DE493679C - Steuerung fuer hydraulisch angetriebene Maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für hydraulisch angetriebene Maschinen, bei denen Vorschub und Rücklauf durch einen Kolben erfolgt, dessen hohle Kolbenstange eine feststehende hohle Stange umschließt. Zweckmäßig wird bei derartigen Maschinen die Druckflüssigkeit durch eine ständig umlaufende Pumpe gefördert. Bei hydraulisch gesteuerten Räummaschinen, für die die Steuerung nach der Erfindung vorzugsweise bestimmt ist, kommt es darauf an, daß die Steuervorrichtung unabhängig λόπ der Länge des jeweils erforderlichen Hubes nach jedem Hub so auf die Pumpe einwirkt, daß ein Fördern von Druckflüssigkeit unterbleibt, und daß die Förderung erst wieder beginnt, wenn die Steuervorrichtung von Hand für Arbeitslauf oder Rücklauf eingestellt wird.

Zu diesem Zweck sind die von einem hin und her gehenden Maschinenteil beeinflußten Anschläge -durch ein gemeinsames Gestänge einerseits mit dem Steuerschieber und anderseits mit der Pumpe verbunden .und bringen nach jedem Hub den Schieber in eine Mittelstellung, in der er die Verbindung zwischen den beiden Seiten des Arbeitskolbens unterbricht, während gleichzeitig die Förderung der Pumpe auf Null eingestellt wird. Wird ■- der Schieber von Hand in die eine oder andere Endstellüng gebracht, so bewirkt dabei gleichzeitig das Gestänge eine Förderung der Pumpe in der einen oder anderen Richtung-, ' und der Schieber "ist so. eingerichtet, daß er bei der Einstellung für Arbeitshub die Saug- und Druckseite der Pumpe mit den beiden Seiten des Arbeitskolbens, bei der Einstellung für Rückhub dagegen die beiden Seiten des ■ Arbeitskolbens unmittelbar miteinander verbindet.

Zur Ausführung der Erfindung können die einzelnen Teile und Leitungen in verschiedener Weise zur Erzielung des gleichen End- zwecks angeordnet sein; die bisher beschriebene Anordnung ist nur die vorzugsweise angewandte Ausführungsfbrm. Die Anwendung der Erfindung ist weder auf waagerechte Zylinder noch auf eine Räummaschine beschränkt, vielmehr ist sie ganz "allgemein bei hydraulischen Systemen verwendbar, die dazu. dienen sollen, einen hin und her gehenden Teil langsam und mit großer Kraft beim Arbeitshub in der einen Richtung und beim ■" arbeitslosen Rücklauf in der anderen Richtung zu verschieben. .

In der Zeichnung· ist

Abb. r eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung der vorzugsweise ver- ■ wendeten Ausführungsform der Erfindung.

Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Strömungsrichtung beim Rücklauf des Kolbens an. Abb. 2 zeigt den Steuerschieber der Abb. ι in geschlossener Stellung beim Hubwechsel. In der Zeichnung ist mit io das Gestell einer waagerechten Räummaschine mit gezogener Räumnadel angedeutet. Auf diesem wird ein Werkzeughalter 12 durch eine Zugstange 14 hin und her bewegt. Die Zugstange wird beim Arbeitshub durch den Kolben 18 nach rechts bewegt, der an ihrem Ende innerhalb des Hauptzylinders 16 befestigt ist. In der vorzugsweise zur Anwendung kommenden Ausführungsform der Erfindung hat die Zugstange die Form eines Rohrs, dessen durch den Kolben hindurchgehendes Ende offen und dessen dem Werkzeughalter 12 zugewendetes Ende geschlossen ist. Durch eine Pumpe 20 von beliebiger Bauart wird eine geeignete Flüssigkeit, gewöhnlich Öl, in der Art eingepumpt, daß sie einmal in den Zylinderraum 19 auf der Vorderseite des Kolbens gedrückt wird und so den Kolben 18 bei seinem Arbeitshub antreibt und das andere Mal in den Raum 21 innerhalb der mit dem Rohr 22 teleskopartig verbundenen Zugstange gedrückt wird. Letzterer Raum. 21 wird im nachfolgenden als »Rücklaufkammer« und der vorerwähnte Raum 19 im Zylinder an der Vdrderseite des Kolbens als »Arbeitskammer« bezeichnet. In jedem der beiden Fälle wird das als Druckflüssigkeit benutzte Öl gleichzeitig aus der anderen Kammer herausgeschafft. Dies bedingt eine Umkehrung der Flüssigkeitsströmung, die entweder durch Änderung der Ausströmungsrichtung der Pumpe oder durch andere geeignete Mittel bewirkt werden kann. Die Pumpe 20 ist schematisch als eine Drehkolbenpumpe mit exzentrischer KoI-bentrommel dargestellt, bei der die Kolben dauernd in der gleichen Richtung umlaufen und bei der die Fördermenge veränderlich ist. Bei Pumpen dieser Art hört die Strömung auf, sobald Kolbentrommel und Zylinder konzentrisch zueinander stehen, da in diesem Falle der Hub der Kolben gleich Null ist. Wird die Kolbentrommel über die Mitte der Exzentrizität nach der anderen Seite hin verstellt, so erfolgt die Strömung in entgegengesetzter Richtung. Solche elektrisch angetriebenen Pumpen sind bekannt, und die Einzelheiten derselben sind daher hier nicht naher dargestellt.

In der vorzugsweise zur Verwendung kommenden Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgleichkammer 23 auf der druckfreien Seite des Kolbens 18, d. h. rechts, mit Öl gefüllt und durch eine ständig offene Leitung mit einem erhöht aufgestellten Ölbehälter 24 verbunden. Durch den rechten Zylinderdeckel des Hauptzylinders 16 und durch die Ausgleichkammer 23 führt ein am rechten Zylinderdeckel befestigtes Rohr 22 hindurch, das teleskopartig mit der hohlen Zugstange 14 verbunden ist. Dieses Rohr 22 ist in die hohle Zugstange 14, erforderlichenfalls unter Zuhilfenahme einer Dichtung, so eingepaßt, daß diese sich gerade noch leicht auf ihm verschieben kann, so daß hier wenig oder gar kein Öl aus dem Innern der Zugstange austritt. Das feste Rohr 22 ist durch ein Rohr 26 mit einem Rohr 25 verbunden, in das die Pumpe 20 Öl unter geringem Druck hineinpumpt. Das Öl wird auf diese Weise in die Rücklaufkammer 21 gefördert. Ein an der Rohrleitung 26 angeordnetes Sicherheitsventil 27 kann so eingestellt werden, daß es sich bei geringem Druck, der den zum Rücklauf der Stange 14 und des Werkzeughalters erforderlichen Druck nur wenig übersteigt, öffnet. So erwies sich beispielsweise bei einer Maschine; nach der Erfindung, bei der die Rücklauf kammer 21 im Innern der Zugstange einen Durchmesser von 5,5 cm hatte, eine Einstellung des Sicherheitsventils auf 15 kg/cm² Öffnungsdruck als geeignet, für den Fall des Eintritts eines außergewöhnlichen Widerstandes den erforderlichen Schutz zu gewähren. Das Sicherheitsventil 27 hat gewöhnlich einen Ablauf in einen Behälter 30, der in der Zeichnung unterhalb der Vorrichtung angeordnet ist, und in den auch ein Ablauf rohr 29 für das durch Undichtigkeiten der Pumpe austretende Öl und ein Ablaufrohr eines Sicherheitsventils 37 münden, das an dem von der Pumpe 20 zur Arbeitskammer 19 führenden Hochdruckrohr 36 angeordnet ist. Das Sicherheitsventil 37 für diesen Teil des Rohrleitungssystems muß bei einer Maschine der angegebenen Art so eingestellt werden, daß es sich nur bei sehr hohem Druck, beispielsweise 150 kg/cm², öffnet, wenn das in die Arbeitskammer 19 beim Arbeitshub gepreßte öl bei der Fortbewegung des Kolbens 18 und damit der Räumnadel einen übermäßig hohen Widerstand zu überwinden hat. Rohr 46 zwischen den Enden des Hauptzylinders 16, also zwischen der Arbeitskammer 19 und der Ausgleichkammer 23, dient als Umgehungsleitung für den Kolben. In dieser Umgehungsleitung befindet sich ein Schieber 47, der durch eine Stange 48 gesteuert wird. Durch den gleichen Schieber kann auch mittels des Rohres 46 die Verbindung zwischen der Niederdruckleitung 25 der Pumpe und der Avisgleichkammer 23 des Hauptzylinders 16 geregelt werden. Hierzu wird ein Durchlaß von dem Rohr 26 zur Umgehungsleitung 46 derartig gesteuert, daß das Öl aus der Pumpe nur in das Rohr 26 und durch dieses in die Rücklauf kammer 21 tritt, wenn die Pumpe Öl in die Niederdruckleitung 25 und hierdurch in die Rücklaufkam-

mer 2i fördert; bei der Förderung des Öls von der Pumpe in die Arbeitskammer 19 wird der Schieber 47 dagegen so eingestellt, daß das öl aus beiden Rohren 26 und 46, also sowohl aus der Rücklauf kammer 21 wie auch aus der Ausgleichkammer 23, zur Pumpe fließt. Bei Pumpen der angegebenen Art werden derartige Umsteuerungen durch die Bewegung des einen oder des anderen Elements der Pumpe bewirkt. Im vorliegenden Falle geschieht dies durch, eine Steuerstange 50, die entweder von Hand mittels eines Hebels 52 oder selbsttätig verstellt wird. Die selbsttätige Verstellung erfolgt mittels eines Anschlags 54 am Werkzeughalter, indem dieser gegen einen mit dem Hebel 52 und der Stange 50 verbundenen Anschlag 53 bzw. 55 stößt, wodurch die Rücklaufbewegung (Pfeilrichtimg) bzw. der Arbeitshub beendigt wird. Diese Anordnungen

ao können je nach den Erfordernissen, in geeigneter Weise abgeändert werden, jedoch ist es für die Zwecke der Erfindung nötig, daß die Steuerstange 50 der Pumpe, gleichviel in welcher Weise sie angetrieben wird, auch mit der Schieberstange 48 verbunden ist, s© daß beim Umsteuern der Pumpe gleichzeitig auch der Schieber 47 umgesteuert wird. Der Steuerschieber 47 soll so angeordnet sein, daß, sobald die Fördermenge der Pumpe gleich Null wird, die Verbindung des Rohrs46 mit der Arbeitskammer 19 unterbrochen wird, und daß, sobald die Pumpe in entgegengesetzter Richtung zur Herbeiführung des Rücklaufs zu fördern beginnt und diese Fördermenge allmählich anwächst, der Teil des Schiebers, der die Verbindung zwischen 46 und 26 absperrt, sich gleichzeitig mit dem Beginn der Förderung und deren Anwachsen öffnet. Unter diesen Umständen ermöglicht es die Erfin-

dung, daß der Elektromotor oder der sonstige j Antrieb der Pumpe dauernd mit voller Ge- J schwindigkeit läuft, und daß ferner die Fördermenge der Pumpe außer im Augenblick des Umsteuerns oder beim Anhalten stets der maximalen Leistungsfähigkeit der Pumpe entspricht. Die Pumpe, kann daher so bemessen werden, daß sie eine Förderleistung hat, wie zur Herbeiführung der größten Geschwindigkeit beim Arbeitshub erforderlich ist, d. h. wie sie erforderlich ist, um die Arbeitskammer 19 unter einen Druck von beispielsweise 150 kg/cm² zu setzen. Zur Beobachtung des Druckes in der Arbeitskammer ist ein Manometer 19' vorgesehen. An diesem kann der Widerstand, den das Werkstück dem Hub entgegensetzt, verfolgt werden, so daß der Arbeiter weiß, wann er wegen Eintretens eines außerordentlich großen Widerstandes die Geschwindigkeit der Pumpe verringern muß. Gleichzeitig erfährt der Arbeiter hierdurch auch, um wieviel er die Geschwindigkeit der Pumpe steigern muß, wenn diese gerade mit einer geringeren Fördermenge arbeitet als der maximalen. Für die gewöhnliche Arbeit kann die Durchschnittsgeschwindigkeit so bemessen werden, daß sie der größten Fördermenge der Pumpe entspricht.

DieArbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Angenommen, daß die Umsteuerung der Vorrichtung durch Umkehrung der Strömungsrichtung der Pumpe erfolgt, wo der Steuerschieber 47 noch weiter links liegt, wie in Abb. 2 dargestellt ist, so entnimmt die Pumpe beim Arbeitshub der Maschine Öl aus der Rücklauf kammer 21 durch Rohr 26 und aus der Ausgleichkammer 23 durch Rohr 46 und drückt es in die Arbeitskammer 19 durch Rohr 36. Die hierbei aus der Ausgleichkammer 23 infolge des Vordrückens des Kolbens 18 herausgepreßte Ölmenge ist aber größer als So die ölmenge, die die Arbeitskammer 19 aufnimmt, wegen des Durchmesserunterschiedes zwischen Stange 14 und Rohr 22. Der hierbei entstehende Überschuß von Öl wird in den Behälter 24 übergeführt. Wird der Arbeitshub durch Umsteuern der Stange 48 beendet, so hört im Augenblick des Umsteuerns der Pumpe alle Strömungsbewegung auf. Mit dem Beginn des Rückwärtslaufs (Pfeilrichtung) bewirkt das weitere Verschieben der Steuerstange 48 nach rechts, daß das öl aus der Arbeitskammer 19 heraustritt und durch die Pumpe über das Rohr 26 in die Rücklaufkammer 21 gedrückt wird, die sich wegen ihres geringen Rauminhalts sehr schnell füllt, wodurch der Werkzeughalter, die Zugstange und der Kolben 18 mit einer im Verhältnis zu ihrer Fortbewegung beim Arbeitshub großen Geschwindigkeit in die Anfangsstellung finden nächsten Arbeitshub zurückgeführt werden. Der Überschuß des Öls, das durch das Vorrücken des Kolbens 18 nach links aus der Kammer 19 herausgepreßt wird, fließt durch die Umgehungsleitung 46 in die Ausgleichkammer 23. Dabei wird aus dem Behälter 24 noch so viel Öl angesaugt, als erforderlich ist, die Wandstärke der Zugstange 14 auszugleichen.

Es ist nicht erforderlich, daß die Ausgleichkammer 23 öl enthält. Dieser Teil des Zylinders 16 kann vielmehr gegen die Atmosphäre offen sein, in welchem Falle beim Rücklauf die aus der Arbeitskammer 19 kommende Ölmenge durch das Rohr 46 unmittelbar in den Behälter 24 geleitet wird, aus dem sie beim Arbeitshub durch die Pumpe in die Arbeitskammer zurückkehrt. Die Füllung der Kammer 23 mit Öl ist jedoch zweckmäßig, um den Eintritt von Luft am Umfang des Kolbens 18 in die arbeitende Ölmenge zu verhindern, da sie sonst nachgiebig" werden würde. Auch erübrigt die Ölfüllung der Kammer 23 die An-

bringung einer Dichtung zwischen dem festen Rohr 22 und der auf diesem gleitenden Zugstange 14.- Der Austritt einer geringen Ölmenge, der alsdann noch vorkommen kann, verringert die Geschwindigkeit beim Rücklauf nur sehr wenig und macht eine Ableitung für die ausgetretene Flüssigkeit entbehrlich.

Enthält das Öl Luft, so wird es zusammendrückbar und nachgiebig, wodurch dieZwangsläufigkeit der Räumnadel leidet und der Vorschub ungleichmäßig werden kann. Zur Entfernung der Luft aus dem öl ist der Behälter 24 im obersten Teil der Vorrichtung angeordnet und durch ein Rohr mit dem höchsten Punkt der Ausgleichkammer 23 verbunden, so daß etwa in das System eingedrungene Luftblasen, die mit dem Öl an diese Stelle geführt werden und an die Oberfläche aufsteigen, in den Behälter 24 gelangen und entweichen. Einen ähnlichen Ausweg für die Luft aus der Arbeitskammer 19 bietet ein mit dem Behälter 24 verbundenes Rohr und ein Ventil 64, das sich bei einem Druck in der Arbeitskammer schließt, sich "dagegen unter dem Druck einer Zwischenfeder 65 öffnet, solange es nicht durch andere Umstände beeinflußt wird. Die Feder ist so schwach, daß sie das Ventil auch während des Rücklaufs des Kolbens 18 unter dem geringen Druck des aus der Kammer 19 ausfließenden Öls nicht öffnen kann, sondern nur am Ende eines jeden Rücklaufhubes, und zwar so lange, als kein Druck oder keine Strömung in dem Öl vorhanden ist. Dieses periodische Öffnen der Arbeitskammer gegen den unteren Teil des Ölgefäßes ermöglicht ein Aufsteigen und Entweichen der etwa in der Kammer enthaltenen Luft und bewirkt gleichzeitig, daß sich die Kammer am Anfang eines jeden Arbeitshubes mit Öl füllt." In der gezeichneten Ausführungsform enthält das Schiebergehäuse einen längsverschiebbaren Körper 47, der von einer Seite und nach der Arbeitskammer hin durchbohrt ist. Das Öl aus der Arbeitskammer kann in diese Bohrung eintreten, wenn der Schieber 47 sich in einer Stellung befindet, in der er die Umgehungsleitung 46 geöffnet halten soll. Außerdem stehen Arbeitskammer und Pumpe jederzeit in Verbindung durch eine den Schieber umgehende Ringnut 47' im Gehäuse.

Es kann noch eine Umlaufpumpe 60 angeordnet werden, die beständig oder von Zeit zu Zeit Öl aus dem Ablaufgefäß 30 in den Behälter 24 hineinpumpt. Letzterer erhält alsdann ein Überlaufrohr 61 zum Gefäß 30.

Der Behälter 24 braucht nicht notwendig oberhalb des Hauptzylinders 16 angeordnet zu sein, und es ist auch nicht erforderlich, daß sich das Gefäß 30 unterhalb der Sicherheitsventile 37, 27 und der Pumpe 20 befindet. Die beiden Gefäße können zu einem einzigen Gefäß vereinigt werden, das sich entweder oben oder unten in der Vorrichtung befinden kann. Liegt der Behälter 24 tiefer als der Zylinder 16, so muß das aus der Ausgleichkammer 23 kornmende Rohr unter die Oberfläche des Öls in dem Behälter tauchen, damit es angesaugt werden kann. Um in diesem Falle das Öl luftfrei zu halten, kann ein Entlüftungsventil angebracht werden, das in eine am höchsten Punkte des Ölsystems angeordnete kleine Schale ausmündet und das mit einem Ventil in der tiefsten Leitung des Systems verbunden ist, um ein Herauslaufen des Öls während der Öffnung des Entlüftungsventils zu vermeiden, wenn infolge öffnung des Entlüftungsventils kein Verschluß vorhanden ist.

Dadurch wird die Umlaufpumpe 60 überflüssig. In der bisherigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Umkehrung der Strömung durch Umkehrung der Förderrichtung der Pumpe bewirkt wird, jedoch kann selbstverständlich die gleiche Wirkung dadurch erhalten werden, daß. man durch geeignete Vorrichtungen die Verbindungen mit der Ansaugleitung und der Ausstoßleitung der Pumpe ■ vertauscht, während die Pumpe selbst ständig in der gleichen Richtung mit ihrer bestimmten vollen Geschwindigkeit arbeitet. Es muß dabei nur die Anordnung getroffen werden, daß die Strömung der Pumpe aussetzt, während beide Öffnungen geschlossen sind, und es können auch andere Veränderungen angebracht werden. Bei den Räummaschinen mit waagerechtem Zug, mit denen die Vorrichtung nach der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, verbunden werden soll, ist es schon seit langem ein ungelöstes Problem, einen kräftigen und sicheren Antrieb zu finden, durch den die Räumnadel beim Arbeitshub mit geeigneter Geschwindigkeit vorgezogen und schnell wieder in die Bereitschaftsstellung für den nächsten Arbeitsgang zurückgeführt wird, da eine Vorrichtung, die für den einen Hub· geeignet war, sich für den anderen Hub als wenig zweckmäßig erwies, und zwar auch bei hydraulischem Antrieb, Die vorliegende Erfindung stellt dadurch, daß sie den kleinen Rücklaufzylinder (Rücklaufkammer"21) als Zugstange benutzt, für die Zurückführung der Flüssigkeit eine Umgehungsleitung 46 verwendet und für die dauernde Befreiung des Öls von Luft sorgt, einen Antrieb dar, der die Wirkung der Pumpe gleichzeitig für den Rücklauf nutzbar macht. Die Arbeit der Räumnadel wird' dabei zwangsläufig und sicher, und die Widerstahdsänderungen in dem Werkstück bleiben ohne Einfluß. Die Trägheit der bewegten Teile ist sehr gering' und in jedeaiTeil des Hubes wird der gerade notwendige Betrag von Kraft aufgewendet. Die Erfindung kann mit Vorteil auch für andere Räummaschinen und für" Ma-

schinen anderer Art verwendet werden, so daß die in der Zeichnung schematisch angedeuteten Bruchstücke des Maschinengestells auch das Gestell einer anderen Maschine darstellen können.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Steuerung für hydraulisch angetriebene Maschinen mit umlaufender Pumpe, bei denen der Vorschub und Rücklauf durch einen Kolben erfolgt, dessen hohle Kolbenstange einefeststehendehohle Stange umschließt, insbesondere für Räummaschinen mit waagerechtem Zug, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem hin und her gehenden Maschinenteil (12) beeinflußten Anschläge (53, 55) für den umsteuerbaren Schieber (47) durch ein gemeinsames Gestänge (48, 52, 50) mit der Pumpe (20) so in Verbindung stehen, daß der Steuerschieber (47) nach jedem Hub eine Mittelstellung (Abb. 2) einnimmt, in der die Verbindung (46) zwischen den beiden Seiten (19, 23) des Arbeitskolbens (18) unterbrochen und die Förderung der Pumpe auf Null eingestellt ist, während nach Umlegung des Steuerschiebers von Hand in die eine Endstellung für den Arbeitshub die genannte Verbindung (46) über die nunmehr fördernde Pumpe und nach Umlegung des Steuerschiebers in die andere Endstellung für den Rückhub jene Verbindung (46) unmittelbar zwischen den beiden Seiten des Arbeitskolbens bewirkt ist. " 35"
2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen offenen Behälter (24) an dem höchsten Punkt der Leitung, der mit der einen Seite (23) des Kolbens unmittelbar und mit der anderen, der Arbeitsseite (19), über ein Rückschlagventil (64) verbunden ist, das bei Druck in der Leitung die Verbindung mit der Arbeitsseite des Kolbens unterbricht, jedoch selbsttätig sich öffnet, wenn kein Druck vorhanden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen