DE2206641B2

DE2206641B2 - Vorrichtung zur Kompensation des Supportgewichtes an Portal- oder Auslegerwerkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2206641B2
Application number: DE2206641A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. Briesofsky; Edmund Eich
Original assignee: WERKZEUGMASCHINENFABRIK ADOLF WALDRICH COBURG 8630 COBURG
Current assignee: WERKZEUGMASCHINENFABRIK ADOLF WALDRICH COBURG 8630 COBURG
Priority date: 1972-02-11
Filing date: 1972-02-11
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2206641A1; DE2206641C3; US3896938A; JPS4889474A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation des Supportgewichtes an Portal- oder Auslegerwerkzeugmaschinen, bei welcher der Support an einem Seil aufgehängt ist, das zu einem oberhalb des Querbalkens auf einem stationär angeordneten Querträger, beispielsweise dem Querhaupt, parallel zum Querbalken verschiebbaren, synchron mit dem Support angetriebenen Wagen geführt ist, wobei das Seil unter konstanter Zugkraft steht.

Durch das Gewicht des Supports oder der Supporte biegt sich der Querbalken einer Werkzeugmaschine je nach Stellung des Supportes verschieden stark durch. Es ist deshalb erforderlich, das Supportgewicht durch senkrechten Zug nach oben aufzuheben.

Um dies zu erreichen, is* bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Bauart das Seil über feste und auf dem Wagen befindliche bewegliche Rollen geführt und am Ende des Seiles sind Gegengewichte vorgesehen. Aus Konstruktionsgründen kann jedoch das Seil nicht in einer Ebene laufen, so daß viele Umlenkrollen erforderlich sind. Bei zwei oder mehr Supporten ergeben sich dadurch erhebliche. Unterbringungsschwierigkeiten, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß bei größeren Supportgewichten die Gegengewichte entsprechend groß und schwer ausgebildet sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, welche eine möglichst genaue Kompensation des Supportgewichtes ermöglicht und dabei möglichst platz sparend bauL

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß auf dem Wagen eine Seilwinde vorgesehen ist, die von einem bei Gewichtsentlastungseinrichtungen an Werkzeugmaschinen bekannten, ständig ein konstantes Drehmoment abgebenden Motor antriebbar ist, wobei zum Antrieb des Motors eine bei hydraulischen Gewichtsentlastungseinrichtungen bekannte Hydraulikpumpe mit einem an der Zuführleitung zwischen Pumpe und Motor angeordneten einstellbaren Druckbegrenzungsventil zur Konstanthaltung des den Motor beaufschlagenden Druckes vorgesehen ist

Es ist (aus der DT-OS 1 477 609) eine Gewichtsausgleichsvorrichtung für einen höhenverstellbaren Teil an einer Werkzeugmaschine bekannt, insbesondere für einen Werkzeugträger in Gestalt eines Schiebers, Stößels oa.dg]. an einer Karussell-Drehbank. Hierbei ist außer dem eigentlichen Verstellantrieb für den höhenverstellbaren Teil ein weiteres, an demselben angreifendes Getriebeglied vorgesehen, um auf den höhenverstellbaren Teil eine seinem Gewicht entsprechende entgegenwirkende Kraft auszuüben. Für die Gewichtsentlastung ist hierbei ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer bzw. elektromagnetischer, ein konstantes Drehmoment abgebender Motor vorgesehen. Bei einem Ausführungsbeispiel dieser bekannten Gewichtsentlastungseinrichtung greift in eine Zahnstange des Werkzeugträgers außer dem üblichen Ritzel des Verstellantriebes ein zweites Ritzel ein, welches von dem ständig ein konstantes Drehmoment abgebenden Motor angetrieben wird. Hierdurch wird das erste Ritzel entlastet, und es können somit genauere und feinfühligere Verstellungen vorgenommen werden. Eine direkte Übertragung dieses Prinzips auf an horizontalen Querbalken verschiebbare Supporte ist jedoch ncht möglich, da einerseits an dem Support direkt kein Aöhenverstellantrieb angreift und andererseits der Suoport außerdem noch horizontal verschiebbar ist.

Das gleiche trifft für eine (aus der Zeitschrift »Werkstattechnik« Nr. 9; 1971, S. 541 bis 547) bekannte hydraulische Gewichtsausgleichseinrichtung für Werkzeugmaschinen zu. Diese besteht im wesentlicher! aus einem Zylinder, einem in dem Zylinder geführten Kolben und einer Pumpe, die die Ringfläche des Kolbens mit Druck beaufschlagt. In der Zuleitung zum Zylinder ist ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Die Pumpe ist dabei entweder als normale Pumpe oder als druckkompensierte Pumpe, beispielsweise als Flügelzellenpumpe, ausgebildet. In ersterem Fall dient das Druckbegrenzungsventil dazu sowohl beim Stillstand als auch bei der Aufwärts- und der Abwärtsbewegung des gewichtsentlasteten Teiles der Werkzeugmaschine einen Teil oder die gesamte von der Pumpe geförderte Fördermenge bei Erreichen des eingestellten Druckes abfließen zu lassen, um damit in der Zuleitung einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten. Bei Verwendung einer druckkompensierten Pumpe regelt sich deren Fördermenge, sobald der an der Pumpe eingestellte Druck erreicht ist, auf Null oder annähernd auf Null, so daß in diesem Fall beim Stillstand oder bei Aufwärtsbewegung des gewichtsentlasteten Teiles der Werkzeugmaschine das Druckbegrenzungsventil unwirksam ist. Bei Abwärtsbewegung des gewichtsentlasteten Teiles fließt jedoch das öl nicht durch die sich in gleicher Förderrichturig weiterdrehende Pumpe hindurch, sondern über das Druckbegrenzungsventil. Hier dient also das Druckbegrenzungsventil während der Abwärtsbewe-

gung des gewichtsentlasteten Teiles zur Konstanthaltung des Druckes in der Zuführleitung.

Der Einsatz dieser zuletzt beschriebenen Gewichtsentlastungsvorrichtung war jedoch bisher darauf beschränkt, das Gewicht des Querbalkens einer Portalfräsmaschine und/oder das Gewicht eines an einem Support verschiebbaren Schlittens, der beispielsweise die Frässpindel trägt, auszugleichen. Zur Gewichtsentlastung waren an jedem der beiden Ständer je ein Zylinder mit einem Kolben, dessen Kolbenstange am Querbalken angreift, erforderlich und eine weitere Kolben-Zylindereinheit zwischen dem Schlitten und dem Support Mi; dieser bekannten Einrichtung konnten zwar die Gewichtskräfte der senkrecht verfahrenden Maschinenteile teilweise aufgenommen und damit eine Verformung oder unzulässige Belastung ihrer Antriebsteile vermieden werden, jedoch war es nicht möglich, die beim Verfahren des Supportes aJ dem Querbalken entstehende unterschiedliche Durchbiegung aufzufangen. Es war im Gegenteil diese Durchbiegung noch vergrößert, da zusätzlich zu dem Gewicht des Supportes und seines Schlittens noch das Gewicht der zwischen beiden Teilen angeordneten Entlastungsvorrichtung hinzukam. Die Durchbiegung des Querbalkens trat deshalb ein, weil wegen der Verschieblichkeit des Supportes die Entlastungsvorrichtung für den Schlitten nicht an irgendeinem stationären Maschinenteil angreifen konnte, sondern nur an dem Support selbst. Bei größeren Verstellwegen sind außerdem die Zylinder und Kolben wegen ihrer Länge schwer unterzubringen, wenn man nicht mit aufwendigen Teleskopkolben arbeiten will.

Die erfindungsgemäße Anordnung vermeidet jegliche Gegengewichte. Die gesamte Vorrichtung kann auf einem verhältnismäßig kleinen Wagen untergebracht werden, so daß auch die Kompensation des Gewichtes von mehreren Supporten keine Schwierigkeit bereitet, denn es können mehrere Wagen nebeneinander angeordnet sein. Da die Seilwinde auf dem Wagen starr montiert werden kann, ergibt sich eine platzsparende und billige Bauart. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung prinzipiell bei einem Schlittenfräskopf zusätzlich Anwendung finden um dessen Gewicht auszugleichen und damit die Torsionsbelastung des Querbalkens zu vermindern. Durch die Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Zuführleitung zum Hydraulikmotor wird durch den Hydraulikmotor ein konstantes Drehmoment erzeugt. Dieses konstante Drehmoment entspricht einer gewissen Zugkraft in dem Seil. Das Drehmoment wird zweckmäßig so eingestellt, daß die Zugkraft im Seil etwas größer ist als das Gewicht des Supportes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich auch durch besondere Einfachheit in ihrem Aufbau sowohl in mechanischer Hinsicht als auch in bezug auf die hydraulische Steuerung aus. Es können für Uen hydraulischen Antrieb weitgehend handelsübliche Teile wie Motor, Pumpe und Druckbegrenzungsventil verwendet werden.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist die Pumpe als druckkompensierte Pumpe ausgebildet, deren Förderleistung sich bei Erreichen eines einstellbaren Druckes auf Null regelt. Hierdurch wird unnötiger Energieverbrauch und eine Erwärmung des Hydraulikmediums vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

In der Zeichnung ist mit 1 ein an dem Querbalken 2 verschiebbar geführter Support bezeichnet. Zur Gewichtsentlastung ist ein Seil 3 am Support 1 in dessen Schwerachse befestigt Das Seil ist über eine Umlenkrolle 4 zu der Seiltrommel 6 einer Seilwinde 5 geführt, die fest auf dem Wagen 8 angeordnet ist. Der Wagen selbst ist mittels einer Schiene 11 auf dem Hilfs-Träger 13 und einer weiteren Schiene 12 auf dem Qtierhaupt 22 in Richtung des Querbalkens 2 verschiebbar geführt Der Antrieb des Wagens selbst erfolgt über einen nicht dargestellten Motor und eine Steuereinrichtung, die abhängig von der jeweiligen seitlichen Auslenkung des Seiles 3 einen Antrieb des Wagens 8 verursacht

Um eine Kompensation des Supportgewichtes herbeizuführen, ist es erforderlich, daß das Seil unter einer konstanten Zugkraft steht Zu diesem Zweck ist zum Antrieb der Seiltrommel 6 ein Hydraulikmotor 7 vorgesehen, der unter konstantem Druck steht. Der Hydraulikmotor übt damit ein konstantes Drehmoment auf die Seiltrommel 6 aus.

Zum Antrieb des Motors 7 ist eine Pumpe 23 vorgesehen, die vorteilhaft als druckkompensierte Pumpe ausgebildet ist. Die Pumpe 23 steht über die Zuführleitung 26 mit dem Motor in ständiger Verbindung. Eine Abflußleitung 28 führt zurück zu der Eintrittsseite der Pumpe 23. In der Zuführleitung 26 ist ferner ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 24 vorgesehen, dessen Abströmseite einerseits mit der Abflußleitung 28 und andererseits über ein federbelastetes Rückschlagventil 27 mit dem Sammelbehälter 25 in Verbindung steht.

Die druckkompensierte Pumpe 23 wird ständig angetrieben, wobei sich ihre Förderleistung bei Erreichen eines einstellbaren Druckes selbsttätig auf Null regelt. Über die Einstellung der Pumpe 23 kann man erreichen, daß in der Zuführleitung 26 ein konstanter Druck herrscht. Hiermit erzeugt auch der Mo'or 7 ein konstantes Drehmoment. Bei Verwendung einer druckkompensierten Pumpe ist der Druck bei dem das Druckbegrenzungsventil anspricht an diesem etwas höher eingestellt als an der Pumpe. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Regelung der Pumpe durch vorzeitiges Ansprechen des Druckbegrenzungsventils gestört wird. Während der Aufwärtsbewegung des Querbalkens 2 würde der Druck in der Leitung 26 abfallen. Die druckkompensierte Pumpe regelt jedoch selbsttätig ihre Förderleistung bis zum Erreichen des fest eingestellten Druckes. Kommt der Querbalken zum Stillstand, so wird die Förderleistung der Pumpe 23 wieder auf Null geregelt. Das Druckbegrenzungsventil wirkt bei Aufwärtsbewegung nur als Sicherheitsventil für den Fall, daß die Selbstregelung der Pumpe 23 versagen sollte.

Bei Abwärtsfahrt des Querbalkens 2 wird die Seiltrommel 6 durch das sich abwickelnde Seil 3 angetrieben und treibt ihrerseits den Hydraulikmotor 7. Dieser wirkt damit als Pumpe und pumpt Hydrauliköl durch die Zuführleitung 26. Dieses öl fließt über das Druckbegrenzungsventil 24 teils zurück in die bei Aufwärtsbewegung als Abflußleitung dienende Leitung 28 und teils in den Behälter 25. Es ist also nicht erforderlich, die Pumpe 23 umzusteuern.

Bei Verwendung einer normalen, nicht druckkompensierten Pumpe wird der Druck in der Zuführleitung 26 durch das Druckbegrenzungsventil 24 allein geregelt. Kommt der Querbalken bei seiner Aufwärtsbewegung zum Stillstand, so spricht das Druckbegrenzungsventil an, und von der Pumpe gefördertes, überschüssiges öl strömt durch das Druckbegrenzungsventil und das Rückschlagventil in den Sammelbehälter. Für die

Abwärtsbewegung gelten sinngemäß die obigen Ausführungen bezüglich der Abwärtsbewegung bei einer druckkompensierten Pumpe.

Zweckmäßig ist der Hydraulikmotor 7 als sogenannter hydrostatischer Hochmomentmotor ausgebildet, der außerordentlich langsam und reaktionsschnell laufen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kompensation des Supportgewichtes an Portal- oder Auslegerwerkzeugmaschinen, bei welcher der Support an einem Seil aufgehängt ist. das zu einem oberhalb des Querbalkens auf einem stationär angeordneten Querträger, beispielsweise dem Querhaupt, parallel zum Querbalken verschiebbaren synchron mit dem Support angetriebenen Wagen geführt ist, wobei das Seil unter konstanter Zugkraft steht, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wagen (8) eine Seilwinde (5) vorgesehen ist, die von einem bei Gewichtsentlastungseinrichtungen an Werkzeugmaschinen bekannten, ständig ein konstantes Drehmoment abgebenden Hydraulikmotor (7) antreibbar ist, wobei zum Antrieb des Hydraulik motors (7) eine bei hydraulischen Gewichtsentlastungseinrichtungen bekannte Hydraulikpumpe mit einem an der Zuführleitung (26) zwischen Pumpe und Motor angeordneten, einstellbaren Druckbegrenzungsventil (24) zur Konstanthaltung des den Motor beaufschlagenden Druckes vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (23) in an sich bekannter Weise als druckkompensierte Pumpe ausgebildet ist, deren Förderleistung sich bei Erreichen eines einstellbaren Druckes auf Null regelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der H>draulikmoior (7) als hydrostatischer Hochmomentmotor ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (23) kontinuierlich antreibbar ist und mit dem Hydraulikmotor (7) in ständiger Verbindung steht.