DE102012021069A1

DE102012021069A1 - Werkzeugmaschine in formbeständiger Portal - Bauweise

Info

Publication number: DE102012021069A1
Application number: DE102012021069.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Reichert; Bernd Rülke
Original assignee: HAUSTECHNIK HOT GmbH
Current assignee: HAUSTECHNIK HOT GmbH
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2015-08-13

Abstract

Der zerspanungsbedingte Wärmeeintrag in werkzeugnahe Funktionsbaugruppen von Werkzeugmaschinen führt zu Ausdehnungen und Verformungen an diesen mit Auswirkungen auf die Fertigungsgenauigkeit der Werkstücke. Aufgabe ist es, trotzdem eine Formbeständigkeit mit geringsten Aufwändungen zu gewährleisten. Die dauerhafte Zuführung von bodennaher kühler Hallenluft mittels Ventilator (12) über Luftzuführrohre (9) behindert mit einer Durchströmung des Werkzeugträger-Portals (4) und der Portal-Stützständer (6) schon ab Beginn der spanenden Fertigung, den Wärmeeintrag. Die sich trotzdem erwärmende Luft wird über Luftaustrittsöffnungen (8) abgeleitet. Die Anwendung ist auf Werkzeugmaschinen in Portal- und Ständerbauweise konzentriert.

Description

Die Erfindung geht von der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Werkzeugmaschinenstruktur aus; hier sind das spezifische Werkzeugmaschinen die in Portal-Bauweise ausgebildet sind.
Die spanende industrielle Bohr- und Fräsbearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen bedingt, wenn sie als spanender Hochleistungsprozess abläuft, vielfach eine hohe Temperierung der Werkzeugschneiden und Späne die direkt und indirekt qualitätsmindernde Zustandsänderungen und damit negative Auswirkungen auf die Fertigungs- und Maßgenauigkeit der Werkstücke haben. Ursache dafür ist häufig ein ungewollter Wärmeeintrag in die werkzeugnahen Funktionsbaugruppen der Werkzeugmaschine, der bei diesen zwischenzeitlich thermisch bedingt zu Ausdehnungen und zu Verformungen führt, die häufig nach Beendigung der Fertigung und nach einem Erkalten zu einer Rückentwicklung in die Ausgangslage führen und dann auch nicht mehr feststell- und nachweisbar sind.
Als Stand der Technik sind deshalb eine Reihe von Lösungen und Methoden bekannt, den Wärmeeintrag und seine Auswirkungen in einer oder mehreren Funktionsbaugruppen, im Arbeitsraum und in anderen Funktionsräumen der Werkzeugmaschine zu verringern oder räumlich zu begrenzen. Das geschieht unter anderen mit temperierter oder gekühlter Luft. Als Beispiel können nachstehende erfinderische Lösungen benannt werden:

• DE 1168 171 beinhaltet eine thermische Luftdurchflutung eines mit starken aufgewärmten Hydrauliköl verfüllten Maschinenständers für Werkzeugmaschinen. Ausschließlich über an der Bodenplatte angeordnete, senkrecht nach oben gerichtet offene Trichter soll eine Sogwirkung entstehen, um am Boden befindliche kühle Raumluft heran und nach oben zu führen mit deren Luftumwälzung eine ausreichende Rückkühlung des Hydrauliköles erfolgen kann.

Alternativ zu dieser vorgeschlagenen selbsttätigen Luftbewegung werden in

• DE 1402 924 die Lagerkühlung in einem Spindelkasten einer Werkzeugmaschine und in
• DE 601 10 713 12 die Luftdurchströmung der getrennt gekammerten Werkstückfertigung und Werkstückspeicherung sowie in
• DE 10 2009 008 221 A1 die Luftzuführung zum Arbeitsraum mittels maschinenintegrierter Luftzuführvorrichtung bzw. Kompressoren realisiert, da ohne diese die langen Durchflusskanäle und -leitungen ohne einen ausreichenden Druck nur ungenügend von temperierter oder kühler Luft durchflossen oder durchströmt werden.

Die beiden zuletzt genannten Lösungen beinhalten außerdem eine maschinenintegrierte Lufttemperaturmessung als Regelungsinformation für die Zuschaltung der Zuführung kühler Luft zu den Werkzeugmaschinen.
Nachteilig ist bei diesen beispielhaft für den Stand der Technik benannten Lösungen, dass

• die temperierte oder gekühlte Luft erst dann zugeführt wird, wenn eine Werkzeugmaschinen-Funktionsbaugruppe oder ein gekammerter Funktions- oder Arbeitsraum bereits einen zum Teil erheblichen Wärmeeintrag erfahren hat,
• die Werkzeugmaschinen für die Feststellung einer bestimmten Temperatur eines Wärmeeintrages mit einer aufwendigen Temperaturmess- und Regelungstechnik sowie mit einem Kompressor für die Luftdurchströmung in einem langen und verzweigten Kanal- und Lüftungssystem ausgestattet sind oder nur
• eine unzureichende Druckerzeugung für die Luftdurchströmung zur Verfügung steht.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde,

• den Wärmeeintrag in die Funktionsbaugruppen Werkzeugträger-Portal und Portalstützständer von in Portal-Bauweise ausgebildeten Werkzeugmaschinen zu minimieren.
• den vorhandenen bzw. nicht vermeidbaren Wärmeeintrag durch einen wirksamen Wärmeaustrag zu begegnen und
• thermisch bedingte übergangsweise oder ständig verbleibende Verformungen durch eine die Formbeständigkeit unterstützende dauerhafte Durchlüftung weitestgehend zu vermeiden.

Das Problem wird durch im Patentanspruch 1 benannten erfinderischen Merkmale gelöst. Die in einem Hohlraum unter dem Werkzeugmaschinentisch einer in Portal-Bauweise ausgebildeten Werkzeugmaschine bodennah vorhandene kühlere Hallenluft wird von einem Ventilator dauerhaft angesaugt. Diese kühle Luft wird von unten nach oben in mindestens einem waagerecht und senkrecht verlaufend, außen an der Werkzeugmaschine entlangführend angeordneten Luftzuführrohr in den kastenförmigen Hohlraum der Werkzeugträger-Portales und in die Hohlräume der Portal-Stützständer geleitet. Mit und nach einer ständigen gleichmäßigen Luftdurchspülung dieser Hohlräume wird die durch vorher anwesenden Wärmeeintrag erwärmte Luft verdrängt, über seitliche Luft-Austrittsöffnungen oben aus dem Werkzeugträger-Portal und aus den Portal-Stützständern abgeleitet und mit der Luft im oberen Teil der Maschinenhalle durchmischt. Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben. Sie betreffen die Ausbildung und den Verlauf des Luftverteilungsrohres im Werkzeugträger-Portal und in den Portal-Stützständern sowie die Steuer- und Kontrollierbarkeit des die Luftdurchströmung bewirkenden Ventilators.
Die Erfindung ist mit zwei Figuren vereinfacht und prinzipiell dargestellt sowie im folgenden Teil der Beschreibung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Gezeigt wird in
1 eine Rückseiten-Ansicht der Werkzeugmaschine in Portal-Bauweise
2 eine Teilansicht der Schnittdarstellung des Werkzeugträger-Portales in Pfeilrichtung nach 1
Die in 1 dargestellte Werkzeugmaschine 1 besteht im wesentlichen aus dem Werkzeugmaschinentisch 2, aus den zwei beidseitig an dessen Längsseiten sich gegenüberstehend, angeordneten Portal-Stützständern 6 und auf diesen waagerecht aufliegend, aus dem Werkzeugträger-Portal 4. An dem Werkzeugträger-Portal 6 ist auf einem waagerecht verstellbarem Werkzeugsupport ein Fräswerkzeug gehaltert. Alle genannten Funktionsbaugruppen der Werkzeugmaschine sind hohle gehäuseförmige Stahl- oder Gusskörper. Aus dem Hohlraum 3 des Werkzeugmaschinentisches 2 wird über das Luftzuführrohr 9 die kühle bzw. kühlere, am Hallenboden befindliche, Luft von einem Ventilator 12 angesaugt, nach oben in den kastenförmigen Hohlraum 5 des Werkzeugträger-Portales 4 geleitet und nach Zweigung des Rohres über das Luftverteilungsrohr 10 in die Hohlräume 7 der Portal-Stützständer 6 gelenkt, durch die Luftausblasöffnungen 11 austretend, eine Durchflutung initiiert. Im Ergebnis wird die zunächst, nach dem vom Werkzeug ausgehenden Wärmeeintrag in den Kammern befindliche Warmluft durch die seitlichen Luftaustrittsöffnungen 8 in den Wandungen des Werkzeugträger-Portales 4 und er Portal-Stützständer 6 hindurch in den oberen Teil der Maschinenhalle, in den die Werkzeugmaschine 1 angeordnet ist, hinausgeblasen. Neben dem Ventilator 12 ist als Funktionsanzeige der Licht- und Tonsignalgeber 13 angeordnet.
In der 2 wird dazu ergänzend die Verbindungs- und Abzweigstelle zwischen dem Luftzuführrohr 9 und dem mit Reihen von Luftausblasöffnungen 11 ausgestatteten Luftverteilungsrohr 10, im Werkzeugträger-Portal 4 angeordnet, dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugmaschine
2: Werkzeugmaschinentisch
3: Hohlraum unter 2
4: Werkzeugträger-Portal von 1
5: kastenförmiger Hohlraum in 4
6: Portal-Stützständer unter 4
7: Hohlraum in 6
8: seitliche Luft-Austrittsöffnungen in 4
9: Luftzuführrohr
10: Luft-Verteilungsrohr
11: Luftausblasöffnungen in 10
12: Ventilator an 9
13: Licht- und Tonsignalgeber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1168171 [0003]
DE 1402924 [0004]
DE 6011071312 [0004]
DE 102009008221 A1 [0004]

Claims

Werkzeugmaschine in formbeständiger Portal-Bauweise, wobei ein kastenförmiges Werkzeugträger-Portal (4) waagerecht brückenartig auf zwei Portal-Stützständern (6) aufliegend, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Hohlraum (3) unter einem Werkzeugmaschinentisch (2) bodennah befindliche kühlere Hallenluft, von einem Ventilator (12) dauerhaft angesaugt, von unten nach oben in mindestens einem waagerecht und senkrecht verlaufend, außen an der Werkzeugmaschine (1) entlangführend angeordneten Luftzuführrohr (9) in den kastenförmigen Hohlraum (5) des Werkzeugträger-Portales (4) und in die Hohlräume (7) der Portal-Stützständer (6) geleitet und, nach einer ständigen gleichmäßigen Luftdurchspülung dieser Hohlräume, die in diesen vorher anwesende durch den Wärmeeintrag der zerspanenden Fertigung erwärmte Luft verdrängt sowie über seitliche Luft-Austrittsöffnungen (8), oben aus dem Werkzeugträger-Portal (4) und aus den Portal-Stützständern (6) abgeleitet und mit der Luft im oberen Teil einer Maschinenhalle durchmischt ist.
Werkzeugmaschine in formbeständiger Portal-Bauweise nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzuführrohr (9) im Hohlraum (3) des Werkzeugträger-Portales (4) in ein waagerecht liegend quergerichtetes Luft-Verteilungsrohr (10) gezweigt ist und in den Hohlräumen (7) der beiden Portal-Stützständer (6) nach unten abgewinkelt verlaufend endet und dass die Rohrwandungen des Luft-Verteilungsrohres (10) mit unter 45° nach oben gerichtet angeordneten Luftausblasöffnungen (11) ausgestattet sind.
Werkzeugmaschine in formbeständiger Portal-Bauweise nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich über die gesamte Zeitdauer der zerspanenden Fertigung erstreckende ständige Luftdurchströmung der Hohlräume (5 und 7) des Werkzeugträger-Portales (4) und der Portal-Stützständer (6) mit der Drehbewegung des Ventilators (12) steuer- und sensorisch kontrollierbar ist und dass dessen verlangsamte Bewegung oder Stillstand mittels Licht- und Tonsignalgeber (13) anzeigbar ist.