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Antrieb für eine Bohreinheit od.dgl.
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Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Bohreinheit od.dgl.,
bei dem eine Arbeitsspindel über mindestens einen drehzahleinstellbaren Hydromotor
antreibbar ist, und der Hydromotor an einer einen etwa konstanten Volumenstrom eines
Druckmediums abgebenden Pumpe angeschlossen ist.
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Solche Antriebe werden Je nach Verwendungszweck mit unterschiedlichen
Antriebsleistungen und Antriebsdrehzahlen benötigt und es wird jeweils ein entsprechend
ausgelegter Hydromotor verwendet. Die J?ertigungsstückzahlen der verschiedenen Hydromotoren
sind daher klein und die Fertigung und Lagerhaltung ist unwirtschaftlich.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb
der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach an unterschiedliche Betriebsbedingungen
anpaßbar ist und bei dem man bei wirtschaftlicher Fertigung mit wenigen Kydromotorentyren
auskommt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Antrieb
der Arbeitsspindel tiber mindestens ein Zahnrad erfolgt und dieses Zahnrad durch
mindestens zwei an der Pumpe angeschlossene Hydromotoren antreibbar ist. Durch die
Verwendung von beispielsweise zwei das gleiche Zahnrad antreibende Hydromotoren
steht bei konstantem Volumenstrom des Druckmediums der doppelte Drehzahlregelbereich
zur Verfügung, wobei im Bereich hoher Drehzahlen einer der Hydromotoren ohne Druckmediumbeaufschlagung
mitläuft, während im niederen Drehzahlbereich beide Hydromotoren beaufschlagt und
so ein besonders hohes Drehmoment bei niederer Drehzahl
zur Verfügung
steht. In vorteilhafter Weise sind dazu die Drehzahleinstellungen der Hydromotoren
unabhangig voneinander.
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Insbesondere für die Drehzahleinstellung im niederen Drehzahlbereich
erfolgt-in vorteilhafter Weise die Drehzahleinstellung der Hydromotoren etwa parallel
zueinander, wobei zweckmäßigerweise die maximale Abweichung der Drehzahleinstellungen
eine Schaltstufe beträgt. Dadurch wird eine gleichmäßige Belastung der Hydromotoren
erzielt, um so eine optimale Lebensdauer zu erhalten.
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Eine einfache und ohne wesentliche zeitliche Verzögerungen arbeitende
Drehzahleinstellung ist bei einem Antrieb möglich, bei dem die Drehzahleinstellung
des Hydromotors über eine Drehzahleinstellstange erfolgt, die über mindestens einen
in einem Zylinder mit Anschlüssen für die Zuführung bzw. Ableitung des Druckmediums
geführten Kolben zwischen zwei-Endlagen verschiebbar ist, wenn mehrere über der
Zylinderlänge verteilte Anschlüsse für die Zuführung bzw . Ableitung des Druckmediums
vorgesehen sind und der Druckbeaufschlagung jedes Anschlußes eine vorbestimmte Stellung
der Drehzahleinstellstange zugeordnet ist. Die gewünschte Drehzahleinstellung ist
dann durch eine einfache
Ventilsteuerung, beispielsweise mit Magnetventilen,
möglich.
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Eine veränderbare Drehzahleinstellung bei geringstem Energieverbrauch
und einfachem Aufbau kann dadurch ermöglicht werden, daß im Zylinder mehrere Kolben
vorgesehen sind, von denen ein unterster Kolben fest mit der Drehzahleinstellstange
verbunden ist und die Endlagen dieses untersten Kolbens den Endlagen der Drehzahleinstellstange
entsprechen und daß ferner die weiteren darüber angeordneten Kolben jeweils über
ein Verlängerungsstück zusammenwirken, daß unter dem untersten Kolben ein Anschluß
und über dem obersten Kolben ein Anschluß und zwischen den Kolben jeweils ein weiterer
Anschluß vorgesehen ist, wobei bei einer Druckbeaufschlagung eines Anschlußes die
dem Anschluß naheliegenden Kolben in ihrer Endlage an Anschlägen anliegen. Es entspricht
dann jeder Druckbeaufschlagung eines Anschlußes eine bestimmte Stellung der Drehzahleinstellstange
und damit einer bestimmten Drehzahl des Hydromotors. Da die Kolbeneinstellungen
über Anschläge und nicht über Überströmkanten erreicht werden, ist die für die Drehzahleinstellung
erforderliche Menge des Druckmediums sehr gering und es entstehen nur geringe Energieverluste.
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Eine sichere, durch Unbefugte nicht veränderbare Drehzalileinstellung
wird dadurch möglich, daß die untere Endlage mindestens eines Kolbens durch Zwischenringe
voreinstellbar ist und diese Zwischenringe den Anschlag abgeben.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.
Es zeigt: Fig. 1 eine Teilseitenansicht einer Bohreinheit mit Hydromotor und Steuerventilen,
Fig. 2 eine Draufsicht darauf gemäß dem Pfeil II in Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt
durch die Drehzahlsteuerung und den Hydromotor gemäß den Pfeilen III-III in Fig.2
und Fig. 4 einen Schaltplan für die Drehzahleinstellung eines Hydromotors schematisch.
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Bei einer Bohreinheit ist die Arbeitsspindel 1 über ein in einem Gehäuse
2 gelagerten, nicht näher dargestellten Zahnrad durch zwei auf dieses Zahnrad wirkende
Hydromotoren
3 angetrieben. Die Ilydromotoren 3 sind parallel zueinander mit einer Pumpe 4, die
Hydrauliköl in etwa konstantem Volumenstrom liefert, und einem gemeinsamen Rücklauf
5 für das Hydrauliköl verbunden, wie dies schematisch in Fig. 2 angedeutet ist.
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Beide identisch ausgebildete Hydromotoren 3 sind Axialkolbenmotoren.
Zur Drehzahleinstellung ist jeweils über eine längsverschiebbare Drehzahleinstellstange
6 eine Taumelscheibe 7 in ihrer Neigung einstellbar. Jeder Neigung entspricht eine
bestimmte Schluckmenge Hydrauliköl pro Umdrehung. Zur Längsverschiebung der Drehzahleinstellstange
6 ist auf jedem Hydromotor 3 ein Zylinder 8 aufgesetzt, in dem Kolben 9 bis 11 in
axialer Richtung verschiebbar geführt sind.
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Der unterste Kolben 9 ist über fiin fest daran angeschlossenes Verlängerungsstück
12 mit der Drehzahleinstellstange 6 verschraubt. Der Hub des untersten Kolbens 9
ist nach oben durch einen oberen Endlagenanschlag 13 in Form eines in eine Nut 14
in der Wandung des Zylinders 8 eingesetzten Sicherungsrings 15 begrenzt. Ebenso
ist die obere Endlage des mittleren Kolbens 10 durch einen oberen Endlagenanschlag
16 ebenfalls in Form eines Sicherungsrings 17 begrenzt.
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Die oberste Endlage des obersten Kolbens 11 ist ebenfalls
durch
einen oberen Endlagenanschlag 18 in Form eines Vorsprungs des Deckels 19 des Zylinders
8 auf seinen Maximalwert begrenzt, kann aber durch eine Einstellschraube 20 von
außen eingestellt werden. Der Deckel 19 ist durch eine Rundschnurdichtung 21, eine
Flachdichtung 22 und eine Hutmutter 23 nach außen abgedichtet. Die Länge der Kolben
9 bis 11 und die Länge der Verlängerungsstücke 12, 24 und 25 ist so bemessen, daß
alle Kolben 9 bis 11 an ihren oberen Endlagenanschlägen 13, 16 und 18 anliegen,
wenn die Drehzahleinstellstange 6 in ihrer oberen Endlage ist. Die Hubwege der Kolben
11 und 10 sind durch Zwischenringe 26 begrenzt, und zwar so, daß der mögliche Hubweg
der Kolben 9 bis 11 mit zunehmender Entfernung von der Drehzahleinstellstange 6
kleiner ist.
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Die untere Endlage der Drehzahleinstellstange 6 ist durch eine weitere
Einstellschraube 27 einstellbar.
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Zur Verschiebung der Kolben 9 bis 11 sind am Zylinder 8 Anschlüsse
28 bis 31 vorgesehen für die Zuführung bzw. Ableitung eines Druckmediums, vorzugsweise
Hydrauliköl für die Steuerung der Drehzahleinstellung. Die Steuerung der Zuführung
bzw. der Ableitung des Druckmediums erfolgt über Magnetventile 32 und 33.
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In Fig. 4 ist die schematische Darstellung der Steuerung der Drehzahleinstellung
gezeigt. Die Druckanschlüsse der Magnetventile 32 und 33 sind mit einer Druckversorgung
34 und die Rücklaufanschlüsse mit einer Rücklaufleitung 35 verbunden. In der Neutralstellung
des Zagnetventils 33 ist die Druckversorgung 34 über den Anschluß 28 mit dem Raum
36 unter dem Kolben 9 in Verbindung, so daß dieser Kolben 9 durch den hydraulischen
Druck nach oben gedrückt und entweder an seinem oberen Endlagenanschlag 13 oder
über die anderen Kolben 10 und 17 und die Verlängerungsstücke 24 und 25 durch die
Einstellschraube 20 in seinem Weg nach oben begrenzt ist. In dieser Stellung erreicht
die Taumelscheibe 7 ihre größte Schräglage. Der Hydromotor 3 kann dann bei größtem
Durchsatz des Druckme diums pro Umdrehung sein größtes Drehmoment abgeben.
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Bei einer Umschaltung des kagnetventils 33 erfolgt die Druckbeaufschlagung
über den Anschluß 29, der zwischen dem untersten Kolben 9 und dem mittleren Kolben
10 mündet. Dadurch wird der unterste Kolben 9 ganz nach unten gedrückt und die Taumelscheibe
7 erfährt über die in ihre andere Endlage kommende Drehzahleinstellstange 6 ihre
flachste Stellung, die Beerlaufstellung, in der der Hydromotor 3 keine Leistung
abgibt. Durch den Hydromotor 3 wird dann auch kein Hydrauliköl
aufgenommen.
Der ganze durch die Pumpe 4 geförderte Volumenstrom steht dann dem anderen, nicht
in seiner Leerlaufstellung befindlichen Hydromotor 3 zur Verfügung, der dann mit
besonders hoher Drehzahl bei entsprechend geringerem Drehmoment betrieben werden
kann.
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Durch die Umschaltung des Magnetventils 32 aus seiner Mittellage in
eine Endlage erfolgt einmal über den Anschluß 30 und bei der anderen Endlage über
den Anschluß 31 die Einstellung zweier mittlerer Drehzahlen, die entsprechend der
Anzahl und Dicke der eingelegten Zwischenringe 26 vorgewählt sein kann.
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Bei vier Drehzahleinstellungen der Drehzahleinstellstange 6 pro Hydronotor
3 können insgesamt 16 verschiedene Drehzahlen der Arbeitsspindel 1 eingestellt werden.
Durch beispielsweise Verwendung eines polumschaltbaren Antriebsmotors für die Punpe
4 kann diese Zhal nochmals beispielsweise verdoppelt werden, so daß mit einfachen
Mitteln die Drehzahlen und die gewünschten Drehmomente in einen weiten Bereich variierbar
sind.
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Durch eine entsprechende Ausbildung der Magnetventile 32 und 33 muß
sichergestellt sein, daß bei der Druckbeaufschlagung
eines der
Anschlüsse 28 tis 31 die anderen Ansciiiüsse mit der Rücklaufleitung 35 verbunden
sind.