DD287438A5 - Einrichtung zum ausgleich des gewichtes von zusatzgeraeten an senkrecht verstellbaren spindelstoecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Gewichtes von Zusatzgeraeten am senkrecht verstellbaren Spindelstock mit Gewichtsausgleich durch Gegengewicht. Der Gewichtsausgleich des Spindelstockes wird erfinderisch so weiterentwickelt, dasz ein zusaetzlicher Arbeitszylinder am Spindelstock direkt oder ueber Zwischenglieder angeordnet ist. Aufgrund des Gewichtes der Zusatzgeraete am Spindelstock erfolgt eine dementsprechende Druckbeaufschlagung auf den Arbeitszylinder. Mit der vom Arbeitszylinder erzeugten nach oben gerichteten Kraft am Spindelstock wird erreicht, dasz die Positioniergenauigkeit in vertikaler Richtung gleichbleibend hoch ist.

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar für Werkzeugmaschinen z. B. Waagerecht-Bohr- und Fräsmaschinen mit mindestens einem senkrecht verstellbaren Spindelstock oder einer ähnlichen Werkzeugträger-Baugruppe, die an einem Maschinenständer geführt wird und deren Gewichtswirkung auf die Verstellbewegung durch ein entsprechendes gegenläufiges Gegengewicht ausgeglichen wird.

Werden aus technologischen Gründen an einem derartigen Spindelstock außer den unterschiedlichen kleineren Werkzeugen zeitweise auch größere schwere Zusatzgeräte angebracht, so führt die Anwendung der Erfindung zum Ausgleich der senkrecht wirkenden Kräfte und damit zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit in der senkrechten Bewegungsrichtung.

-2- 287 438 Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum Ausgleich der Gewichtswirkung senkrecht verstellbarer Spindelstöcke ist die Anwendung unterschiedlicher Lösungsprinzipien bekannt. So ist der Ausgleich mittels eines Gegengewichtes bekannt, das du ch Ober Rollen geführte Seile oder Ketten mit dem Spindelstock verbunden ist. Es ist auch der Einsatz hydraulischer oder ele'rtrometrisch wirkender Einrichtungen zum Ausgleich bekannt. Der Nachteil aller dieser Lösungen besteht darin, daß die Auswirkungen unterschiedlicher Werkzeug- und Gerätegewichte an dem senkrecht bewegten Spindelstock nicht ausgeglichen werden.

Die Offenlegungsschrift 2328404 beschreibt den Spindelstock einer Werkzeugmaschine mit Gewichtsausgleich durch Gegengewicht und einem Hydraulikzylinder mit Tasteinrichtung zur Rückstellung von Verlagerungen aus der waagerechten Lage beim Ausfahren der Pinole aus dem Spindelstock.

Die Offenlegungsschrift 2055309 hat zum Inhalt eine waagerechte Verstellmöglichkeit des Angriffspunktes der Kraft des Gegengewichtes am Spindelstock zum Ausgleich von Schwerpunktverlagerungen z. B. durch Zusatzgewichte.

Beide Offenlegungsschriften beinhalten demnach Lösungen zur Vermeidung der Aus\ irkungen von horizontalen Schwerpunktverlagerungen, auch beim Anschluß von Zusatzgeräten.

Dabei wird die direkte Auswirkung nicht ausgeglichener Gewichtsbelastung auf den senkrechten Positioniervorgang nicht beseitigt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, an einem senkrecht bewegten Spindelstock einer Werkzeugmaschine, dessen Gewichtswirkung mit einem gegenläufigen Gegongewicht ausgeglichen wird, auch dann automatisch einen Gewichtsausgleich zu erreichen, wenn der Spindelstock mit schweren Werkzeugen oder Zusatzgeräten verbunden und belastet wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Bei der senkrechten Verstellbewegung und exakten Positionierung des Spindelstockes einer Werkzeugmaschine ist der Ausgleich der Gewichtswirkung von maßgeblicher Bedeutung. Üblicherweise werden daher gegenläufig Gegengewichte angebracht oder mit hydraulischen oder elektromotorischen Mitteln die Ausgleichskräfte erzeugt. Werden Gegengewichte genutzt, dann ist der Ausgleich nur bei konstantem Spindelstockgewicht möglich. Falls am Spindelstock durch das Anbringen von schweren Zusatzgeräten sich das Gesamtgewicht wesentlich erhöht, dann wäre ein Ausgleich z. B. durch das Anbringen zusätzlicher Gegengewichte möglich. Mit der Automatisierung des Anschlusses von Zusatzgeräten wird zugleich eine Automatisierung der entsprechenden Angleichung der Ausgleichskräfte erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine automatische Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes von Zusatzgeräten an senkrecht verstellbaren Spindelstöcken von Werkzeugmaschinen zu schaffen, die mit einem unveränderlichen gegenläufigen Gegengewicht ausgerüstet sind.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Eigengewicht des Spindelstockes mittels eines Gegengewichtes, das zusätzliche Gewicht von Zusatzgeräten jedoch mittels eines hydraulischen Arbeitszylinders ausgeglichen wird. Die Erfindung beinhaltet zugleich die Steuereinrichtung, die den hydraulischen Druck im Arbeitszylinder in Abhängigkeit vom jeweiligen Zusatzgerät entsprechend einstellt. Dabei kann erfindungsgemäß der erforderliche Hydraulikdruck entweder durch kontinuierlich wirkende Druckventile oder durch schaltende Wegeventile festgelegt werden. Die Auslösung für die entsprechende Einstellung des Hydraulikdruckes wird erfindungsgemäß entweder durch einon Anschlag am Zusatzgerät durch eine numerische Programmsteuerung oder durch eine Motorstrom-Übertragungseinrichtung vorgenommen. Der Anschlag am Zusatzgerät betätigt entweder zugeordnete elektrische Schaltkontakte oder ein mechanisch gesteuertes Druckventil. Je nach Anordnung des Anschlages am Zusatzgerät stellt das mechanisch gesteuerte Druckventil einen entsprechenden Hydraulikdruck ein. Erfindungsgemäß kann der Hydraulikdruck auch mittels des elektrisch gesteuerten Druckventils entweder durch die numerische Programmsteuerung oder eine Motorstrom-Übertragungseinrichtung beeinflußt werden. Die Motorstrom-Übertragungseinrichtung erfaßt im Stillstand des Vorschubmotors für den Spindelstock den Motorstrom, der mit zunehmender Unausgeglichenheit des Spindelstockgewichtes wächst. Sie gibt ein entsprechendes Signal an das elektrisch gesteuerte Druckventil ab, das dadurch verstellt wird und infolge der Druckveränderung im Arbeitszylinder den Gewichtsausgleich wieder bewirkt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1: Ständerbaugruppe einer Werkzeugmaschine mit Spindelstock und Gegengewicht sowie mit Anordnung der erfindungsgemäßen Lösung durch direkte Ankopplung des Hydraulikzylinders am Spindelstock.

Fig. 2. Eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung gem. Fig. 1 und Ankopplung des Hydraulikzylinders über ein Zusatzseil.

Fig. 3: Seitenansicht zu Fig. 2.

Fig.4: Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung mit Anschlag am Zusatzgerät und mechanisch gesteuertem Druckventil.

Fig. 5: Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung mit Anschlag am Zusatzgerät, elektrischen Schaltkontakten und elektrischen Wegeventilen mit Schaltverhalten.

Fig. 6: Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung mit elektrisch gesteuertem Druckventil, das von der Programmsteuerung der Maschine betätigt wird.

Fig. 7: Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung mit elektrisch gesteuertem Druckventil, das von einer Motorstrom-Übertragungseinrichtung betätigt wird.

Nach Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Arbeitszylinder 5 mit der Kolbenstange 6 am Spindelstock 2 angebracht, der sich senkrecht

am Maschinenständer 1 bewegt. Das Gegengewicht 4 ist so bemessen, daß es das Gewicht des Spindelstockes 2 ausgleicht. Im

Falle des Anschlusses eines Zusatzgerätes 7 wird über die Druckleitung 12 dem Arbeitszylinder 5 das Drucköl zugeführt, wobei

die Steuereinrichtung 11 die Höhe des Druckes einsteilt. Die Druckversorgungsanlage 10 stellt den notwendigen Druckölstrombereit.

Fig. 2 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die Ankopplung des Arbeitszylinders 5 mit der Kolbenstange 6

an den Spindelstock 2 indirekt über das Zusatzseil 20 durchgeführt ist.

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht zu Fig. 2. Am Zusatzgerät 7 ist der Anschlag 8 angebracht, der den Stößel 9 betätigt. In den nachfolgenden Darstellungen wird die Steuereinrichtung 11 und ihre Wirkverbindung mit dem Stößel näher dargestellt. Fig.4zeigt die Verbindung des Stößels 9 mit dem mechanisch gesteuerten Druckventil 14. Je nach Position des Anschlages 8 am Zusatzgerät 7 stellt sich eine Verstellung des Stößels 9 und dementsprechend der Wert des Druckes in der Druckleitung 12 am Ausgang des Druckventils 14 ein. Fig. 5 stellt eine weitere Variante für die Steuereinrichtung 11 dar, wobei der Anschlag 8 am Zusatzgerät 7 über den Stößel 9 den Schaltkontakt 19 betätigt. An der Druckleitung 12 sind die beiden gleichartigen elektrischen Wegeventile mit Schaltverhalten 15.1 und 15.2 angebracht, boi

deren Betätigung sich durch die zugeordneten einstellbaren Druckventile 18.1 bis 18.2 der entsprechende Druck in der

Druckleitung 12 einstellt.. In Fig.6 wird die Anwendung eines elektrisch gesteuerten Druckventils 16 gezeigt, das von Signaion der numerischen Programmsteuerung 13 betätigt wird und dementsprechend den Druck in der Druckleitung 12 einstellt. Fig. 7 stellt unter Verwendung eines elektrisch gesteuerten Druckventils 16 eine weitere Variante dar, bei der die Ansteuerung

durch eine Motorstrom-Übertragungseinrichtung 17 erfolgt. Dadurch wird im Stillstand des Vorschubmotors 3 durch den

Motorstrom das Druckventil 16 so verstellt, daß der Motorstrom auf ein Minimum reduziert und damit der Gewichtsausgleich

erzielt wird.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes von Zusatzgeräten an senkrecht verstellbaren Spindelstöcken, bei denen die Wirkung des Spindelstockgewichtes auf den Vorschubmotor für die vertikale Verstellbewegung durch ein Gegengewicht vollständig oder teilweise kompensiert wird, wobei Spindelstock und Gegengewicht an den bejden Enden eines Seiles befestigt sind und das Seil über eine fest oberhalb des Spindelstockes am Maschinenständer angebrachte Rolle geführt ist, gekennzeichnet dadurch, daß am Maschinenständer (1) ein Arbeitszylinder (5) angeordnet ist, der über die Druckleitung (12) durch das Druckmedium eine zusätzliche Hebekraft auf den Spindelstock (2) ausübt, und eine Steuereinrichtung (11) für den Druck in der Druckleitung (12) zum Arbeitszylinder (5) angebracht ist, die den Druck einstellt, damit bei Anbringung von Zusatzgeräten (7) am Spindelstock (2) auch deren Gewicht kompensiert wird.

2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Arbeitszylinder (5) und Spindelstock (2) ein Zusatzseil (20) und mindestens eine weitere feste Zusatzrolle (21) zur Kraftübertragung auf den Spindelstock (2) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dal?· die Steuereinrichtung (11) für den Druck in der Druckleitung (12) mit mindestens einem Stößel (9) ausgerüstet ist, der beim Anbringen von Zusatzgeräten (7) am Spindelstock (2) durch einen Anschlag (8) des Zusatzgerätes (7) betätigt wird.

4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß an der Steuereinrichtung (11) der Weg des Stößels (9) eines mechanisch gesteuerten Druckventils (14) mit dem Druck in der Druckleitung (12) in funktionellem Zusammenhang steht, an den Zusatzgeräten (7) mit verschiedenem Gewicht jeweils der Anschlag eine unterschiedliche Höhe aufweist und sich dadurch ein unterschiedlicher Druck des Druckmediums einstellt.

5. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Steuereinrichtung (11) für den Druck in der Druckleitung (12) mit der numerischen Programmsteuerung (13) der Maschine in Wirkverbindung steht und in der Steuereinrichtung (11) zur Einstellung unterschiedlicher Drücke ein elektrisch gesteuertes Druckventil (16) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein elektrisches Wegeventil mit Schaltverhalten (15) zur Verbindung des Druckes einer Druckversorgungsanlage (10) mit dem Druckmedium des Arbeitszylinders (5) in der Steuereinrichtung (11) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Punkt 1,2 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß das elektrische Wegeventil mit Schaltverhalten (15) mit einer numerischen Programmsteuerung (13) in Wirkverbindung steht.

8. Einrichtung nach Punkt 1,2 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß in der Steuereinrichtung (11) mehrere Wegeventile (15.1,15.2) und mehrere verschieden einstellbare Druckventile (18.1,18.2) angeordnet sind, die bei ihrer wechselseitigen Betätigung unterschiedliche Drücke in der Druckleitung (12) einstellen, sowie daß den verschiedenen Geräten zugeordnete Anschläge (8) und elektrische Schaltkontakte (19) mit Stößel (9) mit den Wegeventilen (15.1,15.2) in Wirkverbindung stehen.

9. Einrichtung nach Punkt 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß in der Steuereinrichtung (11) ein elektrisch gesteuertes Druckventil (16) angeordnet ist, das bei Stillstand der Vertikalbewegung des Spindelstockes von einer Motorstrom-Übertragungseinrichtung (17) eingestellt wird, so daß der Motorstrorn des Vorschubmotors (3) für das Halten des Spindelstockes (2) in der Ruhelage auf einen Minimalwert reduziert wird und bei unterschiedlichem Gewicht der Zusatzgeräte (7) sich automatisch der notwendige Druck in der Druckleitung (12) einstellt.