DE1477800C

DE1477800C - Weight compensation device for the vertically movable tool slide, in particular of a drilling and milling machine

Info

Publication number: DE1477800C
Application number: DE19651477800
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Numaza Sawada (Japan)
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1965-05-28
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1973-05-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewichtsausgleichsvorrichtung für den vertikalbewegbaren Werkzeugschiitten insbesondere einer Bohr- und Fräsmaschine, wobei zwischen Schlitten und Maschinengestell ein Kolben mit einem Druckluftzylinder angreift, der an einen Druckluftspeicher angeschlossen ist.The invention relates to a weight compensation device for the vertically movable tool slide in particular a drilling and milling machine, with a Engages piston with a compressed air cylinder which is connected to a compressed air reservoir.

Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei Bohr- und Fräsmaschinen, mit vertikalbewegbarem Werkzeugschlitten ist es häufig erforderlich, das Gewicht des Werkzeugschlittens 'durch eine Vorrichtung auszugleichen, damit die für die Aufwärtsbewegung des Werkzeugschlittens erforderliche Kraft verringert wird. Es ist bekannt, zu diesem Zweck Vorrichtungen mit Gegengewicht oder mit pneumatisch oder hydraulisch betätigter Kolben- und Zylinderanordnung zu verwenden. Bei den Vorrichtungen mit Gegengewicht ist der Werkzeugschlitten mit einem über eine Rolle geführten Drahtseil mit dem Gegengewicht verbunden, was nachteilig sein kann, da die Gegengewichtsvorrichtung die übrigen Teile der Werkzeugmaschine stören kann, da sie äußerst platzraubend sein kann und da der Reibungswiderstand dieser Einrichtung insbesondere bei schwereren Maschinen beträchtlich zunimmt. Bei einer hydraulisch betriebenen Gewichtsausgleichsvorrichtung wird das Gewicht des Werkzeugschlittens durch den Druck in einem Ölzylinder ausgeglichen. Dabei muß das öl in dem Zylinder jeweils der Stellung des Werkzeugschlittens entsprechend zu- oder abgepumpt werden, was eine Ölpumpe, Ventileinrichtungen und einen Ölbehälter großer Kapazität erforderlich imacht. Diese zusätzlichen Vorrichtungen beanspruchen viel Platz und sind schwer, so daß sie nicht an der Werkzeugmaschine angebracht werden können, sondern neben dieser aufgebaut werden und durch flexible Leitungen mit der Werkzeugmaschine verbunden werden müssen. Neben der großen Platzbeanspruchung sind auch diese langen flexiblen Druckleitungen nachteilig, da sie die Arbeitsvorgänge der Maschine behindern und einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind.In machine tools, especially in drilling and milling machines, with vertically movable tool slides it is often necessary to balance the weight of the tool slide with a device, thus reducing the force required to move the tool slide upward will. It is known for this purpose devices with counterweight or with pneumatic or hydraulic to use actuated piston and cylinder assembly. For devices with a counterweight the tool slide is connected to the counterweight by a wire rope guided over a pulley, which can be disadvantageous because the counterweight device controls the remaining parts of the machine tool can interfere, as it can be extremely space-consuming and because of the frictional resistance of this device especially with heavier machines increases considerably. With a hydraulically operated counterbalance device the weight of the tool slide is balanced by the pressure in an oil cylinder. The oil must be in the cylinder be pumped in or out according to the position of the tool slide, which is an oil pump, Valve devices and a large capacity oil tank are required. These additional Devices take up a lot of space and are heavy so that they are not attached to the machine tool can be attached, but can be built next to this and with flexible lines the machine tool must be connected. In addition to the large space requirement are also these long flexible pressure lines are disadvantageous because they hinder the operations of the machine and are exposed to increased wear.

Wird das Gewicht des Werkzeugschlittens durch den Luftdruck in einem Zylinder ausgeglichen, so ist der Luftzylinder mit einem Luftspeicher verbunden, und Druckluft wird entsprechend der Auf- und Abbewegung des Werkzeugschlittens in den Luftzylinder hinein- oder aus ihm herausgepumpt. Wenn die Kapazität des Luftspeichers erheblich größer ist als die des Luftzylinders, kann der Druckunterschied im Luftspeicher zwischen der oberen und unteren Endstellung des Werkzeugschlittens vernachlässigt werden. In diesem Fall muß der Luftdruck in dem Luftspeicher nur wenig über dem in dem Luftzylinder erforderlichen Druck liegen. Dies erfordert im allgemeinen jedoch einen sehr großen Luftspeicher, so daß dieser nicht an der Werkzeugmaschine angebracht werden kann. Soll dagegen ein kleiner Luftspeicher verwendet werden können, der an der Werkzeugmaschine, entweder am Maschinengestell oder an dem Werkzeugschlitten, angebracht werden kann, so ist der Druckunterschied im Luftspeicher zwischen der oberen und unteren Endstellung des Werkzeugschlittens erheblich, so daß ein hoher Luftdruck in dem Speicher erforderlich ist, damit dieser stets für den Gewichtsausgleich ausreichend ist. Da im allgemeinen in den Betrieben, in denen die Werkzeugmaschine verwendet wird, kein ausreichendes Druckluft- ■ system vorhanden ist, ist es bei diesen bekannten » Gewichtsausgleichsvorrichtungen erforderlich, einen -^; zusätzlichen leistungsfähigen Kompressor zu verwenden, um einen ausreichend hohen Luftdruck im Luftspeicher zu erhalten. Dieser zusätzliche Kompressor beansprucht einmal zusätzlichen Platz und zusätzliche Energie und bringt außerdem eine zusätzliche Lärmbelästigung mit siel·..If the weight of the tool slide is balanced by the air pressure in a cylinder, then the air cylinder is connected to an air reservoir, and compressed air is supplied according to the up and down movement of the tool slide is pumped into or out of the air cylinder. If the capacity of the air reservoir is considerably larger than that of the air cylinder, the pressure difference in the Air storage between the upper and lower end position of the tool slide can be neglected. In this case, the air pressure in the air reservoir only needs to be slightly higher than that in the air cylinder required pressure. However, this generally requires a very large air reservoir, so that this cannot be attached to the machine tool. On the other hand, a small air reservoir should be used can be used on the machine tool, either on the machine frame or can be attached to the tool slide, so the pressure difference in the air reservoir is between the upper and lower end positions of the tool slide considerably, so that a high air pressure in the memory is necessary so that it is always sufficient for weight compensation. Because in general In the factories in which the machine tool is used, insufficient compressed air ■ system is present, it is necessary with these known »counterbalance devices to have a - ^; to use an additional powerful compressor to maintain a sufficiently high air pressure in the air reservoir to obtain. This additional compressor takes up additional space and additional space Energy and also brings additional noise pollution with siel · ..

Eine weitere bekannte Möglichkeit, den Luftdruck in dem Speicher in einfacher Weise zu erhöhen, besteht darin, in den luftgefüllten Speicher durch eine zusätzliche Pumpe Öl hineinzupumpen. Dieses Verfahren ist zweckmäßig, wenn der in dem Speicher benötigte Luftdruck nur unwesentlich über dem Druck der zur Verfugung stehenden Druckluft liegt. Falls jedoch der Druck in dem Luftspeicher durch das zugepumpte Öl erheblich erhöht werden muß, so sind große Mengen Öl erforderlich, und das für die Druckluft zur Verfügung stehende Speichervolumen wird stark verringert. Steht zum Beispiel Druckluft von 5 kg/cm² zur Verfügung und ist ein Druck in dem Luftspeicher von 30 kg/cm² erforderlich, so muß dem Luftspeicher so viel Öl zugepumpt werden, daß der der Luft zur Verfugung stehende Raum des Speichers auf ein Sechstel verringert wird. Dies bedeutet, daß das gesamte Speichervolumen erheblich vergrößert werden muß, um auch bei dem durch die Ölzufuhr erhöhten Druck eine ausreichende Speicherkapazität zur Verfügung zu haben. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß sich die Luft in dem Öl löst, so daß der Luftdruck im Laufe der Zeit abnimmt.Another known possibility of increasing the air pressure in the store in a simple manner consists in pumping oil into the air-filled store by means of an additional pump. This method is useful when the air pressure required in the storage device is only insignificantly higher than the pressure of the compressed air available. However, if the pressure in the air reservoir has to be increased considerably by the pumped-in oil, then large quantities of oil are required and the reservoir volume available for the compressed air is greatly reduced. For example, if compressed air of 5 kg / cm ² is available and a pressure of 30 kg / cm ² in the air reservoir is required, so much oil must be pumped into the air reservoir that the space of the reservoir available for the air is reduced to a sixth is decreased. This means that the entire storage volume must be increased considerably in order to have sufficient storage capacity available even with the pressure increased by the oil supply. Another disadvantage of this known device is that the air dissolves in the oil so that the air pressure decreases over time.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Gewichtsausgleichsvorrichtung mit pneumatischem Zylinder zu schaffen, bei der ein relativ kleines Luftspeichervolumen ausreicht und bei der in diesem Luftspeicher jeder erforderliche Luftdruck erhalten werden kann, ohne daß zusätzliche Kompressoren erforderlich sind und ohne daß das Speichervolumen durch Ölzufuhr oder ähnliche Mittel verringert wird.The object of the invention is therefore to provide a weight balancing device with pneumatic To create cylinder in which a relatively small air storage volume is sufficient and in this Air storage any required air pressure can be obtained without the need for additional compressors are required and without the storage volume by oil supply or similar means is decreased.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgäbe bei einer Gewichtsausgleichsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Druckluftzylinder über ein zum Druckluftzylinder hin offenes Rückschlagventil mit der Atmosphäre und über ein vom Druckluftzylinder weg offenes Rückschlagventil mitAccording to the invention, this task is carried out with a weight compensation device of the type described above is achieved in that the compressed air cylinder has a non-return valve which is open towards the compressed air cylinder with the atmosphere and via a check valve that is open away from the compressed air cylinder

dem Druckluftspeicher verbunden ist, wobei parallel zu jedem der Rückschlagventile ein Absperrventil vorgesehen ist.the compressed air reservoir is connected, a shut-off valve parallel to each of the check valves is provided.

Die erfindungsgemäße Gewichtsausgleichsvorrichtung ermöglicht es, die zum Gewichtsausgleich vorgesehene Kolben- und Zylinderanordnung als Kolbenpumpe zu verwenden, mit der durch Auf- und Abbewegen des Werkzeugschlittens vor Beginn des Betriebes Luft in den Luftspeicher bis zu dem gewünschten Druck gepumpt werden kann. Es ist daher nicht mehr erforderlich, daß eine Druckluftanlage mit dem benötigten Druck vorhanden ist oder daß ein zusätzlicher Kompressor verwendet wird oder daß Öl in den Luftspeicher zur Verkleinerung seines Volumens gepumpt wird.The weight balancing device according to the invention enables the one provided for weight balancing To use piston and cylinder arrangement as a piston pump, with the opening and closing Move the tool slide before the start of operation. Air in the air reservoir up to the desired one Pressure can be pumped. It is therefore no longer necessary to have a compressed air system with the required pressure is available or that an additional compressor is used or that oil is pumped into the air reservoir to reduce its volume.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment, with reference to the drawing Is referred to. It shows

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine mit vertikalbewegbarem Werkzeugschlitten, der mit einer erfindungsgemäßen Gewichtsausgleichsvorrichtung versehen ist;Fig. 1 is a front view of a machine tool with a vertically movable tool slide equipped with a weight compensation device according to the invention is provided;

F i g. 2 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gewichtsausgleichsvorrichtung für den Werkzeugschlitten.F i g. 2 shows a side view, partially in section, of the weight balancing device according to the invention for the tool slide.

In F i g. 1 zeigt 1 ein Maschinengestell mit einer Planscheibe 2, um ein Werkstück, das auf ihr befestigt ist, zu drehen. Auf dem Maschinengestell 1 ist neben der Planscheibe 2 eine Säule 3 angebracht. Auf der Säule 3 ist eine Querführung 4 befestigt, auf der verschiebbar ein Querschlitten 5 befestigt ist. An dem Querschlitten 5 ist ein Schwenkkopf 6 drehbar befestigt, der den vertikallaufenden Werkzeugschlitten 7 führt. Der Werkzeugschlitten 7 wird durch ein Handrad 8 angehoben, und der Querschlitten S wird durch ein Handrad 9 verschoben. Außerdem können der Werkzeugschlitten 7 und der Querschlitten 5 mechanisch durch eine Antriebeinrichtung 10 bewegt werden. In Fig. 1 shows 1 a machine frame with a face plate 2 around a workpiece which is fastened on it is to turn. A column 3 is attached to the machine frame 1 next to the faceplate 2. On the A transverse guide 4 is attached to column 3, on which a transverse slide 5 is slidably attached. To the A swivel head 6 is rotatably attached to the cross slide 5, which the vertically running tool slide 7 leads. The tool slide 7 is raised by a hand wheel 8, and the cross slide S is by a handwheel 9 moved. In addition, the tool slide 7 and the cross slide 5 can mechanically be moved by a drive device 10.

In F i g. 2 ist an der Seite des vertikalbewegbaren Werkzeugschlittens 7 eine Zahnstange 11 befestigt, die in ein Zahnrad 12 eingreift, das mit dem Handrad 8 und der Antriebeinrichtung 10 verbunden ist, um den Werkzeugschlitten 7 nach oben zu bewegen. Oben am Werkzeugschlitten 7 ist ein Arm 13 befestigt, von dem nach unten ein Kolben 14 vorragt. Der Kolben 14 ist verschiebbar in einen Luftzylinder 15 eingesetzt, und der Luftzylinder 15 ist durch eine Dichteinrichtung 26 gegen den Kolben 14 abgedichtet, um einen Luftaustritt zu verhindern. Der KolbenIn Fig. 2, a rack 11 is attached to the side of the vertically movable tool slide 7, which meshes with a gear 12 which is connected to the handwheel 8 and the drive device 10, to move the tool slide 7 upwards. An arm 13 is attached to the top of the tool slide 7, from which a piston 14 protrudes downwards. The piston 14 is displaceable in an air cylinder 15 inserted, and the air cylinder 15 is sealed against the piston 14 by a sealing device 26, to prevent air leakage. The piston

14 ist von einer Bohrung 17 durchsetzt, die den Luftspeicher 24 über eine Ventileinrichtung 18 mit dem Luftzylinder verbindet. Der Luftspeicher 24 ist an dem Werkzeugschlitten 7 befestigt. Die Ventileinrichtung 18 hat handbetätigte Absperrventile 20 und 21 und Rückschlagventile 22 und 23. Mit 25 ist ein Manometer bezeichnet, das den Druck in dem Speicher 24 anzeigt.14 is penetrated by a bore 17, which the air reservoir 24 via a valve device 18 with the Air cylinder connects. The air reservoir 24 is attached to the tool slide 7. The valve device 18 has manually operated shut-off valves 20 and 21 and check valves 22 and 23. At 25 is a pressure gauge which indicates the pressure in the memory 24.

Im allgemeinen haben die Antriebseinrichtungen für das Hochfahren des Werkzeugschlittens genügend Kraft, um diesen ohne Ausgleichseinrichtungen hochzufahren, wenn kein Werkstück bearbeitet wird. Deshalb kann die Antriebseinrichtung 10 den Werkzeugschlitten 7 über das Zahnrad 12 und die Zahnstange 11 nach oben bewegen.In general, the drive devices have sufficient for raising the tool slide Power to start it up without compensating devices when no workpiece is being machined. Therefore the drive device 10 can move the tool slide 7 via the gear wheel 12 and the rack 11 move up.

Wenn Luft in den Speicher 24 gepumpt wird, sind die Absperrventile 20 und 21 geschlossen. Beim Hochfahren des Werkzeugschlittens 7 wird die Luft von der Öffnung 19 durch das Rückschlagventil 22 in den Luftzylinder 15 angesaugt. Beim Niederfahren des Werkzeugschlittens 7 wird die Luft in dem Luftzylinder 15 komprimiert und durch das Rückschlagventil 23 in den Speicher 24 gepumpt. So wird durch die vertikale Auf- und Abbewegung des Werkzeugschlittens 7 die komprimierte Luft in den Speicher 24 gefördert. Wenn der Druck in dem Speicher einen vorbestimmten Wert erreicht, wird diese Auf- und Abbewegung gestoppt und das Ventil 21 geöffnet. Dadurch ist der Speicher 24 gegen den LuftzylinderWhen air is pumped into the accumulator 24, the shut-off valves 20 and 21 are closed. At the The air is raised from the opening 19 through the check valve 22 sucked into the air cylinder 15. When the tool slide 7 is lowered, the air in the air cylinder 15 compressed and pumped through the check valve 23 into the memory 24. So will through the vertical up and down movement of the tool slide 7 moves the compressed air into the reservoir 24 promoted. When the pressure in the memory reaches a predetermined value, this is on and Downward movement stopped and the valve 21 opened. As a result, the memory 24 is against the air cylinder

15 geöffnet, und die Druckluft hebt den Kolben 14, der mit dem Werkzeugschlitten 7 verbunden ist, an, so daß das Gewicht des Werkzeugschlittens ausgeglichen wird. Wenn die Luft ausgepumpt werden soll, wird das Ventil 20 geöffnet.15 opened, and the compressed air lifts the piston 14, which is connected to the tool slide 7, so that the weight of the tool slide is balanced. When the air needs to be pumped out, the valve 20 is opened.

Wenn zum Ansaugen der Luft ein Kompressor verwendet wird, kann die Füllzeit des Speichers gekürzt werden. Der Luftspeicher kann statt auf dem Werkzeugschlitten auch am Maschinengestell angebracht werden, wobei der Luftzylinder auf dem Werkzeugschlitten sitzt. In diesem Fall erstreckt sich der Kolben vom unteren Teil des Werkzeugschlittens nach unten.If a compressor is used to suck in the air, the filling time of the storage tank can be shortened will. The air reservoir can also be attached to the machine frame instead of the tool slide with the air cylinder sitting on the tool slide. In this case, the Piston down from the lower part of the tool slide.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Weight compensation device for the vertically movable tool slide, in particular one Drilling and milling machine, with a piston with einin between the slide and the machine frame Attacks compressed air cylinder which is connected to a compressed air reservoir, characterized in that that the compressed air cylinder ίο (15) via a to the compressed air cylinder (15) open check valve (22) to the atmosphere and via one away from the compressed air cylinder (15) open check valve (23) is connected to the compressed air reservoir (24), being parallel to a shut-off valve (20, 21) is provided for each of the check valves (22, 23).