DE1162164B

DE1162164B - Feed device for machine tools or the like.

Info

Publication number: DE1162164B
Application number: DEM35222A
Authority: DE
Inventors: Alois Moosmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-09-03
Filing date: 1957-09-03
Publication date: 1964-01-30
Also published as: DE1477560A1

Description

Vorschubeinrichtung für Werkzeugmaschinen od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung für Spindeln, Schlitten, Tische usw. von Werkzeugmaschinen od. dgl. mit einem gegenüber den Druckmedien abgedichtet in einem Arbeitszylinder verschiebbaren Arbeitskolben, dessen eine Seite durch Druckluft und dessen andere Seite durch Drucköl beaufschlagt wird.Feed device for machine tools or the like. The invention relates a feed device for spindles, slides, tables etc. of machine tools od. The like. With a sealed against the pressure media in a working cylinder sliding working piston, one side of which by compressed air and the other Side is acted upon by pressure oil.

Der Arbeitskolben wirkt unmittelbar oder mittelbar auf den zu verschiebenden Teil der Werkzeugmaschine ein. Die Abdichtung des Arbeitskolbens gegen die Luft bzw. das Öl erfolgt bei den bisher bekannten Vorschubeinrichtungen dieser Art durch Manschetten aus Gummi od. dgl., welche durch das abzudichtende Medium mit ihren Dichtlippen gegen die Zylinderwand gepreßt werden. Dieses Anpressen verursacht eine Reibung, welche mit 10 bis 20 % der Kolbenkraft veranschlagt werden kann. Abgesehen von dem Verlust an Wirkungsgrad wird dadurch die gleichförmige Bewegung der Kolben stark vermindert. Außerdem müssen die Gleitflächen für die Manschetten auf höchste Oberflächengüte bearbeitet werden, wodurch sich der Preis der Vorschubeinrichtung entsprechend erhöht.The working piston acts directly or indirectly on the one to be moved Part of the machine tool. The sealing of the working piston against the air or the oil is carried out in the previously known feed devices of this type Cuffs made of rubber od. Like. Which through the medium to be sealed with their Sealing lips are pressed against the cylinder wall. This pressing causes a Friction, which can be estimated at 10 to 20% of the piston force. Apart from that from the loss of efficiency, the smooth movement of the pistons is reduced greatly diminished. In addition, the sliding surfaces for the sleeves must be at their highest Surface finish can be machined, which increases the price of the feed device increased accordingly.

Durch die Erfindung wird bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und darüber hinaus die Vorschubeinrichtung noch weiter zu verbessern.The invention aims to eliminate these disadvantages and In addition, to improve the feed device even further.

Es ist bei Luftpuffern oder Stoßdämpfern für Fahrzeuge, Bremszylinder od. dgl. an sich bekannt, zur Abdichtung eines Kolbens eine Rollmembran zu verwenden. Bei diesen bekannten Einrichtungen ist aber der Kolben nur an einem Ende mit einer einzigen Rollmembran verbunden, die andererseits an der Zylinderwandung befestigt ist. Auch bei Stellmotoren ist die Verwendung einer einzigen Rollmembran als Dichtungselement zwischen einem Kolben und einem Zylinder an sich bekannt, wobei die Rückführung des Kolbens durch eine Feder erfolgt. Ferner sind Kolbenspeicher bekannt, bei denen in einem Behälter zwischen einem Gasaufnahmeraum und einem Druckfiüssigkeitsraum eine elastische Trennwand angeordnet ist. Diese Einrichtung bezweckt aber lediglich, Drucköl unter Druck zu halten, wenn die Ölpumpe zeitweise mit der Förderung nicht nachkommt. Es muß also stets eine Druckölpumpe vorhanden sein. Bei keiner der bekannten Einrichtungen handelt es sich um eine Vorschubeinrichtung für Werkzeugmaschinen, deren Arbeitskolben auf einer Seite durch Druckluft und auf der anderen Seite durch Drucköl beaufschlagt wird und der wahlweise vor und zurück verschiebbar ist, wobei die Geschwindigkeit der Verschiebungsbewegung regelbar sein soll.It is used for air buffers or shock absorbers for vehicles, brake cylinders or the like. It is known per se to use a rolling diaphragm for sealing a piston. In these known devices, however, the piston is only at one end with a single rolling diaphragm connected, which is attached to the other side of the cylinder wall is. A single rolling diaphragm is also used as a sealing element for servomotors between a piston and a cylinder known per se, the return of the piston is carried out by a spring. Piston accumulators are also known in which in a container between a gas receiving space and a pressure fluid space an elastic partition is arranged. However, this facility only aims To keep pressurized oil under pressure when the oil pump is temporarily unable to deliver follows. A pressure oil pump must always be available. None of the known ones Devices is a feed device for machine tools, their working piston on one side by compressed air and on the other side by Pressure oil is applied and which is optionally displaceable back and forth, wherein the speed of the displacement movement should be controllable.

Demgegenüber besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß bei einer solchen Vorschubeinrichtung zum Abdichten an beiden Enden des Arbeitskolbens je eine von zwei einander gegenüberliegenden, an sich bekannten Rollmembranen angeordnet ist, von denen die eine den Arbeitskolben gegen den Druckluftraum und die andere den Arbeitskolben gegen den Druckölraum des Arbeitszylinders abdichtet.In contrast, the invention consists essentially in that at such a feed device for sealing at both ends of the working piston each one of two opposing, known rolling diaphragms arranged one of which is the working piston against the compressed air space and the other seals the working piston against the pressure oil chamber of the working cylinder.

Dadurch wird eine Vorschubeinrichtung für Werkzeugmaschinen geschaffen, welche praktisch reibungslos arbeitet und auf diese Weise einen sehr gleichmäßigen und exakten Vorschub der Bohrspindel, der Kolbenstange für den Werkzeugschlitten oder für das sonstige zu verschiebende Organ der Werkzeugmaschine gewährleistet. Das bisher bei Vorschubeinrichtungen der in Rede stehenden Art unvermeidliche ruckweise Verschieben, welches sehr unerwünscht ist, auch wenn es nur in kleinen Sprüngen auftritt, kommt bei der Einrichtung gemäß der Erfindung vollständig in Fortfall. Der Vorschub vollzieht sich bis herunter zu kleinsten Werten pro Zeiteinheit völlig gleichmäßig. Dies ist vor allem bei feingefrästen Oberflächen, bei feinstgedrehten Bohrungen oder Kolben oder bei ähnlichen Teilen von großer Bedeutung. Abgesehen davon entsteht durch die Anordnung der beiden Rollmembranen in dem Arbeitszylinder praktisch keinerlei Reibung.This creates a feed device for machine tools, which works practically smoothly and in this way very evenly and exact feed of the drilling spindle, the piston rod for the tool slide or for the other organ of the machine tool to be displaced. The jerks that were previously unavoidable with feed devices of the type in question Moving, which is very undesirable, even if it is only in small jumps occurs is completely eliminated in the device according to the invention. The advance takes place completely down to the smallest values per unit of time evenly. This is particularly the case with finely milled surfaces, with finely turned surfaces Bores or pistons or similar parts are of great importance. Apart from that this arises from the arrangement of the two rolling diaphragms in the working cylinder practically no friction.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt das Ausführungsbeispiel eine Bohreinheit. In entsprechender Abwandlung kann die Einrichtung auch als Vorschubzylinder für andere Zwecke verwendet werden. Es bleibt dabei lediglich der Antrieb der Bohrspindel weg, und an Stelle der die Bohrspindel tragende Pinole tritt eine einfache Kolbenstange od. dgl. zum Verschieben eines Werkstücktisches oder eines Werkzeugschlittens.In the drawing, the invention is in one embodiment for example illustrates, namely, the embodiment shows a drilling unit. In appropriate As a modification, the device can also be used as a feed cylinder for other purposes will. All that remains is the drive of the drilling spindle, and in place the quill carrying the drilling spindle occurs a simple piston rod or the like Moving a workpiece table or a tool slide.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt und teilweise in Seitenansicht die Bohreinheit gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Bohreinheit gemäß F i g. 1 in der Achse des Reservoirzylinders; F i g. 3 zeigt die Bohreinheit von oben gesehen, und F i g. 4 zeigt einen Teilschnitt durch eines der Ventile.F i g. 1 shows in longitudinal section and partially in side view Drilling unit according to the invention; F i g. 2 shows a cross section through the drilling unit according to FIG. 1 in the axis of the reservoir cylinder; F i g. 3 shows the drilling unit seen from above, and FIG. 4 shows a partial section through one of the valves.

Die die Bohrspindel aufnehmende Pinole 1 der Bohreinheit ist in einem Gehäuse 2 axial verschiebbar gelagert. Die Pinole 1 ist mit einem Kolben 3 verbunden, dessen Außendurchmesser wesentlich kleiner ist als die Bohrung des Gehäuses 2. Zwischen dem Kolben 3 und der Bohrung des Gehäuses 2 sind zur Abdichtung zwei Rollmembranen 4 und 5 angeordnet. Dabei dichtet die Rollmembran 4 gegen einen Druckluftraum 6 und die Rollmembran 5 gegen einen Ölraum 7 ab.The quill 1 of the drilling unit, which receives the drilling spindle, is mounted in a housing 2 so as to be axially displaceable. The quill 1 is connected to a piston 3, the outer diameter of which is significantly smaller than the bore of the housing 2. Between the piston 3 and the bore of the housing 2, two rolling diaphragms 4 and 5 are arranged for sealing purposes. The rolling membrane 4 seals against a compressed air space 6 and the rolling membrane 5 against an oil space 7.

Die sich aus der Abdichtung gegen unter Druck stehende Luft oder Öl ergebende Schubkraft wird auf den Kolben 3 übertragen und an dem Gehäuse 2 abgestützt. Die Rollmembranen 4 und 5 sind z. B. aus einem gummiähnlichen Stoff oder einem Kunststoff, gegebenenfalls mit einer Gewebeeinlage aus Baumwolle, Seide oder Kunstfaser hergestellt. Das Gewebe wird dabei so eingelegt und verformt, daß es in der Axialrichtung keinerlei Dehnung der Rollmembran zuläßt. Dagegen dehnt sich die Rollmembran beim Abrollen beim Verschieben des Kolbens 3 in der Querrichtung entsprechend der Durchmesserdifferenz.The result of the seal against pressurized air or oil The resulting thrust is transmitted to the piston 3 and supported on the housing 2. The rolling diaphragms 4 and 5 are z. B. made of a rubber-like material or a plastic, optionally made with a fabric insert made of cotton, silk or synthetic fiber. The fabric is inserted and deformed in such a way that it does not have any in the axial direction Allows stretching of the rolling diaphragm. In contrast, the rolling membrane expands when it rolls off when moving the piston 3 in the transverse direction according to the diameter difference.

Mit dem Arbeitszylinder ist ein zweiter, als Reservoir dienender Zylinder derart verbunden, daß er das unter der Wirkung der Druckluft aus dem Arbeitszylinder verdrängte Öl aufnimmt. In diesem Reservoirzylinder ist eine Rollmembran 8 als bewegliche Trennwand zwischen einem Ölaufnahmeraum 9 und einem Druckluftraum 10 angeordnet. Ein gleitender Kolben ist nicht erforderlich, weil Medium gegen Medium drückt.A second cylinder serving as a reservoir is connected to the working cylinder in such a way that it absorbs the oil displaced from the working cylinder under the action of the compressed air. In this reservoir cylinder, a rolling diaphragm 8 is arranged as a movable partition between an oil receiving space 9 and a compressed air space 10 . A sliding piston is not required because the medium presses against the medium.

Die in F i g. 2 dargestellten Ventile 11 und 12 haben die Aufgabe, den Durchflußquerschnitt zwischen dem ölaufnahmeraum 9 des Reservoirzylinders und dem Ölraum 7 des Vorschubzylinders zu regeln. Der Ölstrom fließt vom Reservoirraum 9 durch Bohrungen 13 und 14 in den Vorschubzylinderraum 7 oder umgekehrt, wenn das Ventil 11 von seinem Sitz in der Bohrung 13 abgehoben wird. Dieses Abheben wird durch eine Membran 15 entgegen der Wirkung einer Feder 16 verursacht, sobald Druckluft durch einen Anschluß 19 und eine Bohrung 20 (F i g. 4) in den Raum 17 unter die Membran 15 gegeben wird. Die Größe des Durchtrittsquerschnittes wird durch eine Mikrometerschraube 18 eingestellt, welche den Öffnungsweg des Ventils 11 begrenzt. Derselbe Vorgang spielt sich bei dem Ventil 12 ab, welches ebenfalls den Durchtritt eines Ölstromes vom Ölaufnahmeraum 9 des Reservoirzylinders in den ölraum 7 des Vorschubzylinders durch Bohrungen 21 und 22 steuert. Auch hier wird der Öffnungsweg des Ventils 12 ebenso wie beim Ventil 11 durch eine Mikrometerschraube begrenzt. Die Anordnung von zwei Ventilen 11 und 12 ist vorteilhaft zur Erzielung von zwei verschiedenen Geschwindigkeiten für den Durchfluß des Öles vom Ölaufnahmeraum 9 in den Vorschubzylinderraum 7 zwecks Verschieben der Kolbenstange oder Pinole 1 mit normalem Vorschub oder mit Eilverstellung.The in F i g. Valves 11 and 12 shown in FIG. 2 have the task of regulating the flow cross section between the oil receiving space 9 of the reservoir cylinder and the oil space 7 of the feed cylinder. The oil flow flows from the reservoir chamber 9 through bores 13 and 14 into the feed cylinder chamber 7 or vice versa when the valve 11 is lifted from its seat in the bore 13. This lifting is caused by a membrane 15 against the action of a spring 16 as soon as compressed air is passed through a connection 19 and a bore 20 (FIG. 4) into the space 17 under the membrane 15. The size of the passage cross section is set by a micrometer screw 18 which limits the opening path of the valve 11. The same process takes place in the valve 12, which also controls the passage of an oil flow from the oil receiving space 9 of the reservoir cylinder into the oil space 7 of the feed cylinder through bores 21 and 22 . Here, too, the opening path of the valve 12, as in the case of valve 11, is limited by a micrometer screw. The arrangement of two valves 11 and 12 is advantageous for achieving two different speeds for the flow of the oil from the oil receiving space 9 into the feed cylinder space 7 for the purpose of moving the piston rod or quill 1 with normal feed or with rapid adjustment.

Die Wirkungsweise der Vorschubeinrichtung ist folgende: Die Kolbenstange oder Pinole 1 befindet sich zunächst in ihrer äußersten, in F i g. 1 linksseitigen Stellung. Durch einen Druckluftschalter 23 wird Druckluft unter die Membran 15 des Ventils 12 und gleichzeitig in den Zylinderraum 6 gegeben. Der Druck in dem Druckluftraum 10 des Reservoirzylinders unterhalb der Rollmembran 8 wird so vermindert, daß nur noch ein geringer Haltedruck von etwa 0,5 atü vorhanden ist. Der Druck im Zylinderraum 6 kann etwa 6 atü betragen. Selbstverständlich kann auch irgendein anderes Druckgefälle entsprechend den erforderlichen Kräften verwendet werden.The mode of operation of the feed device is as follows: The piston rod or quill 1 is initially in its outermost position, in FIG. 1 left-hand position. By means of a compressed air switch 23 , compressed air is passed under the membrane 15 of the valve 12 and at the same time into the cylinder space 6. The pressure in the compressed air space 10 of the reservoir cylinder below the rolling diaphragm 8 is reduced so that only a low holding pressure of about 0.5 atü is present. The pressure in the cylinder space 6 can be approximately 6 atmospheres. Of course, any other pressure gradient can also be used, depending on the forces required.

Durch die Druckdifferenz zwischen dem Ölaufnahmeraum 9 des Reservoirzylinders und dem Zylinderraum 6 wird das in dem Raum 7 befindliche öl in den Aufnahmeraum 9 gedrückt, und die Kolbenstange oder Pinole 1 wird gemäß F i g. 1 nach rechts verschoben. Wird durch eine Veränderung im Schalter 23 nach einem gewissen Weg das Ventil 12 durch Ablassen der Luft unterhalb der Membran 15 geschlossen und gleichzeitig Druckluft in den Raum 17 unter der Membran 15 zur Öffnung des Ventils 11 gegeben, so setzt sich die Verschiebung der Kolbenstange oder Pinole 1 in der bisherigen Richtung jedoch mit einer verminderten Geschwindigkeit fort. Dadurch kann beispielsweise der Bohrer mit großer Geschwindigkeit bis an das Werkstück herangeschoben werden, worauf er im Augenblick des beschriebenen Umschaltvorganges zum eigentlichen Bohren auf einen beliebig kleinen Vorschub übergeht.As a result of the pressure difference between the oil receiving space 9 of the reservoir cylinder and the cylinder space 6, the oil located in the space 7 is pressed into the receiving space 9, and the piston rod or quill 1 is, as shown in FIG. 1 moved to the right. If a change in the switch 23 closes the valve 12 after a certain distance by releasing the air below the membrane 15 and at the same time compressed air is fed into the space 17 under the membrane 15 to open the valve 11 , the displacement of the piston rod or quill continues 1 continues in the previous direction, however, at a reduced speed. As a result, for example, the drill can be pushed up to the workpiece at high speed, whereupon it changes over to any small advance at the moment of the described switching process for the actual drilling.

Wenn die mittels eines Anschlages einstellbare Bohrtiefe erreicht ist, wird durch den Schalter 23 das Druckverhältnis zwischen dem ölaufnahmeraum 9 des Reservoirzylinders und dem Druckluftraum 6 des Vorschubzylinders umgekehrt, d. h., in den Druckluftraum 10 wird beispielsweise Luftdruck von 6 atü gegeben, während in dem Zylinderraum 6 nur Luftdruck von 0,5 atü gegeben wird. Dadurch kehrt sich die Strömungsrichtung um, und das Öl wird vom ölaufnahmeraum 9 in den Ölraum 7 des Vorschubzylinders gedrückt, wodurch die Kolbenstange oder Pinole 1 gemäß F i g. 1 nach links zurückgeschoben wird. Normalerweise wird dieser Rücklauf durch öffnen des Ventils 12 im Eilgang erfolgen.When the drilling depth, which can be set by means of a stop, is reached, the pressure ratio between the oil receiving space 9 of the reservoir cylinder and the compressed air space 6 of the feed cylinder is reversed by the switch 23, that is, air pressure of 6 atmospheres is given in the compressed air space 10 , for example, while in the cylinder space 6 only 0.5 atmospheric pressure is given. As a result, the direction of flow is reversed and the oil is pressed from the oil receiving space 9 into the oil space 7 of the feed cylinder, whereby the piston rod or quill 1 according to FIG. 1 is pushed back to the left. Normally, this return is done by opening the valve 12 in rapid traverse.

Claims

Claim: Feed device for spindles, slides, tables etc. of machine tools or the like with a working piston which is sealed against the pressure media and displaceable in a working cylinder, one side of which is acted upon by compressed air and the other side by pressure oil, characterized in that for sealing on both Ends of the working piston (3) each one of two opposite, known rolling diaphragms (4, 5) is arranged, of which one (4) the working piston (3) against the compressed air space (6) and the other (5) the Working piston (3) seals against the pressure oil chamber (7) of the working cylinder. Documents considered: German Patent No. 282 869; German utility model No. 1685 706 (announced on October 28, 1954); French Patent Nos. 704 479, 978 479; Z. "Konstruktions", 9th year (1957), H. 8, p.294/295.