DE1151164B - Entlastungseinrichtung fuer lotrecht bewegliche Schlitten von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Entlastungsvorächtungen für lotrecht bewegliche Schlitten von Werkzeugmaschinen, insbesondere der Frässupporte von Horizontalfräsmaschinen, und stellt sich dabei die Aufgabe, dem bei der nach unten erfolgenden Schlittenbewegung auftretenden Druck zu begegnen.

Hierbei erfolgt im allgemeinen die Entlastung des lotrecht beweglichen Schlittens durch eine von Hand verschiebbare Verstelleinrichtung und durch einen in dem unteren Zylinderraum eines Kolbengetriebes herrschenden Druck, wodurch sowohl die Verschiebungskraft als auch der Verschleiß der Antriebsvorrichtung verringert wird, der von dem durch das unausgeglichene Gewicht des Schlittens entstehenden höheren Druck verursacht wird. In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Druckentlastung zur Ausschaltung des in der Antriebsvorrichtung auftretenden Spiels zu verwenden, wodurch sich eine wesentlich verbesserte Arbeitsgenauigkeit der Werkzeugmaschine erreichen läßt. Mit der Entlastungseinrichtung wird also ein Aufwärtsdruck erzeugt, der größer als das Gewicht des Schlittens ist. Dieser Druck unterstützt somit die Aufwärtsbewegung des Schlittens bei der Einstellung der Fräserhöhe, stört und hindert aber gleichzeitig die nach unten erfolgende Einstellbewegung, da der Abwärtsdruck sowohl den Entlastungsdruck als auch den durch die Reibung des Schlittens auf seinen Führungsbahnen entstehenden Bewegungswiderstand überwindet. Trifft man keine Vorkehrung, den von der Entlastungsvorrichtung erzeugten Aufwärtsdruck bei der Abwärtsbewegung des Schlittens wegzunehmen, ist das Herunterkurbeln des Schlittens ermüdend.

Diesem Übelstand hilft die Erfindung in vorteilhafter Weise dadurch ab, daß der untere Zylinderraum des Kolbengetriebes über eine Leitung mit einem Umsteuerventil verbunden ist, das durch einen durch Kolbenverschiebung bedingten Druckanstieg die entgegengesetzte Seite des Kolbengetriebes mit einem Druckerzeuger (Pumpe) verbindet. Auf diese Weise ergibt sich eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung, die den auf einen Werkzeugmaschinenschlitten einwirkenden und nach oben gerichteten Druck in dem Augenblick entlastet, in dem der Schlitten nach unten bewegt wird.

Erfindungsgemäß kann zu diesem Zweck vom unteren Zylinderraum des Kolbengetriebes zum Um-, Steuerventil über eine Strömungsdrossel mit dem Druckmittelerzeuger (Pumpe) verbunden sein, und die Strömungsdrossel kann aus einer den Kolben des Umsteuerventils axial durchsetzenden, verengten Bohrung bestehen. Eine derartige, ganz bewußt auf

Entlastungseinrichtung

für lotrecht bewegliche Schlitten

von Werkzeugmaschinen

Anmelder:

The Cincinnati Milling Machine Co.,
Cincinnati, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 7. Januar 1959 (Nr. 785 428)

Albert Herman Dall, Cincinnati, Ohio (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

die konstruktive Ausbildung einer hydraulisch arbeitenden Entlastungseinrichtung für lotrecht bewegliche Schlitten von Werkzeugmaschinen abgestellte Anordnung löst mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ein seit langem auf diesem Spezialgebiet bestehendes Bedürfnis und erweist sich darüber hinaus insofern vorteilhaft gegenüber dem Stande der Technik, als es dadurch möglich geworden ist, durch im wesentlichen gleiche Druckverhältnisse auf beiden Seiten der Antriebsvorrichtung den Entlastungsdruck aufzuheben.

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung erläutert und beschrieben werden. Dabei stellt Fig. 1 eine Werkzeugmaschine mit der erfindungsgemäßen Entlastungseinrichtung in Vorderansicht,

Fig. 2 die Entlastungsanlage in einer schematischen" Darstellung und

Fig. 3 eine schließlich abgeänderte Ausführung einer solchen Entlastungsanlage dar.

Die in Fig. 1 dargestellte Fräsmaschine weist ein Maschinengestell 10 mit waagerechten Führungen 11 auf, die einen auf dem Maschinengestell 10 gleitenden Werktisch 12 tragen. An der Maschinenrückseite ist am Maschinengestell 10 ein senkrechter Ständer 13 mit Führungsbahnen 14 angeordnet, die den Spindelschlitten 15 tragen, der in bezug auf das Maschinengestell eine gleitende Vertikalbewegung aus-

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führt. Er enthält ein Drehzahlwechselgetriebe für elektromotorisch angetriebenen Pumpe 40. Sie saugt

einen Fräser 16, der seinerseits auf einer im Schiit- Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 41 an und

ten 15 drehbar gelagerten Spindel befestigt ist. Zum drückt diese in eine Leitung 42 hinein, die über ein

Zwecke der Handverstellung des Spindelschlittens 15 Überdruckventil 43 mit dem Vorratsbehälter 41 in

längs der Führungsbahnen 14 und zur Höheneinstel- 5 Verbindung steht. Der in der Leitung 42 herrschende

lung des Fräsers 16 in bezug auf das Werkstück Druck hängt von der jeweiligen Einstellung des

dient eine Handkurbel 20, die mit einer im Spindel- Überdruckventils 43 ab. Die Leitung 42 steht über

schlitten drehbar gelagerten Welle 21 in Verbindung eine weitere Leitung 45, eine Strömungsdrossel 46

steht. Auf diese Welle ist ein Kegelrad 22 aufgekeilt, und eine Leitung 47 mit dem unteren Zylinderraum

das mit einem auf der Spindelmutter 24 befestigten io 34 in Verbindung und wirkt druckmäßig auf das

Kegelrad 23 im Eingriff steht. Das Innengewinde der Kolbengetriebe 33 ein. Um dieses Kolbengetriebe zu

Spindelmutter 24 greift dabei in das Gewinde einer entlasten, wenn der Schlitten gesenkt werden muß, ist

Spindel 25 ein, die mit einem am Ständer 13 befestig- ein Umsteuerventil 48 vorgesehen, das mit der Strö-

ten Ansatz 26 fest verbunden ist. mungsdrossel 46 zusammenarbeitet. Das Umsteuer-

Die zylindrisch gestaltete Spindelmutter 24 ist in 15 ventil (Fig. 2) besitzt einen Kolben 49, der von einer einer Bohrung drehbar gelagert, die sich in einer Feder 50 nach oben gedrückt wird. Ist das Umsteuervom Spindelschlitten 15 getragenen Konsole 28 be- ventil geschlossen, dann unterliegen die beiden Stirnfindet. Die Spindel 25 wird dabei in der Konsole 28 flächen des Kolbens 49 dem in der Rohrleitung 45 von einer Scheibe 29 gehalten, die auf die Spindel- herrschenden Flüssigkeitsdruck. Die im unteren Teil mutter aufgeschraubt oder auf eine andere Weise 20 des Umsteuerventils vorgesehene Öffnung 51 steht daran befestigt ist. Beim Drehen der Handkurbel 20 über eine Leitung 52 mit der Leitung 45 in Verbindreht sich auch die Spindehnutter 24, und es erfolgt dung. Außerdem weist der obere Teil dieses Ventils je nach der Drehrichtung der Handkurbel eine B&- eine Öffnung 53 auf, die über eine Leitung 54 mit der wegung des Schlittens 15 nach Oben oder unten ent- Leitung 47 in Verbindung steht und zum unteren lang der Spindel 25. 25 Zylinderraum 34 führt. Im stationären Zustand tritt

Der Spindelschlitten 15 wird für gewöhnlich durch kein Druckabfall an der Strömungsdrossel 46 auf, so eine aus Zylinder und Kolben bestehende Einrich- daß in den Leitungen 45 und 47 gleicher Druck tung entlastet, die mit dem Spindelschlitten in der herrscht. Das bedeutet also, daß die Feder 50 den in Fig. 1 dargestellten Weise verbunden ist. Zu die- Kolben 49 des Umsteuerventils in der in Fig. 2 darsem Zweck besitzt ein Rohrstück 30 an seinem obe- 30 gestellten Stellung hält. Wie sich ohne weiteres erren Ende einen Flansch 31, der mit Schraubenbolzen kennen läßt, steht dabei der obere Zylinderteil 34 an der Unterseite der Konsole 28 befestigt ist. Das über die Leitung 56 mit der Öffnung 57 des Umuntere Ende der Spindel 25 gleitet in dem Rohrstück Steuerventils in Verbindung und gleichzeitig aber und läßt auf diese Weise eine freie Bewegung des auch die Öffnung 58 dieses Ventils über die Leitung Spindelschlittens 15 und des Rohrstückes 30 relativ 35 60 mit dem Vorratsbehälter 41. Unter diesen Verzur ortsfesten Spindel 25 zu. Der untere Teil dieses hältnissen ist daher der Druck auf die obere Seite des Rohrstückes steht mit einem Kolbengetriebe 33 eines Getriebekolbens 33 gleich Null, während der auf unteren Zylinderraumes 34 des Werkzeugmaschinen- seine Unterseite wirkende Druck gleich demjenigen gestelies 10 in fester Verbindung, wobei das Rohr- in der Leitung 45 ist. Es findet also eine Entlastung stück durch einen Stopfen 35 verschlossen ist und 40 im gewünschten Ausmaße auf den Spindelschlitten dadurch ein Ausströmen der im Zylinder 34 befind- statt, um diesen nach oben zu bewegen und dabei liehen Druckflüssigkeit verhindert. Strömt Druck- den toten Gang zu beseitigen. Wird jedoch die Handflüssigkeit ein, so wird auf den Spindelschlitten 15 ein kurbel 20 schnell in einer Richtung gedreht, die eine Aufwärtsdruck ausgeübt, der gerade so groß ist, daß Bewegung des Getriebekolbens 33 nach unten zur das Schlittengewicht und die von ihm auf die Füh- 45 Folge hat, dann tritt in der Leitung 47 infolge des an rangen 14 ausgeübte Reibung überwunden wird. der Strömungsdrossel 46 auftretenden Druckabfalles Dabei wird jeder tote Gang zwischen der Spindel 25 ein Druckanstieg auf, der die Spannung der Feder 50 und der Spindehnutter 24 bei einer Aufwärtsbewe- überwindet und den Kolben 49 des Umsteuerventils gung des Schlittens aufgehoben. Das bedeutet nun, nach unten bewegt, und zwar so weit, bis er auf den daß auch der Fräser 16 spielfrei gehalten wird, wenn 50 Ansatz 62 aufstößt. Bewegt sich von diesem Zeiter seine Fräsarbeit an der Oberfläche eines vom punkt ab der Kolben 49 des Umsteuerventils 48 Werktisch 12 getragenen Werkstückes ausführt. wieder aufwärts, dann erfolgt eine Abschaltung der

Bei dieser Anordnung kann die Handkurbel 20 zum Vorratsbehälter 41 führenden Leitung 60. Die leicht in einer den Schlitten anhebenden Richtung ge- Öffnung 57 und 63 des Ventils 48 stehen dann mitdreht werden. Muß man aber aus Einstellungs- 55 einander in Verbindung, wobei die letztere über die gründen den Spindelschlitten 15 senken, dann ist so- Leitung 64 mit der Druckleitung 45 in Arbeitsverwohl der überschüssige Enlastungsdruck als auch die bindung tritt, so daß Druckflüssigkeit aus der Lei-Reibung des Schlittens auf den Führungsbahnen 14 tung 45 über die Leitung 64, die Öffnungen 63 und zu überwinden. 57 und die Leitung 56 in den Zylinder 34 fließen Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, 60 kann. Da der untere Zylinderraum 34 immer über diesen Nachteilen mit Erfolg zu begegnen. Zur Be- die Leitung 47 mit der in die Leitung 45 eingeschalhebung der dem Bekannten anhaftenden Schwierig- teten Strömungsdrossel 46 verbunden ist, herrscht im keiten werden auf beide Seiten des Kolbengetriebes wesentlichen in den beiden Zylinderteilen gleicher 33 im wesentlichen gleiche Drücke zur Einwirkung Druck. Der Entlastungsdruck ist auf diese Weise ► gebracht, wenn der Spindelschlitten 15 schnell ge- 65 praktisch überwunden, was sich in einer leichten senkt werden soll (vgl. hierzu Fig. 2). Bei dieser Aus- Herunterkurbelung des Spindelschlittens auswirkt, führungsart geschieht die Drackflüssigkeitszuführung Unterbricht man aber die Betätigung der Handkurbel zum Getriebekolben 33 von einer in üblicher Weise 20, dann gleichen sich die auf die Kolbenflächen 49

einwirkenden Drücke wieder aus, so daß die Feder 50 den Kolben 49 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung zuriickbewegt und auf diese Weise den Entlastungsdruck auf den Spindelschlitten 15 wieder herstellt. Kleinere Bewegungen der Handkurbel, die zur Endeinstellung oder Feinregulierung erforderlich werden, erzeugen keinen so großen Druckabfall an der Strömungsdrossel 46, so daß eine Bewegung des Ventilkolbens erfolgt und dadurch der Entlastungsdruck beeinflußt werden könnte. Bei einer Anhebung des Spindelschlittens erfolgt keine Betätigung des Umsteuerventils 48, da der an der Strömungsdrossel

46 auftretende Druckabfall den Druck auf die obere Kolbenfläche 49 verringert und damit die Wirkung der Feder 50 unterstützt.

Eine weitere zweckmäßige Abänderung der erfindungsgemäßen Entlastungseinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Der grundsätzliche Unterschied in der Ausgestaltung des Umsteuerventils besteht im wesentlichen darm, daß die Strömungsdrossel unmittelbar in das Ventil eingebaut ist, wodurch sich bei absolut gleicher Arbeitsweise doch eine wesentliche Vereinfachung der Schaltung erzielen läßt.

Wie sich aus der Fig. 3 ersehen läßt, weist das Umsteuerventil 70 ein Ventilgehäuse 71 mit einer zylindrischen Bohrung zur gleitenden Lagerung eines Kolbens 72 auf. Das Gehäuse 71 besitzt zwei ringförmige Innennuten 73 und 74, während der Kolben 72 selbst eine in seiner Mitte befindliche Ringnut 75 aufweist und darüber hinaus auch noch eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 76 veränderlichen Durchmessers besitzt. Diese Bohrung 76 läuft schließlich in einen als Strömungsdrossel wirksamen engen Kanal 77 aus. Nach oben hin ist das Ventilgehäuse 71 durch einen Schraubenstopfen 78 abgeschlossen, während in seinem unteren Teil ein Zwischenstück 79 eingeschraubt ist, mit dem die Leitung

47 in Verbindung steht. Eine sich an den Schraubenstopfen 78 abstützende Feder 80 drückt den Kolben 72 nach unten. Einer im Ventilgehäuse angeordneten und mit seiner Ringnut 73 in Verbindung stehenden Öffnung 81 wird aus der Leitung 45 Druckflüssigkeit aus einer Pumpe 40 zugeführt. In den Kolben 72 eingelassene Radialbohrungen 82 verbinden die Ringnut 73 mit der Kolbenzentralbohrung 76, wodurch der in der Leitung 45 vorherrschende Flüssigkeitsdruck in den oberen Teil des Ventils gelangen kann und gleichzeitig aber auch über die Strömungsdrossel 77 der Leitung 47 zugeführt wird, die ihrerseits mit dem unteren Teil des Zylinders 34 in Verbindung steht. Da die auf beide Flächen des Kolbens einwirkenden Drucke unter stationären Verhältnissen gleich groß sind, drückt die Feder 80 den Kolben 72 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, in der die in den oberen Teil des Zylinders 34 einmündende Leitung 56 mit einer Öffnung 84 im Ventilgehäuse verbunden ist. Diese Öffnung ist nahe der im Kolben befindlichen und mit der Nut 74 in Verbindung stehenden Nut 75 angeordnet, wodurch über die Öffnung 85 und die Leitung 86 gleichfalls auch eine Verbindung mit dem Vorratsbehälter 41 hergestellt ist. Da der obere Teil des Zylinders 34 an den Vorratsbehälter 41 angeschlossen ist, kann kein Druck auf die obere Fläche des Kolbengetriebes 33 ausgeübt werden, während aber die untere Kolbenfläche von dem in Leitung 47 vorhandenen Druck beaufschlagt ist, der sich mit dem in Leitung 45 herrschenden Druck bei Ruhestellung der Entlastungseinrichtung das Gleichgewicht hält. Wird durch Drehen der Handkurbel der Getriebekolben 33 schnell nach unten bewegt, dann erhöht sich der Druck auf die untere Fläche des Kolbens 72 infolge der dadurch bedingten Druckverhältnisse in der Strömungsdrossel 77, die eine Verschiebung des Kolbens 72 nach oben zur Folge haben. Während dabei die Nut 74 außer Funktion gesetzt wird, tritt eine Verbindung der Nut 75 mit der Nut 73 ein und legt die Druckleitung 45 an das Umsteuerventil, wodurch nunmehr Druckflüssigkeit über die Öffnung 81, die Nut 73 und 75, die Öffnung 84 und die Leitung 56 in den oberen Teil des Zylinders 34 einströmen kann. Es werden dadurch im wesentlichen gleich große Flüssigkeitsdrücke auf beiden Seiten des Kolbens 33 wirksam und auf diese Weise der Entlastungsdruck überwunden. Beim Unterbrechen der Handkurbeldrehung gleichen sich die auf den Kolben 72 einwirkenden Drücke wieder aus. Die Feder 80 bringt den Kolben 72 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung zurück, in der die Leitung 56 wieder mit der Behälterleitung 86 verbunden wird, während andererseits eine Verbindung der Leitung 47 mit der Druckleitung 45 über die Strömungsdrossel 77 aufrechterhalten bleibt. Die Druckentlastung des Spindelschlittens ist somit wiederhergestellt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Entlastungseinrichtung für lotrecht bewegliche Schlitten von Werkzeugmaschinen, insbesondere der Frässupporte von Horizontalfräsmaschinen, die durch eine Verstellvorrichtung verschiebbar und durch den in dem unteren Zylinderraum eines Kolbengetriebes herrschenden Druck entlastet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Zylinderraum des Kolbengetriebes (33) über eine Leitung (47) mit einem Umsteuerventil (48 oder 70) verbunden ist, das durch einen durch Verschieben des Kolbens des Kolbengetriebes (33) verursachten Druckanstieg die entgegengesetzte Seite des Kolbengetriebes mit dem Druckerzeuger (Pumpe 40) verbindet.

2. Entlastungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (47) vom unteren Zylinderraum des Kolbengetriebes (33) zum Umsteuerventil (48 oder 70) über eine Strömungsdrossel (46 oder 77) mit dem Druckmittelerzeuger (Pumpe 40) verbunden ist.

3. Entlastungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsdrossel aus einer den Kolben (72) des Umsteuerventils (70) axial durchsetzenden, verengten Bohrung (77) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 656 502.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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