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Hydraulische Antriebseinrichtung an Werkzeugmaschinen Die Erfindung
betrifft eine hydraulische Antriebseinrichtung an Werkzeugmaschinen, izisbesondere
Fräsmaschinen, und befaßt sich finit dem Vorschlage, einen Hauptstrom von einer
bestimmten Quelle in Teilströme zu unterteilen, deren jeder bestimmt und selbstt:itig
auf einem vorbestimmten volumetrisch konstanten Verhältnis zum anderen unabhängig
von Schwankungen der Viskosität oder des Arbeitswiderstandes gehalten wird. Auch
bezieht sich die Erfindung auf zusätzliche Verbesserungen in Form von Verfeinerungen
in der Regelungseinrichtung, welche es ermöglichen, den für den Motorantrieb wirklich
verfügbaren Anteil in Einklang mit der Einstellskala der Drossel trotz der unvermeidlichen
Undichtheit in irgendwelchem Teil zu halten. Ferner handelt es sich um die Anordnung
von vorzugsweise handverstellbaren Hilfsmitteln bei solchem System zum auswählenden
Festlegen oder Einstellen der Unterteilung des Stromes in der Weise, daß der wirksam
für den Motorantrieb verfügbare Anteil des Stromes dann selbsttätig in sehr engen
Grenzen konstant gehalten wird.
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Die durch eine bestimmte Leitung fließende Ühnenge ist bei Herkunft
von einer Quelle konstanten Druckes (bei Nichtvorhandensein einer Zweigleitung oder
Lj'ndichtheit) eine Funktion des Wertes eines gegebenen Widerstandes in dieser Leitung.
Da der Anfangsdruck in diesem Falle konstant angenommen worden ist, so schwankt
die Stromstärke in gewissem umgekehrtem Verhältnis zum Widerstande. Sollte der Widerstand
veränderlich sein, wie im Falle eines Schwankungen im Arbeitswiderstande unterworfenen
(bei Fehlen einer Hilfsregelung) Motors, so wird dessen Geschwindigkeit langsamer,
wenn der Arbeitswiderstand wächst. Für einen bestimmten unveränderlichen Arbeitswiderstand
kann man in diesem besonderen Falle denn Motor mit einer ausgewählten Geschwindigkeit
dadurch laufen lassen, daß man einen einstellbaren Widerstand (Drossel) einführt,
der auf einen geeigneten Wert eingestellt ist; schwankt aber der Arbeitswiderstand
nun, wie dies meist eintritt, dann ,vird die Geschwindigkeit des Motors ebenfalls
schwanken.
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Wird aber der Druck von einer Quelle ausgesprochen konstanten Volumens
hergeleitet, so werden- (wieder unter Voraussetzung keiner Teilung des Stromes)
die Drücke in der Leitung schwanken, nicht aber die Stromstärke. Da diese nicht
schwankt, so bleibt die Geschwindigkeit des Motors trotz Schwankungen im Arbeitswiderstande
unverändert. Praktisch würde aber ein Motor mit nur einer einzigen Geschwindigkeit
nicht genügen, da man meist eine Auswahl von Geschwindigkeiten wünscht.
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In diesem zweiten Falle würde die bloße Einführung einer Drossel in
die Leitung nicht ausreichen, um die Geschwindigkeit des Motors festzulegen, sondern
es muß eine Einrichteng
vorgesehen werden, um eine bestimmte Ölmenge
vom Motor abzulenken, z. B. zu einem Behälter, unter Druck oder nicht. Dies erfordert
aber unmittelbar oder mittelbar eine Regelung, und diese war bisher schwer zu erzielen.
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Die mit solcher Regelung anscheinend unweigerlich verknüpften Schwierigkeiten
haben vielfach zur Verwendung unverzweigter Leitungen und teurer Pumpen von veränderlicher
Lieferung geführt, um durch Einstellung der Pumpe Öl in jedem volumetrisch konstanten
Verhältnis liefern zu können, das an der Endstation gewünscht werden mag. Außer
den Kosten einer einstellbaren Pumpe bestehen aber noch andere Schwierigkeiten,
wie Undichtheitsverlust (Schlupf- oder Spaltverlust) in der Pumpe selbst, in den
Leitungen und im hydraulischen Motor. Auch führt der Umstand zu Schwierigkeiten,
daß der Arbeitswiderstand positiv oder negativ sein kann.
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Eine Ursache von Ungleichförmigkeit in der Arbeit eines üblichen hydraulischen
Systems der Drosseltype-ist, daß das zu einer Zeit verwendete Druckmittel ungleich
dem zu anderer Zeit verwendeten sein kann, d. h. die Viskosität kann im Betriebe
erheblich schwanken bzw. bei verschiedenen Ölen sehr verschieden sein. Da die Strömungen
vom auftretenden Widerstande (gewöhnlich in Form einer verengten Öffnung) abhängig
sind und ein dünnes Öl durch eine bestimmte Mündungsverengung weniger im Fließen
gehemmt wird als ein dickes Öl, so muß offensichtlich die Stromstärke schwanken,
und demgemäß Ineß in der einen oder anderen Art ein Ausgleich für verschiedene Zähigkeit
des Öls geschaffen werden. .
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Die Erfindung schlägt aber nunmehr eine neue Lösung des Problems in
der Weise vor, daß die Hauptleitung von der volumetrisch konstanten Ölquelle in
einen Arbeitszweig und einen 11Tebenschlußzweig gegabelt ist, deren jeder einen
gewöhnlich festen Widerstand enthält, und in deren mindestens einem der Normalwert
des Widerstandes nach Wahl von Hand einstellbar ist, und daß in den Nebenschluß
ein veränderlicher Widerstand eingeschaltet ist, dessen Größe durch die sich an
ihm entgegenwirkenden Druckabfälle in den festen Widerständen selbsttätig zur Aufrechterhaltung
einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit geregelt wird. Dabei besteht eine eigene
und eine wechselweise Regelung für jeden Anteil, so daß jeder gegen den anderen
abgeglichen wird. Dieses System ist ferner so ausgebildet, daß es in beachtlichem
Maße zum Ausgleich der Zähigkeitsschwankungen, der Undichtheit und ckr Schwankungen
im Arbeitswiderstande benutzbar und bequem einstellbar ist, um jede gewünschte Stromstärke
in der Arbeitsleistung herzugeben.
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Ein hydraulischer Antrieb, bei dem Schwankungen des Arbeitswiderstandes
durch ein selbsttätiges Ventil tunlichst unschädlich gemacht werden, ist bereits
bekannt. Dabei ist aber die nach vorliegender Erfindung wesentliche Anordnung einer
Nebenschlußleitung mit entsprechender Regelung nicht vorhanden, und es wird lediglich
im Falle außerordentlicher Beanspruchungen u. dgl. die Einlaß- oder Auslaßleitung
zeitweilig geschlossen, so daß die oben erläuterten Wirkungen des Erfindungsgegenstandes
nicht erzielt werden.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
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Fig. i bis q. sind Schemata grundlegender Anordnungen der Erfindung;
Fig. S bis 8 sind analytische Zeichnungen entsprechend den Fig. i bis q. aber ergänzt
durch eine Einrichtung zum Herstellen und Aufrechterhalten gleicher Druckunterschiede
sowohl für den Reihenwiderstand wie den Paiallelwidcrstand des Stromkreises; Fig.
g zeigt Einzelheiten des Drosselventils und seiner Bewegungseinrichtung; Fig. io
und ii sind Schemata des Kreislaufs entsprechend Fig. 7 und 8 in vereinfachter Form,
wobei-Fig. ii entgegengesetzte Strömung wie in Fig. io zeigt; Fig. 12 und 13 sind
Schemata der Anordnung der Teile bei negativem Arbeitswiderstand, Fig. 12 zeigt
die'Drossel hinter und Fig. 13 vor dem Motor; Fig. 14 ist ein analytisches Schema,
das eine Art des Ausgleichs von Undichtheiten bei positivem Arbeitswiderstande zeigt;
Fig. 15 ist ein ähnliches Schema in vereinfachter Form; Fig. 16 ist ein analytisches
Schema eines Verfahrens zum Ausgleich von Undichtheiten bei negativem Schnitt, Fig.
17 eine Vereinfachung der Fig. 16; Fig. 18 und ig zeigen den Bau der Teile bei positivem
bzw. negativem Arbeitswiderstande; Fig.2o ist ein Schema eines bevorzugten Systems
für Fräsmaschinen unter Zufügung weiterer Verbesserungen.
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Bisher ist, soweit der Erfinderin bekannt, im Bau hydraulischer Übertragungen
die genaue Beziehung oder doch irgendwelche einfache, praktisch ausnutzbare Beziehung
zwischen Viskosität und Widerstand unbekannt geblieben, und dies hat das allgemeine
Problem noch erheblich verdunkelt. Durch eine Reih6 sorgfältiger Laboratoriumsversuche
wurde aber gefunden, daß jeder Mündungswiderstand oder Reibwiderstand
bei
Öl mit der Temperatur ebenso schwankt, wie die Sayboitzahl seiner Viskosität
mit der Temperatur schwankt, und daß der Widerstand für eine gegebene Temperatur
unabhängig von Schwankungen im Druck oder der Stromstärke annähernd konstant bleibt.
So besteht, r wenn Q die Menge oder Stromstärke der Verdrängung und P der Druckabfall
in einem bestimmten Widerstand R ist, die Beziehung P = QR.
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Diese Beobachtung hat (im Verein mit weiteren Studien) zu dem grundlegenden
Vorschlage geführt, daß die Unterteilung 'des Stromes in bestimmtem Verhältnis unabhän-@ig
von Schwankungen im Arbeitswiderstande oder der Viskosität durch eine-Einrichtung
gehalten werden kann, die einen ersten Widerstand in Reihe mit dem Arbeitswiderstand
vorsieht, und einen zweiten Widerstand in Parallelschaltung mit dem Arbeitswiderstand,
mit Ergänzung durch eine Einrichtung zum Erzeugen und Aufrechterhalten gleichen
Druckabfalls für den Reihen- und den Parallelwiderstand. Wie noch zu zeigen, muß,
wenn der Druckabfall im leihen- und Parallelwiderstand (Drossel) gleichgehalten
wird, und da der gesamte Druckabfall (von der Pumpe zur Rücklaufleitung) für jede
Leitung derselbe ist, der Druckabfall im Motor stets gleich dem Druckabfall der
Ausgleichsventile sein. Zur Vermeidung von Mißverständnissen sei aber bemerkt, daß
dies nicht bedeutet, daß ihre entsprechenden Widerstände gleich sind.
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Als Druckausgleicher oder Widerstandsveränderer für obige Kombination
schlägt die Erfindung ein Ventil von der Art einer selbsttätig verstellten Drossel
vor, die parallel zum Arbeitswiderstande liegt, wenn er positiv ist, oder in Reihe
mit ihm, wenn er negativ ist,- wie letzteres z. B. bei Fräsmaschinen bei Schnitt
mit dem Vorschub vorkommen kann. Im ersteren Falle muß der Motor den Arbeitswiderstand
überwinden, im letzteren Falle ihm als Bremse entgegenwirken.
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Zunächst sei nur positiver Arbeitswiderstand berücksichtigt und die
Druckausgleichsvorrichtung und der Arbeitswiderstand als ein veränderlicher Widerstand
betrachtet und dazu bemerkt, daß einer oder beide der anderen beiden Widerstände
veränderlich sein kann. Dann ergibt die Anordnung nach der Erfindung ein ausgeglichenes
System von vier Kombinationen. Davon sind zwei symmetrisch und zwei unsymmetrisch.
Soweit es sich um Ausgleich von Schwankungen der Viskosität und des Arbeitswiderstandes
handelt, kann die eine oder andere davon gut benutzt werden. Ferner ist jede der
symmetrischen Anordnungen, nicht aber ebenso leicht jede der unsymmetrischen mit
einer sehr einfachen Einrichtung zum Ausgleichen von Undichtheit verwendbar, die
von der Erfinderin im weiteren Ausbau der Erfindung entwickelt wird.
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Der Einfachheit halber sei hier. angenommen, daß beim Motor die Kolbenstange
durch beide Enden des Zvlinders ragt. Dann würden die grundlegenden Darstellungen
nach Fig. 3 und q. sich nur hinsichtlich der Richtung des Öleintritts unterscheiden
und ebenso die Fig. i und z. Praktisch werden aber Motoren mit nur einseitiger Kolbenstange
bevorzugt. Bei diesen hängt das Strömungsverhältnis durch die beiden Drosseln von
der Richtung der Einströmung in den Motor ab. Ist die gesamte von der Pumpe empfangene
Menge Q°, die Stromstärke F und die Oberfläche der großen und der kleinen Seite
des Kolbens Al bzw. A2, dann gilt folgendes: In Fig. 3 ist, wenn das Öl erst in
das, weite Ende des Zylinders tritt und das austretende Öl 'vorn engeren Ende durch
die Drossel fließt, das Verhältnis
wenn das Öl erst in das °ngere Eide des Zylinders tritt und das austretende Öl aus
dem weiten Ende durch die Drossel fließt. Dies stellt Vorschübe nach- rechts und
links dar, wenn der Motor selbst umgesteuert wird. Wenn nach Fig. q. der Strom erst
durch die Drossel fließt und dann in das weite Ende des Zylinders tritt, so ist
das Drosselverhältnis
wenn der Strom erst durch die Drossel fließt und dann in das enge Ende des Zylinders
tritt.
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Somit wird für dieselbe Drosseleinstellung der Unterschied in der
Vorschubgeschwindigkeit für die beiden Richtungen der Kolbenbewegung beträchtlich
kleiner für die Anordnung nach Fig. 3 als für die nach Fig. q..
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In Fig. i bis q., welche schematisch die verschiedenen Kombinationen
angeben, sind R,n und Rh bestimmte Widerstände in der Haupt- und der Zweigleitung-
. R", bedeutet den Arbeitswiderstand, welcher schwanken kann (praktisch ist es ein
veränderlichen Belastungen unterworfener Motor), und R" bedeutet einen Widerstand,
der je nach Schwankung des Arbeitswiderstandes auf verschiedene Werte schwankt,
aber nicht irgendwie allein vom Arbeitswiderstand abhängig ist. Der eine oder andere
oder beide der Widerstände R, und Rb sind von Hand auf einen gewählten Wert einstellbar,
um das Stromverhältnis
festzulegen, das durch die Mitwirkung des
Veränderers R,, gleichförmig gehalten wird, Hierzu muß der Veränderer R,, so wirken,
daß er jederzeit die Schwankungen im Arbeitswiderstande R, ausgleicht, d. h. der
Druckabfall in einem dieser Widerstände muß stets gleich dem Druckabfall im anderen
für irgendeine bestimmte Einstellung der Drosseln R. undloder Rb sein. Natürlich
erzeugt aber jede andere Einstellung der Drosseln einen anderen Druckabfall im Motor,
und der Veränderer muß sofort bereit sein, dies auszugleichen.
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Die unmittelbare Funktion des Veränderers R" ist die Regelung der
Strömung durch die Nebenschluß- oder Zweigleitung, und 13ierzu ist er als ein Ventil,
z. B. als ein Kolben D (Fig. 5), in einem Gehäuse D' dargestellt,
durch das alle Strömung in der Zweigleitung fließen muß, je nach Stellung des Kolbens,
wie Fig. 5 zeigt, welche eine eingehendere Darstellung der Fig. x ist.
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Die Stellung des Veränderers wird wiederum gemäß der vorbeschriebenen
Regel wechselseitig durch die Druckabfälle der eingestellten Widerstände R. und
Rb bestimmt, deren einer oder beide Drosseln sein können. Hierzu sind ein paar Kolben
und Zylinder dargestellt, deren jeder mechanisch mit dem Kolben D verbunden ist.
Druckleitungen von den Enden des Nebenschlußwiderstandes Rb führen zu dem einen
Kolben und Zylinder, so daß der in solcher Art von der Nebenschlußdrossel abgeleitete
Druckunterschied das Ventil zu schließen und die Strömung durch den Veränderer zu
drosseln sucht. Andere Druckleitungen von den Enden des Reihenschlußwiderstandes
R", .führen zum anderen Kolben und Zylinder, so daß der von letzterem Widerstand
abgeleitete Druckunterschied das Ventil zu öffnen und den Strom durch die Zweigleitung
zu fördern sucht.
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Der Veränderer ist nur irr Gleichgewicht, wenn beide Druckunterschiede
ausbalanciert und gleich sind. Sollte der eine oder andere Unterschied sich ändern,
z. B. wenn eine Zunahme des Arbeitswiderstandes den Unterschied an der Drossel R;n
verringert, dann wird das Ventil eine neue Stellung (in diesem Fall nach der Schlußlage
zu) einnehmen, so daß die Unterschiede wiederum ausgeglichen werden. Der Hauptleitungsdruckunterschied
steuert, und der Nebenschlußleitungsunterschied wird gesteuert. Daher wird die Stromteilung
unveränderlich gehalten, und die Vorschubgeschwindigkeit des Motors wird konstant
gehalten, soweit die Strömung von der Oüelle konstant ist.
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# Es ist zu beachten, daß durch diese Anordnung der Veränderer selbsttätig
wirkt, um stets (wieder unter der Annahme einer konstanten Zufuhr von der Quelle)
gleiche Druckabfälle durch sich selbst und durch den Motor aufrechtzuerhalten und
allen Schwankungen im Arbeitswiderstande Rechnung zu tragen. Der Gesamtdruckabfall
ist somit in der Haupt- und der Nebenleitung identisch, und das Verhältnis der durch
jede der Leitungen fließenden Mengen bleibt konstant. Dieses Verhältnis ist natürlich
durch die Einstellung einer oder beider der Drosseln R". und/oder Rb vorbestimmt;
der größere Anteil fließt durch die Nebenleitung bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten
und umgekehrt.
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Daß der gesamte Druckabfall in jeder Leitung der gleiche sein sollte,
mag widersinnig erscheinen, wenn man nicht erwägt, daß Druckunterschiede Funktionen
der fließenden Menge sind und daß nach den erwähnten Versuchen der Erfinderin ein
Widerstand unabhängig von Schwankungen im Druck oder der Strömungsgeschwindigkeit
des Öls bei jeder bestimmten Temperatur konstant bleibt. Wird daher die Menge von
der Quelle durch Q dargestellt und der Gesamtwiderstand jeder Leitung durch R und
R', dann werden ihre entsprechenden Leitfähigkeiten i IR und i IR', und die durch
jede fließenden Mengen werden QR'IR -; R' für die erste Leitung und QRIR
+ R' für die zweite Leitung. Der Druckabfall in der einen Leitung wird Menge mal
Widerstand oder QR'RIR -;- R' und in der andern Leitung QRR'IR -j- R', was
beides gleich ist, wie oben erwähnt: Die unsymmetrische Anordnung der Fig. z ermöglicht
eine gleiche Type von Veränderer, wie deutlicher in Fig.6 gezeigt. Hier geht die
Hauptleitungsdrossell", dem Motor in der Reihenschaltung voran, und die Zweigleitungsdrossel
Rb folgt auf den Veränderer. Der Druckunterschied ersterer Drossel sucht den Veränderer
zu öffnen und wird durch den Druckunterschied der letzteren Drossel ausgeglichen,
der ihn zu schließen sucht.
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Der Klarheit halber sind in den obigen Figuren die beiden Druck.znterschiedserzeuger
für das Ventil des Veränderers als je für sich getrennte Elemente dargestellt worden.
Praktisch aber werden diese Elemente möglichst weitgehend vereinigt, und Paare der
Druckübermittlungsleitungen werden zu einfachen Leitungen zusammengelegt, wenn sie
dazu dienen, einen gemeinsamen Druck zu führen.
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Zur Erklärung diene folgendes: Die Austrittsleitungen in Fig. 5 bis
8 sind je mit einem nominellen Widerstand r' und z" bezeichnet, weil es praktisch
zweckmäßig ist, ein Niederdruckauslaßventil vorzusehen, um das System mit Öl gefüllt
zu halten, und diese
Leitungen- (Haupt- und Neberischluß), die gewöhnlich
zu einem Behälter für das Umpumpen führen, vereinigen sich gewöhnlich zu einer einzigen
Austrittsleitung; die zum Behälter durch ein einziges Auslaßventil ausmünden. In
diesem Falle ist r' = r", und ihre Drücke sind entsprechend gleich. Dieser
gemeinsame Austrittsdruck hebt sich daher bei Einwirkung plus und minus auf den
Veränderer (wie in Fig. 7) auf und kann so vernachlässigt werden, und ebenso können
die Kolbenflächen unberücksichtigt bleiben, durch tvelche diese Drücke wirken.
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Ebenso heben sich aus gleichem Grunde wie in Fig. 8 die Drücke; vor
den eingestellten Widerständen -in der Haupt- und Zweigleitung auf und können daher
zwecks Vercinf achung unberücksichtigt bleiben.
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Eine weitere Verbesserung dieses Systeins ist folgende: Statt nur
zwei eingestellte Widerstände vorzusehen, deren einer oder beide zwecks Festlegung
der Vorschubgeschwindigkeit getrennt einstellbar sind, können die Widerstände in
Abhängigkeit voneinander entgegengesetzt einstellbar sein. D. h. sie sind beide
durch einen einzigen Handgriff einstellbar; der eine nimmt zu, während der andere
abnimmt und umgekehrt. Dies ist praktisch aus verschiedenen Gründen sehr erwünscht,
z. B. zur Erweiterung des Bereichs in einen möglichst hohen Druck an jedem Punkte
des Systems und zur Vermeidung jedes Zwanges zu überhohen Drücken für einen bestimmten
Bereich von Vorschüben.
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Praktisch erhält diese besondere Type eines wählbaren Widerstandes
die Form einer Art hreiwegventils oder Dreiwegdrossel (Fig. 9). rin Gehäuse ioo
hat einen Gesamtstromkanal roi und zwei Teilstromkanäle io2, 103. Der Kanal ioi
kann der Einlaß oder Auslaß sein, je nachdem, ob die Vorrichtung den Zutritt von
Öl zum Motor (Fig. i i) oder den Austritt aus dem Motor (Fig. 1o) steuert. Diese
Kanäle münden in eine Bohrung 104, in die ein -\.'entilkolben Ra mit drei Köpfen
io5, io6, 107 genau paßt, die durch eingeschnürte Ölwege zog, zog getrennt sind.
Der mittlere Kopf io6 läuft in entgegengesetzt kegeligen "feilen aus, die durch
ihre Lagen die Weiten der Kanäle von den Ölwegen io8 und io9 zum ringförmigen Ölweg
112 im Gehäuse bestimmen, der stets an den Kanal ior anschließt.
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Ein Ende des Kolbens ragt aus dem Gehäuse zu mechanischer Verbindung
mit einem Steuerhebel, der von Hand cder maschinell bewegbar ist, um die Vorschubgeschwindigkeit"
auszuwählen. .
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Unter Berücksichtigung aller obigen Punkte können die Anlagen nach
Fig. 7 und 8 zu den Formen nach Fig. io und ii vereinfacht werden, die in gedrängter
Art bei jeder Werkzeugmaschine und besonders bei einer gegen den Vorschub schneidenden
Fräsmaschine einzubauen sind und selbsttätig Viskositätsschwankungen ausgleichen,
weil jede im Widerstand des Drosselgliedes R. durch eine Viskositätsänderüng hervorgerufene
Widerstandsänderung durch eine proportionale Veränderung im Widerstande von Rb ausgeglichen
wird. Zwecks klarer Darstellung wird für die Folge angenommen, daß das Öl von einer
Quelle konstanten Volumens, wie einer motorisch betriebenen Drehpumpe
CD, herrührt. Diese wird durch das Rücklauföl vom Motor gespeist, entweder
ganz aus dem Behälter, wie die Zeichnung zeigt, oder hauptsächlich aus der Rücklaufleitung,
nötigenfalls mit Ergänzung aus dem Behälter.
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Das Öl aus dem Behälter l4 (Fig. io) wird durch das Rohr i von der
Pumpe CD angesaugt und in das Rohr a geliefert, um sich bei 3 gemäß der vorhandenen
Drosseleinstellung zu. teilen. Ein. Teil tritt in die Hauptleitung 4, der Rest in
die Nebenschlußleitung 5. Der Motor R", stellt einen veränderlichen Arbeitswiderstand
dar, der durch den Ölstrom in der Hauptleitung zu überwinden ist. Praktisch ist
dieser Motor gewöhnlich ein einfacher Kolbenmotor, dessen Kolbenstange 6 mechanisch
(bei einer Fräsmaschine) mit einem hin und her beweglichen Tisch 7 verbunden ist,
auf dem das Werkstück W in der Bearbeitungszone eines Fräsers C aufgespannt ist,
der hier in Richtung des gebogenen Pfeiles gegen den durch. den geraden Pfeil angedeuteten
Vorschub angetrieben wird.
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Das vom Motor RW kommende Öl tritt in -das Rohr 8 und zwängt sich
durch den eingestellten Widerstand R,n, um dann durch den Kanal 9 der Drossel zuhi
Anschluß io zu fließen. Das in die Zweigleitung tretende Öl tritt durch den Veränderer
RV, dann durch das Rohr i i, den Zweigleitungswiderstand Rb und durch den Kanal
12 zum Anschluß io. Hier vereinigen sich beide Zweigströme, treten in die Austrittsleitung
13 und durch den festen Widerstand r (ein einfaches Entlastungsventil) in den Behälter.
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Die Druckleitungen r4 und 15 führen entgegengesetzte hydraulische
Drücke - zu den gegenüberliegenden Endflächen des Differentialkolbens D zu, so daß,
wenn die resultierenden mechanischen Kräfte ungleich sind, der Kolben durch die
überwiegende Kraft verschoben wird, um die Öffnung 16 zu vergrößern oder zu verkleinern,
bis eine Gleichgewichtslage erreicht ist. Sind die sich entgegenwirkenden Endflächen
gleich, so muß
der hydraulische Druck in der Leitung ri gleich dem
in der Leitung 8 gehalten werden.
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fit anderen Worten, wie auch immer der Arbeitswiderstand (im positiven
Gebiet) 'cliwanken mag, der @erä nderer gewährleistet, daß Öl in jeder Leitung den
zugehörigen Drosselwiderstand R"" und Rb unter gleicher, Drücken trifft, wie sehr
auch der hydraulische Druck hinter dem Motor auf Grund des Bearbeitungswiderstandes
schwankt.
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Daher sind die Zweigströme, in welche der Strom durch irgendwelche
Einstellung der Vorschubsbestimmungsdrossel unterteilt wird, der hier aufgestellten
Regel unterworfen. Sollte nun durch Temperaturwechsel das Öl mehr oder weniger zähe
werden, dann ändern sich die Drosselwiderstände gegen die Strömung ebenfalls, aber
in gleicher Proportion, d. h. der eine wird kRm und der andere kRb, und ihr Verhältnis
bleibt R.JRb, und die Stromteilung bleibt unverändert. Kurz gesagt, das zum Antrieb
des Motors benutzte Volumen erleidet keine Veränderung, und die Vorschubgeschwindigkeit
wird durch Zähigkeitsschwankungen nicht beeinflußt.
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Dieselben Vorteile sind der Anordnung nach Fig. ii eigen, bei welcher
die Strömung umgekehrt ist. Hier führen wie vorher die Druckleitungen dem Veränderer
die Drücke an einer Seite der Drosselwiderstände zu, der sie gleich hält, so daß
der Druckabfall im einen Zweige der Drossel stets (für eine bestimmte Einstellung)
im selben Verhältnis zum Druckabfall im anderen Zweige ist, unabhängig von Schwankungen
im Arbeitswiderstande oder der Zähigkeit.
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Die Ausführungen zu Fig. ro und ii würden aber nicht im Falle negativen
Arbeitswiderstandes zutreffen, trotzdem aber ermöglicht es das Prinzip der Erfindung,
sowohl negativen Widerstand allein wie positi---en oder negativen Arbeitswiderstand
selbsttätig zu berücksichtigen (Fig. 12 und 13). Der Fräser dreht sich hier mit
dem Vorschub. Nimmt er einen Schnitt, der einen Schneiddruck in L`berschuß über
die normale Reibung des Tisches usw. erfordert, so sucht er den Tisch schneller
als mit der ausgewählten Vorschubgeschwindigkeit zu treiben, was ohne Gegenwirkung
zu einer Störung führen würde. Diesen Vorschub vom Fräser aus kann man als negativen
Arbeitswiderstand bezeichnen.
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Nach Fig. 1z entnimmt die Pumpe CD von konstantem Volumen ihre
Speisung nicht unmittelbar vom Behälter, sondern von der 1:ü cklaufleitung; der
Behälter A liegt in Reihe und nicht parallel. Das System wird durch eine Ergänzungspumpe
T vollgehalten, die aus clean Behälter A sangt und in die Rückführleitüng liefert.
Ein einfaches Auslaßventil r- läßt den Ölüberschuß zum Behälter zurücklaufen und
hält gleichzeitig einen konstanten Rückdruck im System aufrecht. Die Pumpenlieferung
tritt in das Rohr :2 und gabelt sich am Punkte 3 in die beiden Zweige, die endgültig
durch die Einstellung der Drossel (Widerstände R. und Rb) bestimmt werden. Der eine
Zweig fließt zum Motor durch das Rohr 4 und treibt ihn mit der vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit,
der andere fließt durch die Zweigleitung 5 und durch den Veränderer R", der weit
offen (wie gezeichnet) und ohne Funktion bleibt, wenn (aber auch nur wenn) die Maschine
mit dem Vorschub schneidet und dadurch einen negativen Arbeitswiderstand ergibt.
Dasselbe gilt von Fig. 13. Der Veränderer nimmt aber seine Funktion wieder auf,
wie vorher beschrieben, wenn die Maschine gegen den Vorschub schneidet.
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Der Fräser C sucht den Motor zu überrennen, der dann als Bremse verwendet
werden muß, ohne daß die Einstellung des Drosselwiderstandes Rm verändert wird.
Ein besonderer veränderlicher Widerstand oder Veränderer muß zwischen dem Motor
und Drosselwiderstand eingeschaltet und selbsttätig eingestellt werden, um gleiche
Druckunterschiede an den beiden Parallelwiderständen (R," und Rb) aufrechtzuerhalten.
Dies geschieht durch ein Differentialventil R", das den sich entgegenwirkenden Einflüssen
der Drücke an diesen Widerständen entsprechend unterworfen ist. Eine vom Rohr 18
abgezweigte Druckleitung i9 und eine vom Rohr 4 abgezweigte Druckleitung 2o dienen
diesem Zweck. Der Druck vor dem Motor ist identisch mit dem in der Leitung ii, da
der im anderen Falle wirksame Veränderer R" jetzt weit offen ist, weil der negative
Arbeitswiderstand stets einen Rückdruck höher als der Vorwärtsdruck erzeugt und
dieser Rückdruck durch die Druckleitung 14 den durch die Leitung 15 zugeführten
Druck überwindet.
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Sollte der Motor augenblicksweise seine ausgewählte Vorschubgeschwindigkeit
überschreiten, so wird der Druck in den Leitungen 18 und i9 wachsen und den in den
Leitungen 4 und 2o übersteigen. Der Kolben N wird daher nach der Schlußlage zu verschoben,
und das Gleichgewicht wird sofort dadurch wieder hergestellt, daß ein größerer Rückdruck
in der Leitung 8 erzeugt und der Druck in der Leitung 18 gleich dem in der Leitung
1 T gehalten wird. Dies zwingt den durch den Widerstand R, fließenden Anteil, in
konstantem Verhältnis zu dem durch den Widerstand Rb fließenden zu bleiben, und
die Vorschubgeschwindigkeit wird der Lage der
Drosseln R"t, Rb entsprechen,
die die von ihr gesteuerte Flüssigkeit gegen den Druck in der Leitung
13 liefert, der durch das Auslaßventil r bestimmt und konstant gehalten wird.
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Sollte die Zähigkeit des Öls sich ändern, ::o werden die Widerstände
R,n und Rb jeder größer oder kleiner, je nach Lage des Falls, aber ihr Verhältnis
bleibt konstant, und die Stromunterteilung bleibt in konstantem Verhältnis. Daher
bleibt der zum Antrieb des Motors verwendete Teil und demgemäß die Vorschubgeschwindigkeit
konstant.
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In Fig. 13, wo die Drossel vor dem Motor ist, empfängt sie bei 3 die
Lieferung der CD-Pumpe durch Rohr 2 und teilt diese Lieferung in zwei Teile, deren
einer durch den Weg 9 und Widerstand R,", und deren anderer durch den Weg 12 und
durch den Widerstand Rv strömt. Damit die Druck-:.bfälle in diesen Widerständen
gleich und daher die Zweigströme in konstantem Verhältnis bleiben, maß der Druck
in den Leitutigen .4 und 5 gleich bleiben. Der Druck in der Leitung 5 ist aber an
sich konstant (durch. das Austrittsventil r), so daß der Druck in Leitung d. konstant
und gleich dem in den Leitungen 5, 1r, 18, 13, 17 zu halten ist.
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Dies bedeutet, daß der Ablauf vom Motor (durch die Rückdruckleitung
8) entsprechend geregelt werden maß, und dies geschieht durch den Ausgleichswiderstand
R". Der Kolben N des letzteren wird in seiner Lage dadurch geregelt, daß der Druck
in Leitung 4 (durch 2o) gegen den Druck in Leitung 18 (durch r9) ausgeglichen und
dadurch der Ablauf vom Rohr 8 geregelt wird, so daß unabhängig von der Größe der
Schubkraft des Fräsers C der Vorwärtsdruck am Motor konstant bleibt.
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Aus obiger Erläuterung ergibt sich, daß Zähigkeitsänderungen nicht
das Verhältnis cler Widerstände RH, und Rt, verändern und somit nicht die Unterteilung
der Strömung arid die Vorschubgeschwindigkeit stören. Ausgleich für Undichtheit
Wenn genaue Innehaltung bestimmter Vorschubgeschwindigkeiten, wie besonders bei
1# räsmaschinen, gewünscht wird, so maß die stets unvermeidbare Undichtheit ausgeglichen
n erden, was bei dem neuen System besonders einfach und praktisch möglich ist. Diese
Undichtbeit ist eine mehrfache, Spaltverlust der Pumpe und des Motors und auch allgemeine
L'ndichtheit im System, besonders aus der :,tromschaltventileinrichtung (s. u.)
unmittelbar zum Behälter.
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Es sei angenommen, daß die Pumpe CD
(wegen Spaltverlustes) nicht
ihre volle iheoretische Lieferung entwickelt und demgemäß der durch die Einstellung
der Drossel zum Motor geschickte Stromteil nicht ausreicht, um die erwartete Vorschubgeschwindigkeit
zu erzeugen. Diese könnte durch ein leichtes Cberziehen der Drossel dennoch erreicht
werden. Wenn auch eine gewisse Ölmenge aus dem Wählventil herausleckte (was auch
die Vorschubgeschwindigkeit verringern würde), so könnte auch dies durch weiteres
öffnen der Drossel ausgeglichen. werden und ebenso ein Spaltverlust im Motor. Die
Größe des Spaltverlustes oder der rndichtheit hängt aber stets von der erzeugenden
Druckdifferenz und der Öltemperatur ab. Mithin: müßte die Drosselstellskala für
jeden ZustandvonTemperaturundDruckneu geeicht werden. Ferner wäre eine für eine
Maschine richtig kalibrierte Drossel für eine gleiche Maschine ungenau, da es praktisch
nicht möglich ist, auch nur zwei Maschinen derselben Reihe selbst bei größter Sorgfalt
genas gleich zu erhalten. Andererseits wäre es äber zu teuer und lästig, die Drossel
für jede Maschine einzeln zu kalibrier en. Auch maß erwartet werden, daß durch die
Abnutzung die Undichtheitskonstanten jeder Maschine allmähliche Veränderung erfahren.
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Somit ist es höchst erwünscht, wenn nicht vom Standpunkt praktischer
Genauigkeit notwendig, daß in jeder Maschine eine vergleichsweise einfache-Vorrichtung
verkörpert wird, um in vernünftigen Grenzen die Wirkung der normalen und unvermeidbaren
Undichtheit einzustellen.
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Die Erfindung schlägt daher vor, einen Ausgleich für Undichtheit nicht
dadurch zu schaffen, daß die Drossel entsprechend überzogen wird, sondern dadurch,
daß die normale Unterteilung des Stromes in Einklang mit Druckänderungen so abgeändert
wird, daß die für den Motorantrieb praktisch verfügbare Menge unabhängig von Undichtheit
bei Pumpe, Ventil und Motor konstant bleibt.
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Eine einfache Art der Erzielung dieses Ergebnisses liegt in solcher
Ausbildung des Widerstandsveränderers, daß er die zusätzliche Funktion eines Undichtheitsausgleichers
übernimmt. Statt also, wie vorher, die Drosseldruckunterschiede auszugleichen, kann
er so angeordnet werden, daß er ungleiche Druckunterschiede schafft, deren Differenz
dem Arbeitswiderstande und daher der gesamten Undichtheit direkt proportional ist.
Für jede Drosseleinstellung ist die Stromstärke durch jedes Drosselglied proportional
seiner Druckdifferenz. Daher kann durch Einführung einer Ungleichheit in diesen
Druckunterschieden proportional der Undichtheit die Stromunterteilung so abgewandelt
werden, daß dem Einfluß der Undichtheit völlig entgegengearbeitet wird.
Für
positiven Arbeitswiderstand zeigt dies Fig. 14, die dem analytischen Diagramm der
Fig.7 entspricht und die neuen Elemente enthält. Ein zusätzlicher Differentialversteller
T,1, für, den Kolben D belastet den Kolben mit einer Kraft, die von den Unterschieden
der Drücke (vor und hinter dem Motor) herrührt, die ihm durch die Druckleitungen
31 und 32 zugeführt werden. Statt daß daher die Drosseldruckunterschiede
ausgeglichen sind, unterscheiden sie sich um einen dem Arbeitswidersfande proportionalen
Betrag. In dieser Darstellung sind die entsprechenden Endflächen der Kolben der
beiden Versteller Tmund Tb entsprechend gleich, und werden sie durch B dargestellt,
so wird die Fläche des dritten Verstellers T, gleich KB,
worin K eine relativ
kleine Konstante ist, deren Wert je nach der Type und den, mechanischen Eigenheiten
der zugehörigen Werkzeugmaschine schwankt. Bei einer Fräsmaschine wäre, wenn Rp
der Spaltwiderstand der verwendeten Pumpe und Rb der Widerstand der Zweigleitungsdrossel
für höchste Vorschubgeschwindigkeit ist, für die Konstante K ein für den Vorschubsbereich
befriedigender Wert
dies ist aber beliebig und persönlicher Auswahl überlassen und nicht zwingend.
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Hinsichtlich der Wirkung von Motorundichtheit ergibt sich, daß, wenn
K einen solchen Wert erhalten hat, daß der Wirkung aller Undichtheit vollständig
begegnet wird und dadurch die eingestellte Vorschubgeschwindigkeit erzielt wird,
dann die durch die Motordrossel R"= fließende Menge gleich der normalen Verdrängung
des Kolbens, vermehrt um die Motorundichtheit, ist. Andererseits wird die gewöhnlich
durch die Zweigdrossel fließende Menge um die zum :Motor abgelenkte vermindert,
um der gesamten Undichtheitswirkung zu begegnen.
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Da nun die Druckdifferenz an diesen beiden Drosseln eine unmittelbare
Funktion des Stromes durch sie ist, so wird die Wirkung der Motorundichtheit eine
Steigerung der Druckdifferenz an der Motordrossel sein und daher im Verein mit der
Pumpen- und Ventilundichtheit eine Verringerung der Druckdifferenz an der Zweigdrossel.,
jede Veränderung in diesen Differenzen beeinflußt aber wieder die Wirkung des Veränderers
R, so daß der für den Faktor K gewählte Wert die Wirkung der Motorundichtheit an
der Motordrossel berücksichtigen muB.
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Zwecks Erleichterung der Wahl des richtigen Wertes für K braucht dieser
nur so bemessen zu werden, daß nur die Undichtheit von Pumpe und Ventil ausgeglichen
wird, während die Wirkungen der Motorundichtheit vollständig durch das einfache
H;Ifsmittel ausgeschaltet werden können, daß man einen einstellbaren Nebenschlußwiderstand
zwischen Haupt- und Zweigleitung dicht vor den beiden Drosseln vorsieht. Da die
Wirkung des Veränderers R" jetzt durch den Versteller T", so abgeändert wird, daß
eine Druckdifferenz zwischen der Haupt-und Zweigleitung direkt proportional dem
Arbeitswiderstande erzeugt wird, so kann dieser einstellbare Widerstand so eingestellt
werden, daß er einen Abschlag vom Haup tleitungsstrom und damit einen Zuschlag zum
Zweigleitungsstrom genau gleich der Motorundichtheit erlaubt. Die resultierende
Strömung durch R" und Rb bleibt dann so, als ob keine Motorundichtheit eingetreten
wäre, und die Skalenablesungen der Drossel werden demgemäß mit den wirklich erzielten
Vorschüben hinreichend genau übereinstimmen.
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Nach Fig. 14 verläuft eine Kurzschlußleitung 33 von der Hauptleitung
zur Zweigleitung, um, den auf der Motorundichtheit beruhenden Zuschlag zum Einlaß
des Zweigaleitungswiderstandes Rb zu führen. L eitun, 33 enthält einen einstellbaren
Widerstand G, der für jede Maschine leicht so eingeregelt werden kann daß nicht
mehr als der Zuschlag hindurchfließt. Der Druckabfall in Leitung 33 wird wegen der
Wirkung des Veränderers R" unmittelbar so wie der Arbeitswiderstand wechseln, und
da die Undichtheit durch den Motor gleichfalls schwankt, so wird der so übertragene
Zuschlag der Undichtheit bei positivem Arbeitswiderstande stets entsprechen.
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So wie Fig.7 baulich in die Anordnung nach Fig.io vereinfacht werden
kann, so können auch gewisse Leitungen, Flächen und Teile in Fig. 14 zu der Anordnung
nach Fig. 15 vereinigt werden, in der die Flächen e' und e durch die einzige
Fläche E ersetzt sind und die Fläche c sich bei c mit einem Ende des Kolbens D'
vereinigt findet, der nun nicht ausgeglichen ist, da die Fläche E größer als die
Gegenfläche d ist. Die Flächen f und g und Druckleitungen 31, 32,
34, 35 verschvrinden als einzelne Teile. Die Fig. 15 bezieht sich, wie erwähnt,
auf positiven Arbeitswiderstand.
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Für negativen Arbeitswiderstand wird, wenn Undichtheit (neben Schwankungen
der Viskosität und der Arbeit) auszugleichen ist, die Betrachtung erleichtert, wenn
man von dein analytischen Diagramm der Fig. 16 ausgeht.
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Wenn der Fräser einer Fräsmaschine mit dem Vorschub umläuft, so wirkt
er nicht dem Vorschub entgegen, sondern sucht den Tisch mit seiner Umfangsgeschwindigkeit
zu verschieben, welche die erforderlichen Vor-
Schubgeschwindigkeiten
beträchtlich übersteigt. Er sucht auch den Motor zu überrennen, der, um dies zu
verhindern, mit einem hohen Rückdruck des Öls antworten muß. Die Regelung der Geschwindigkeit
des Motors ist ein Resultat einer Regelung; in der Entweichung des Öls in der Rückdruckleitung
zum Behälter. Ob viel oder wenig Undichtheit in der=- Pumpe CD und dem Wählventil
auftritt, ist hier unbeachtlich, da der Motorantrieb jetzt mechanisch durch den
Tisch und nicht hydraulisch durch das von der Pumpe gelieferte Öl bewirkt wird.
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Die Undichtheit des Motors erlaubt jetzt, daß er durch die mechanische
Reaktion des Fräsers rascher angetrieben wird, als der Stärke des Ablaufs des Rückdrucköls
durch die Motordrossel entspricht. Die Undichtlieit beschleunigt jetzt den Vorschub
statt ihn zu verzögern. Um dies auszugleichen, muß ein zusätzlicher Widerstand auf
den Ablauf einwirken, um eine Verminderung desselben gleich dem Rücklaufspaltverlust
des Motors hervorzubringen. Weniger Öl muß dann <furch den Motordrosselwiderstand
R, fließen, als gewöhnlich seiner Einstellung entspricht. Der Druck an dieser Drossel
muß gesenkt «-erden. Der Druck an der Zweigleitungsdrossel muß erhöht werden, um
diesen Abschlag durchzudrücken, der einen Zuschlag zur Pumpenlieferung darstellt
und durch die Zweigleitung entweichen muß.
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Die Anordnung nach Fig. 16 weist der Veränderer R" auf, der in Bau
und Anschluß der Fig. 12 entspricht. Hier wirkt aber ein zusätzlicher Versteller
J" der seine Stellkraft (durch Leitungen 36, 37) vom Druckabfall durch den Arbeitswiderstand
ableitet, mit den beiden regulären Verstellern 1m und Tb zusammen, die entsprechend
unter den Druckdifferenzen der Drosselwiderstände R. und Rb arbeiten.
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Die Wirkung des Verstellers J," liegt darin, in der Zweigleitung 1r
einen höheren Druck als in der Leitung 18 aufrechtzuerhalten. Es braucht nicht die
Kurzschlußleitung 33 der Fig. 15 vorhanden zu sein, wenn die Maschine nur mit negativem
Arbeitswiderstand arbeiten soll, was aber selten der Fall ist, da Fräsmaschinen
leicht für Arbeit mit oder gegen den Vorschub einstellbar sind.
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So wie das analytische Diagramm der Fig. 1q. baulich zu der Anordnung
nach Fig. 15 vereinfacht werden kann, so auch die Anordnung nach Fig. 16 zu der
nach Fig. 17, wobei die vergrößerte Fläche des einen Kolbens des Verbundkolbens
der kleinen Fläche des Undichtheitsverstellers J" Rechnung trägt. Die Kurzschlußleitung
33 ist eingeführt worden (mit einem Rückschlagventil Z, um sie zur Einwegleitung
zu machen), weil es gewöhnlich erwünscht ist, daß die Maschine für Schnitt mit oder
gegen den Vorschub verwendet werden kann, indem man die Anordnung nach Fig. r5 mit
der nach Fig. 17 zu der Universalanlage nach Fig.18 kombiniert. Diese kann laut
Obigem einer großen Anzahl verschiedener Bedingungen entsprechen. An ihr seien jetzt
noch gewisse praktische Einzelheiten erläutert. Eine Stromschalteinrichtung wird
in den meisten Fällen zwischen den Motor und den Rest des Systems eingeschaltet,
um ihn stillzusetzen oder umzusteuern oder seine Geschwindigkeit von Arbeitsvorschub
auf Eilverschiebung umzustellen, sei es von Hand oder sei es selbsttätig durch Knaggen
u. dgl., und um die üblichen Arbeitsspiele zu erzielen.
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Für die Zusatzteile sei kurz auf britisches Patent 297 loq.
verwiesen. Sie sind hier allgemein mit F bezeichnet. Der Ventilteil, der zum Stillsetzen
und Anlassen des Motors dient, ist mit F' bezeichnet, und der Ventilteil, der zum
Umsteuern oder Umschalten von Arbeitsvorschub auf Eilverschiebung dient, ist mit
F" bezeichnet. Dieser hydraulische Schalter empfängt das Arbeitsvorschubsöl von
der Leitung 4 und führt es durch Leitung 8 zurück. Er empfängt das Eilverschiebungsöl
vom Rohre 3o und führt es durch Rohr 2q. zurück. Beim Arbeitsvorschub wird das Öl
so geschaltet, daß es in das eine oder andere der Motorrohre a oder b tritt (das
Eilverschiebungsöl wird dann vom Rohr 3o unmittelbar zum Rohr 24 umgeleitet), und
das Vorschubsöl kehrt zum Ventil durch das andere der Rohre a, b zurück,
alles je nach Richtung des Motorantriebes.
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Die Eilverschiebung erfordert einen reichlicheren Strom als von der
Vorschubspumpe gewöhnlich erzielbar und verlangt demgemäß eine Hilfspumpe, die Öl
nur unter relativ niedrigem Drucke zu liefern braucht, weil bei Eilverschiebung
nicht geschnitten wird. Zu diesem Zweck kann die oben erwähnte Ergänzungspumpe T
durch eine Pumpe von genügend großer Lieferung ersetzt werden. Diese Pumpe 0T liefert
durch Rohr 3o zum Wählventil F", welches das Öl während eines Vorschubes einfach
zum System und (durch Entlastungsventil r) zum Behälter zurückführt. Für Eilverschiebung
aber schickt das Ventil F" die große Ölmenge erst zum Motor. Um Bruch bei unvorhergesehenem
Aufhalten des Tisches zu verhindern, wird zweckmäßig ein Sicherheitsventil J mit
Umleitung 29 zum Behälter vorgesehen.
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Fig. r9 entspricht baulich der Fig. 18, berücksichtigt aber einen
Schnitt mit dem Vorschub mit entsprechend negativem Arbeitswiderstande. In-diesem
Falle haben die Veränderer selbsttätig Lagen abweichend von
denen
nach Fig. 18 (dort positiver Arbeitswiderstand) eingenommen, und das Rückschlagventil
hat sich geschlossen, um irgendwelche Strömung von der Zweigleitung zur Hauptleitung
zu verhindern.
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Nachdem nun das Fortschreiten von dem elementaren System der Fig.
3 zu Fig. 18 und ig erläutert worden ist, wird ersichtlich, daß die Erfindung eine
Gruppe von Systemen umfaßt, die entsprechend aus den Fig. 1,:2 und 4 entwickelt
sind. Die Reihe gipfelt in der Anordnung nach Fig. -.-,o, die weitere Verbesserungen
verkörpert.
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Das System nach Fig. 2o ist das für Fräsmaschinen bevorzugte, doch
bietet auch das System nach Fig. 18 und i9 erhebliche Vorteile.
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Durch das Rohr 26 zieht die Eilverschiebungspumpe 0T Öl aus dem Behälter
A. Für Eilverschiebung tritt alles dieses 0I in das System durch das Rohr
4.o, und der dann nicht zum Behälter durch die Pumpe CD zu-
rückgeführte Anteil
fließt durch das Rohr 3o zum Wählventil F", das ihn je nach Richtung zum Rohre
p oder q ablenkt, und er fließt dann durch das Stillsetzventil F'
und tritt in den Motor durch das eine oder andere der Rohre a und
b. Er kehrt dann durch das andere dieser Rohre zurück und wird zum Behälter
durch das Rohr 41 und ein Auslaßventil42 von niedrigem Widcrstande entlassen.
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Während der Bearbeitung wird der durch die Pumpe CD nicht benutzte
Anteil bei 43 durch das Wählventil F" umgeleitet und zum Behälter zurückgeschickt
oder kann in gewissen Lagen dieses Ventils unmittelbar zum Behälter durch die Rohre
25 und 27' zurückkehren, die zu und von dem Niederdruckatislaßventil r" führen.
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Das der Pumpe CD belieierte Eintrittsöl stammt in diesem Sonderfalle
hauptsächlich aus Leitung 13, die das vom Motor durch die Rückleitungen 8 und 1g
verdrängte Öl nebst dem die Nebenschlußdrossel R" durchströineiiden Anteil führt.
Wenn aber jeweils dieser Strom nicht ausreichen sollte, dann wird das Ergänzungsöl
durch die Leitung 17 von der Pumpe 0T geliefert. ' Da hier ein Motor mit einseitiger
Kolbenstange verwendet wird, so kommt während seines Hubes in einer Richtung ein
Überschuß vom Rohr 13, und das Übermaß fließt durch das Rohr 17 zurück.
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Ein konstantes Volumen wird stets durch die Pumpe CD durch
die Leitung 47 gesaugt, in der ein Ölfilt®r 48 vorgesehen ist. Das gefilterte Öl
tritt in das Rohr !2 und 'fließt unmittelbar durch die Kanäle g und i2 der Widerstände
R"= und R,, der Doppeldrossel: Es ist vorteilhaft, daß hier ein einziges Filter
beide Widerstände bedient. Da diese beide ihr Öl von einer einzigen Leitung beziehen,
so erhalten sie es mit- derselben Temperatur.
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Bei hydraulischen Maschinen ist es üblich, den vorhandenen hydraulischen
Druck auch für Hilfsmechanismen wie Ventilversteller auszunutzen. Diese erfordern
nur wenig Öl, und hierfür führt ein Zweigrohr 49 vom Rohr 2 zum Gebrauchspunkt.
Damit der Hilfsmechanismus stets betriebsbereit ist, muß ein genügender Druck in
der Hilfsleitung aufrechterhalten werden. Hierzu ist ein Auslaßventil in die Auslaßleitung
2 eingeschaltet. Sind die Betriebsbedingungen so, daß die Belastung des Motors vor
der Drossel nur einen Druck erzeugt, der für den Hilfsmechanismus nicht ausreicht,
z. B. bei Leerlauf (oder bei Schnitt mit dem Vorschub und entsprechend negativem
Arbeitswiderstande), so entwickelt das Austrittsventil einen noch genügenden Druck.
Wenn der positive Arbeitswiderstand groß genug ist, um einen den eingestellten Druck
des Austrittsventils übertreffenden Druck zu erzeugen, so wird letzteres Ventil
gegen seine Feder zurückgedrückt, bis es der Strömung keinen weiteren Widerstand
entgegensetzt. Da es auch erwünscht ist, ein Sicherheitsventil zu haben, so werden
diese Ventile zweckmäßig z. B. in der durch E' angedeuteten Art vereint. Eine leichte
Feder 5o erlaubt, daß der Kolben 5i genug zurückweicht, um die Pumpenlieferung zu
den Drosseln fließen zu lassen, während eine relativ starke Feder 52 den Kolben
bei überstarkem Druck so weit zurückweichen läßt, daß der zum Auslaßrohr 29 führende
Kanal geöffnet wird.
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Vom Widerstand R, fließt das Öl durch Rohr 4 zum Wählventil F", welches
das Öl in das eine oder andere der Rohre p und q urid von dort durch
den Motor schickt, von wo es durch Rohr 8 durch den Veränderer R" fließt. Dieser
bietet, wie oben erläutert, keinen Widerstand, wenn der Fräser C einen positiven
Arbeitswiderstand erzeugt, bietet aber während negativen Arbeitswiderstandes einen
Widerstand dar, der dadurch bestimmt wird, daß die Druckdifferenz des Nebenschlußwiderstandes
Rv gegen die des Reihenwiderstandes R, abgeglichen wird, der für Pumpen-und Ventiluhdichtheit
durch eine Komponente des Motordruckunterschiedes vermehrt wird. Diese Komponente
wird durch den Größenüberschuß der Flächen zt und v über die Flächen
wund x bestimmt, wie bei der vorigen Figur erläutert. Die Fläche ?t
ist dem Vorwärtsdruck in der Leitung 4 durch die Druckleitung 2o unterworfen, die
Flächen v und w dem Rückdruck am Motor durch Leitung 8 und die Fläche
x dem Druck in der Leitung 18, die stets das vom Motor
verdrängte
Öl führt. Hat der Motor auf beiden Seiten eine Kolbenstange, so entspricht die Menge
der dem Motor aus Leitung q. gelieferten. Hat der Motor, wie gezeichnet, nur einseitig
eine Kolbenstange, so ist die Menge je nach Triebrichtung des Motors ,.größer oder
kleiner um einen der Verdrängung der Kolbenstange entsprechenden Betrag.
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Diese Motorverdrängung vereint sich bei r o mit dem Anteil der Lieferung
der Pumpe CD, der erst durch den Drosselwiderstand Rv und dann durch Rohr
5 strömt, und fließt durch den Nebenschlußveränderer R,,, welcher einen Regulierwiderstand
während positiven Arbeitswiderstandes darbietet und den Widerstand während negativen
Arbeitswiderstandes auf Null verringert. Dieser Regulierwiderstand wird dadurch
bestimmt, daß der Druckunterschied des Nebenschlußwiderstandes Rb gegen den Reihenwiderstand
R, ausgeglichen wird, der zur Berichtigung von Undichtheit um eine Komponente des
Arbeitswiderstandes vermehrt ist, die durch den Größenüberschuß der Flächen s und
t über die Flächen y und z bestimmt wird. Die Fläche v ist dem Vorwärtsdruck
in der Leitung .4 durch die Druckleitung 44. unterworfen; die Flächen t und y sind
dem Rückdruck am Motor durch die Druckleitung 45 unterworfen, und die Fläche z ist
dem Druck des Öls vom Nebenschluß-«-iderstand Rb unterworfen. Der Nebenschlußstrom
durch und von dem Veränderer R,; tritt in das Rohr i i und vereint sich bei io mit
dem Strom vom Motor. Der vereinigte Strom fließt durch den festen Widerstand R,,
und durch die Austrittsleitung 13 zum Anschluß 46, wo er das von der Pumpe
CD angesaugte konstante Volumen ergänzt, während ein etwaiges restliches
Vo-Ittmen weiter durch die Leitung 17 zum Behälter fließt, zusammen mit dem großen
Volumen der Pumpe 0T, mit dem es sich bei 22 vereinigt.
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Im Falle positiven Arbeitswiderstandes wird das zum Ausgleich des
Motorspaltver-Iustes erforderliche zusätzliche Öl zur Vprderseite durch die Kurzschlußleitung
33 mit ihrem einstellbaren Widerstand G geleitet. In Fig. 18 und ig ist in dieser
Leitung ein Rückschlagventil Z vorhanden, um eine umgekehrte Strömung während negativen
Arbeitswiderstandes zu verhindern. Da aber dieses Ventil nicht notwendig ist, so
ist es in Fig. 2o weggelassen. Eine Prüfung der hydraulischen Wirkung des neuen
Systems, gleichviel, ob die Drosseln vor oder hinter dem Motor liegen, zeigt, daß
der Ausgleich für Undichtheit besonders für höhere Vorschubgeschwindigkeiten genauer
erreicht wird, wenn ein Rückschlagventil vorgesehen wird. Andererseits erzeugen
bei Fortlassung des Rückschlagventils schwere Belastungen eine prozentual weit geringere
Veränderung in den niedrigeren Vorschubgeschwindigkeiten, und da das Fehlen eines
solchem Rückschlagventils die Wirkung einer #,fiberkompensation hat, so ergibt sich,
daß eine bestimmte Maschine sich im Gefolge ihrer normalen Abnutzung dem Zustand
einer genaueren Kompensation nähert.