DE2255627B2

DE2255627B2 - Vorrichtung zur kompensation von durchbiegung und/oder kippung hydrostatisch gelagerter werkstuecktische von werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2255627B2
Application number: DE19722255627
Authority: DE
Inventors: Kurt 7500 Karlsruhe Maier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-14
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1978-01-12
Also published as: CH568124A5; DD109547A5; DE2255627A1

Description

Die Erfindung betriffft eine Vorrichtung zur Kompensation von Durchbiegung und/oder Kippung hydrostatisch gelagerter Werkstücktische von Werkzeugmaschinen, insbesondere einer Zahnradbearbeitungsmaschine, durch hydrostatisch beaufschlagte, der Durchbiegung bzw. Kippung entgegenwirkende Stützteile, wobei als Stützteile zur hydrostatischen Lagerung zwischen Maschinenbett und Werkstücktisch Drucktaschen vorgesehen sind, die mit von mindestens einer Pumpe bezogenem Druckmittel gegebenenfalls über in den Druckmittelleitungen angeordnete Drosseln beaufschlagt sind.

Hydrostatisch gelagerte Werkstücktische, die als Dreh- oder Längstische ausgebildet sein können, schwimmen auf den durch das Druckmittel über den Drucktaschen gebildeten Polstern, wobei das Druckmittel über den Spalt abströmen kann, der am Rande der Drucktaschen zwischen Werkstücktisch und Maschinenbett gebildet ist Das abströmende Druckmittel verbraucht dabei Energie und erwärmt sich. Wird der Werkstücktisch durch das Gewicht des Werkstückes

ίο oder vom Werkzeug auf dieses übertragene Kräfte belastet, so werden die Druckpolster zusammengedrückt, wodurch sich der Spalt verringert und entsprechend der in den Drucktaschen herrschende Druckmitteldruck als Reaktion gegen die Belastung des Werkstücktisches erhöht, wobei bei unsymmetrischem Belastungsangriff in Grenzen eine Kippung des Werkstücktisches gegenüber dem Maschinenbett stattfindet, was sich auf die Bearbeitungsgenauigkeit negativ auswirken kann, insbesondere dann, wenn beispielsweise beim Fertigschleifen der Zahnflanken von Zahnrädern hohe Genauigkeitsanforderungen bestehen. Außerdem ist es nachteilig, daß sich der Werkstücktisch zwischen den durch die Drucktaschen gebildeten Lagerstellen durchbiegen kann.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (DT-AS 10 77 943), ist diesen Problemen bei einer Drehtischlagerung dadurch begegnet, daß außer den zur Lagerung am Umfang angeordneten Drucktaschen zusätzlich noch Drucktaschen zur Abstützung in dem von den äußeren Drucktaschen umgrenzten Bereich zwischen Werkstücktisch und Maschinenbett angeordnet sind und zum anderen dadurch, daß sämtliche der so vorgesehenen Drucktaschen in kleinere Gruppen aufgeteilt sind, die einzeln und unterschiedlich steuerbar mit Druckmittel beaufschlagt sind. Die Anordnung der zusätzlichen Drucktaschen erhöht jedoch den Energieverbrauch und führt zu einer noch größeren Wärmeerzeugung, die sich nachteilig auf die Genauigkeit der Maschine auswirkt. Hier müßte das

4i) öl rückgekühlt werden, was jedoch einen weiteren Energieaufwand erfordern würde.

Andererseits ist es bekannt (DT-PS 11 41 856), bei Präzisionswerkzeugmaschinen eine Durchbiegung der Führungen für den Werkstücktisch gegenüber dem Maschinengestell durch ein zwischen Führungen und Maschinengestell angeordnetes Zylinder-Kolben-Aggregat zu kompensieren. Damit ist jedoch Durchbiegungen des Werkstücktisches selbst nicht begegnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß Durchbiegungen und/oder Kippungen des Werkstücktisches selbsttätig entgegengewirkt wird, ohne daß dabei eine zusätzliche Erwärmung und Energiezufuhr in Kauf genommen werden muß.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Verwendung von zur Kompensation einer Durchbiegung zwischen Lagergestellen bei Werkzeugmaschinenbetten bekannten Zylinder-Kolben-Aggregaten diese mit Drucktaschen für die Lagerung in

bo hydraulischer Verbindung stehen.

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die Wirkung, daß beispielsweise bei Erhöhung der Belastung des Werkstücktisches der Druckmitteldruck nicht nur in der eingangs beschriebenen Weise in den

hi Taschen, sondern gleichzeitig auch im Zylinderraum des Zylinder-Kolben-Aggregates steigt, was bei entsprechender Bemessung der wirksamen Kolbenfläche dazu führt, daß belastungsbedingte Durchbiegungen bzw.

Kippungen annähernd vollständig rückgestellt werden. Anders ausgedrückt findet eine belastungsproportionale Rückstellung des Werkstücktisches durch Aufbringen einer entsprechenden Gegenkraft selbständig statt, ohne daß es dazu einer gesonderten Energiezufuhr bedürfte und ohne daß dadurch eine zusätzliche Erwärmung des Druckmittels in Kauf genommen werden müßte.

1st der Werkstücktisch als Drehtisch ausgebildet, so ist es zweckmäßig, daß das Zylinder-Kolben-Aggregat konzentrisch zur Drehachse des Drehtisches angebracht ist Dabei kann der Kolben des Zylinder-Kolben-Aggregates durch einen Ansatz des Drehtisches und der Zylinder durch eine Ausnehmung des Maschinenbettes gebildet sein. Hiermit ergibt sich der Vorteil, daß das Zylinder-Kolben-Aggregat gleichzeitig die drehbare Lagerung des Werkstücktisches übernehmen kann, vornehmlich dann, wenn die werkstück- und bearbeitungsbedingte Belastung des Drehtisches im wesentlichen im Bereich der Drehachse angreift.

Ist bei einem Drehtisch mit im wesentlichen exzentrischer Belastung zu rechnen oder ist der Werkstücktisch längsverschiebbar ausgebildet, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß bei einem als Drehtisch ausgebildeten Werkstücktisch mit exzentrisch zur Drehachse angeordnetem Zylinder-Kolben-Aggregat sowie bei einem längsverschiebbar ausgebildeten Werkstücktisch der Kolben des Zylinder-Kolben-Aggregates über Gleit- oder Wälzlager am jeweils gegenüberliegenden Maschinenteil abgestützt ist. Mit einer derartigen Ausbildung, die gleichermaßen für im wesentlichen zentrische Belastung des Werkstücktisches, also für beide genannten Belastungsfälle geeignet ist, ist erreicht, daß die Rückstellung der Durchbiegung bzw. Kippung des Werkstücktisches gerade dort erfolgt, wo sie sich belastungsbedingt einstellt. Dabei ist die relative Bewegbarkeit zwischen Zylinder-Kolben-Aggregaten und Werkstücktisch bzw. Maschinenbett dadurch gegeben, daß der Kolben des Zylinder-Kolben-Aggregates über Gleit- oder Wälzlager am jeweils gegenüberliegenden Maschinenteil abgestützt ist.

Ferner ist es zweckmäßig, daß bei einem längsverschiebbar ausgebildeten Werkstücktisch mit nur einem Zylinder-Kolben-Aggregat dieses quer zur Vorschubrichtung des Werkstücktisches mittig zwischen den Drucktaschen angeordnet ist, während bei mehreren Zylinder-Kolben-Aggregaten diese längs der Vorschubrichtung verteilt und/oder quer zur Vorschubrichtung des Werkstücktisches neben den zugeordneten Drucktaschen angeordnet sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den F i g. 1 bis 4 der Zeichnung vereinfacht dargestellt sind.

Gemäß der eine Drehtischlagerung zeigenden F i g. 1 sind in einem Maschinenbett 1 gegenüber einem Drehtisch 2 offene Drucktaschen 3 angeordnet, die man sich auf einem zur Zeichenebene senkrechten und zur Drehachse 4 konzentrischen Kreis verteilt denken muß. Auf den Drehtisch 2 wirke eine im wesentlichen zur Drehachse 4 zentrische, durch das Werkstückgewicht bzw. die auf dieses bei der Bearbeitung einwirkenden Kräfte bedingte Belastung P ein, die entsprechend gleichmäßig von allen an den Drucktaschen 3 gebildeten Druckpolstern abgestützt wird. Dies führt dazu, daß sich der zwischen Maschinenbett 1 und Drehtisch 2 neben den Drucktaschen 3 gebildete Spalt verengt, über den das Druckmittel abströmen kann, welches von einer durch einen Motor 5 über eine Kupplung 6 getriebenen Pumpe 7 aus einem Vorratsbehälter 8 über Leitungen 9 in die Drucktaschen 3 gefördert wird.

Diese Verengung des neben den Drucktaschen 3 zwischen Maschinenbett 1 und Drehtisch 2 gebildeten Spaltes führt zu einer Druckerhöhung in den Taschen 3 und den Leitungen 9. Diese Druckerhöhung wirkt sich auch auf ein zur Drehachse 4 konzentrisches Zylinder-Kolben-Aggregat aus, welches durch einen Ansatz als Kolben JO des Drehtisches 2 und eine Ausnehmung des

ίο Maschinenbettes 1 als Zylinder 11 gebildet ist und dessen Zylinderraum über eine Leitung 12 wie die Drucktaschen 3 mit der Druckseite der Pumpe 7 in Verbindung steht Bei entsprechender Auslegung der wirksamen Kolbenfläche des Kolbens 10 führt die belastungsbedingte Druckerhöhung zu einer Rückstellkraft des Zylinder-Kolben-Aggregates 10, 11, die belastungsproportional die durch die Belastung P verursachte Durchbiegung des Drehtisches 2 kompensiert bzw. rückgängig macht Dieser aperiodische Stellvorgang kommt zur Ruhe, wenn zwischen Belastung P und Abstützung des Drehtisches 2 durch die Drucktaschen 3 einerseits und das Zylinder-Kolben-Aggregat 10, 11 andererseits ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. In den Leitungen 9 bzw. 12 sind Drosseln 14 angeordnet, damit sich die Drucktaschen 3 bezüglich der an ihnen herrschenden Verhältnisse nicht gegenseitig beeinflussen können.

Auch F i g. 2, bei der, soweit vergleichbar, die in F i g. 1 angegebenen Bezugszeichen wiederverwendet werden, befaßt sich mit der hydrostatischen Lagerung eines Drehtisches 2 auf einem Maschinenbett 1. Hier ist jedoch neben jeder Drucktasche 3 ein dieser über eine Leitung 12 zugeordnetes Zylinder-Kolben-Aggregat vorgesehen, das wieder durch eine Ausnehmung als Zylinder 11 des Maschinenbettes 1 und einen Kolben 10 gebildet ist, wobei die Kolben 10 über Gleit- bzw. Wälzlagerungen 13 gegen den Werkstücktisch 2 abgestützt sind.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 eignet sich besonders für die Fälle, wo der Werkstücktisch eine exzentrische Belastung P abzustützen hat. Greift diese gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel links von der Mitte des Drehtisches 2 an, so führt dies nur in den dort angeordneten Drucktaschen 3 zu einer Druckerhöhung und entsprechend zu einer durch die diesen Drucktaschen zugeordneten Zylinder-Kolben-Aggregate 10,11 verursachten Rückstellung des Drehtisches 2 gegen Durchbiegung und Kippung.
Um hier Auswirkungen der in den jeweiligen

so Drucktaschen herrschenden Druckverhältnisse gegeneinander zu verhindern, sind Drüsselstellen 14 in den Leitungen 9 vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, jede Tasche durch eine eigene Pumpe (Mehrkreispumpe) unabhängig von den anderen Taschen mit Druckmittel zu versorgen.

Für längsverschiebbare Werkstücktische kann die Darstellung in F i g. 2 bei Fortlassung der Drehachse 4 entsprechend gelten. Dies allerdings nur in solchen Fällen, wo die Längsverschiebbarkeit sich in verhältnismäßig geringen Grenzen bewegt. Sind längsverschiebbare Werkstücktische betroffen, deren Längsbewegung über einen größeren Bereich geht, so ist es zweckmäßig, die Drucktaschen 3 im Werkstücktisch 2 anzuordnen und ebenso die Zylinder 11, wobei sich dann die Kolben

h^r) 10 mittels Gleit- oder Wälzlagerung gegen das Maschinenbett 1 abstützen würden.

Die F i g. 3 und 4 zeigen noch einmal die Anordnungen gemäß F i g. 1 und 2, jedoch bei einer Werkstück-

tischlagerung mit Umgriff, so daß gegenüber den Drucktaschen 3 weitere Drucktaschen 15 vorhanden sind, was in bekannter Weise zu einer höheren Belastbarkeit der Lagerung wegen der sich einstellenden Vorspannung führt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kompensation von Durchbiegung und/oder Kippung hydrostatisch gelagerter Werkstücktische von Werkzeugmaschinen, insbesondere einer Zahnradbearbeitungsmaschine, durch hydrostatisch beaufschlagte, der Durchbiegung bzw. Kippung entgegenwirkende Stützteile, wobei als Stützteile zur hydrostatischen Lagerung zwischen Maschinenbett und Werkstücktisch Drucktaschen vorgesehen sind, die mit von mindestens einer Pumpe bezogenem Druckmittel gegebenenfalls über in den Druckmittelleitungen angeordnete Drosseln beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von zur Kompensation einer Durchbiegung zwischen Lagerstellen bei Werkzeugmaschinenbetten bekannten Zylinder-Ko/ben-Aggregaten diese mit Drucktaschen (3) für die Lagerung in hydraulischer Verbindung (12) stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Drehtisch (2) ausgebildeten Werkstücktisch das Zylinder-Kolben-Aggregat (10, 11) konzentrisch zur Drehachse (4) des Drehtisches angebracht ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) des Zylinder-Kolben-Aggregates durch einen Ansatz des Drehtisches und der Zylinder (11) durch eine Ausnehmung des Maschinenbettes (1) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Drehtisch (2) ausgebildeten Werkstücktisch mit exzentrisch zur Drehachse (4) angeordnetem Zylinder-Kolben-Aggregat (10, 11) sowie bei einem längsverschiebbar ausgebildeten Werkstücktisch der Kolben (10) des Zylinder-Kolben-Aggregates (10, il) über Gleit- oder Wälzlager (13) am jeweils gegenüberliegenden Maschinenteil (1 bzw. 2) abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem längsverschiebbar ausgebildeten Werkstücktisch mit nur einem Zylinder-Kolben-Aggregat dieses quer zur Vorschubrichtung des Werkstücktisches (2) mittig zwischen den Drucktaschen (6) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Zylinder-Kolben-Aggregaten diese längs der Vorschubrichtung verteilt und/oder quer zur Vorschubrichtung des Werkstücktisches (2) neben den zugeordneten Drucktaschen (3) angeordnet sind.