DE2206641C3 - Vorrichtung zur Kompensation des Supportgewichtes an Portal- oder Auslegerwerkzeugmaschinen - Google Patents
Vorrichtung zur Kompensation des Supportgewichtes an Portal- oder AuslegerwerkzeugmaschinenInfo
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Description
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 tiies zu erreichen, ia 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 platzsparend
baut.
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 Gewichtsausgleiclisvorrichtung
für einen höhenverstellbaren Teil an einer Werkzeugmaschine bekannt, insbesondere für
einen Werkzeugträger in Gestalt eines Schiebers, Stößels od. dgl. 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 Gewtchtsentlastungseinrichtung
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 di-
rekte Übertragung dieses Prinzips auf an horizontalen Querbalken verschiebbare Supporte ist jedoch nicht
möglich, da einerseits an dem Support direkt kein Höhenverstellantrieb angreift und andererseits der Support
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 wesentlichen aus einem Zylinder, einem in dem Zylinder geführten KoI-ben
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. Ir. 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 Förderrichtung
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 jaraul beschränkt, das Gewicht des Querbalkens einer Portal
fräsmaschine und/oder das Gewicht eines an einem Support verschiebbaren Schlittens, der beispielsweise
die Frässpindel trägt, auszugleichen. Zur Gewichtse-nlastung waren an jedem der beiden Ständer je ein Zylinder
mit einem Kolben, dessen Kolbenstange am ;o
Querbalken angreift, erforderlich und eine weitere Kolben-Zylindereinheit
zwischen dem Schlitten und dem Support. Mit dieser bekannten Einrichtung konnten
zwar die Gewichtskräfte der senkrecht verfahrenden Maschinenteile teilweise aufgenommen und damis eine is
Verformung oder unzulässige Belastung ihrer Antriebsteile vermieden werden, jedoch war es nicht möglich,
die beim Verfahren des Supportes auf dem O.ierbaiken
entstehende unterschiedliche Durchbiegung aufzufjingen.
Es war im Gegenteil diese Durchbiegung noch vergrößert, da zusätzlich zu dtm 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 Verschieblichktit 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 .vs
werden, so daß anch 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 da' 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 a'is. Es können für den hydraulischen Antrieb weitgehend handelsübliche
Teile wie Motor, Pumpe und Druckbegrenzungsventil verwendet werden.
In zweckmäßiger Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
ist die Pumpe als druckkompensierte Pumpe 6c 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 Ge-
40
4s wichtsentlastung ist ein Seil 3 am Suppori 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 Querhaüpt 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 seillichen 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 dein Motor in ständiger Verbindung. Eine
Abflußleitung 28 führt zurück zu der Eintrittsseile der Pumpe 23. In der Zuführleitung 26 ist lerner ein einstellbares
Druckbegrenzungsventil 24 vorgesehen, dessen \bströmseitc einerseits mit der Abfiußleitung 28
jnd andererseits über ein federbelastetes Rückschlagventil 27 mit dem Sammelbehälter 25 in Verbindung
steht.
Die druckkompensiertc Pumpe 23 wird standig 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 Motor 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 Abwärtsbewegung als Abfiußleitung 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.
Claims (4)
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 dein 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 Hydraulikmotor (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 Hydraulikmotor (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
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Legal Events
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