DE2207714A1

DE2207714A1 - Aufhängung für den Spindelstock einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2207714A1
Application number: DE19722207714
Authority: DE
Inventors: Maso Pavia; Cotta- Ramusino Francesco Mailand; Galbarini (Italien). B23q 1-24
Original assignee: Innocenti Societa General per lIndustria Metallurgica e Meccanica
Current assignee: Innocenti Societa General per lIndustria Metallurgica e Meccanica
Priority date: 1971-04-29
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1972-11-09
Also published as: US3748053A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-I NG. H. Fl N CKE DIP L.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

Fernruf: '26 60 60 Telegramme: Claims München Postscheckkonto: München 27044

Bankverbindung Bayer. Vereinsbank München, Konto 620 404

MappeNo. 8 8 67 - Case 2 9 MU

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8 MÜNCHEN 5, Müllerstraße 31

22077H

18. FEB. 1972

Beschi'eibung

der Firma INriO CENTI Societä Generale per
1'Industrie Hetallurgica e lieccanica

Mailand / Italien
betreffend

"Aufhängung für den Spindelstock einer Werk zeugmaschine"

Priorität: 29. April 1971 - ITALIEN

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung für den Spindelstock einer grossen Werkzeugmaschine mit Doppelständer
(Portalmaschine mit feststehendem oder bewegtem Portal) und Führung auf einer horizontalen Führungsbahn.

Bei sehr grossen Werkzeugmaschinen, wie etwa Drehbänken oder Fräs- und Bohrmaschinen mit feststehendem oder bewegtem Doppelständer, verursacht der Spindelstock, an dem

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das Bearbeitungswerkzeug oder das Spannfutter angebracht ist, wegen seines Gewichts und des Gewichts des Schlittens, an dem es angebracht ist, beim Überqueren der horizontalen Führungsbahn eine Verbiegung der Führungsbahn. Diese Verbiegung führt zu Bearbeitungsfehlern, die nicht zulässig sind. Weitere Verbiegungen der Führungsbahn, an welcher der Schlitten mit dem daran angebrachten Spinuelst.ock während einer Querbewegung des Spindelstocks '{leitet, führt ebenfalls zu örtlichen Verbiegungen dieser Führungen, was noch weitere Machteile zur Folge haben kann, vor allem Verklemmungen während der Bewegung des den Spindelstock tragenden Schlittens.

Um diesen Fehler, nämlich Verbiegungen der Führungsbahn, zu vermeiden, sind bereits mehrere Vorschläge gemacht worden. Einer dieser Vorschläge sieht vor, dem Querträger, auf dem die Führungsbahn ausgebildet ist, eine vorbeugende Verbiegung entgegengesetzt zu der Verbiegung zu erteilen, die durch das Gewicht der Spindelstockanordnung, die aus dem Schlitten, dem Spindelstock und dem Spannfutter besteht, bei deren Bewegung über den Querträger hervorgerufen wird. Diese Maßnahme stellt aber keine befriedigende Lösung des Problems dar, weil sie ziemlich schwierig und etwas unexakt ist und Berechnungen und Versuche erfordert, um die wahrscheinliche Verformung des Querträgers und danach

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die Vorvertiegung des Querträgers in Richtung entgegen der erwarteten Verbie^um: zu ermitteln. Ausserdem kann durch die genannte ilaßnahrne nicht die Entlastung der beiden Führungen des Spindelstockaufnahmeschlittens, die an dem Querträger befestigt sind, erreicht werden, damit de se Führungen ausschließlich als solche wirken und keine Last aufzunehmen brauchen.

Darüber hinaus läßt sich die Vorverbie^ung des Querträgers zur beseitigung, von Lesefehlern nicht für Maschinen anwenden * bei denen zwei oder noch weitere Spindelstöcke unabhdngi;; auf den zugehörigen Schlitten auf dem Querträger verschoben werden, denn die Verbiegunp. des Querträgers ändert sicn in diesc-n Fall fortlaufend ie nach den verschiedenen Stellungen, die von den Spinde!stocken während eines Bearbeitunrsvor;-;an~s eingenommen werden«

t.in v:eiterer Vorsuch zur Lüsur.-; des Problems besteht darin, c ie Führungsbahn auf dem Quertr'lrer lediglich zum Führen des Spindelstocraufnahmeschlittenszu benutzen und den Schlitten rr.it aera zugehörigen Spindelstock nachgiebig an Kabeln oc. dj;l. aufzuhängen, dd α an einem Querschieber auf einem hochliegenden Tragbalken angebracht sind, der oberhalb des Querträgers parallel zu diesem verläuft. Aber auch dieser Lösungsversuch beseitigt die Schwierigkeiten

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nicht vollständig und auf wirtschaftliche Weise, denn sobald ein Spindelstock Vertikalbewegungen beträchtlicher Weite auf dem Spindelstockaufnahmeschlitten auszuführen hat, wie es bei modernen Portal-Werkzeugmaschinen grösserer Abmessungen häufig der Fall ist, würde die beschrieb ene Problemlösung sehr erhebliche und unbrauchbare Bauteile als Aufsatz oberhalb der Maschine erfordern, Konstruktionen, die als solche nur mit Schwierigkeiten zu verwirklichen wären.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Aufhängung für einen Spindelstockaufnahmeschlitten an einer Werkzeugmaschine mit feststehendem oder bewegtem Portal zu entwickeln, bei der der Spindelstock beträchtlich weit in vertikaler Richtung ausgefahren werden kann, ohne daß dazu Konstruktionen erforderlich sind, die übermässig weit in die Höhe reichen.

Die Erfindung gibt ferner eine Aufhängung für einen Spindelstockaufnahmeschlitten an, bei der eine Anzahl Spindelstöcke mit Werkzeugen am gleichen Querträger verwendet werden können, ohne daß dieser Querträger soweit verbogen würde, daß Bearbeitungsfehler auftreten.

Ausserdem gibt die Erfindung eine Aufhängung der gekannten Art an, bei der die Führungsbahn des Querträgers von dem

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Gewicht von Schlitten und Spindelstockaufnahmeschlitten entlastet ist.

Gemäß der Erfindung ist eine Aufhängung für einen Spindelstock, der in einem Spindelstockaufnahmeschlitten angeordnet ist und von einer horizontalen Führungsbahn einer grossen Portal-Werkzeugmaschine geführt wird, gekennzeichnet durch mindestens zwei Träger, die an ihren Enden parallel zueinander und zu der Führungsbahn und in einem gegenseitigen Abstand angebracht sind, der gleich der Querabmessung des Spindelstocks ist, und die sich oberhalb dieser Führungsbahn befinden, durch einen Teilrahmen, der den Spindelstock zumindest teilweise umgibt und auf Führungen auf den Trägern verschiebbar angeordnet ist und durch e ine nachgiebige Aufhängevorrichtung, die den Spindelstockaufnahmeschlitten auf dem Teilrahmen unterstützt.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll nun im einzelnen beschrieben und an Hand von Zeichnungen erläutert werden, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine etwas schematisierte Vorderansicht einer Werkzeugmaschine mit bewegtem Portal, ausgestattet mit einer Aufhängung für den Spindelstock gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Vorderansicht der Aufhängung für den Spindelstock in der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Aufhängung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht der Aufhängung nach den Fig. 2 und 3·

Aus Fig. 1 geht hervor, daß die Werkzeugmaschine Fundamentteile 1 und 2 aufweist, zwischen denen der Bereich liegt, in dem sich das Werkstück befindet. Zwei Laufkatzen 3 und 4 lassen sich in der Horizontalen auf zugehörigen längsverlaufenden Gleitführungen 5 und 6 verschieben, die auf den Fundamentteilen 1 und 2 angebracht sind.

Auf den Laufkatzen 3 und 4 ist ein horizontal verlaufender Querträger 7 angeordnet, der eine Führungsbahn 13 aufweist, auf der ein insgesamt mit 8 bezeichneter Schlitten verschiebbar ist. Der Schlitten 8 trägt seinerseits einen Spindelstock 9, der so angebracht ist, daß er in Vertikaler Richtung senkrecht zu dem Querträger 7 verschiebbar ist.

An dem Spindelstock 9 befindet sich eine Stirnplatte 9a, von der eine Spindel 10 ausgeht, die die Werkzeuge oder irgendein

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Futter trägt, das in beliebiger bekannter Weise an der Stirnplatte 9a angebracht werden kann.

Die Laufkatzen 3 und 4 werden längs der Führungen 5 und 6 in an sich bekannter Weise, etwa durch die in der Zeichnung angegebenen Zahnstangen 11 und 11a und die Motoren 12 und 12a, bewegt. Die Schlitten 8 dagegen werden längs der Führungsbahn 13 auf dem Querträger 7 von einem Motor 14· verschoben, der eine Leitspindel 13a antreibt.

Oberhalb des Querträgers 7 sind zwei Träger 15 und 16 angeordnet; der erste Träger 15 stützt sich über zwei Ständer 17, 18 auf den Laufkatzen 3 und 4 ab, während der zweite Träger 16 auf zwei Kopfenden des Querträgers 7 ruht, die ihrerseits auf den Laufkatzen 3 und 4 abgestützt sind. Der Schlitten 8 ist an den beiden Trägern 15 und 16 an einer Mechanik aufgehängt, die weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 2, 3 und 4 beschrieben wird.

Wie aus diesen Figuren zu entnehmen ist, ist der Spindels tock 9 mit Hilfe zväer Tragarme 19 und 19a an den Kolbenstangen 20 und 20a von Kolben 21 angebracht, die sich in zugeordneten hydraulischen Kubzylindern 22 und 22a verschieben lassen, die seitlich von dem Spindelstock 9 angeordnet und auf dem Schlitten 8 befestigt sind. Die Zylinder 22

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und 22a sind mit dem Schlitten 8 durch nicht näher dargestellte Hilfsmittel starr verbunden· Man sieht, daß der Spindelkopf 9 durch Ausdehnungs- und Verdichtungsbewegungen der Hydraulikzylinder 22 und 22a relativ zu dem Schlitten gehoben und gesenkt werden kann.

Der Schlitten 8 ißt mit zwei Stangen 23 und 23a an einem Rahmen 24 aufgehängt, der um den Spindelstock 9 herumläuft, so daß dieser sich in vertikaler Richtung durch den Rahmen bewegen kann. Die Stangen 2 3, 2 3a sind mit der Oberseite eines Satzes Tellerfedern 25 durch ein Kopfteil 26 der Stangen 2 3 und 2 3a verbunden. Die Tellerfedern 25 ruhen auf einer Platte 27, die am unteren Teil des Rahmens 2U befestigt ist. An der Platte 27 befinden sich Seitenwände 28, wodurch ein Kasten gebildet wird, in den die Federn 25 aufgenommen sind.

An dem Rahmen 2·+ sind Rollen 29 auf Zapfen 30 angebracht; diese Rollen 29 laufen auf einer Führung 31, die auf dem Träger 15 befestigt ist. Der Rahmen 21 trägt ferner Rollen 32 auf Zapfen 3 3, die durch einen Tragarm 34 mit dem Rahmen 24 verbunden sind. Die Rollen 32 laufen auf einer Führung 35, die fest mit dem anderen Träger 16 verbunden ist.

Die Achse X-X jeder der beiden Aufhängestangen 23 und 2 3a verläuft in einer Vertikalebene, die durch den Schwerpunkt

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der Schlitten-Spindelkopf-Anordnung verläuft, so daß die Resultierende der von den Federn 25 erzeugten Kräfte praktisch mit dem Baryzentrum dieser Anordnung zusammenfällt»

Die Aufhängung ist ferner mit einer Hilfsaufhängung 36 zwischen dem Schlitten 8 und dem Rahmen '24- versehen; diese Hilfsaufhängung 36 gleicht das Gewicht eines an der Stirnplatte 9a des Spindelstocks 9 angebrachten Futters aus und besteht aus einem einstückig mit dem Schlitten 8 verbundenen kleinen Ansatz 37, an dem die Kolbenstange 38 eines Hydraulikzylinders 39 befestigt ist, der seinerseits über einer.. Drehzapfen HO mit dem Rahmen 24 in Verbindung steht.

Dem Zylinder 39 kann Druckflüssigkeit zugeleitet werden» um eine Kraft hervorzubringen, die dem Gewicht des Futters entspricht, und die Angriffslinie der Kraft ist so gewählt_s daß sie im wesentlichen mit dem vertikalen Baryzentrum des an dem Spindelstock 9 anzubringenden Futters zusammenfällt» In diesem letzteren Fall verläuft die Resultierende der vor. dfen Federn 25 und dem Zylinder 39 erzeugter: Kräfte im wesentlichen durch das neue Baryzentrum, wocturch das Gewicht das an dem Spindelkopf 9 angebrachten Firtters t-srücksichtigt wird.

Die Einrichtung arbeitet f

Das Gewicht des Schlittens 8 und de» Spindelkopfs 8 greift

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über die Aufhängestangen 2 3 und 23a an dem Satz Tellerfedern 25 an. Die Reaktionswxrkung dieser Federn wird auf den Rahmen 24 und von dort auf die Ausglexchsträger 15 und 16 übertragen. Wenn der Schlitten 8 mit seinem Spindelkopf 9 über die Führungsbahn 13 bewegt wird, werden die Verbiegungen der Träger 15 und 16, die auf das Gewicht von Schlitten 8 und Spindelstock 9 zurückzuführen sind, durch entsprechende Auslenkungen der Federn 25 mit der Wirkung ausgeglichen, daß der Querträger 7, auf dem der Schlitten 8 sich verlagert, nicht wesentlich verbogen wird.

Andererseits bleiben die Führungen 13 praktisch frei von Kräften und Momenten, die auf das Gewicht des Schlittens 8 und des Spindelkopfs 9 (mit oder ohne Futter) zurückzuführen sind, und der Schlitten 8 wird daher so geführt, daß er sich in einer genau geradlinigen Bahn bewegt.

Das vertikale Heben und Senken des Spindelstocks 9, das heißt in Richtung senkrecht zu dem Querträger 7, läßt sich einfach und ohne die Höhe der Werkzeugmaschine wesentlich übersteigende Überbauten erreichen; die Aufhängung des Schlittens 8 mit seinem Spindelstock 9 an den Trägern 15 und 16 läßt sich nämlich nahe an dem Querträger 7 des Schlittens mit Hilfe des Teilrahmens 24 vornehmen, der den Spindelstock 9 umgibt und der so viel Spiel gewährt,

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daß der Spindelstock während der Senk- und Hubbewegungen hindurchlaufen kann.

Wenn ein Futter an dem Spindelstock 9 angebracht wird, läßt sich das zusätzlicheGewicht des Futters durch den einstellbaren Hydraulikzylinder 39 kompensieren, dessen Kraftwirkung derjenigen der Federn 25 hinzugefügt wird, so daß eine resultierende Kraft entsteht, deren Angriffsrichtung praktisch durch das Baryzentrum der Anordnung aus dem Schlitten 8, dem Spindelstock 9 und des (nicht gezeichneten) Futters verläuft.

Vorstehend wurde eine Ausführungsform mit nur einem Spindelstock beschrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt, weil die Grundidee auf eine beliebige Zahl weiterer Spindelstöcke ausgedehnt werden kann, die an der Maschine angebracht sein können.

Im Rahmen der Erfindung sind eine Anzahl abgeänderter Ausführung sformen denkbar. Beispielsweise ließe sich der Teilrahmen 24, der bei der beschriebenen Ausführungsform den Spindelstock 9 auf allen vier Seiten umgibt, als C-förmiges Bauteil ausführen, das den Spindelstock nur an drei Seiten umgibt. Der Rahmen 24 könnte auch die Form zweier Querstücke erhalten, die seitlich des Spindelstocks 9 angeordnet sind

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und mit ihren Enden auf den Trägern 15 und 16 ruhen. Ferner könnten die Federn 25, die bei der beschriebenen Ausführungsform als Belleville-Tellerfedern dargestellt sind, durch
einen Hydraulik- oder Druckluftzylinder ersetzt werden.

Bei einer weiteren, nicht gezeichneten Ausführungsform der Erfindung könnte man die Träger 15 und 16, statt sie über
die Ständer 17 und 18 auf den Laufkatzen 3 und ¹^ des Querträgers 7 abzustützen, unmittelbar auf das Maschinenfundament stellen, sofern es sich um eine Maschine mit feststehendem Portal handelt, oder auf horizontale Gleitführungen, die unabhängig von den Gleitführungen des Querträgers 7 sind, wenn es sich um eine Maschine mit bewegtem Portal
handelt.

Abmessungen und Werkstoffe können je nach Bedarf gewählt
werden, ohne daß dadurch der Rahmen der vorstehend beschriebenen Erfindung überschritten würde.

Patentansprüche:

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Claims

22077U Patentansprüche

1.)Aufhängung für einen Spindelstock, der in einem Spindelstockaufnahmeschlitten angeordnet ist und von einer horizontalen Führungsbahn einer grossen Portal-Werkzeugmaschine geführt wird,

gekennzeichnet durch mindestens zwei Träger (15, 16), die an ihren Enden parallel zueinander und zu der Führungsbahn (13) und in einem gegenseitigen Abstand angebracht sind, der gleich der Querabmessung des Spindelstockes (9) ist und die sich oberhalb dieser Führungsbahn (13) befinden, durch einen Teilrahmen (24), der den Spindelstock (9) zumindest teilweise umgibt und auf Führungen (31) auf den Trägern(15, 16) verschiebbar angeordnet ist, und dUrch eine nachgiebige Aufhängevorrichtung (23, 23a, 25, 26, 27), die den Spindelstockaufnahmeschlitten (8) auf dem Teilrahmen (24) unterstützt.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Aufhängevorrichtung (23, 2 3a, 25, 26, 27) eine Stange (23, 2 3a) aufweist, deren eines Ende starr

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mit dem Spindelstockaufnahmeschlitten (8) verbunden ist, während das andere Ende (26) mit der Oberseite eines Satzes Federn (2 5) verbunden ist, die ihrerseits von dem Teilrahmen (2Ό getragen wird.

3. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Aufhängung mit Hydraulikzylindern zwische'n dem Spindelstockaufnahme schlitten und dem Teilrahmen versehen ist.

4. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Aufhängung ferner eine Hydraulikanordnung (36, 37, 38, 39) zwischen dem Spindelstockaufnahmeschlitten (8) und dem Teilrahmen (24) aufweist, die eine Kraft erzeugen kann, die von dem Gewicht des an dem Spindelstock (9) angebrachten Futters abhängt und die längs einer praktisch vertikalen Geraden wirkt, die durch das BaryZentrum des an dem Spindelstock angebrachten Futters verläuft.

5. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Aufhängung (23, 2 3a, 25, 26, 27) und die zusätzliche Hydraulik-Aufhängung (36, 37, 38, 39) eine resultierende Kraft hervorrufen,

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deren Angriffslinie praktisch durch den Schwerpunkt der den Spindelstockaufnahmeschlitten (8), den Spindelstock (9) und das an dem Spindelstock (9) angebrachte Futter bestehende Anordnung verläuft.

6, Aufhängung nach einem der Ansprüche Ibis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilrahmen (24) die Gestalt eines starren, den Spindelstock umgebenden Vierecks hat, in dem der Spindelstock (9) sich in der Vertikalen verlagern kann und daß der Viereckrahmen mit Rollen (29) versehen ist, auf denen er längs der Träger (15, 16) bewegbar ist.

7, Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilrahmen aus einem starren C-förmigen Bauteil besteht, der den Spindelstock (9) nur ai drei Seiten umgibt.

8, Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilrahmen (24) aus zwei seitlich von dem Spindelstock angeordneten Querstücken besteht, deren Enden auf den Trägern gleitend verschieblar sind.

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9. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8_? dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (15, 16) unabhängig von der Führungsbahn (13) angebracht und so ausgeführt sind, daß sie sich auf getrennten horizontalen Führungen verlagern lassen.

Für: INNOCENTI Societä Generale per

l'Industria Metallurgica e Meccanica

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