Druckflüssigkeitsanlage Die Erfindung betrifft eine Druckflüssigkeitsan- lage für den hydraulischen Vorschubantrieb einer Bearbeitungseinheit, mit einer von einem stetig um laufenden Antriebsmittel her über eine Kupplung an- treibbaren, Druckflüssigkeit aus einem Sammelbehäl- ter anzusaugenden und über einen Druckspeicher zur Verbrauchsstelle liefernden Förderpumpe,
wobei die Kupplung über einen auf einen höchstzulässigen För- derdruck der Pumpe ansprechenden und in einem Zy linder verschiebbaren Arbeitskolben und dessen Kol benstange entgegen der Kraft einer den Kolben in Eindrückrichtung der Kupplung vorspannenden Fe der selbsttätig ausgerückt wird.
Bei der serienmässigen Herstellung von Industrie erzeugnissen ist es längst üblich, den Zusammenbau an sogenannten Montagebändern oder Montagestra ssen vorzunehmen, entlang denen die Werkstücke in entsprechenden Arbeitstakten von Arbeitsstelle zu Arbeitsstelle verschoben werden. Die mechanische und insbesondere zerspanende Bearbeitung der einzel nen Werkstücke erfolgte dagegen noch in gesonderten Fertigungsabteilungen, z. B. in der Fräserei, Dreherei, Hoblerei, Bohrerei und dergleichen, was mit entspre chenden Transportwegen für das Werkstück verbun den war.
In jüngerer Zeit ist man nun dazu überge gangen, auch die Bearbeitung und insbesondere die zerspanende Bearbeitung der Serienteile im Arbeits- taktverfahren unmittelbar aufeinanderfolgend vorzu nehmen. Hierzu bedient man sich vorzugsweise soge nannter Fertigungs- oder Transferstrassen, entlang de nen die Bearbeitungsmaschinen, vor allem Werkzeug maschinen, gegebenenfalls beiderseits so angeordnet sind, wie es für die aufeinanderfolgende Fertigstellung des Werkstückes am geeignetsten ist.
Durch die damit erzielte Reduzierung des Transportweges der Werk stücke und Einsparung an Einspannzeiten für die je Fertigungsstrasse nur einmal einzuspannenden Werk- stücke ergibt sich eine beträchtliche Beschleunigung und Rationalisierung der Fertigung.
Nachteilig ist bei den heute bekannten Fertigungs strassen jedoch noch, dass die zum Antrieb der einzel nen Bearbeitungseinheiten benötigten Schalt- und An triebsgeräte verhältnismässig kompliziert, umfangreich und teuer ausfallen und im Bereich der dicht aufein anderfolgenden Bearbeitungseinheiten meist einen er heblichen zusätzlichen Platz in Anspruch nehmen. Bei einer bekannten Ausführung einer Fertigungs strasse hat, man das Unterbringungsproblem der Schalt- und Antriebsgeräte so zu lösen gesucht, dass man für die Bearbeitungseinheiten der ganzen Strasse eine elektrische Schaltzentrale und eine hydraulische Antriebszentrale. vorgesehen und diese beiden Zentralen mit den verschiedenen Bearbeitungseinheiten durch Kabel und Schläuche verbunden hat.
Es liegt auf der Hand, dass eine solche Steuerung der einzelnen Bear beitungseinheiten schon durch die Notwendigkeit der Verlegung vieler Kabel- und Schlauchverbindungen unübersichtlich und kompliziert ausfällt.
Ein anderer bekannter Vorschlag geht dahin, je der Bearbeitungseinheit eine gesonderte Druckflüssig keitsanlage zuzuordnen, welche auf der der Ferti gungsstrasse abgelegenen Seite der Bearbeitungsein heit hinter dieser aufgestellt und mit ihr über eine Anzahl Schläuche verbunden ist. Wenn eine solche Anordnung auch einfacher und damit z. B. bei Stö rungen übersichtlicher als eine zugleich mit den mei sten Bearbeitungseinheiten verbundene Antriebszen trale ist, so ergibt sich damit doch ein erheblicher Platzbedarf, weil jede Druckflüssigkeitsanlage annä hernd genau so viel Platz wie die Bearbeitungseinheit selbst beansprucht.
Eine heute übliche Druckflüssig keitsanlage umfasst nämlich mindestens einen verhält nismässig grossen Sammelbehälter mit einer entspre chend grossen Flüssigkeitsmenge und eine Förder- pumpe, die die Druckflüssigkeit aus diesem ansaugt und durch die genannten Schläuche den verschiedenen Vorschubzylindern zuführt, von denen anderseits die Flüssigkeit über andere Schläuche in den Sammelbe- hälter des Antriebsgerätes zurückfliesst. Damit nicht für jede Bearbeitungseinheit und für jedes Bearbei tungsprogramm eine gesonderte Konstruktion der Druckmittelversorgung erforderlich wird,
sind die Druckflüssigkeitsanlagen so ausgelegt, dass sie alle einen gewissen maximalen Druckflüssigkeitsbedarf decken können. Dies bedingt, dass im Normalbetrieb stets ein mehr oder weniger grosser Anteil des Druck mittels über einen entsprechenden Kurzschlusskreis- lauf unmittelbar auf die Saugseite der Pumpe bzw. in den Sammelbehälter zurückgeleitet werden muss, wo bei die Druckflüssigkeit erfahrungsgemäss beträchtlich erwärmt wird.
Ist nun die Flüssigkeitsmenge nicht genügend gross bemessen, so ist die Erwärmung zu gross und bewirkt an den Bearbeitungseinheiten Mate rialausdehnungen, die deren genaue Arbeit beeinträch- tigen.
Man behilft sich heute damit, dass man in den einzelnen Druckflüssigkeitsanlagen entweder sehr grosse Flüssigkeitsvolumen vorsieht, in denen sich der örtliche Temperaturanstieg nicht hinderlich auswir ken kann, oder dass man für kleinere Flüssigkeits kreisläufe besondere Flüssigkeitskühler vorsieht. Beide Massnahmen bedingen jedoch einen entspre chenden Platzbedarf, der eine gedrängtere Bauweise der heute bekannten hydraulischen Antriebsgeräte ausschliesst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den letztgenannten Mangel zu vermeiden und die zur Ver sorgung der einzelnen hydraulischen Antriebe; der Bearbeitungseinheiten benötigten Druckflüssigkeits- anlagen ohne die Gefahr einer Überhitzung der Druckflüssigkeit und ohne Beeinträchtigung ihrer Be triebssicherheit wesentlich zu verkleinern.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss da durch gelöst, dass der Arbeitskolben der eingangs ge nannten Druckflüssigkeitsanlage über seine Kolben stange mit dem ausrückbaren Kupplungsteil unlösbar verbunden und vom Flüssigkeitsdruck mittelbar über einen auf den Flüssigkeitsdruck ansprechen.. den Druckmessschieber und einen von diesem her umsteuerbaren Steuerschieber beaufschlagt ist.
Bei so ausgebildeten Druckflüssigkeitsanlagen hat sich überraschend gezeigt, dass selbst bei einer mini mal berechneten Flüssigkeitsmenge und bei Verzicht auf jegliche Flüssigkeitskühlung keine so hohen Flüs sigkeitstemperaturen entstehen, dass dadurch die ge naue Arbeit der Bearbeitungseinheit beeinträchtigt werden könnte. Es ist somit erstmals mit einfachen Mitteln ermöglicht, auch die Druckflüssigkeitsanlagen an Fertigungsstrassen auf einen Bruchteil ihrer bishe rigen Abmessungen zu verkleinern.
Dabei ist bei Einschaltung eines Druckmessschiebers jederzeit eine praktisch schlagartige Ein- und Auskupplung gewähr leistet, so dass ein ungünstiger Verschleiss durch ein Aufeinanderschleifen der Kupplungsteile auch nach langer Betriebsdauer der Anlage nicht befürchtet zu werden braucht. Dabei wird die schnelle Kupplungs betätigung noch begünstigt, wenn der Steuerschieber nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung frei von Federkräften und ausschliesslich hydraulisch gesteuert ist.
Der erzielte gedrängte Aufbau der Druckflüssig keitsanlage macht es sogar möglich, die Anlage ge mäss der erfindungsgemässen Verwendung als an der Bearbeitungseinheit der Fertigungsstrasse unmittelbar angeordnete Baueinheit auszubilden. Dies bedeutet eine beim Bau von Fertigungsstrassen bisher nicht für erreichbar gehaltene Platzersparnis, weil jegliches ge sondertes Aufstellen von Druckflüssigkeitsanlagen entfällt.
Gleichermassen betroffen ist von dieser Mass nahme auch die vereinfachte Abänderung der Anord nung von Bearbeitungseinheiten, weil nunmehr keine Rücksicht mehr auf die bisherigen, gesondert zu handhabenden Druckflüssigkeitsanlagen genommen zu werden braucht.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Druck flüssigkeitsanlage, die insbesondere für Mörtelpum pen und ähnliche Pumpen bestimmt ist, bei denen mit einer Verstopfung des Leitungssystems oder mit ähn lichen Störungen gerechnet werden muss, wirkt die Kolbenstange eines Arbeitskolbens mit ihrem freien Ende mit dem einen Schenkel eines Winkelhebels zu sammen, dessen anderer Schenkel mit einer mit dem ausrückbaren Kupplungsteil verbundenen Schiebe muffe gekuppelt ist.
Die in ihre Ausrüclcstellung vor gespannte Kupplung kann dann über den Winkelhebel in ihre Einrückstellung entgegen der Federkraft einge kuppelt werden, wonach die Schiebemuffe durch eine Rastvorrichtung in ihrer Einrückstellung gehalten bleibt.
Wird der höchstzulässige Förderdruck der Pumpe überschritten, dann gelangt die aus dem Zylin der entsprechend herausbewegte Kolbenstange gegen den freien Schenkel des Winkelhebels und schwenkt diesen im Sinn der Ausrastung der Schiebemuffe bis zum Ausrücken der Kupplung, die nunmehr durch die Kraft der Kupplungsfeder in ihrer Ausrückstellung verbleibt und lediglich von Hand wieder eingerückt werden kann. Es handelt sich bei dieser Konstruktion also um eine Sicherheitseinrichtung, durch welche die Pumpe zur Vermeidung von Überbeanspruchungen und entsprechenden Schäden der ganzen Anlage still gesetzt wird und welche noch so mit einer üblichen Fernbetätigung der Kupplung kombiniert ist,
dass nach ihrem Ansprechen auch die Fernbedienung un terbrochen und somit auch von dieser Seite her keine selbsttätige Einschaltung der Pumpe mehr möglich ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemässe Druckflüssigkeitsan- lage in einer Schemadarstellung, Fig. 2 eine Ausschnittdarstellung derselben An lage, jedoch mit anderen Stellungen ihrer Einzelteile, Fig. 3 eine konstruktive Ausführungsform der Förderpumpe und der zu deren Steuerung dienenden hydraulischen Schaltvorrichtung in einem axial zur Antriebswelle der Pumpe und zugleich axial zu ver schiedenen Teilen der Schaltvorrichtung geführten Längsschnitt.
Die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Druckflüssigkeitsanlage weist eine Förderpumpe 1 auf, die ein flüssiges Druckmittel, z. B. Öl, aus einem Sammelbehälter 2 über ein eintrittsseitiges Filter 3 ansaugt und in eine z. B. zum Arbeitszylinder einer hydraulischen Vorschubsteuerung führende Druck leitung 4 fördert. Von dieser (nicht dargestellten) Vorschubsteuerung führt eine Rückleitung 5 in den Sammelbehälter 2 zurück. An die Druckleitung 4 ist ausserdem noch je ein Druckspeicher 6 und ein ein stellbares Sicherheitsventil 7 angeschlossen, das über eine weitere Rückleitung 8 mit dem Sammelbehälter 2 verbunden ist.
Der Öffnungsdruck des Sicherheits ventils 7 kann in üblicher Weise mittels einer Einstell schraube 9 eingestellt werden.
Die Antriebswelle 10 der Pumpe 1 trägt antriebs- seitig den einen Kupplungsteil 11 einer Kegelschei benkupplung, deren anderer Kupplungsteil 12 von einem Elektromotor 13 her rotierend antreibbar und ausserdem über einen in einem Zylinder 14 verschieb bar gelagerten Arbeitskolben 15 entgegen der Kraft einer Kupplungsfeder 16 auskuppelbar ist.
An die Druckleitung 4 sind weiterhin zwei Lei tungen 17 und 17a angeschlossen, die jeweils zum einen Ende bzw. zum Mittelbereich eines Druckmess- zylinders 18 führen. In diesem ist ein Druckmessschie- ber 19 längsverschiebbar, der durch eine Druckfeder 20 in die dargestellte untere Endstellung vorgespannt ist. Anderseits ist die Druckfeder 20 an einem am freien Ende einer Einstellschraube 21 gehaltenen Federteller 22 abgestützt.
Der Druckmessschieber <B>1.9</B> ist etwas länger als die halbe Länge des Druckmesszy- linders 18 und weist drei Scheibenkolben 23, 24 und 25 auf, die zwischen sich zwei etwa gleich grosse Ringräume 26 und 27 frei lassen. Ausserdem befindet sich der gemäss Fig. 1 unterste Scheibenkolben 23 etwas oberhalb des dortigen Schieberendes, so dass dort auch noch ein dritter, kleinerer Raum 28 ver bleibt, in den die Zweigleitung 17 einmündet. Der gemäss Fig. 1 obere Ringraum 27 steht ständig mit der Zweigleitung 17a und ausserdem mit einer weite ren Leitung 17b in Verbindung, die in den mittleren Bereich eines Steuerzylinders 29 einmündet.
Im Steuerzylinder 29 ist ein Steuerschieber 30 längsverschiebbar, der zwischen zwei Scheibenkolben 31 und 32 einen Ringraum 33 frei lässt. Dabei be finden sich die beiden Scheibenkolben 31 und 32 je weils noch etwas vor den äusseren Enden des Steuer schiebers 30, so dass im Steuerzylinder 29 auch bei derseits des Schiebers stets noch Räume 34 und 35 frei bleiben, deren Grösse entsprechend der Schieber stellung veränderlich ist. Die beiden Räume 34 und 35 stehen über je eine weitere Leitung 36 und 37 mit dem unteren bzw. oberen Mittelbereich des Druck messzylinders 18 in Verbindung.
Ausserdem gehen vom unteren, bei der dargestellten Stellung des Druckmessschiebers 19 den Ringraum 26 aufnehmen den Teil des Druckmesszylinders 18 und von dessen oberem Ende noch Zweigleitungen 38 und 39 aus, die in die Rückleitung 8 einmünden. überdies sind auch an den Steuerzylinder 29 zwei weitere Leitungen 40 und 41 angeschlossen, von denen die Leitung 40 von einer mittleren Stelle und die Leitung 41 von einer etwas darüber gelegenen Stelle ausgeht.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Leitung 40 mit dem Zylin der 14 und die Leitung 41 als weitere Zweigleitung mit der Rückleitung 8 verbunden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage des Druck- messschiebers 19 und des Steuerschiebers 30 ist der Zylinder 14 über die Leitung 40, den Ringraum 33 im Steuerzylinder 29 und die Leitung 41 mit der Rückleitung 8 verbunden, während die Druckleitung 4 ausser mit dem Verbraucher mit dem gemäss Fig. 1 untersten Raum 28 des Druckmesszylinders 18 und ausserdem über die Zweigleitung 17a und den Ring raum 27 im Druckmesszylinder 18 mit der Leitung 17b in Verbindung steht.
Der Druck des im Ring raum 27 befindlichen Drucköles gleicht sich zwischen den beiden Scheibenkolben 24 und 25 des Druckmess- schiebers 19 aus und kann somit auf den Schieber keine Wirkung ausüben. Ausserdem befindet sich gemäss Fig. 1 im Steuerzylinder 29 vor der Ausmün- dungsstelle der Leitung 17b gerade der Scheibenkol ben 31 des Steuerschiebers 30, so dass auch hier durch das Drucköl kein Steuervorgang ausgelöst werden kann.
Es kann lediglich das im Raum 28 unter dem Scheibenkolben 23 des Druckmessschiebers 19 befind liche Drucköl an diesem Schieber entgegen der Kraft der Druckfeder 20 wirken. Die Kegelscheibenkupp lung ist eingekuppelt, da der Zylinder 14 in der beschriebenen Weise mit dem Sammelbehälter 2 in Verbindung steht.
Ergibt sich durch die Arbeit der Pumpe 1 bei spielsweise in dem Augenblick, wo ein hydraulischer Vorschubvorgang gerade beendet ist, ein Druckan stieg des in der Druckleitung 4 und im Druckspeicher 6 befindlichen Druckmittels, so wird nach überwin den der Vorspannung der Druckfeder 20 der Druck- messschieber 19 durch das an der Unterseite des Scheibenkolbens 23 wirksame Druckmittel gemäss Fig. 1 angehoben, bis er schliesslich die in Fig. 2 dar gestellte Lage einnimmt,
bei der die Leitung 36 über den Ringraum 26 und die Zweigleitung 38 an die Rückleitung 8 und die Leitung 37 über den Ringraum 27 und die Zweigleitung 17a an die Druckleitung 4 angeschlossen ist. Dies hat zur Folge, dass sich der Steuerschieber 30 schlagartig aus der in Fig. 1 darge stellten in die in Fig. 2 dargestellte Lage (nach unten) verschiebt, in der die nach wie vor mit der Drucklei tung 8 verbundene Leitung 17b nunmehr über den Ringraum 33 und die Leitung 40 mit dem Zylinder 14 verbunden und die Leitung 41 durch den Schei benkolben 32 des Steuerschiebers 30 verdeckt ist.
Die Folge davon ist eine entsprechende schnelle Verschie bung des Arbeitskolbens 15 im Sinn einer Auskupp- lung der Kegelscheibenkupplung und einer entspre chenden Stillsetzung der Pumpe 1.
Erst, wenn etwa durch einen neuen Bedarf an Druckflüssigkeit der Druck im Druckspeicher 6 und in der Druckleitung 4 derart sinken sollte, dass auch der Druckmessschieber 19 wieder in seine in Fig. 1 dargestellte (untere) Ausgangslage zurückkehrt, wird der Raum 35 im Steuerzylinder 29 erneut über die Leitung 37 und den Federraum des Druckmesszylin- ders 18 sowie die Zweigleitung 39 mit der Rücklei tung 8 und der Raum 34 des Steuerzylinders 29 er neut über die Leitung 36, den Ringraum 27 und die Zweigleitung 17a mit der Druckleitung 4 verbunden,
woraufhin der Steuerschieber 30 schlagartig in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückkehrt.
Diese aufeinanderfolgenden Ein- und Auskupp- lungen der Pumpe 1 erfolgen mit der beschriebenen Schaltvorrichtung ausserordentlich zuverlässig, wobei der Ausschaltdruck und der Einschaltdruck von der Vorspannung und Charakteristik der Druckfeder 20 abhängen. Es liegt auf der Hand, dass diese Drücke durch ein entsprechendes Verstellen der Einstell schraube 21 und gewünschtenfalls durch einen ent sprechenden Austausch der Druckfeder 20 in allen praktisch benötigten Bereichen verändert werden können.
Bei der in Fig. 3 dargestellten konstruktiven Aus führung der beschriebenen Druckflüssigkeitsanlage ist die Pumpe 1 als Zahnradpumpe ausgebildet, deren Antriebswelle 10 in der Pumpe längsverschiebbar an geordnet ist und an ihrem antriebsseitigen Ende den einen Kupplungsteil 11 der Kegelscheibenkupplung trägt, deren anderer Kupplungsteil 12 durch eine am Gehäuse der Pumpe 1 konzentrisch zur Antriebswelle 10 verdrehbar gelagerte Riemenscheibe gebildet wird.
Die Riemenscheibe 12 ist in nicht besonders darge stellter Weise von dem in Fig.1 dargestellten Elek tromotor 13 her antreibbar.
Die Antriebswelle 10 trägt an ihrem dem Kupp lungsteil 11 gegenüberliegenden Ende einen Feder teller 42, an dem einerseits ein Satz Tellerfedern 43 ständig im Sinn der Einkupplung der Kegelscheiben kupplung angreift. An der anderen Seite des Feder tellers 42 schliesst über ein die Drehung der Antriebs welle 10 zulassendes Drucklager 44 der Arbeitskol ben 15 an, der im Zylinder 14 längsverschiebbar ge lagert ist. Dieser Zylinder steht über die in dieser Darstellung nicht besonders gezeigte Leitung 40 (ver gleiche Fig. 1) mit dem Steuerzylinder 29 in Verbin dung, in dem der Steuerschieber 30 verschiebbar ist.
Überdies steht der Steuerzylinder 29 in der aus Fig. 1 hervorgehenden Weise mit dem Druckmesszylinder 18 in Verbindung, der einerseits des Druckmessschiebers 19 über eine Bohrung 45 des Gehäuses 46 der Steuer vorrichtung mit der in Fig. 1 dargestellten Zweiglei tung 17 in Verbindung steht. An seiner anderen Seite ist der Druckmessschieber 19 über einen Stössel 47 an einem Ende eines doppelarmigen Schwinghebels 48 abgestützt, der ebenfalls am Gehäuse 46 gelagert ist. Am anderen Ende des Schwinghebels greift die Druckfeder 20 an, die sich an der anderen Seite des Schwinghebels an dem mit der Einstellschraube 21 verbundenen Federteller 22 abstützt.
Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten konstruktiven Ausführung ist in Verbindung mit der an Hand der Schemadarstellung gemäss Fig. 1 be schriebenen Arbeit der Druckflüssigkeitsanlage ohne weiteres verständlich. Überdies zeigt die konstruktive Ausführung gemäss Fig. 3, dass die Steuervorrichtung auf einem verhältnismässig kleinen Raum zusammen gefasst werden kann, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, die ganze Druckflüssigkeitsanlage zu einer im Verhältnis zur Grösse einer Bearbeitungseinheit klei nen Baueinheit zusammenzufassen.
Eine solche Bau einheit, die lediglich noch Verbindungskanäle zu den Vorschuborganen der Bearbeitungseinheit und eine Antriebsverbindung zu einem Elektromotor benötigt, kann sodann ohne weiteres unmittelbar an der Bear beitungseinheit leicht austauschbar angeordnet wer den, wobei insbesondere lästige Schlauchverbindun gen zwischen der Druckflüssigkeitsanlage und der Bearbeitungseinheit wegfallen.
Mit der beschriebenen Arbeitsweise der erfin dungsgemässen Druckflüssigkeitsanlage ist schliesslich noch der weitere Vorteil verbunden, dass durch den Wegfall einer Überströmung zuviel geförder ter Druckflüssigkeit auch keine Blasenbildung mehr zu befürchten ist, die bei den heute üblichen Anlagen an der Niederdruckseite leicht vorkommt und die richtige Arbeit der Anlage - und damit auch der Vorschubvorrichtungen der Bearbeitungseinheiten in Frage stellen kann.
Die Erfindung ist nicht an alle Einzelheiten des beschriebenen Ausführungsbeispiels gebunden. Schon die Schemadarstellung und das konstruktive Ausfüh rungsbeispiel lassen konstruktive Abwandlungsmög- lichkeiten erkennen, durch welche das Wesen der vorliegenden Erfindung nicht berührt wird. Es ist auch die Anwendung der beschriebenen Anlage nicht etwa an die genannten Bearbeitungseinheiten gebun den, sondern lässt sich mit Vorteil auch auf andere übliche Werkzeugmaschinen, Pressen und dergleichen sowie auf alle Arten hydraulischer Vorschübe über tragen.