinders einer Drehmaschine ist es von besonderer Bedeutung, daß Speicherladevorgänge, die unter Ausnutzung der zweiten Pumpe erfolgen, nicht innerhalb der Zeitspannen stattfinden, in denen eine Feinbearbeitung des jeweiligen Werkstückes erfolgt, da ansonsten durch Ladevor- gänge bedingte Druckschwankungen im Spannzylinder zu geringfügigen Änderungen der Spannkräfte in der Spannvorrichtung und dadurch zu sichtbaren "Spuren" - irregulären Stellen - der bearbeitenden Werkstückoberfläche führen können.
Es ist daher in einem solchen Einsatzfall besonders wichtig, alle Möglichkeiten der Betriebsdruckkonstanthaltung auszuschöpfen, bevor ein Speicherladevorgang unter Ausnutzung der den Kühlkreislauf speisenden Pumpe ausgelöst wird und daher zweckmäßig, wenn die Druckölversorgungseinrichtung mit einer Sensorik gemäß den Merkmalen des Anspruches 9 aus- gestattet ist, wobei ein Temperatursensor dieser Sensorik zweckmäßigerweise zur Steuerung der Kühlleistung eines ölkühlers, am einfachsten durch Steuerung der Kühlluftförderleistung eines Kühllüfters ausgenutzt wird, der eine weitere Möglichkeit bietet, die Viskosität des Drucköls durch Kühlung relativ hoch zu halten und damit Druckabfällen im Verbraucherkreislauf entgegenzuwirken.
Zur Erzielung einer guten Kühlwirkung kann es auch vorteilhaft sein, einen Ausgangsölstrom des Druckbegrenzungsventils des Druckversorgungsaggregats direkt zum Ölkühler zu leiten, wie gemäß Anspruch 11 vorgesehen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisch vereinfachtes elektrohydraulisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Druckölversorgung eines zur Betätigung einer Spannvorrichtung einer Drehmaschine vorgesehenen hydraulischen Zylinders, der über eine Drehdurchführung an das Druckversorgungsaggregat der Hydraulikeinheit ange- schlössen ist;
Fig. 2 Einzelheiten eines Speicherladeventils der Einrichtung gemäß Fig. 1.
Für die in Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Druckölversorgungseinrichtung sei lediglich zum Zweck der Erläuterung, d. h. ohne Beschränkung der Allgemeinheit, vorausgesetzt, daß als hydraulischer Verbraucher ein doppelt wirkender, linearer Hydrozylinder 11 vorgesehen sei, z. B. der Spannzylin- der einer hydraulischen Spannvorrichtung 12 einer durch diese repräsentierten, im übrigen nicht dargestellten Drehmaschine, wobei diese Spannvor- richtung 12 einerseits ein Spannen eines z. B. rundstabförmigen Werkstücks 13 "von außen" oder, andererseits, ein Spannen eines z. B. rohrförmigen Werkstückes 14 "von innen" ermöglicht, und wobei diesen alternativen Spannfunktionen der Spannvorrichtung 12 alternative Richtungen der Aus- lenkungen eines die rohrförmige Arbeitsspindel 16 auf einem Abschnitt ihrer Länge außenseitig umgebenden Zylindergehäuses 17 relativ zu einem spindelfesten Kolbenflansch 18 zugeordnet sind, durch den innerhalb des Zylindergehäuses 17 zwei ringförmige Druckräume 19 und 21 druckdicht gegeneinander abgegrenzt sind, durch deren alternative Druckbeaufschlagung und -entlastung die Richtung der Auslenkung des Zylindergehäuses 17 vorgebbar und damit die Art der Werkstückeinspannung wählbar ist.
Zur Auswahl der werkstückgerechten Art der Einspannung, die mittels der Spannvorrichtung erzielt werden soll, ist ein als Vier-Zwei- Wegemagnetventil ausgebildetes, insgesamt mit 22 bezeichnetes Funktionssteuerventil mit gerasteten Funktionsstellungen I und II vorgesehen, das durch alternative Erregung zweier Steuerwicklungen 23 und 24 von Schaltmagneten aus der jeweils zuvor eingenommenen Schaltstellung I und II in die dazu alternative Schaltstellung II bzw. I umschaltbar ist.
In der einen Schaltstellung I des Funktionssteuerventils 22 ist dessen Betriebsdruck (pB)-Anschluß 27 mit dem A-Verbraucheranschluß 28 verbunden und der T-Rücklaufanschluß 29 mit dem B-Verbraucheranschluß 31 des Funktionssteuerventils 22 verbunden. In der anderen Funktionsstellung II des Funktionssteuerventils 22 ist dessen pB-Versorgungsanschluß mit dem B-Verbraucheranschluß 31 verbunden und der T-Rücklaufanschluß 29, von dem eine Rücklaufleitung 26 "direkt" zum drucklosen Vorratsbehälter 32 des insgesamt mit 33 bezeichneten Druckversorgungsaggregats führt, mit dem A-Verbraucheranschluß 28 des Funktionssteuerventils 22 verbunden. Die Verbraucheranschlüsse 28 und 31 des Funktionssteuerventils 22 sind über eine an dem Spannzylinder 11 vorgesehene, insgesamt mit 34 bezeichnete Drehdurchführung und den Druckräumen 19 und 21 des Spannzylinders 11 einzeln zugeordnete, in dessen Gehäuse 17 integrierte bzw. an diesem fest montierte entsperrbare Rückschlagventile 36 und 37 mit je einem der Druckräume 19 bzw. 21 hydraulisch verbunden. Die beiden Rückschlagventile 36 und 37 sind in ihre Offenstellung gesteuert, wenn an einem der Verbraucheranschlüsse 28 oder 31 des Funktionssteuerventils 22 der Betriebsdruck pB ansteht, gelangen jedoch bei einem Abfall des Betriebs- druckes, d. h. wenn der am pB-Versorgungsanschluß 27 des Funktionssteuerventils anstehende Druck abfällt, in ihre Sperrstellung, so daß Drucköl aus den Druckkammern 19 und 21 des Spannzylinders 11 nicht abfließen kann und die Spannfunktion der Spannvorrichtung 12 zumindest für eine Sicherheitszeitspanne erhalten bleibt.
Zur Vorgabe des Betriebsdruckes pB, der je nach dem gewählten Spannmodus in den einen oder anderen Druckraum 19 oder 21 des Spannzylinders 11 zur Entfaltung der erforderlichen Spannkraft der Spannvorrichtung 12 eingekoppelt werden soll, ist ein Spanndruckvorgabeventil 38 vorgesehen, das zwischen den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 und den pB-Versorgungsanschluß 27 des Funktionssteuerventils 22 geschaltet ist.
Das Druckversorgungsaggregat 33 umfaßt zwei (Hoch)-Druckpumpen 41 und 42, die über diesen einzeln zugeordnete Druckölfilter 77 und 78 und diesen nachgeschaltete Ausgangsrückschlagventile 43 und 44 an den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 angeschlossen sind.
Die beiden Pumpen 41 und 42 haben einen gemeinsamen, elektrisch ge- steuerten Antriebsmotor 48 und sind daher, so lange dieser angesteuert ist, beide in Betrieb. Die Pumpen 41 und 42 sind als Konstantpumpen ausgebil- det, deren auf die Drehzahl des Antriebsmotors 48 bezogene Fördermengen Q] und Q2 verschieden sind.
Das Ausgangsdruckniveau des Druckversorgungsaggregats 33 ist mittels eines Druckbegrenzungsventils 49, das zwischen den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 und dessen drucklosen Vorratsbehälter 32 geschaltet ist, auf einen durch Einstellung der Vorspannung einer Ventilfeder 51 des Druckbegrenzungsventils vorgebbaren Wert pMax von z. B. 90 Bar begrenzt.
An den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 ist ein Druckspeicher 52 angeschlossen, der im Falle einer Fehlfunktion des Druckversorgungsaggregats 33 als "Hilfs'-Druckquelle für einen zeitlich begrenzten "Sicherheits"-Betrieb nutzbar ist, innerhalb dessen der Arbeitsbetrieb einer mit dem Spannzylinder 11 ausgerüsteten Bearbeitungsmaschine abgeschaltet werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Werkstück 13 bzw. 14 nicht mit hinreichender Sicherheit bis zum Stillstand der Arbeitsspindel 16 festgespannt bleibt.
Dieser Druckspeicher 52 ist so dimensioniert, daß der Speicherinhalt ausreicht, innerhalb der Sicherheitszeitspanne einen Druckabfall im jeweils genutzten Druckraum 19 bzw. 21 des Spannzylinders, der durch einen Leckölstrom bedingt ist, der über die von der Drehdurchführung 34 ausgehende Leckölleitung 53 zum Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggregats 33 abgeleitet ist, so lange hinreichend kompensieren zu können, d. h. die feste Einspannung des Werkstücks mittels der Spannvorrichtung 12 gewährleisten zu können, bis die Antriebsspindel 16 auf Stillstand abgebremst ist.
Die auf die Drehzahl des Antriebsmotors 48 bezogene Fördermenge Qi der einen Pumpe 41 und die damit fest korrelierte Fördermenge Q2 der anderen Pumpe 42 des Druckversorgungsaggregats 33 stehen in spezieller Auslegung der Druckölversorgungseinrichtung 10 im Verhältnis 1 : 3 zueinander.
Zwischen dem Druckausgang 54 der auf die größere Fördermenge Q2 aus- gelegten "größeren" Pumpe 42 und deren Ausgangsrückschlagventil 44 zweigt von dem Ausgangspfad 56 dieser Pumpe 42 ein über einen Ölkühler 57 zurück zum Vorratsbehälter 32 führender, insgesamt mit 58 bezeichneter, Umlaufströmungspfad ab, der mittels eines druckgesteuerten Umschaltventils 59, das die Funktion eines Speicherladeventils vermittelt, freigebbar und - bedarfsweise - absperrbar ist.
Das Druckversorgungsaggregat 33 der Druckölversorgungseinrichtung 10 ist auch zur Druckölversorgung eines weiteren, lediglich schematisch angedeuteten Verbrauchers 61 vorgesehen, der über eine (Hoch)- Druckversorgungsleitung 62 mit dem Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 verbunden ist und entweder über eine separate Rücklaufleitung oder einen mit der Rücklaufleitung 26 der Druckölversorgungseinrichtung 10 verbundenen Rücklaufleitungszweig 26' sowie über einen separaten oder mit der Leckölleitung 53 verbundenen Leckölleitungszweig 53' mit dem drucklosen Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggregats 33 verbunden ist.
Das Spanndruckvorgabeventil 38 ist dahingehend ausgelegt, daß durch - manuelle oder motorisch gesteuerte - Einstellung der Vorspannung seiner Ventilfeder 65 der am Betriebsdruckanschluß 27 des Funktionssteuerventils 22 bereitgestellte Betriebsdruck pB innerhalb eines weiten Bereiches einstellbar ist, z. B. zwischen 10 % und 90 % des am Druckausgang 39 bereitgestellten Ausgangsdruckes pA des Druckversorgungsaggregats, dem auch der Druck des im Druckspeicher 52 gespeicherten Drucköls entspricht. Durch diese Einstellbarkeit wird die bedarfsgerechte Anpassung der mittels der Spannvorrichtung 12 auf das jeweilige Werkstück 13 oder 14 auszuübenden Spannkräfte an die Stabilität des Werkstückes erzielt.
Das bedarfsweise als Speicherladeventil genutzte Umschaltventil 59 ist da- hingehend ausgelegt, daß es, ausgehend von einer Betriebssituation, in der der am Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats anstehende Ausgangsdruck pA größer ist als ein oberer Umschaltschwellenwert pSo, der z. B. um 2 bis 3 % niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 33, der dem durch das Druckbegrenzungsventil 49 vor- gegebenen Wert entspricht, seine Durchflußstellung einnimmt, in der die der Fördermenge nach größere Pumpe 42 in dem zur Ölkühlung ausgenutzten, nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb arbeitet, für den Fall, daß der Ausgangsdruck pA auf einen unteren Umschaltschwellenwert pSu absinkt, der um etwa 10 bis 15 % niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck des Druck- Versorgungsaggregats, in seine Sperrstellung gelangt, in der auch die größere Pumpe 42 über ihr Ausgangsrückschlagventil 44 zur Druckversorgung des Spannzylinders 11 beiträgt und die Wiederaufladung des Druckspeichers 52 vermittelt, und, sobald der Ausgangsdruck pA wieder auf den oberen Umschaltschwellenwert pSo angestiegen ist, wieder in seine Durchfluß- Stellung umschaltet, in der der Ausgangsölstrom der größeren Förderpumpe wieder zum Ölkühler 57 geleitet ist und die größere Ölpumpe 42 wieder im Umlaufbetrieb arbeitet.
Zu einer mehr in die Einzelheiten gehenden Erläuterung des Speicherlade- ventils 59 hinsichtlich seines prinzipiellen Aufbaues und seiner Funktion sei nunmehr auf die Fig. 2 Bezug genommen. Das Speicherladeventil 59 umfaßt eine insgesamt mit 59/1 bezeichnete Umschaltventileinheit und eine insgesamt mit 59/2 bezeichnete Steuereinheit. Die Umschaltventileinheit 59/1 umfaßt einen zylindrisch topfförmigen Umschaltkolben 81 , der in einer Ge- häusebohrung 82 druckdicht verschiebbar geführt ist und in dieser Gehäusebohrung einen Anschlußraum 83, an den der Druckausgang 54 der "größeren" Pumpe 42 angeschlossen ist, gegen einen Steuerraum 84 abgrenzt, der seinerseits mit einer Steuerkammer 86 der Steuereinheit 59/2 in kommunizierender Verbindung steht. Der Anschlußraum 83 steht über eine am Boden des topfförmig gestalteten Kolbens 81 angeordnete Drosselboh- rung 87 mit dem Steuerraum 84 in kommunizierender Verbindung, der seinerseits über eine entsprechend gestaltete Drosselbohrung 88 mit der Steuerkammer 86 der Steuereinheit 59/2 in kommunizierender Verbindung steht.
Die Steuerkammer ist gehäuseseitig durch zwei über eine radiale Schulter 89 aneinander anschließende, koaxiale Bohrungen 91 und 92 begrenzt. In der dem Durchmesser nach größeren Bohrung 91 ist ein Steuerkolben 93 druckdicht verschiebbar geführt, der auch die axial bewegliche Begrenzung einer Drucksensorkammer 94 bildet, in die der am Druckausgang 39 bzw. im Speicher 52 herrschende Druck pA eingekoppelt ist. Die kreisringförmige Übergangskante 96 zwischen der kleineren Bohrungsstufe 92 und einer konischen Erweiterung zu einer Bohrungsstufe 97 größeren Durchmessers bildet einen Ventilsitz für eine Ventilkugel 98, die von einer Ventilfeder 99 mit einstellbarer Federkraft Ff gegen den Ventilsitz 96 gedrängt wird. Der die Ventilfeder 99 enthaltende Entlastungsraum 101 ist über eine Abflußleitung 105 mit dem Vorratsbehälter 32 verbunden.
Die von der Ventilkugel 48 abdeckbare Querschnittsfläche A1 der kleineren Bohrungsstufe 92 ist kleiner als die durch den zylindrischen Steuerkolben 93 abgesperrte Querschnittsfläche A2 der größeren Bohrung 91 der Steuerein- heit 59/2. Der Steuerkolben 93 ist über einen schlanken Stößel 106 an der Ventilkugel 98 abgestützt.
Zur Erläuterung der Funktion des insoweit einem speziellen Aufbau nach erweiterten Speicherladeventils 59 sei von einer Situation der Inbetriebnah- me der Druckölversorgungseinrichtung 10 ausgegangen, in der die Ventilkugel 98 dichtend auf den Sitz 96 gedrängt ist und der Kolben 81 der Um- schaltventileinheit 59/1 durch eine schwache Rückstellfeder 102 in die Sperrstellung des Ventils gedrängt ist, in der der Anschlußraum 83 gegen den Ausgangskanal 103, an den z. B. der Kühler 57 gemäß Fig. 1 ang- schlossen ist, abgesperrt ist. Mit dem Ansteigen des Druckes pA am Aus- gang 39, dem im wesentlichen auch der in den Steuerraum 84 der Umschaltventileinheit 59/1 und in die Steuerkammer 86 der Steuereinheit 59/2 eingekoppelte Druck entspricht, sind die auf den Steuerkolben 93 wirkenden druckbedingten Kräfte zunächst ausgeglichen.
Das Kugelsitzventil 96, 98 der Steuereinheit 59/2 öffnet, sobald die Kraft, die daraus resultiert, daß die Ventilkugel 98 auf einer wirksamen Fläche A1 dem Druck pA ausgesetzt ist, größer ist als die eingestellte Vorspannung der Feder 99. Mit dem Öffnen dieses Kugelsitzventils wird die Steuerkammer 86 zum Vorratsbehälter 32 hin entlastet, desgleichen der Kolben 81 der Um- schaltventileinheit 59/1, deren Kolben gegen die Rückstellkraft der schwachen Rückstellfeder 102 in die Offenstellung der Umschaltventileinheit 59/1 gelangt.
Bedingt durch den Unterschied der Flächen A1 und A2 ist der Druck pSu, bei dem die Steuereinheit 59/2 wieder in den sperrenden Zustand ihres Kugelsitzventils gelangt, entsprechend dem Flächenverhältnis ^ I A2 niedriger als der Wert pSo, bei dem das Kugelsitzventil 96/98 aufgrund des in die Steuerkammer 86 eingekoppelten Druckes öffnet.
Zur Erläuterung der Funktion der insoweit nunmehr ihrem Aufbau nach beschriebenen Druckölversorgungseinrichtung 10 sei davon ausgegangen, daß das Funktionssteuerventil 22 schpn in seine dem vorgesehenen Spannmodus, zugeordnete Fv|pktionssJ flung, z. B. die Funktionsstellung I, geschaltet t, des weiteren der hierfür rj i?ruck zu beaufschlagende Druck- raurn^ des Spannzylinders 1 J und der Pfjypkspeicher 52 noch drucklos ^swrcl, demgemäß das Speicherladeventil 59 seifte Sperrstellung einnimmt und die Einleitung des Festspannvorgangs durch Einschalten des Antriebsmotors 48 der beiden Pumpen 41 und 42 erfolgt.
In diesem angenommenen Ausgangszustand der Druckölversorgungsein- richtung 10 darf der - nicht dargestellte - Antriebsmotor der Antriebsspindel 16 nicht aktivierbar sein, da die Spannvorrichtung 12 noch keinerlei Spannkraft entfaltet.
Zur Erkennung dieses Zustandes ist ein elektronischer oder elektromechani- scher Drucksensor 64 vorgesehen, der ein für den Speicherdruck bzw. den am Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 herrschenden Druck pA charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal ist einer lediglich schematisch dargestellten, zur Betriebssteuerung der Druckölversorgungseinrichtung 10 vorgesehenen elektroni- sehen Steuereinheit 66 zugeleitet, durch deren z. B manuell erfolgende Einschaltbetätigung zunächst der Antriebsmotor 48 der beiden Pumpen 41 und 42 eingeschaltet wird, die in dieser Anfangsphase des Spannbetriebes beide im Sinne eines raschen Druckaufbaus in dem zur Festspannung benutzten Druckraum 21 des Spannzylinders 11 sowie zu einer entsprechend raschen Aufladung des Druckspeichers 52 arbeiten.
In dieser einleitenden "Spann"-Betriebsphase der Druckölversorgungseinrichtung 10 wird in der Regel schon nach kurzer Zeit der obere Umschaltschwellenwert pso, bei dem das Umschaltventil 59 die größere Pumpe 42 selbsttätig druckgesteuert auf Umlaufbetrieb umschaltet, erreicht, was die elektronische Steuereinheit 66 anhand einer zeitlichen Verarbeitung - "Beobachtung" - des Ausgangssignals des Drucksensors 64 erkennt.
Im weiteren Betrieb der Druckölversorgungseinrichtung 10 vermittelt die elektronische Steuereinheit 66 das Einschalten des Antriebsmotors der Arbeitsspindel 16 und weitere Funktionen, deren nachfolgende Erläuterung als ausreichend für die Beschreibung des elektronisch-schaltungstechnischen Aufbaus der elektronischen Steuereinheit angesehen werden kann, dessen Realisierung von einem Fachmann der elektrohydraulischen Schaltungstechnik bei Kenntnis dieser Funktionen aufgrund gängigen Fachwissens zu erwarten ist.
Solche Funktionen sind mehr im einzelnen die folgenden:
Sinkt im Verlauf einer länger dauernden Bearbeitung des Werkstückes 13 oder 14 der Druck ps im Druckspeicher 52 mit mäßiger Änderungsrate ab, so reagiert die elektronische Steuereinheit 66 hierauf mit einer Ansteuerung des Pumpenantriebsmotors 48 im Sinne einer Erhöhung der Motordrehzahl und damit der Förderleistung der beiden Pumpen 41 und 42. Hierdurch wird durch Vergrößerung des Ölstromes, der über den Umlaufströmungspfad 58 durch den Kühler 57 geleitet wird, dessen Kühlwirkung erhöht, mit der Folge, daß ein über die Leckölleitung 53 zum Vorratsbehälter 32 hin abströmender Leckölstrom reduziert wird und der Druck im Druckspeicher 52 wieder ansteigt, letztlich mit der Folge, daß Druckschwankungen in dem für den Spannbetrieb ausgenutzten Druckraum 21 oder 19 des Spannzylinders 11 weitestgehend vermieden werden.
Als weitere Eingaben, die von der elektronischen Steuereinheit nach Plausi- bilitätskriterien zu Ansteuersignalen für den Antriebsmotor 48 der Pumpen 41 und 42 verarbeitet werden, durch die der Antriebsmotor 48 so angesteu- ert wird, daß eine Umschaltung des Umschaltventils 59 von Kühlbetrieb der größeren Pumpe 42 auf Druckerzeugungsbetrieb derselben weitgehend vermieden wird, sind der elektronischen Steuereinheit 66 zum einen das elektrische Ausgangssignal des elektronischen Temperatursensors 67, das ein Maß für die Temperatur im Vorratsbehälter 32 des Druckversorg ungsag- gregats 33 ist, und zum anderen ein elektrisches Drehzahlsignal zugeleitet, das ein Maß für die Drehzahl v ist, mit der die Antriebsspindel 16 rotatorisch angetrieben ist. Das temperaturcharakteristische Ausgangssignal des Temperatursensors 67 ist ein indirektes Maß für die Viskosität des Drucköls, mit dem der hydraulischer Verbraucher 1 betrieben wird; das drehzahlcharakteristische Eingangssignal der elektronischen Steuereinheit 66, das, je nach Typ des Antriebsmotors der Antriebsspindel 16 aus dessen Ansteuerung gewonnen werden kann oder mittels eines Drehzahlsensors 68 generierbar ist, der direkt die Drehzahl der Antriebsspindel 16 erfaßt, ist ein indirektes Maß für die thermische Belastung des zum Betrieb des Verbrauchers benutzten Drucköls und insofern ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, daß nen- nenswerte Leckölströme auftreten, die zu einem Druckabfall im Verbraucher führen können.
Steigt die Temperatur im Vorratsbehälter 32 des Druckversorgungsaggregats 33, die mittels des Temperatursensors 67 erfaßt wird, an, ohne daß gleichzeitig im Druckspeicher 52 ein nennenswerter Druckabfall auftritt, d. h. die Förderleistung der kleineren Pumpe 41 ausreicht, den Druckölbedarf des Spannzylinders 11 zu decken, so erzeugt die elektronische Steuereinheit ein Ausgangssignal, das die Drehzahl eines elektrischen Antriebsmotors 69 und damit die Luftförderleistung eines lediglich schematisch angedeuteten Kühl- lüfters 71 erhöht, der einen Kühlluftstrom erzeugt, der zu dem als öl-an-Luft- Wärmetauscher ausgebildeten Ölkühler 57 geleitet ist.
Diese Art der Temperaturüberwachung des in der Einrichtung 10 zirkulierenden Drucköls ist für den Fall zweckmäßig, daß die Spannvorrichtung mit relativ geringen Spannkräften, d. h. vergleichsweise geringem Druck im jeweils genutzten Druckraum 19 oder 21 des Spannzylinders 11 betrieben wird, die Arbeitsspindel 16 jedoch mit hoher Drehzahl angetrieben ist, so daß, bedingt durch die innere Reibung im Drucköl zwar eine erhebliche Temperaturerhöhung eintreten kann, der Leckölstrom jedoch wegen des re- lativ geringen Druckgefälles zwischen dem Antriebsdruckraum des Spannzylinders 11 und dem Vorratsbehälter 32 vergleichsweise gering bleibt. Diese Art der Öltemperaturregelung ist auch für den Fall zweckmäßig, daß die Einrichtung 10 zur Druckölversorgung eines weiteren Verbrauchers 71, z. B. eines hydrostatischen Drehlagers ausgenutzt ist, das mit einem zeitlich möglichst konstanten ölstrom betrieben werden soll.
Die elektronische Steuereinheit 66 vermittelt für den Fall, daß die Einrichtung 10 zur Druckölversorgung mehrerer elektrisch ansteuerbarer Verbraucher vorgesehen ist, auch die Reihenfolge ihres Ein- und Ausschaltens, vor- zugsweise so, daß die Häufigkeit von Umschaltvorgängen des Speicherladeventils 59 minimiert wird.
Bei dem in der Zeichnung durch ausgezogene Linien repräsentierten Ausführungsbeispiel ist der Ausgang 72 des Druckbegrenzungsventils 49 des Druckversorgungsaggregats 33 direkt mit einer zum Vorratsbehälter 32 führenden Abflußleitung 73 verbunden, über die durch manuelles Öffnen eines im Versorgungsbetrieb der Einrichtung 10 gesperrten Ablaßventils 75 der Druckspeicher 52 entleerbar ist. Zur "visuellen" Kontrolle der Entladung des Druckspeichers 52 ist ein hydromechanisches Manometer 74 vorgesehen, das unabhängig von einer Aktivierung der elektronischen Steuereinheit 66 eine Anzeige des Speicherdruckes vermittelt.
Gemäß einer zweckmäßigen Abwandlung der Druckölversorgungseinrichtung 10 ist der Abflußausgang 72 des Druckbegrenzungsventils 49 über eine gestrichelt eingezeichnete Abflußleitung 76 mit dem Umlaufströmungspfad 58 und dadurch unmittelbar dem Ölkühler 57 verbunden.
Gemäß einer weiteren Abwandlung der Druckölversorgungseinrichtung 10 ist anstelle der beiden Druckölfilter 77 und 78, die unmittelbar an die Druck- ausgänge der Pumpen 41 und 42 angeschlossen sind, nur ein einziges
Druckölfilter 79 vorgesehen, das zwischen den Druckausgang 39 des Druckversorgungsaggregats 33 und das Spanndruckvorgabeventil 38 ge¬ schaltet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Druckölversorgung eines mit einem definierten Betriebsdruck pB betriebenen hydraulischen Verbrauchers (11; 61), in dessen Betrieb ein signifikanter Leckölstrom auftritt, der zum Vorratsbehälter (32) eines Druckversorgungsaggregats (33) zurückgeleitet ist, das auch zu einer zeitweisen Druckölversorgung mindestens eines weiteren hydraulischen Verbrauchers ausgenutzt ist, wobei das Druckversorgungsaggregat eine erste, permanent im Sinne einer Aufladung eines als Druckquelie für den Verbraucher (11; 61) genutzten Druckspeichers (52) arbeitende Pumpe (41) umfaßt, sowie eine zweite Pumpe (42), die in einem nahezu leistungslosen Umlaufbetrieb einen Kühlkreislauf speist, in dem Hydrauliköl vom Vorratsbehälter (32) über einen Ölkühler (54) zurück zum Vorratsbehälter (33) des Druckversorgungsaggregats (33) strömt, und eine von einer
Drucküberwachungseinrichtung (59, 64) gesteuerte Speicherladeeinrichtung (41 , 42, 59) umfaßt, mittels derer nach einem Abfallen des Speicherdruckes unter einen Schwellenwert pSu der Speicher (52) wieder auf einen Druck ps aufladbar ist, der signifikant höher ist als der im Verbraucher genutzte Betriebsdruck pB, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Pumpe (41) auf eine Förderieistung ausgelegt ist, die ausreichend ist, einen vorgegebenen Betrag des Leckölstro- mes zu decken und den Speicherdruck innerhalb eines zulässigen Variationsbereiches auf einem Wert ps zu halten, mit dem eine hinrei- chende Stabilität des Betriebsdruckes pB verknüpft ist, den der Verbraucher (11 ; 61) benötigt, und daß die Speicherladeeinrichtung ein druckgesteuertes Umschaltventil (59; 59/1, 59/2) umfaßt, das bei einem Abfall des Speicherdruckes unter den unteren Umschaltschwellenwert psu die zweite Pumpe (42) in einen Ladebetrieb umschaltet, in dem auch diese Pumpe die Aufladung des Druckspeichers (52) und die Druckversorgung des Verbrauchers (11) vermittelt, und, nachdem der Speicher (52) wieder auf einen signifikant höheren Umschaltschwellenwert pso aufgeladen ist, die zweite Pumpe wieder auf Umlaufbetrieb zurückschaltet.
Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pumpe (42) auf eine signifikant höhere Förderleistung ausgelegt ist als die erste, zur Leckölkompensation vorgesehene Pumpe (41), vorzugsweise eine Förderleistung, die dem doppelten bis dreifachen Betrag der Förderleistung der ersten Pumpe (41) entspricht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherladeventil (59) als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist, dessen unterer Umschaltschwellenwert pSu, bei dessen Unterschreiten es die Umschaltung der zweiten Pumpe (42) von Umlaufbetrieb auf Ladebetrieb vermittelt, um 5 % bis 20 % niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats (33), der durch die Einstellung eines Druckbegrenzungsventils (49) vorgegeben ist, und dessen oberer Umschaltschwellenwert pSo, bei dessen Überschreiten das Speicherladeventil (59) die zweite Pumpe (42) wieder in deren Umlaufbetrieb zurückschaltet, um 1 % bis 3 % niedriger ist als der maximale Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats (33).
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß mindestens die erste Pumpe (41) nach Maßgabe des
Ausgangssignals eines elektronischen oder elektromagnetischen Drucksensors (64) derart ansteuerbar ist, daß sich mit sinkendem Druck im Verbraucherkreislauf die Förderleistung der ersten Pumpe (41) kompensatorisch erhöht.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit einer Änderung der Förderleistung der ersten Pumpe (41) auch die Förderleistung der zweiten Pumpe (42) gleichsinnig ändert.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pumpen (41 und 42) als Konstantpumpen ausgebildet sind, die von einem gemeinsamen Elektromotor (48) mit Steuer- oder regelbarer Drehzahl angetrieben sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer oder elektromechanischer Temperatursensor (67) vorgesehen ist, der ein vorzugsweise für die Temperatur des Hydrauliköls im Vorratsbehälter charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt, und daß eine auf dieses Ausgabesi- gnal ansprechende elektronische Steuereinheit (66) vorgesehen ist, die in monotoner Relation mit einer Zunahme der Öltemperatur eine Erhöhung der Förderleistung mindestens der ersten Pumpe (41) einsteuert.
8. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch deren Einsatz zur Druckölversorgung eines hydraulischen Spannzylinders (11), mit dem eine Spannvorrichtung (12) betätigbar ist, mittels derer ein Werkstück drehfest an einer rotatorisch antreibbaren Arbeitsspindel (16) einer Werkzeugmaschine festlegbar ist, wobei
a) der Kolben des Spannzylinders drehfest mit der Arbeitsspondel
(16) verbunden ist und die Druckeinkopplung in einen zum
Spannen - Außen- oder Innenspannen - der Spannvorrichtung (12) jeweils genutzter Druckraum (19 oder 21) des Spannzylin- ders (11) über eine hydraulische Drehdurchführung (34) erfolgt, desweiteren
b) zur Vorgabe des Betriebsdruckes pB, den der Spannzylinder (11) erfordert, ein Spanndruckvorgabeventil (38) vorgesehen ist, das als Druckminderventil mit einstellbarem Ausgangsdruck pB ausgebildet ist und
c) zwischen des Spanndruckvorgabeventil (38) und den Spannzy- linder (11) ein vorzugsweise elektrisch ansteuerbares Funktionssteuerventil (22) mit gerasteten Funktionsstellungen (I und II) geschaltet ist, die den alternativen Spannbetriebszuständen - Außen- und Innenspannen - des Spannzylinders (11) bzw. der Spannvorrichtung (12) zugeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuereinheit vorgesehen ist, die die Förderleistung mindestens der ersten Pumpe (41) und vorzugsweise beider Pumpen (41 und 42) als Funktion der Betriebstemperatur, der Spindeldrehzahl und der Spannkraft des Spannzylinders selbsttätig einstellt, vorzugsweise im Sinne einer linearen Überlagerung der diesen Parametern zugeordneten Stellgrößen.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Ölkühler (57) einen Kühllüfter (71) mit steuerbarer
Kühlluftförderleistung umfaßt.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (72) eines zur Vorgabe eines maximalen Ausgangsdruckes des Druckversorgungsaggregats (33) vorgesehenen Druckbegrenzungsventils (49) an einen Umlaufströmungspfad (58) angeschlossen ist, der das Umschaltventil (59) mit dem Ölkühler (27) verbindet.
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