DD231753A1

DD231753A1 - Schaltungsanordnung zur thermischen stabilisierung der lage von arbeitsspindeln an be- und verarbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DD231753A1
Application number: DD26647084A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Funke; Horst Heinke; Rolf Mangelsdorf; Herbert Wiele
Original assignee: Werkzeugmaschinen Fabrik Herma
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1986-01-08

Abstract

Zur Kompensation von Achsneigungen sowie zur Konstanthaltung des Arbeitsspindelversatzes innerhalb eines Drehzahlbereiches sieht die erfindungsgemaesse Loesung vor, dass die Signalausgaenge der am vorderen und hinteren Arbeitsspindellager angeordneten Temperaturfuehler einem Substrahierer zugefuehrt sind, dessen Ausgang mit einem Dreipunktregler verbunden ist, von dem zwei Schaltpunkte, aequivalent der TemperaturdifferenzNull bzw. der TemperaturdifferenzNull unter Aufschaltung eines von einem Impulsgenerator ueber einen nachgeschalteten Frequenzteiler erzeugten Schmierimpulses konjunktiv und/oder disjunktiv verknuepft sind und mit am vorderen und hinteren Arbeitsspindellager angeordneten Stellventilen in Wirkverbindung stehen und dass der der Temperaturdifferenz gleich Null entsprechende Schaltpunkt des Dreipunktreglers konjunktiv mit dem Ausgang eines Zweipunktreglers verbunden ist, der eingangsseitig mit dem Temperaturfuehler des vorderen Arbeitsspindellagers verschaltet ist und dass die Ausgaenge dieser Konjunktionen in Wirkverbindung mit den Ausgaengen des Impulsgebers bzw. des Frequenzteilers ebenfalls konjunktiv und/oder disjunktiv auf die Eingaenge der Stellventile geschaltet sind. Fig. 2

Description

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Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert werden Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig 1 eine Arbeitsspmdellagerung einer Be- und Verarbeitungsmaschine mit der Darstellung der auf die Lagerung einwirkenden Einflußgroßen,

Fig 2 eine erfindungsgemaße Schaltungsanordnung

Die Fig 1 veranschaulicht an einer Arbeitsspindellagerung den Einfluß der technologischen Parameter (Drehzahl n, Zerspanungskraft Fz) und der technologisch unabhängigen Parameter (Schmierstoffdurchflußmenge V_Sa, V_Sw) auf die Lagerreibungsleistung P_RA, P_RW sowie deren Wirkung auf die Temperatur T_A,T_W Dieser Vorgang ist an Werkzeugmaschinen mit einem Undefinierten Spindelachsversatz Δχ und einer Undefinierten Spindelachsneigung α verbunden Gemäß Fig 2 befinden sich an den olgeschmierten Arbeitsspmdellagerungen A, W Temperaturfühler 1, 2 Die Temperaturfühler 1, 2 sind über einen Subtrahierer 3 mit einem Dreipunktregler 4 zur Temperaturdifferenzbewertung verbunden Die Ausgange des Dreipunktreglers 4 sowie die Ausgange eines mit dem Temperaturfühler 1 verbundenen Zweipunktreglers 5 wirken über Schaltkontakte 6,7,8,9, 10 und logische Verknupfungselemente auf die Schmierstoffstellventile 11,12 Ein Impulsgenerator 13 mit einem nachgeschalteten Frequenzteiler 14 ist ebenfalls auf die logischen Verknupfungselemente gefuhrt Über mit den Temperaturfühlern 1,2 gekoppelte Komparatoren 15,16 ist eine Alarmanzeige 17,18 vorgesehen Mit der erfmdungsgemaßen Schaltungsanordnung können die vom technologischen Prozeß unabhängigen Einflußgroßen vorzugsweise die Schmierstoffmenge, aber auch die Lagervorspannung, gezielt beeinflußt werden, um trotz wechselnder technologischer Parameter ein thermisches Gleichgewicht auf möglichst niedrigem oder auf konstantem Niveau zu erreichen Der Dreipunktregler 4 dient der Temperaturdifferenzbewertung Bei Temperaturungleichheit soll stets das wärmere Lager minimal und das kältere Lager mit einer definiert erhöhten Schmierstoffmenge versorgt werden BeiTemperaturgleichheitbzw wenn sich die Temperaturdifferenz innerhalb vorgegebener Grenzen bewegt, wird ein weiterer Vergleich der absoluten Arbeitsspindeltemperatur mit einem Temperatursollwert aktiv Dieser Vergleich erfolgt in einem Zweipunktregler 5 Überschreitet die Arbeitsspindeltemperatur eine Solltemperatur so erfolgt die Minimaischmierung beider Lager A, W Bei Unterschreitung erfolgt die Versorgung beider Lager A W mit einer erhöhten Schmierstoffmenge Die Schmierstoffmenge fur die iVlinimalschmierung wird über den Impulsgenerator 13 mit nachgeschaltetem Frequenzteiler 14 definiert Die erhöhte Schmierstoffmenge wird direkt vom Impulsgenerator 13 bestimmt Über die somit definiert vorgegebene Schmierstoffmenge kann zielgerichtet die Reibung der Arbeitsspindellager A, W und damit die Temperatur an der Arbeitsspindelbaugruppe beeinflußt werden, so daß auftretende Achsneigungen kompensiert und ein Arbeitsspindelversatz innerhalb eines Drehzahlbereiches minimiert werden

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Schaltungsanordnung zur thermischen Stabilisierung der Lage von olgeschmierten Arbeitsspindel an Be- und Verarbeitungsmaschinen, bei der die Lagertemperaturen über Temperaturfühler erfaßt, einer aus Subtrahierern, Komparatoren, Taktgeneratoren, Frequenzteilern und logischen Verbindungselementen bestehenden Auswerfeinrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgange der am vorderen und hinteren Arbeitsspindellager (A, W) angeordneten Temperaturfühler (1, 2) einem Subtrahierer (3) zugeführt sind, dessen Ausgang mit einem Dreipunktregler (4) verbunden ist, von dem zwei Schaltpunkte, äquivalent der Temperaturdifferenz > Null (6) bzw der Temperaturdifferenz < Null (8), unter Aufschaltung eines von einem Impulsgenerator (13) über einen nachg'eschalteten Frequenzteiler (14) erzeugten Schmierimpulses konjunktiv und/oder disjunktiv verknüpft sind und mit am vorderen und hinteren Arbeitsspindellager (A, W) angeordneten Stellventilen (11, 12) in Wirkverbindung stehen und daß der der Temperaturdifferenz gleich Null entsprechende Schaltpunkt (7) des Dreipunktregler (4) konjunktiv mit dem Ausgang eines Zweipunktreglers (5) verbunden ist, der eingangsseitig mit dem Temperaturfühler (1) des vorderen Arbeitsspindellagers (W) verschaltet ist und daß die Ausgange dieser Konjunktionen in Verbindung mit den Ausgangen des Impulsgebers (13) bzw des Frequenzteilers (14) ebenfalls konjunktiv und/oder disjunktiv auf die Eingange der Stellventile (11; 12) geschaltet sind.
2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgange der Temperaturfühler (1,2) mit Komparatoren (15, 16) verbunden sind, denen jeweils eine Alarmanlage (17; 18) nachgeschaltet ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zurthermischen Stabilisierung der Lage von olgeschmierten Arbeitsspindel an Be- und Verarbeitungsmaschinen, bei der die Lagertemperaturen über Temperaturfühler erfaßt, einer aus Subtrahierern, Komparatoren, Taktgeneratoren, Frequenzteilern und logischen Verbindungseiementen bestehenden Auswerteeinrichtung zugeführt werden, die ihrerseits wiederum mit dem Olstrom regulierenden Stellgliedern in Wirkverbindung steht.

Charakterisierung der bekannten technischen Losungen

Beim Betrieb von Arbeitsspmdeibaugruppen wird mechanische Energie in Warme umgewandelt, die zu Warmedeformationen und zu Fertigungsabweichungen fuhrt.

Zur Kompensation dieser Abweichungen wurde bereits vorgeschlagen, einen Vergleichsstab vorzusehen, der die Längenänderung des Spindel kastens einschließlich sei η er Trag erbau gruppen feststellt und über einen Regler Korrekturfehler an den Koordinatentisch gibt (DD-PS 70 474)

Bei einer weite^ren bekannten Losung (SU-PS 294 710) wird eine Temperaturregelung von Lagerstellen einer Arbeitsspindel mit Hilfe von Thermoelementen beschrieben, wobei der Peltiereffekt dieser Elemente ausgenutzt werden soll Eine Verknüpfung beider Lagersteilen wird nicht vorgenommen

In der SU-PS 189 281 werden beide Lagerstellen einer Arbeitsspindel mittels Heizung oder Kühlung unter Nutzung eines Reglers temperiert Diese Losung benotigt jedoch einen zusätzlichen Aufwand an Hetz- und/oder Kuhleinnchtungen In diese Losungskategorie ist auch die DE-AS 1957974 einzuordnen

Eine Losung, die der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabenstellung nahe kommt, ist in der DE-OS 2546508 offenbart Bei dem unter Schutz gestellten Verfahren erfolgt ein direktes Messen der Arbeitsspindelachsverlagerung bzw Arbeitsspindelachsneigung in Bezug auf die Schlittenführung mittels entsprechender Wegaufnehmer in Verbindung mit einem Meßgerust. In Abhängigkeit von diesen gemessenen Verlagerungswerten wird die Arbeitsspindelachsneigung und im Anschluß ein, von der Stellung des Werkzeuges in z-Richtung abhangiger Korrekturwertfur die Stellung des Werkzeuges in x-Richtung berechnet

Hauptprobleme ergeben sich bei diesem Verfahren beim direkten Messen der Arbeitsspindelachsneigung, insbesondere dadurch, daß das Meßgerust ebenfalls thermischen, statischen und dynamischen Störungen ausgesetzt ist und deshalb Meßfehler unter Produktionsbedingungen gegenwartig nicht auszuschließen sind. Des weiteren treten aufgrund der verbleibenden Neigung beim internen Messen mittels Meßtaster oder schaltender Taster Meßfehler auf, die sich in der dargestellten Weise nicht eliminieren lassen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die mit geringem technischen Aufwand und ohne zusätzliche Energiezuführung von außen eine definierte Achslage von Arbeitsspindel ermöglicht und zur Genauigkeitssteigerung von Be- und Verarbeitungsmaschinen beitragt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die die an Arbeitsspmdeibaugruppen infolge technologisch bedingter Störgrößen a jer auch infolge von Umg bungseinflussen auftretenden Lagerreibungsschwankungen und deren Wirkung auf die Temperaturdifferenz zwischen den Arbeitsspindellagerungen kompensiert und somit keine Achsneigung zulaßt sowie den Spmdelversatz (Spindelachsparallelverlagerung) minimal oder innerhalb eines Drehzahlbereiches konstant halt

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung gelost, die gekennzeichnet ist durch eine Anordnung je eines Temperaturfühlers am vorderen und hinteren Arbeitsspindellager, deren Signalausgange einem Subtrahierer zugeführt sind und bei der der Ausgang des Subtrahierers mit einem Dreipunktregler verbunden ist, von dem zwei Schaltpunkte, äquivalent derTemperaturdifferenz>Obzw derTemperaturdifferenz<O, unter Aufschaltung eines von einem Impulsgenerator über einen nachgeschalteten Frequenzteiler erzeugten Schmierimpulses konjunktiv und/oder disjunktiv verknüpft sind und mit am vorderen und hinteren Arbeitsspindellager angeordneten Stellventilen in Wirkverbindung stehen und daß der der Temperaturdifferenz gleich Null entsprechende Schaltpunkt des Dreipunktregler konjunktiv verknüpft ist mit dem Ausgang eines Zweipunktreglers, der eingangsseitig mit dem Temperaturfühler des vorderen Arbeitsspindellagers verschaltet ist und daß die Ausgange dieser Konjunktionen in Verbindung mit den Ausgangen des Impulsgebers bzw des Frequenzteilers ebenfalls konjunktiv und/oder disjunktiv auf die Eingange der Steilventile geschaltet sind.

In bevorzugter Ausfuhrung sind die Ausgange der Temperaturfühler mit Komparatoren verbunden, denen jeweils eine Alarmanlage nachgeschaltet ist.