DE2602611C2 - Hydraulischer Gewichtsausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Gewichtsausgleich entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches I.

Es ist bekannt, an vertikal bewegten Schlitten von Werkzeugmaschinen das Gewicht des bewegten Schlittens mittels eines mit Druckflüssigkeit beaufschlagten Zylinders auszugleichen. Angewandt wird ein solcher Gewichtsausgleich stets dann, wenn das Gewicht des Schlittens im Verhältnis zu den für den Arbeitsvorgang aufzubringenden Kräften sehr groß ist. Ziel der Maßnahme ist eine Herabsetzung der von dem Vorschubantrieb aufzubringenden Vorschubkraft, um einen möglichst kleinen Vorschubantrieb einsetzen zu können. Teilweise ist auch ein Sicherheitsbedürfnis in der Form gegeben, daß bei Ausfall eines Maschinenelementes der Schlitten nicht herunterstürzt. Die bekannten Einrichtungen arbeiten derart, daß eine hydraulische Drucksteuereinrichtung vorhanden ist, die den für den Gewichtsausgleich vorgesehenen Zylinder mit einem Druck beaufschlagt, dessen Produkt mit der Fläche des Zylinders dem Gewicht des bewegten Schlittens entspricht. Nachteilig dabei ist, daß Veränderungen des Schlittengewichts, wie sie beispielsweise bei Konsolmaschinen durch die Aufbringung des Werkstückes vorkommen, durch manuelle Veränderung der Druckeinstellung entsprechend dem neuen Gewicht ausgeglichen werden müssen. Erfolgt die Einstellung des Gewichtsausgleichs nicht hinreichend genau, so ist neben einem nicht ordnungsgemäßen Arbeiten des Schlittens eine Beschädigung der Maschinenelemente und des Servoantriebes die Folge.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß Glieder zur Steuerung des Druckes abhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens und dem damit verbundenen öldurchfluß Veränderungen des eingestellten Druckes mit sich bringen und somit Kräfte freisetzen, die vom Vorschubantrieb zusätzlich aufzubringen sind. Die der Anordnung des Gewichtsausgleichs zugrunde liegende Zielsetzung einer Verringerung der Vorschubkräfte und die damit verbundene Verbilligung des Vorschubantriebes und der Maschinenelemente wird bei den bekannten Gewichtsausgleichsvorrichtungen nur unvollkommen erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für einsn mittels eines Gleichstrom-Servomotors angetriebenen Maschinenschlitten den ohnehin vorhandenen Gewichtsausgleich zur aktiven Unterstützung des Vorschubmotors voll auszunutzen und somit einen echten Fortschritt im Hinblick auf die vorstehende Zielsetzung zu erreichen. Insbesondere soll durch die Erfindung auch eine automatische Anpassung des Gewichtsausgleichs an wechselnde Gewichte erreicht werden. Erreicht wird dies mit den kennzeichnender Merkmalen des Anspruches I.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt den schematischen Gesamtbau eines erfindungsgemäßen hydraulischen Gewichtsausgleichs für einen mittels Gleichstrom-Servoantrieb angetriebenen Maschinenschlitten und
F i g. 2 das mit dem elektrischen Stellantrieb in Verbindung stehende Druckventil.

In F i g. I ist mit Gder Maschinenschlitten bezeichnet, der über eine Kugelumlaufspindel Sp von einem Gleichstrom-Servomotor Mangetrieben wird. Mit dem Maschinemjchlitten G steht die Kolbenstange K eines Gewichtsausgleichszylinders Z in Wirkverbindung. Der Zylinderraum F des Gewichtsausgleichszylinders Z ist über ein 3-Wege-Druckventil V mit der Hydraulikpumpe P verbunden. Das 3-Wege-Druckventil V, das als Druckminderventil ausgebildet ist, besteht gemäß Fig.2 aus einem in einem Gehäuse Vl geführten Steuerkolben V2, der je nach Lage den mit dem Zylinderraum Fin Verbindung stehenden Verbraucheranschluß A mit dem Pumpenanschluß P1 oder mit dem Tankanschluß /"verbindet oder in seiner Mittelstellung sämtliche Anschlüsse voneinander trennt. Der Steuerkolben VZ steht über eine Stange V3 mit der Kurbel Ku eines Ankers An eines elektromagnetischen Stellantriebes St sowie einer anstellbaren Feder Fe in Wirkverbindung. Mit der Feder Fe wird ein Grunddruck eingestellt, der dem Gewicht Q des Maschinenschlittens entspricht, d.h. das Produkt aus diesem Druck und der den Zylinderraum F begrenzenden Kolbenflächen Kf weist dieselbe Größe wie das Schlittengewicht auf. Damit dient das elektromagnetische Stellglied St nur als Korrekturglied, das beispielsweise die Beschlcunigungs- und Reibungskräfte sowie Gewichtsveränderungen beispielsweise bei Werkstückwechsel berücksichtigt. Da der vom Gleichstrom-Servomotor M aufgenommene Strom J ein direktes Maß für das abgegebene Drehmoment des Gleichstrom-Servomotors für dessen Bewegung des Maschinenschiittens ist, werden mit diesem Strom über die Leitung L auch die Wicklungen IV des elektromagnetischen Stellantriebes Sf beaufschlagt. Die Beaufschlagungspolarität wird so gewählt,

<*> daß die daraus sich ergebende Änderung der Druckeinstellung am Druckventil und damit die Druckänderung im Zylinderraum F des Gewichtsausgleichszylinders Z eine Kraftwirkung am Maschinenschlitten G verursacht, die für den den Vorschubantrieb bildenden Gleich-

⁽'s strom-Servomotor M unterstützend wirkt. Dadurch, daß der vom Gleichstrom-Servomotor M aufgenommene Strom erheblich ist, ist eine direkte Beaufschlagung des elektromagnetischen Stellantriebes St mit diesem

Strom möglich. Je nach Auslegung des elektromagnetischen Stellantriebes St kann die für den Gleichstrom-Servomotor aufzubringende Leistung gegenüber den herkömmlichen Gewichtsausgleichsverfahren erheblich vermindert werden. Erfolgt die Strombeaufschlagung des elektromagnetischen Stellantriebes St indirekt über einen Regler, läßt sich der hydraulische Gewichtsausgleich so weit treiben, daß das erforderliche Drehmo mentaufkommen des Gleichstrom-Servomotors gegen Null verläuft

Anstelle des als Drehmomentenmotor ausgebildeten elektromagnetischen Stellantriebes ist auch der Einsatz eines reinen Regelmagneten möglich. Selbstverständlich kann auch das gezeigte 3-Wege-Druckmindervenül durch ein Druckbegrenzungsventil ersetzt werden, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung geändert würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Gewichtsausgleich für einen mittels Gleichstrom-Servoantrieb angetriebenen Maschinenschlitien, gekennzeichnet durch eine Druckeinstellung in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Ankers des Gleichstrom-Servoantriebes (M)

2. Hydraulischer Gewichtsausgleich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Druckeinstellung festlegende Druckventil (V) einen mit dem Ankerstrom (J) des Gleichstrom-Servoantriebes (M) elektrisch gekoppelten elektrischen Stellantrieb (S/; aufweist.

3. Hydraulischer Gewichtsausgleich nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (V) als 3-Wege-Druckventü ausgebildet ist

4. Hydraulischer Gewichtsausgleich nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (V) eine Vorrichtung zur Einstellung (Fe) eines Grunddrukkes aufweist, mit der die vom Ankerstrom (J) direkt oder indirekt betätigte Vorrichtung (St) zur Beeinflussung der Druckeinstellung in Wirkverbindung steht.