DE1935804A1

DE1935804A1 - Feed drive for machine tool slides with numerically controlled electric stepper motor and hydraulic amplifier

Info

Publication number: DE1935804A1
Application number: DE19691935804
Authority: DE
Inventors: Werner Latten
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1969-07-15
Publication date: 1971-02-18
Also published as: SE373305B; FR2053950A5; AT298938B; GB1264296A

Description

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Or. O. LoesenbeckOr. O. Loesenbeck

Dipl.-Ing. StrackeDipl.-Ing. Stracke

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Werkzeugmaschinenfabrik Gildemeister & Comp. ,Akt.-Ges., 48 Bielefeld, Am HauptbahnhofMachine tool factory Gildemeister & Comp. , Akt.-Ges., 48 Bielefeld, Am Hauptbahnhof

"Vorschubantrieb für Werkzeugmaschinenschlitten mit numerisch gesteuertem elektrischen Schrittmotor und hydraulischem Verstärker""Feed drive for machine tool slides with numerically controlled electric stepper motor and hydraulic booster "

Vorschubantriebe mit numerisch gesteuertem elektrischen Schrittmotoren, die über Rädergetriebe und Wälzschraubtriebe den Schlittenvorschub bewirken, sind bekannt. Da die elektrischen Schrittmotoren nur ein kleines Drehmoment erzeugen, ist ihre Verwendung auf solche Schlittenantriebe beschränkt,,die kein großes Drehmoment erfordern, wie beispielsweise Positionierantriebe für Bohr- oder Zeichenmaschinen. Feed drives with numerically controlled electric stepper motors that operate via gear drives and screw drives cause the slide advance are known. Because the electric stepper motors only have a small torque produce, their use is limited to those carriage drives, which do not require large torque, such as Positioning drives for drilling or drawing machines.

Größere Bedeutung für Werkzeugmaschinen haben Vorschubantriebe mit elektrischen Schrittmotoren und hydraulischen Verstärkern erlangt. Bei einer bekannten Ausführung dieser Art treibt der elektrische Schrittmotor über eins Zahnradübersetzung den Steuerkolben eines 4-Eantenfühlers an und bewirkt dessen axiale Verschiebung, durch die die Steuerkanten geöffnet werden und Drucköl zu einem Hydromotor geleitet wird, der über eine Zahnradübersetzung eine Wälzschraubspindel antreibt, die über eine am Schlitten vorgesehene Mutter denFeed drives with electric and hydraulic stepper motors are of greater importance for machine tools Gain amplifiers. In a known embodiment of this type, the electric stepper motor drives via a gear ratio the control piston of a 4-edge sensor and causes its axial displacement, through which the control edges are opened and pressure oil is fed to a hydraulic motor, which drives a roller screw spindle via a gear transmission, via a nut provided on the slide

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Schlittenvorschub bewirkt. Nachteilig ist hierbei, daß die Wälzschraubspindel sowohl Antriebs- als auch Meßspindel ist und die durch Kräfte und Erwärmung bedingten Verformungen der Spindel sich nachteilig auf die Vorschübgenauigkeit auswirken. Um ferner ein Verkanten des Schlittens auf seinen Führungsbahnen zu vermeiden, soll die Kraftübertragung an günstigster Stelle, beispielsweise zwischen den Schlittenführungsbahnen erfolgen. In diesem Falle erfordert aber eine einwandfreie Abdeckung der Vorschubspindel einen beträchtlichen Aufwand.Carriage feed causes. The disadvantage here is that the Rolling screw spindle is both drive and measuring spindle and the deformations caused by forces and heating the spindle have a detrimental effect on the feed accuracy. Furthermore, to prevent the slide from tilting on his To avoid guideways, the power transmission should take place at the most favorable point, for example between the slide guideways. In this case, however, requires a flawless coverage of the feed screw a considerable Expenditure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorschubantrieb mit numerisch gesteuertem elektrischen Schrittmotor und hydraulischem Verstärker zu schaffen, der insbesondere fürThe invention is based on the object of a feed drive with numerically controlled electric stepper motor and hydraulic amplifier, especially for

Schlitten an spanenden Werkzeugmaschinen geeignet ist, jedoch die aufwendige Anordnung eines Hydromotors und einer kombinierten Arbeits- und Meßspindel mit den vorerwähnten Nachteilen vermeidet und außerdem die Möglichkeit bietet, in Sonderfällen auch beliebige Kurven steuern zu können.Carriage on cutting machine tools is suitable, but the complex arrangement of a hydraulic motor and a combined one Avoids working and measuring spindle with the aforementioned disadvantages and also offers the possibility of in To be able to control any curves in special cases.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß im Wesentlichen darin, daß ein numerisch gesteuerter elektrischer Schrittmotor über eine mit ihm in Wirkverbindung stehende Wälzschraubspindel und eine darauf angeordnete, verdrehsicher geführte Mutter oder über einen Zahnstangentrieb auf ein Fühlerventil einwirkt, das seinerseits die Druckmittelzufuhr zu einem zwischen dem Schlitten und dessen Träger vorgesehenen zylinderhydraulischen Antrieb steuert.According to the invention, this object is essentially achieved in the fact that a numerically controlled electric stepper motor via a stand in operative connection with it Rolling screw spindle and a twist-proof guided nut arranged on it or via a rack and pinion drive on a sensor valve acts, which in turn, the pressure medium supply to a provided between the carriage and its support cylinder hydraulic Drive controls.

Bei Werkzeugmaschinen mit Kreuzschlitten kann sowohl der Unterschlitten als auch der Oberschlitten gemäß der Erfindung durch die vorerwähntexjKombination eines elektrischen Schrittmotors mit einem zylinderhydraulischen Antrieb gesteuert werden. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, bei relativ geringem Programmieraufwand beliebige Kurven zu steuern. Ferner besteht dieIn machine tools with compound slides, both the lower slide as well as the top slide according to the invention the aforementioned combination of an electric stepper motor with a cylinder hydraulic drive can be controlled. Through this it is possible to control any curves with relatively little programming effort. There is also the

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Möglichkeit, eine Vorschubrichtung des Kreuzschlittens numerisch über einen Schrittmotor, die zweite Vorschubrichtung dagegen mit Hilfe einer Kopierschablone zu steuern*Possibility of numerically setting one feed direction of the compound slide via a stepper motor, while the second feed direction can be used Using a copy template to control *

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die Abbildung eine schematische Draufsicht auf das Bett einer Drehmaschine mit Kreuzschlitten und zwei erfindungsgemäßen Schlittenantrieben.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely the figure shows a schematic plan view of the bed of a lathe with compound slide and two slide drives according to the invention.

Auf dem Maschinenbett 1 ist ein Längs- oder Unterschlitten längsbewegbar gelagert, der auf seiner Oberseite quer zum Bett verlaufende Führungen 3 für einen Quer- oder Oberschlitten 4 aufweist. On the machine bed 1 is a longitudinal or lower slide mounted so as to be longitudinally movable, which has guides 3 for a cross or top slide 4 running transversely to the bed on its upper side.

Mit dem Unterschlitten 2 ist ein Hydraulikzylinder 5 feet verbunden, in dem ein Kolben 6 angeordnet ist, dessen Stange 7 Mit dem Maschinenbett 1 fest verbunden ist. ferner ist am Maschinenbett 1 ein elektrischer Schrittmotor 8 angeordnet, mit dem eine Wälzschraubspindel 9 in Wirkverbindung stent, die eine verdrehsicher geführte Mutter 10 trägt. Diese Mutter wirkt auf ein am Unterschlitten 2 angeordnetes Fühlerventil 11 ein, von dem aus zwei Druckmittelleitungen 12 und 13 au dem am Schlitten 2 befestigten Druckmittelzylinder 5 führen.A hydraulic cylinder 5 feet is connected to the lower slide 2, in which a piston 6 is arranged, the rod 7 with the Machine bed 1 is firmly connected. Furthermore, an electric stepper motor 8 is arranged on the machine bed 1, with the a rolling screw 9 in operative connection stent, the one torsionally guided nut 10 carries. This nut acts on a sensor valve 11 arranged on the lower slide 2 one, from which two pressure medium lines 12 and 13 au lead to the pressure cylinder 5 attached to the slide 2.

Im Oberschlitten 4 ist ein zweiter Druckmittelzylinder 14 befestigt, in dem ein Kolben 15 angeordnet ist, dessen Stange 16 mit d.em Unterschlitten 2 fest verbunden ist. Per Unterschütten 2 trägt einen zweiten elektrischen Schrittmotor 17, mit dem eine Wälz schraubspindel 18 in Wirkverbindung steht, die eine verdrehsicher geführte Mutter 19 trägt« Diese Mutter wirkt auf ein am Oberschlitten 4 befestigtes zweites Fühlerventil 20 ein, von dem aus zwei Druckmittelleitungen 21 und 22 zu dem im Oberschlitten 4 angeordneten Hydraulikzylinder 14 führen.A second pressure medium cylinder 14 is located in the upper slide 4 attached, in which a piston 15 is arranged, whose Rod 16 is firmly connected to the lower slide 2. By Lower chute 2 carries a second electric stepper motor 17, with which a rolling screw spindle 18 is in operative connection, which carries a non-rotatably guided nut 19 " This nut acts on a second sensor valve 20 fastened to the upper slide 4, from which two pressure medium lines 21 and 22 lead to the hydraulic cylinder 14 arranged in the upper slide 4.

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Die Schrittmotoren 8 und 17 werden in bekannter Weise numerischgesteuert und dadurch die Spindeln 9 und 18 in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben. Bei Drehung der Spindeln und 18 werden die darauf angeordneten Muttern 10 und 19 in der einen oder anderen Richtung verschoben und somit die Fühlerventile 11 und 20 gesteuert. Je nach der Bewegungsrichtung der Spindelmuttern 10 und 19 werden somit die einen oder die anderen Seiten der in den Zylindern 5 und 14 angeordneten Kolben 6 und 15 mit Druckmittel beaufschlagt und somit die Schlitten 2 und 4 auf ihren Führungsbahnen 1 und 3 verschoben.The stepper motors 8 and 17 are numerically controlled in a known manner and thereby the spindles 9 and 18 driven in one or the other direction of rotation. When the spindles rotate and 18 the nuts 10 and 19 arranged thereon are displaced in one direction or the other and thus the sensor valves 11 and 20 controlled. Depending on the direction of movement of the spindle nuts 10 and 19, one or the other other sides of the arranged in the cylinders 5 and 14 Pistons 6 and 15 acted upon with pressure medium and thus the Carriages 2 and 4 moved on their guideways 1 and 3.

Wie bereits ausgeführt, besteht auch die Möglichkeit, eine Schlittenvorschubrichtung mit Hilfe einer Kopierschablone zu steuern. Zu diesem Zweck ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel am Maschinenbett 1 ein Lagerbock 23 befestigt, in dem ein Tragarm 24 um eine Achse 25 schwenkbar sowie gegen die Wirkung einer feder 27 begrenzt axial verschiebbar gelagert ist, der eine Kopierschablone 26 trägt und in den Bereich des Fühlerventils 20 einschwenkbar ist, nach den die auf der Spindel 18 angeordnete Mutter 19 zuvor in die in der Abbildung strichpunktiert angedeuteter hintere Endlage bewegt und der Oberschlitten 4 in die entsprechende Endstellung gefahren wurde.As already stated, there is also the possibility of setting the direction of carriage advance with the aid of a template to control. For this purpose, a bearing block 23 is attached to the machine bed 1 in the illustrated embodiment, in which a support arm 24 is pivotable about an axis 25 as well as being axially displaceable to a limited extent against the action of a spring 27 which carries a copying template 26 and can be swiveled into the area of the sensor valve 20, according to which the nut 19 arranged on the spindle 18 beforehand moved into the rear end position indicated by dash-dotted lines in the figure and the upper slide 4 into the corresponding End position has been moved.

Bei dieser Anordnung wird das Arbeitsprogramm eingeleitet durch einen Längsvorschub des Unterschlittens 2 durch numerisches Ansteuern des Schrittmotors 8. Diese Bewegung entspricht dem sonst beim Kopieren üblichen Leitvorschub. Beim Auf treffen des Fühlerventils 20 auf die Kopierschablone 26 wird die Bewegung des Ober- oder Querschlittens 4 durch die For» der Schablone 26 gesteuert, während der Längsvorschub durch die numerische Ansteuerung des Schrittmotors 8 erfolgt. Die resultierende Vorschubgeschwindigkeit kann durch Beeinflussung der Größe des Längsvorschubes konstant gehalten werden·With this arrangement the work program is initiated by a longitudinal advance of the lower slide 2 by numerical control of the stepping motor 8. This movement corresponds to the master feed that is otherwise usual for copying. When the sensor valve 20 hits the copy template 26 the movement of the upper or cross slide 4 is controlled by the form of the template 26, during the longitudinal advance takes place by the numerical control of the stepping motor 8. The resulting feed rate can be influenced by the size of the longitudinal feed must be kept constant

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Durch Aufteilung des Schlittenvorschubs in Schrupp- und Schlichtschnitt ist eine Hehrschnittautomatik möglich. Hierzu wird nach Vollendung des Schruppschnittes und Zurückfahren der Schlitten 2 und 4 in ihre Ausgangsstellung die Kopierschablone 26 durch den Schrittmotor 17 über die Mutter 19 für den Schlichtschnitt um einen bestimmten Betrag verschoben.By dividing the slide feed into roughing and finishing cuts, automatic cutting is possible. For this purpose, after the roughing cut has been completed and the carriages 2 and 4 have moved back into their starting position, the copying template 26 is shifted by a certain amount by the stepping motor 17 via the nut 19 for the finishing cut.

Naturgemäß sind die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung durch das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht erschöpft. So ist es beispielsweise möglich, zwischen den elektrischen Schrittmotoren 8 und 17 und den Fühlerventilen 11 und 20 anstelle der Wälzschraubspindeln 9 und 18 mit den darauf angeordneten Muttern 10 und 19 Zahnstangentriebe vorzusehen, wobei auf den Wellen der Schrittmotoren 8 und 17 Zahnritzes befestigt werden, die mit Zahnstangen in Eingriff stehen, welche auf die Fühlerventile 11 und 20 einwirken.Naturally, the possible embodiments of the invention are not exhausted by the illustrated embodiment. For example, it is possible to position between the electric stepper motors 8 and 17 and the sensor valves 11 and 20 to provide rack and pinion drives instead of the rolling screw spindles 9 and 18 with the nuts 10 and 19 arranged on them, wherein on the shafts of the stepper motors 8 and 17 pinion teeth are attached, which are in engagement with racks, which act on the sensor valves 11 and 20.

Ferner ist es möglich, die Kolbenstangen 7 und 16 am Unterschlitten 2 bzw. am Oberschlitten 4 zu befestigen und die dazu gehörigen Hydraulikzylinder 5 und 14 fest mit dem Maschinenbett 1 bzw. mit dem Unterschlitten 2 zu verbinden, jedoch hat die in der Zeichnung dargestellte Anordnung der Zylinder 5 und 14 den Vorteil, daß zwischen diesen Zylindern und den dazu gehörigen Fühlerventilen 11 und 20 keine flexiblen Leitungen erforderlich sind.It is also possible to place the piston rods 7 and 16 on the lower slide 2 or to attach to the top slide 4 and the associated hydraulic cylinders 5 and 14 firmly to the To connect machine bed 1 or with the lower slide 2, however, the arrangement shown in the drawing has the Cylinders 5 and 14 have the advantage that between these cylinders and the associated sensor valves 11 and 20 no flexible Lines are required.

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Claims

1./feed drive for machine tool slides with numeric controlled electric stepper motor and hydraulic amplifier, characterized in, that the stepper motor (8 or 17) via a roller screw spindle in operative connection with it (9 or 18) and one On top of this, non-twisting guided nut (10 or 19) or via a rack and pinion drive on a filter valve (11 or 20) acts, which in turn, the pressure medium supply to a between the carriage (2 or 4) and its carrier (1 or 2) provided cylinder hydraulic drive (5, 6, 7 or 14, 15, 16) controls.

2. Feed drive according to claim 1 for machine tools with a compound slide, characterized in that both the longitudinal or lower slide (2) as well as the transverse or A stepper motor (8 or 17) and a cylinder hydraulic drive (5, 6, 7 or «14, 15» 16) are assigned to the top slide (4) are.

3 · Feed drive according to claim 1 and 2, characterized in, that to control a carriage feed in addition to or instead of an electric stepper motor (17) in the area a sensor valve (20) a copying template (26) is provided.

4. Feed drive according to claim. 1 to 3, characterized in that the carrier (24) of the copying template (26) in and out of the area of the rolling screw spindle (18) arranged nut (19) is pivotable.

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5. Feed drive according to claim 1 to 4, characterized in that that the carrier (24) of the template (26) is arranged to be displaceable in the feed direction of the carriage (2) is.

6. Feed drive according to claim 1 and 2, characterized in that the hydraulic cylinders (5 and 14) and the Piihler valves (11 and 20) assigned to these cylinders attached to the carriages (2 and 4) and the piston rods (7 and 16) to the carriers (1 and 2) of the carriages (2 and 4) are.

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