DE10247354A1 - Process for damping vibrations in a machine tool comprises mounting a first component on a second component using a hydrostatic guide having a pocket - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine aktive Schwingungsdämpfung in einer Werkzeugmaschine und im Speziellen sowohl auf ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung als auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a active vibration damping in a machine tool and specifically both on a process for vibration damping as well as an apparatus for performing the method.
Bei der mechanischen Bearbeitung von Werkstücken auf Werk zeugmaschinen treten häufig unerwünschte Schwingungen auf, die zu Maßungenauigkeiten und/oder schlechten Oberflächenqualitäten des Werkstücks führen können.During mechanical processing of workpieces undesired vibrations often occur on machine tools on leading to dimensional inaccuracies and / or poor surface qualities of the workpiece to lead can.
Derartige Schwingungen können beispielsweise durch den Bearbeitungsprozess hervorgerufen sein. So besteht bei Fräswerkzeugen das Problem, dass die einzelnen Schneiden oder Zähnen des Werkzeugs nacheinander in Eingriff gelangen, sodass hierdurch Schwingungen erzeugt werden. Diese äußern sich beispielsweise als Rattermarken auf der Oberfläche des Werkstücks. Sie führen jedoch auch zu Schwingungen der Bauelemente der Werkzeugmaschine selbst.Such vibrations can, for example be caused by the machining process. So there is at milling tools the problem that the individual cutting edges or teeth of the tool one after the other engage, so that vibrations are generated. These express themselves for example as chatter marks on the surface of the workpiece. she to lead however, also to vibrations of the components of the machine tool self.
Bei dynamischen Werkzeugmaschinen, beispielsweise Portalfräsmaschinen oder ähnlichem, können Schwingungen zusätzlich durch die Bewegungen der einzelnen Bauelemente oder Baugruppen der Werkzeugmaschine selbst hervorgerufen werden. Die kurzen Bearbeitungszeiten erfordern sehr hohe Verfahrgeschwindigkeiten der einzelnen Spindeln, Supports und ähnlicher Baugruppen. Weiterhin besteht bei Werkstücken, die mit sehr kleinen Radien gefertigt werden sollen, die Notwendigkeit, die Bahn des Werkzeugs oder des Werkstückes in sehr kurzen Zeiträumen zu ändern, um die gewünschten Krümmungsänderungen oder Richtungsänderungen realisieren zu können. Dabei müssen die Verfahrgeschwindigkeiten in den Achsen so schnell erfolgen, dass diese stoßweise Belastungen auf die Werkzeugmaschine bewirken. Hierdurch werden ebenfalls Schwingungen angeregt.With dynamic machine tools, for example portal milling machines or the like, vibrations additionally through the movements of individual components or assemblies Machine tool itself. The short processing times require very high travel speeds of the individual spindles, Supports and the like Assemblies. Furthermore, there are workpieces with very small radii to be manufactured, the need for the path of the tool or the workpiece in very short periods of time to change, to the desired changes in curvature or changes of direction to be able to realize. The Travel speeds in the axes are so fast that this intermittently Cause loads on the machine tool. This will also excited vibrations.
Als besonders ungünstig erweist es sich, wenn die Schwingungsanregung mit der Eigenfrequenz der Werkzeugmaschine zusammenfällt. Derartige unerwünschte Frequenzen können sich sowohl durch den Bearbeitungsprozess selbst als auch durch das dynamische Verfahren der Werkzeugmaschine bzw. deren Komponenten ergeben. Das Ergebnis kann ein Aufschwingen mit besonders großen Maßabweichungen und schlechten Oberflächenqualitäten sein.It proves to be particularly unfavorable if the vibration excitation with the natural frequency of the machine tool coincides. Such undesirable Frequencies can itself both through the machining process and through the dynamic process of the machine tool or its components result. The result can be an oscillation with particularly large dimensional deviations and poor surface quality.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, derartige Problematiken dadurch zu minimieren, dass die Werkzeugmaschinen möglichst steif ausgelegt werden und möglichst keine Eigenfrequenzen im niedrigen Frequenzbereich aufweisen. Abgesehen von den Fertigungskosten für derartige Werkzeugmaschinen ist es nicht immer möglich, das Auftreten dieser unerwünschten Schwingungen zu vermeiden oder zu unterdrücken.It is from the state of the art known to minimize such problems by the fact that Machine tools if possible be designed stiff and if possible have no natural frequencies in the low frequency range. Apart from the manufacturing cost of Such machine tools, it is not always possible to prevent this from occurring undesirable Avoid or suppress vibrations.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Werkzeugmaschinen vorbekannt, welche als Führungselemente sogenannte "hydrostatische Führungen" aufweisen. Diese umfassen beispielsweise bei einem Bauteil eine ebene Funktionsfläche, während bei dem anderen Werkzeug eine Tasche eingearbeitet ist, welche von Öl durchflossen wird. Die Tasche wird von seitlichen Stegen begrenzt, die zu dem anderen Bauteil einen Spalt bilden, durch welches das Öl austritt.Machine tools continue to be state of the art previously known as guiding elements so called "hydrostatic Guides ". These include, for example, a flat functional surface for a component, while for the other tool has a pocket, which is filled with oil becomes. The bag is bordered by side bars that lead to the form another gap through which the oil emerges.
Durch entsprechende Druckbeaufschlagung des in den Taschen befindlichen Öls ergibt sich somit ein Gleiten der beiden Bauteile aufeinander mittels des Ölfilms.By pressurizing the oil in the pockets there is thus a sliding of the two components onto one another by means of the oil film.
Bei zunehmender Last verringert sich der Spalt entsprechend. Durch mechanische Maßnahmen wird dabei beim Stand der Technik der Öldruck entsprechend erhöht, um diese Mehrbelastung aufzufangen. Sinkt die Belastung, so vergrößert sich der Spalt entsprechend. Der Öldruck in der Tasche wird daraufhin verringert. Die vorbekannten Lösungen führen somit dazu, dass die Breite des Spaltes (worunter sein freier Strömungsquerschnitt zu verstehen ist) möglichst konstant gehalten wird. Hieraus ergibt sich, dass Schwingungen der einzelnen Bauteile oder Bauelemente/Baugruppen nicht berücksichtigt werden können.As the load increases, it decreases the gap accordingly. Mechanical measures are taken at the stand according to the technique of oil pressure elevated, to absorb this additional burden. If the load drops, it increases the gap accordingly. The oil pressure in the pocket is then reduced. The previously known solutions thus lead the width of the gap (including its free flow cross-section is to be understood) if possible is kept constant. It follows that vibrations of the individual components or components / assemblies are not taken into account can.
Es ist somit bekannt, bei hydrostatischen Führungen eine höchstmögliche Steifigkeit zu erzeugen. Dazu wird bei erhöhter Belastung der Druck des in die Tasche zugeführten Öls so stark erhöht, dass trotz des aufgrund der höheren Belastung kleineren Spaltes ein größerer Volumenstrom durch den verengten Spalt gedrückt wird. Die Druckerhöhung des zugeführten Öls reicht aber nicht aus, um eine erhöhte Belastung so auszuregeln, dass der Spalt in endlicher Zeit wieder die gleiche Größe annimmt. Die erhöhte Belastung führt also zu einer bleibenden, wenn auch aufgrund des größeren Volumenstroms geringen, Veränderung des Spaltes. Die bekannte Regelung passt den Druck der Belastung der Tasche an und erhöht dadurch die Steifigkeit der Führung. Der Spalt verändert sich aber aufgrund von unterschiedlichen Belastungen.It is thus known for hydrostatic guides the highest possible rigidity to create. This is done with increased Load increases the pressure of the oil fed into the bag so much that despite because of the higher Loading smaller gap a larger volume flow through the narrowed gap pressed becomes. The pressure increase of the supplied oil is sufficient but not out to an increased Adjust the load so that the gap returns in finite time assumes the same size. The increased Load leads that is, to a permanent one, albeit due to the larger volume flow minor, change of the gap. The known regulation adjusts the pressure of the load the bag on and raised thereby the rigidity of the guide. The gap changed but due to different loads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung in einer Werkzeugmaschine sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, betriebssicherer Anwendbarkeit die Dämpfung von auftretenden Schwingungen ermöglicht.The invention is based on the object Vibration damping method in a machine tool and a device suitable for this to create which with simple construction and simple, more reliable Applicability the damping of vibrations occurring.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der beiden unabhängigen Ansprüche gelöst, die jeweiligen Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention, the object is achieved by Characteristics of the two independent Claims resolved respective subclaims show further advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Öldruck in der Tasche in Abhängigkeit von den auftretenden Belastungen der hydrostatischen Führung geregelt wird.According to the invention it is therefore provided that the oil pressure in your pocket depending regulated by the loads occurring on the hydrostatic guide becomes.
Die Erfindung ermöglicht somit eine aktive Schwingungsdämpfung in der Werkzeugmaschine mittels der hydrostatischen Führungen. Der Öldruck in den einzelnen Taschen wird dabei so geregelt, dass entstehende Schwingungen der Werkzeugmaschine aktiv gedämpft werden.The invention thus enables active vibration damping in the machine tool by means of the hydrostatic guides. The oil pressure in The individual pockets are regulated so that vibrations arise the machine tool is actively damped become.
Bei einer aktiven Regelung des Volumenstroms
und einer ständigen
Messung der Spaltgröße kann
erfindungsgemäß der Volumenstrom
so geregelt werden, dass bei einer Belastungsveränderung die zunächst resultierende
Veränderung
des Spaltes in endlicher Zeit so ausgeregelt wird, dass der Spalt trotz
der erhöhten
Belastung wieder sein ursprüngliches
Maß annimmt,
z.B. mit Hilfe eines PID-Reglers. Messgröße ist der Spalt, Stellgröße der Volumenstrom,
der abhängig
von der Belastung so geregelt wird, dass der Spalt bei Belastungsänderungen
in endlicher Zeit wieder ein konstantes Maß annimmt. Statt die Spaltgröße zu messen,
kann auch der Taschendruck als Eingangssignal verwendet werden, da
es möglich
ist, für
eine gegebene Taschengeometrie bei konstantem Spaltmaß für unterschiedliche Belastungen
der Führung
zu ermitteln, welcher Volumenstrom mit welchem Druck erforderlich
ist, um bei konstantem Spaltmaß unterschiedliche
Belastungen aufzufangen. Der Volumenstrom wird stets so geregelt,
dass er mit einem für
konstantes Spaltmaß korrespondierendem
Druck überein stimmt.
Der Volumenstrom kann dazu z.B. über
ein Proportionalventil, wie in
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Ölstrom durch die Breite des Spalts zu regeln.According to the invention, it is also possible to flow through the oil regulate the width of the gap.
Erfindungsgemäß besteht somit ein Zusammenhang zwischen dem Öldruck in der Tasche sowie dem durch den Spalt austretenden Öl-Volumenstrom. Als Störgröße erfolgt die Belastung durch die mit den jeweiligen Frequenzen auftretenden Kräfte. Diese bilden die entsprechende Störgröße. Ohne äußeren Einfluss würde sich, wie auch beim Stand der Technik bekannt, der Druck in der Tasche sowie der Volumenstrom in Abhängigkeit von der auftretenden Belastung entsprechend ändern, wobei sich die Spaltbreite dann entsprechend ergibt. Aus genau diesen Vorgängen resultiert dann das unerwünschte Schwingungsverhalten. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene aktive Beeinflussung des Drucks und/oder des Volumenstroms ist es möglich, zum einen die Spaltbreite konstant zu halten und zum anderen unerwünschte Schwingungen zu dämpfen.According to the invention there is a connection between the oil pressure in the pocket as well as the oil volume flow emerging through the gap. As a disturbance variable the exposure to those occurring at the respective frequencies Forces. This form the corresponding disturbance variable. Without external influence would as is also known in the prior art, the pressure in the pocket as well as the volume flow depending of the occurring load change accordingly, the gap width then results accordingly. The undesirable vibration behavior then results from precisely these processes. By the provided according to the invention It is an active influence on the pressure and / or the volume flow possible, on the one hand to keep the gap width constant and on the other hand undesirable vibrations to dampen.
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, entweder den Ölstrom in die Tasche oder das Ölvolumen in der Tasche zu regeln. Beides erfolgt durch eine überlagerte Regelung, welche als Messgröße beispielsweise den Öldruck in der Tasche oder die Breite des Spaltes zugrunde legt.According to the invention it is therefore possible to either the oil flow in the pocket or the volume of oil in to settle the bag. Both are done by a superimposed regulation, which as a measurement, for example the oil pressure in the pocket or the width of the gap.
Es versteht sich, dass erfindungsgemäß sowohl einzelne Taschen der hydrostatischen Führung, als auch sämtliche Taschen aller hydrostatischen Führungen einer gesamten Werkzeugmaschine oder eines gesamten Systems geregelt werden können.It is understood that both individual pockets of the hydrostatic guide, as well as all Pockets of all hydrostatic guides an entire machine tool or an entire system can be.
Erfindungsgemäß können entweder Abstandssensoren oder Drucksensoren in den einzelnen Taschen eingesetzt werden, die den aktuellen Zustand in der jeweiligen Tasche exakt erfassen. Über sehr schnelle Regelventile ist es somit möglich, den Volumenstrom des Öls in die einzelnen Taschen entsprechend zu bestimmen und zu regeln.According to the invention, either distance sensors can be used or pressure sensors are used in the individual pockets that exactly record the current condition in the respective bag. Over a lot fast control valves it is therefore possible to adjust the volume flow of the oil into the to determine and regulate individual pockets accordingly.
Besonders günstig ist es dabei, wenn vor dem jeweiligen Regelventil ein Druckspeicher vorgesehen ist, um ausreichend Öl mit hohem Druck für die Regelung zur Verfügung zu stellen.It is particularly favorable if before respective control valve a pressure accumulator is provided to provide sufficient oil with high Print for the scheme is available to deliver.
Die erfindungsgemäße Schwingungsdämpfung kann in bevorzugter Weise der Erfindung auch andere Daten zugrunde legen. So ist es beispielsweise möglich, weitere Sensoren vorzusehen, beispielsweise Beschleunigungsaufnehmer, die an anderen Orten der Werkzeugmaschine befestigt sind.The vibration damping according to the invention can In a preferred manner, the invention is also based on other data. For example, it is possible to provide additional sensors, for example accelerometers, that are attached to other locations on the machine tool.
So ist es beispielsweise möglich, Beschleunigungsaufnehmer am unteren Ende der Z-Achse einer Portalmaschine anzuordnen. Auf diese Weise kann z.B. eine unerwünschte Pendelbewegung (Schwingung) in der Z-Achse aktiv unterdrückt werden.For example, it is possible to use accelerometers to be placed at the lower end of the Z axis of a portal machine. On this way e.g. an undesirable Pendulum movement (vibration) in the Z axis can be actively suppressed.
Ein zweiter wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die gleichzeitige Betrachtung mehrerer Taschen in einer Steuerung (einem Regler). Die bisherigen Lösungen versuchen eine möglichst hohe Steifigkeit der Führung herzustellen, indem die Taschen einzeln unabhängig voneinander geregelt werden. Bei der Erfindung werden sämtliche Taschen, die ein Maschinenelement lagern, z.B. den Maschinentisch für das Werkstück oder die Z-Achse der Portalmaschine, gleichzeitig betrachtet und so angesteuert, dass das Maschinenelement insgesamt schwingungsfrei und nahezu unendlich steif gelagert wird und/oder von dem Maschinenelement ausgehende Schwingungen, die durch die Bearbeitung oder die dynamische Verfahrbewegung der Maschine angeregt werden, aktiv durch Anpassung/Modulation der Taschendrücke gedämpft werden.A second essential aspect of Invention is the simultaneous viewing of multiple pockets in a controller (a regulator). The previous solutions try one if possible high rigidity of the guide to be produced by regulating the pockets individually and independently of one another. at the invention are all Bags that store a machine element, e.g. the machine table for the workpiece or the Z axis of the portal machine, viewed at the same time and controlled in such a way that the machine element as a whole is vibration-free and almost infinite is stored stiff and / or vibrations emanating from the machine element, the through machining or the dynamic movement of the machine be excited, actively dampened by adjusting / modulating the pocket pressures.
In einer weiteren Variante der Erfindung ist es somit möglich, sämtliche Zustandsdaten (Spaltbreite und/oder Öldruck oder weitere Daten) der einzelnen Taschen der einzelnen hydrostatischen Führungen oder Lagerungen der Werkzeugmaschine in der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungs-Regelung zu erfassen. Da weiterhin zusätzlich der Bewegungsablauf von Werkstück und Werkzeug und damit die Bewegungen der einzelnen Achsen der Werkzeugmaschine bekannt sind, kann die erfindungsgemäße Regelung die sich dabei ergebenden Beschleunigungen und die daraus resultierenden dynamischen Belastungen der einzelnen Taschen der einzelnen hydrostatischen Führungen vorherbestimmen. Durch entsprechende Regelung des Öldrucks in den einzelnen Taschen können die auftretenden Belastungen aktiv kompensiert werden, bevor diese zu Veränderungen der Spaltgrößen in den Taschen führen. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Regelung den Öldruck bzw. das Ölvolumen aktiv exakt so einstellt, dass das Auftreten unerwünschter Schwingungen von vornherein vermieden wird. Die sich durch die Bewegungsvorgänge und die Beschleunigungen ergebende Mehrbelastung kann somit ohne jegliche Veränderung des Spaltes aufgefangen werden.In a further variant of the invention, it is thus possible to record all status data (gap width and / or oil pressure or further data) of the individual pockets of the individual hydrostatic guides or bearings of the machine tool in the vibration damping control according to the invention. Since the sequence of movements of the workpiece and tool and thus the movements of the individual axes of the machine tool are also known, the control according to the invention can predetermine the resulting accelerations and the resulting dynamic loads on the individual pockets of the individual hydrostatic guides. By regulating the oil pressure in the individual pockets appropriately, the occurring Loads are actively compensated for before they lead to changes in the gap sizes in the pockets. This means that the control according to the invention actively adjusts the oil pressure or the oil volume exactly so that the occurrence of undesirable vibrations is avoided from the outset. The additional load resulting from the movement processes and the accelerations can thus be absorbed without any change in the gap.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, den Öldruck in den Taschen so zu regeln, dass bei einem bekannten Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine bzw. der Bauteile oder Maschinenelemente der Werkzeugmaschine ein Auftreten von Schwingungen aktiv unterdrückt wird. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Öldruck in den einzelnen Taschen aktiv so verändert wird, dass das Eigen-Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine die Spaltbreiten oder Spaltgrößen entweder nicht beeinflusst oder die auftretenden Schwingungen sehr schnell gedämpft werden können. Im ersteren Falle wird das Auftreten der unerwünschten Schwingungen im Vorfeld vermieden.Furthermore, it is possible according to the invention to adjust the oil pressure in to regulate the pockets so that with a known vibration behavior the machine tool or the components or machine elements of the Machine tool an occurrence of vibrations is actively suppressed. This means, for example, the oil pressure in the individual pockets actively changed like this is that the natural vibration behavior of the machine tool Gap widths or gap sizes either not influenced or the occurring vibrations are damped very quickly can. In the former case, the occurrence of the undesirable vibrations in advance avoided.
Dabei kann erfindungsgemäß auch berücksichtigt werden, dass sich bei einigen Konzepten von Werkzeugmaschinen das Verhalten der einzelnen Achsen überlagert. Bei einer Portalmaschine wirkt z.B. eine Pendelbewegung der Z-Achse auf die Führung in Z-Richtung und auf die Führung in Y-Richtung. Eine aktive Kompensation für eine Pendelbewegung regelt somit erfindungsgemäß den Druck in den Taschen beider Führungen (Y- und Z-Richtung). Wesentlich ist erfindungsgemäß somit, dass bei programmgesteuerten Maschinen der Bewegungsablauf der einzelnen Achsen durch das Programm, z.B. das Fräsprogramm auf einer Fräsmaschine, bekannt ist. Auf Grundlage des Programmes ist es möglich, den Bewegungsablauf der einzelnen Maschinenelemente zu bestimmen und die daraus resultierenden Belastungsveränderungen in den einzelnen Taschen, die das jeweilige Maschinenelement lagern, zu berechnen. Mit Hilfe dieser Berechnung können die Volumenströme in die das jeweilige Maschinenelement lagernden Taschen so vorgesteuert werden, dass die daraus resultierenden Veränderungen der Taschendrücke die sich aus dem Maschinenprogramm ergebenden Belastungsveränderungen ausgleichen und das Spaltmaß in allen Taschen konstant halten. Die erforderlichen Berechnungen können bei leistungsfähigen Maschinensteuerungen online, d.h. während der Abarbeitung der Programme, erfolgen. Die Maschinensteuerung steuert dann die Verfahrbewegungen der Maschinenachsen und gleichzeitig die Volumenströme in die Taschen der hydrostatischen Führungen.According to the invention, this can also be taken into account that with some concepts of machine tools that Behavior of the individual axes overlaid. With a portal machine e.g. a pendulum motion of the Z axis on the leadership in the Z direction and on the guide in the Y direction. Active compensation for a pendulum movement regulates thus the pressure according to the invention in the pockets of both guides (Y and Z direction). Essential is therefore according to the invention, that with program-controlled machines, the movement sequence of the individual Axes through the program, e.g. the milling program on a milling machine, is known. On the basis of the program it is possible to change the sequence of movements to determine the individual machine elements and the resulting ones loading changes in the individual pockets that store the respective machine element, to calculate. With the help of this calculation, the volume flows in the the pockets of the respective machine element are pre-controlled that the resulting changes in pocket pressures the load changes resulting from the machine program compensate and the gap size in keep all bags constant. The necessary calculations can be done at powerful Machine controls online, i.e. during the execution of the programs, respectively. The machine control then controls the travel movements the machine axes and at the same time the volume flows into the Pockets of hydrostatic guides.
Erfindungsgemäß ergeben sich hinsichtlich der Vorrichtung unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten. Abgesehen von der Verwendung von Regelventilen ist es auch möglich, das jeweilige Arbeitsvolumen der Tasche selbst zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise durch Kolben-Zylinder-Einheiten oder durch entsprechende Piezoelemente erfolgen. Diese sprechen sehr schnell an und führen zu einer Veränderung des Arbeitsvolumens der Tasche und damit zu einer Druckveränderung des in der Tasche befindlichen Öls.According to the invention arise with regard to Device different solutions. Apart from the use of control valves, it is also possible that to influence the respective working volume of the bag itself. This can, for example, by piston-cylinder units or by corresponding Piezo elements are made. These respond very quickly and lead to a change of the working volume of the bag and thus to a change in pressure of the oil in your pocket.
Weiter kann es vorteilhaft sein, bei Maschinenelementen, die aufgrund des Bewegungsablaufes, z.B. einem seitlichen Beschleunigungsvorgang der Z-Achse einer Portalmaschine, aufgrund ihrer endlichen Steifigkeit verformt werden, die oben erwähnte Vorsteuerung zu übersteuern, d.h. die Spaltgrößen der Taschen, die das Maschinenelement lagern, gezielt so zu verändern, dass die durch die Verformung des jeweiligen Maschinenelementes entstehenden Bearbeitungsungenauigkeiten auf der Maschine minimiert werden.It can also be advantageous in the case of machine elements which, due to the movement sequence, e.g. a lateral acceleration process of the Z axis of a portal machine, deformed due to their finite stiffness, the pilot control mentioned above to override i.e. the gap sizes of the Change pockets that store the machine element in such a way that that result from the deformation of the respective machine element Machining inaccuracies on the machine can be minimized.
Erfindungsgemäß erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der Öldruck und/oder der Ölstrom und/oder das Ölvolumen mehrerer Taschen mehrerer hydrostatischer Führungen einer Werkzeugmaschine mittels einer gemeinsamen Regelung geregelt werden. Es ist hierdurch insbesondere möglich, Schwingungen von Bauteilen, sei es von Bauteilen der Werkzeugmaschine oder von Werkstücken, aktiv zu dämpfen. Hierbei kann die erfindungsgemäße Regelung bauliche Gegebenheiten berücksichtigen. Die auftretenden Schwingungen können entweder Schwingungen der Bauteile sein, die von außen angeregt sind oder es kann sich um Schwingungen der Bauteile oder der Werkstükke selbst handeln. Erfindungsgemäß wird somit die Möglichkeit eröffnet, ein derartiges Schwingungsverhalten entweder zu messen und in Echtzeit auszuregeln oder entsprechend zu steuern und bei Arbeitsbedingungen der Werkzeugmaschine, die das Auftreten von Schwingungen hervorrufen, die in einem Speicher festgelegten Werte zu berücksichtigen und die Regelung entsprechend anzupassen.According to the invention, it proves to be special beneficial if the oil pressure and / or the oil flow and / or the oil volume several pockets of several hydrostatic guides of a machine tool be regulated by means of a common regulation. It is through this in particular possible Vibrations of components, be it components of the machine tool or of workpieces, active to dampen. Here, the regulation according to the invention take structural conditions into account. The vibrations that occur can either be vibrations of the components that are excited from the outside are or may be vibrations of the components or the work pieces themselves act. According to the invention the possibility opened, a to measure such vibration behavior either in real time to adjust or control accordingly and in working conditions the machine tool that cause vibrations to occur, to take into account the values set in a memory and the regulation adjust accordingly.
Dabei ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Taschen unabhängig voneinander geregelt werden. Somit können die entsprechenden hydrostatischen Führungen hinsichtlich ihres Eigenverhaltens Berücksichtigung finden. Es kann dabei auch berücksichtigt werden, welche Kräfte und Schwingungen auf die einzelnen hydrostatischen Führungen unabhängig voneinander einwirken.It is particularly advantageous according to the invention if the individual bags are independent of each other be managed. So you can the corresponding hydrostatic guides with regard to their Behavior taking into account Find. It can also be taken into account what powers and vibrations on the individual hydrostatic guides independently interact from each other.
Erfindungsgemäß wird somit die Möglichkeit eröffnet, die auftretenden Schwingungen entweder zu berechnen und die Werte in einem Speicher bereitzustellen, oder in Echtzeit zu messen und mittels der Regelung entsprechend zu verarbeiten.According to the invention, the possibility is thus opened that occurring vibrations either to calculate and the values in to provide a memory, or to measure in real time and by means of the Process regulation accordingly.
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, ein Maschinenelement hochsteif zu lagern, da die erfindungsgemäße Regelung, Fertigungsungenauigkeiten, Maßungenauigkeiten oder Ähnliches durch die entsprechende Regelung ausgleichen kann. Auch eröffnet sich hierdurch die Möglichkeit, weitaus weniger präzise und somit kostengünstigere hydrostatische Führungen zu verwenden und deren präzises Arbeiten mittels der erfindungsgemäßen Regelung zu realisieren. Sowohl von außen angeregte Schwingungen als auch Eigenschwingungen können somit aktiv gedämpft werden, indem die erfindungsgemäße Regelung dem Schwingungsverhalten des Maschinenelements aktiv durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Taschen entgegenwirkt und diese dämpft.According to the invention, it is thus possible to mount a machine element in a highly rigid manner, since the regulation according to the invention, manufacturing inaccuracies, dimensional inaccuracies or the like can compensate for the corresponding regulation. This also opens up the possibility of far less to use precise and therefore more cost-effective hydrostatic guides and to implement their precise work by means of the control according to the invention. Both externally excited vibrations and natural vibrations can thus be actively damped, in that the control according to the invention actively counteracts and dampens the vibration behavior of the machine element by correspondingly controlling the individual pockets.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, Maßungenauigkeiten, insbesondere hinsichtlich der Spalthöhen der hydostatischen Führungen sowie sonstige Fehler der Führungsbahnen auszugleichen. Hierdurch wird beispielsweise jede der Füh rungsbahnen der hydrostatischen Führungen auf einem Messtisch (beispielsweise Granitstein) vermessen. Die entsprechenden Werte werden in einem Speicher hinterlegt, auf welchen die Regelung zugreifen kann. Während des Bearbeitungsvorganges kann somit die erfindungsgemäße Regelung auf den Speicher zugreifen. Sie vergleicht die gespeicherten Werte mit den Sollwerten und kann sofort, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Weg-Koordinate der hydrostatischen Führung, reagieren, um entsprechend die Maßabweichungen oder Fehler der hydrostatischen Führung zu kompensieren. Ein hydrostatischer gelagerter Maschinentisch beispielsweise würde dann mittels der erfindungsgemäßen Regelung auf einer theoretisch idealen Führungsbahn verfahren und nicht, wie beim Stand der Technik bekannt, den geringen Fehlern oder Abweichungen der Führungsbahn folgen. Leichte seitliche Verlagerungen, beispielsweise des Führungstisches zu der Führungsbahn oder kleine Verkippungen, die als Fehler auftreten könnten, können somit erfindungsgemäß dadurch kompensiert werden, dass der Tisch entgegenwirkend verlagert oder verkippt wird. Das Resultat führt zu der Bewegung auf der theoretisch idealen Führungsbahn. In Abhängigkeit von der Präzision und Schnelligkeit der erfindungsgemäßen Regelung kann somit die sich ergebende Bahn des Tisches oder Bauteils der Werkzeugmaschine beliebig nahe an eine ideale Bewegungsbahn angenähert werden.According to the invention, it is also possible to especially with regard to the gap heights of the hydrostatic guides as well as other errors of the guideways compensate. This will, for example, each of the guide tracks the hydrostatic guides measured on a measuring table (e.g. granite stone). The corresponding Values are stored in a memory on which the control can access. While of the machining process can thus be the regulation according to the invention access the memory. It compares the saved values with the setpoints and can immediately, for example depending from a path coordinate of the hydrostatic guide, respond to accordingly the dimensional deviations or to compensate for errors in the hydrostatic guidance. On The hydrostatic machine table would then be used, for example the regulation according to the invention on a theoretically ideal guideway process and not, as is known in the prior art, the minor Errors or deviations of the guideway follow. Slight lateral displacements, for example of the management table to the guideway or small tilting that could occur as an error can according to the invention be compensated for that the table is shifted or counteracting is tilted. The result leads to the movement on the theoretically ideal guideway. Dependent on of precision and speed of the regulation according to the invention can thus resulting path of the table or component of the machine tool can be approximated as close as possible to an ideal trajectory.
Als Ergebnis stellt sich erfindungsgemäß ein, dass unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein so hohes Maß an Präzision erzielt werden kann, wie dies bei bekannten Werkzeugmaschinen entweder nicht möglich ist oder nur mit einem sehr hohen Kostenaufwand realisiert werden kann.According to the invention, the result is that such a high using the method according to the invention Degree of precision can be achieved, as is the case with known machine tools either not possible is or can only be realized at a very high cost.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemäß beschriebenen Fehler-Kompensationen auch thermisch verursachte Fehler der Führungsbahnen kompensieren können.It is understood that the described according to the invention Error compensation also thermally caused errors of the guideways can compensate.
Die Erfindung ist nicht auf longitudinale hydrostatische Führungen beschränkt, vielmehr ist das erfindungsgemäße Verfahren für alle hydrostatisch gelagerten Maschinenelemente einsetzbar.The invention is not longitudinal hydrostatic guides limited, rather, the method according to the invention for all machine elements with hydrostatic bearings.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described below of embodiments described in connection with the drawing. It shows:
Die
Das Portal
An dem Träger
Auf die Darstellung weiterer Details, beispielsweise der Antriebseinheiten oder ähnlichem, kann an dieser Stelle verzichtet werden, da diese aus dem Stand der Technik bekannt sind.On the presentation of further details, for example, the drive units or the like can at this point be dispensed with, since these are known from the prior art.
Der Tisch
Die
Die hydrostatische Führung
Der Zuflusskanal
Bei dem in
Die
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten. Die Erfindung bezieht sich auch auf hydrostatische Wellenlagerungen.The invention is not shown on the embodiments limited, rather, there are various modifications and Modification options. The invention also relates to hydrostatic shaft bearings.
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