DE2618915A1

DE2618915A1 - Raeummaschine

Info

Publication number: DE2618915A1
Application number: DE19762618915
Authority: DE
Inventors: Rene Poincenot
Original assignee: Ratier Forest SA
Current assignee: Ratier Forest SA
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1976-11-11
Also published as: FR2309299A1; US4054082A; FR2309299B1

Description

Räummaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft Räummaschinen, d.h. Maschinen für spanabhebende Bearbeitung, in denen das Werkzeug oder die Räumnadel von einem beweglichen Werkzeugschlitten auf einem Gestell getragen wird, auf dem auch das Werkstück befestigt ist.

Derartige Maschinen weisen eine ständig in Entwicklung begriffene Technik auf. Die Werkstätten, die Stücke in Serien anfertigen, insbesondere in der Automobilindustrie, greifen mehr und rr.ehr zu dieser Bearbeitungstechnik, deren hauptsächliche Vorteile in folgendem liegen: Große Ausführungsgenauigkeit, gute Endbearbeitung, d.h. guter Oberflächenzustand, erhöhter Produktionsrhythmus. Obgleich für jedes zu bearbeitende Stück besondere Räumnadeln verwendet werden, was infolgedessen sehr teuer ist, erweist sich der Gestehungspreis der Bearbeitung durch Räumen als sehr rentabel, weil diese Bearbeitungsweise auf große Serien angewandt wird.

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BERLIN: TELEFON (O3O) 8312O8B KABEL: PROPINDUS - TELEX O1 S4O57

MÜNCHEN: TELEFON (O8 11) 22 55 85
KABEL: PROPINDUS · TELEX O5 24244

Die Räumnadeln und die Bearbeitungsvorrichtungen werden von Tag zu Tag moderner, komplexer und genauer. Die Räummaschinen folgen dieser Entwicklung nur schwer. Versuche haben gezeigt, daß der Öberflächenzustand der bearbeiteten Stücke entsprechend der Schneidgeschwindigkeit schwankt. Man hat festgestellt, daß oberhalb von 25 m/min der öberflächenzustand ebenso gut ist wie bei geringer Geschwindigkeit, vor allem bei einer wesentlichen Schnittiefe. Die heutigen Räummaschinen sind so gebaut, daS sie bei Schnittgeschwindigkeiten arbeiten, die kaum 20 m/min überschreiten, d.h. sie arbeiten in einem schlechten Drehzahlbereich.

Die Bewegung des werkzeugtragenden FührungsSchlittens dieser Maschinen wird häufig von einem Hydraulikzylinder gesteuert. Diese Lösung ist gut geeignet für niedrige Geschwindigkeiten des Werkzeugschlittens. Um 25 m/min herum und darüber werden jedoch die Problerne der Starrheit der Achse, der Durchflußleistung der hydraulischen Zentrale, der Belastungsverluste, der Erwärmung des Öls, der Blockschläge usw. durch den gegenwärtigen Stand der Technik praktisch unlösbar.

Man hat auch versucht, Räummaschinen mit Hilfe eines elektrischen Gleichstrommotors anzutreiben. Diese Lösung hat aber ebenfalls Nachteile. Da dieser Motor die Beschleunigungen, die Vv.:rlcingsamungen, das Anhalten und die Richtungs- ä~i Ί.-rungen des Werkzeugschlittens gewährleisten soll, muß er '.1-^roh ein Wechselgetriebe gesteuert werden, das kräftig und zuverlässig nn-l infolgedessen relativ teuer ist. Die f!a3rff. des beweglichen Ganzen bestehend aus dem Werkzeugschlitten, der Räumnadel, dem Rotor des Motors und den Transmissionselementen, die zwischen dem Rotor und dem Werkzeug-

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schütten liegen, ist insbesondere in den Maschinen mit großen Ausmaßen von Bedeutung, so daß die positiven oder negativen Beschleunigungen, die man dem Werkzeugschlitten erteilen muß, sich durch erhebliche Stromstöße und für seine Erhaltung schädliche Erwärmungen des Motors äußern.

Diese Nachteile werden noch bedeutsamer, wenn man versucht, mit erhöhten Schnittgeschwindigkeiten zu arbeiten, die die Veränderungen der kinetischen Energie des beweglichen Ganzen noch verstärken. Außerdem braucht man, wenn auf Waagerecht-Maschinen gearbeitet wird, nur auf die Beschleunigungen des beweglichen Ganzen zu achten, dagegen muß man auf Senkrecht-Maschinen außerdem beim Wiederanstieg des Werkzeugschlittens die Beschleunigung durch die Erdanziehung überwinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Räummaschinen so zu verbessern, daß die oben erwähnten Nachteile der bekannten Maschinen vermindert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Maschine eine Speichereinrichtung aufweist, für mindestens einen Teil der während des Laufs des Werkzeugschlittens gespeicherten kinematischen Energie in dem Ganzen, das aus dem Werkzeugschlitten, dem Rotor des Elektromotors und der vorerwähnten Übertragung sowie den Mitteln zur Übertragung der Energie des Werkzeugschlittens auf die Speichereinrichtung und umgekehrt besteht.

Mit Hilfe dieser Kombination von Mitteln mindestens hinsichtlich des Arbeitsganges braucht der Elektromotor nicht mehr die Verlangsamung des beweglichen Ganzen im letzten Teil seines Laufs zu gewährleisten, da die dort gespeichert

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gewesene kinetische Energie in die Speichereinrichtung übergeht, und außerdem wird er wesentlich unterstützt, um dem Werkzeugschlitten seinen Rücklaufweg einzugeben, dessen Beginn durch die durch die Speichereinrichtung zurückerstattete Energie gewährleistet wird.

Diese Verbesserung der Wirkungsv/eise der Maschine erlaubt es, zxxxi Antrieb des Werkzeugschlittens einen Asynchronmotor zu verwenden, der direkt am Stromversorgungsnetz angeschlossen ist, wobei die Verlangsamungen und Beschleunigungen durch die von der Speichereinrichtung gelieferte Energie gewährleistet werden, ohne daß der Motor gespeist wird, wodurch die üblichen harten Stromstöße beim Anlassen und bei der Richtungsänderung vermieden werden. Der Motor arbeitet mit Nennleistung, ohne diese zeitweise überschreiten zu müssen. Dadurch werden, die Probleme der Erwärmung des Motors ausgeschlossen. Außerdem ist das Verhältnis des Drehmoments zur Trägheit des Rotors des Motors bei einem Asynchronmotor günstiger als bei einem Gleichstrommotor. Bei gleicher Kraft ist daher seine kinetische Energie schwächer, wodurch die Arbeitsbedingungen vereinfacht werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig* 1 eine schematische Seitenansicht des Ganzen in einer ersten Ausführungsform einer Senkrecht-Räummaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Rückansicht in verkleinertem Maßstab,

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Fig, 3 eine Abwandlung der Fig„ 2 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren ausführungsforra einer Einrichtung zum Speichern der Energie in Verbindung mit einer Maschine entsprechend Fig. I.

Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Senkrecht-Räumliiaschiria ve ist einen Werkzeugschlitten 1 auf, der Werkzeuge oder Räunnadeln 2 trägt und sich in Hin- und Herbewegung in senkrechten Gleitschienen 3 verschieben kann, die mit einem Gestell 4 kraftschlüssig verbunden sind. Das zu bearbeitende Stück 7 ist in einer Bearbeitungsvorrichtung eingespannt, die auf einem einziehbaren Tisch 9 befestigt ist, dessen Bewegungen z.B. durch einen mit einem Fluid unter Druck arbeitenden Zylinder 12 gewährleistet werden.

Die Bewegungen des Werkzeugschlittens werden durch einen elektrischen Asynchronmotor 15 (Fig.2) mir Hilfe einer Transmission gewährleistet, die ein Untersetzungsgetriebe und ein Zahnrad 17 aufweist, das in eine mit dem Werkzeugschlitten 1 kraftschlüssig verbundene Zahnstange 18 eingreift. Die Zahnungen des Zahnrades und der Zahnstange bestehen vorzugsweise aus Pfeilzähnen, um jede seitliche Komponente auf den Werkzeugschlitten zu vermeiden.

Die Transmission ist mit einer Bremse versehen, beispielsweise einer Scheibenbremse, die schematisch unter 21 dargestellt ist und deren Scheibe 22 kraftschlüssig mit der Welle 35 des Asynchronmotors 15 verbunden ist.

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Die in dem Werkzeugschlxtten, dem Rotor des Motors und der sie verbindenden Transmission gespeicherte kinetische Energie vird am Ends des Arbeitsganges durch eine Ene:<; j ie= Speichereinrichtung 25 absorbiert, die in der Ausführuügsfcrn dar Fig. 1 aus einer schraubenförmigen Dri;'-!:üecev :.5 mit senkrechter Achse besteht, deren eines Ende auf de :i Sockel des Gestells 4 ruht und deren oberes Ende sich auf dem Ende des Weges des unteren Endes fl~s Ker':zeugschl:^:.^;::;?n:5 1 befindet. In dem Beispiel ist die Feder 26 vorgespannt, und aus diesem Grunde trägt die eiuf der Feder ruhende Scheibe 27 eine gabelförmige Stangenverbindung 2 3, die frei von einer senkrechten Stange 29 durchquert wird, deren unteres Ende im Sockel des Gestells verankert ist und deren oberes Ende einen Kopf bildet, der die Verlängerung der Feder 26 entsprechend der gewünschten Vorspannung begrenzt.

Die Maschine arbeitet in folgender Weise:

Wenn der Werkzeugschlitten sich in seiner oberen in Fig* I dargestellten Stellung befindet und ein zu bearbeitendes Stück 7 sich in der auf dem Tisch 9 befestigten Baarbeitungsvorrichtung 8 befindet, lost man die Scheibenbremse 21 (Fig. 2), wodurch die Beschleunigung der Erdansiehungskraft sich frei auf den Werkzeugschlitten auswirken u:id infolgedessen seinen Abstieg einleiten kann. Wenn der Werkzeugschlitten eine annehmbare Geschwindigkeit erreicht hat, speist man den Elektromotor 15, so daß er sich in entsprechender Richtung dreht, wodurch der Abstieg:>lnuf des Werkzeugschli'ctens aufrechterhalten wird, der <J irch das Eingreifen der Räumnadel 2 in das zu bearbeitet' .^qe Werkstück 7 gebremst wird. Wenn der Werkzeugschlitten, den Pm \;^:

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erreicht hat, an dem sein Abstiegslauf endet, schaltet man den Speisestrom für den Elektromotor aus; dann tritt das untere Ende des Werkzeugschlittens 1 in Berührung ir.it der oberen Platte 27 der Speichereinrichtung 25 und erreicht, daß die Feder 26 bis zu dem Moment zusammengepreßt wird, vjo die gesamte kinetische Energie, die in der aus dem Elektromotor 15, dem Werkzeugschlitten 1 und der sie verbindenden Transmission bestehende bewegliche Gesamtheit gespeichert war,in die Feder 26 übertragen wird. In dem Moment, wo der Werkzeugschlitten anhält, sperrt man die Bremse 21. Gleichzeitig ist der das Werkstück tragende Tisch 9 der Wirkung des Rückholzylinders 12 unterworfen, so daß das bearbeitete Stück 7 nicht gegen die Räumnadeln reibt. Dann läuft die in dieser Feder gespeicherte Energie wieder in den Werkzeugschlitten 1 zurück und leitet seine Wiederaufstiegsbewegung ein; man speist dann von neuem den Elektromotor 15, so daß er sich ii* umgekehrter Richtung dreht und den Werkzeugschlitten lzum oberen Ende seines Rückkehraufstiegsweges bringt. Während dieses Aufstiegs zurück nach oben wird das bearbeitete Werkstück ausgeworfen und ein neues Stück in der Bearbeitungsvorrichtung 8 befestigt. Man verringert die Speisung des Motors etwas, bevor der Werkzeugschlitten das Ende seines Laufs erreicht, wobei die Verlangsamung durch Beschleunigung der Erdanziehung gewährleistet wird. In dem Moment, wo der Werkzeugschlitten anhält, sperrt man die Bremse 21. Gleichzeitig wird der das Werkstück tragende Tisch der Wirkung des Rückholzylinders 12 unterworfen, damit sich das zu bearbeitende Stück in Bearbeitung slage befindet. Damit ist der Zyklus beendet.

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Da die Verlangsamung und die Beschleunigung des Werkzeugschlittens im unteren Teil seines Laufs durch die Energie-Speichereinrichtung 25 und im oberen Teil seines Laufs durch die Erdanziehungskraft gewährleistet werden und da der Elektromotor während der entsprechenden Zeiten nicht gespeist wird, unterliegt er keiner anormalen Überbeanspruchung und arbeitet nur mit seiner Nennleistung bei relativ geringen Geschwindigkeitsabweichungen.

Die Scheibenbremse 21 ist aufgrund ihrer Einfachheit, ihrer Robustheit, ihrer großen Widerstandskraft gegen Erwärmung und ihres schwachen Trägheitsmoments zu der für sie bestimmten Funktion besonders geeignet. In einem normalen Zyklus blockiert sie die Transmission sobald der Werkzeugschlitten am Ende des Laufs eine Geschwindigkeit gleich Null erreicht. Bei einem Notstop kann diese Bremse den Werkzeugschlitten in jeder Stellung anhalten.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 2, von der sie sich dadurch unterscheidet, daß das Untersetzungsgetriebe 16A eine Eingangswelle 35 für die Ankupplung an den Asynchronmotor 15 aufweist, der sich stets in der gleichen Richtung dreht, und zwei Ausgangswellen 36, 37, die sich gegenläufig drehen und über zwei Schaltkupplungen 38, 39 mit zwei Wellen 42, 43 gekuppelt sind, auf denen zwei Antriebszahnräder 44, 45 gleichzeitig mit einem gemeinsamen Zahnrad 46 in Eingriff stehen, das auf einer Welle 47 befestigt ist, die ein Antriebszahnrad aufweist, das mit der kraftschlüssig mit dem Werkzeugschlitten verbundenen Zahnstange 18 in Eingriff steht. Die Scheibenbremse 21 arbeitet beispielsweise mit der Welle zusammen.

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Je nachdem, ob man den Werkzeugschlitten nach oben oder unten ziehen will, bringt man die eine oder andere der Schaltkupplungen 38 oder 39 in Eingriff. Diese Eingriffnähme wird
nach Start des Werkzeugschlittens bewirkt entweder durch Einwirkung der Energie-Speichereinrichtung 25 oder unter Einwirkung der Beschleunigung der Erdanziehung, so daß das Ineingriffbringen der Schaltkupplungen in einem Moment stattfinden kann, wo die Relativgeschwindigkeit ihrer ziehenden oder gezogenen Elemente praktisch gleich Null ist, so daß die Abnutzung ihres Zubehörs unbedeutend ist.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Federeinrichtung zur Energiespeicherung entsprechend Fig. 1. Sie besteht aus einem hydropneumatischen Speicher 51, vorzugsweise ölpneumatisch, mit
einer oberen Kammer 53, die mit einer gasförmigen Phase gefüllt ist, und einer unteren Kammer 54, die mit einer flüssigen Phase gefüllt ist, beispielsweise :.iit Öl, und die mit einem Energieübe rtr agung s zylinder 55 verbunden ist, dessen Zylinder 56 auf dem Gestell 4 der Maschine abgestützt wird, während sein
Kolben 57 kraftschlüssig mit einer Kolbenstange 58 verbunden
ist, die am Ende des Abwärtslaufs des unteren Endes des Werkzeugschlittens 1 gelagert ist. Der Verbindungskreislauf zwischen dem ölpneumatischen Speicher 52 und dem Zylinder 55 weist ein mit einem Ventil, vorzugsweise einem Elektroventil 62, zur
Steuerung des Durchflusses der Flüssigkeit vom Speicher zum
Zylinder im Nebenschluß geschaltetes Rückschlagventil 61 auf.

Diese Speichereinrichtung arbeitet wie folgt:

Im letzten Teil des Abwärtslaufs stößt der Werkzeugschlitten den Kolben 57 des Zylinders 55 zurück und läßt einen Teil des in diesem Zylinder enthaltenen Öls durch das Rückschlagventil

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61 dringen, wodurch es in den Speicher 52 zurückgedrückt wird und dort den Druck erhöht. Das Elektroventil 62 ist während dieser Zeit geschlossen, wie in Fig. 4 dargestellt. Um den Rücklauf des Werkzeugschlittens auszulösen, wird das Elektroventil unter Steuerung eines elektrischen Systems jeder klassischen geeignet3n Bauart (nicht dargestellt) in Öffnungsstellung gebracht, so daß ein Teil der unter starkem Druck in dem Speicher 52 vorhandenen Flüssigkeit durch dieses Elektroventil läuft und in den Zylinder 55 eindringt, dessen Kolben es anhebt, der dann auf den Werkzeugschlitten 1 die Energie überträgt, die er auf diese Weise aus dem Speicher erhält. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie in den oben für den Asynchron-Elektromotor beschriebenen Ausführungsformen .

Die beschriebenen und dargestellten Beispiele betreffen eine Senkrecht-Räummaschine? das Prinzip der Erfindung kann jedoch auch auf Waagerecht-Räummaschinen angewendet werden, und in diesem Fall vorteilhafter auf jedes der Enden des Weges des Werkzeugschlittens.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann auch auf das Ende des Rücklaufs des Werkzeugschlittens in einer senkrechten Räummaschine angewendet werden, wenn man Beschleunigungen durchführen will, die größer sind als die der Erdanziehungskraft.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Ausführungsarten beschränkt, die hier beschrieben und dargestellt wurden. Es können an diesen Abänderungen vorgenommen werden entsprechend den gewünschten Verwendungsweiseri, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Se/toP - 25 927/8 Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

( 1. Räummaschine mit einem von einem Werkzeugschlitten getragenen Werkzeug, wobei der Werkzeugschlitten in einer Hin- und Herbewegung in Gleitschienen eines Gestells von einem Elektromotor durch eine geeignete Transmission angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Asynchronmotor (15) ist und daß die Maschine eine Speichereinrichtung (25) für mindestens einen Teil der während mindestens eines der beiden Wege des Werkzeugschlittens (1) durch das aus dem Werkzeugschlitten, dem Rotor des Elektromotors (15) und der Transmission (35,16,17,18) bestehende Ganze gespeicherten kinetischen Energie aufweist sowie Mittel (27, 61,62) zur Übertragung dieser Energie des Werkzeugschlittens auf die Speichereinrichtung und umgekehrt.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie-Speichereinrichtung (25) aus einem elastisch verformbaren Element (26) besteht, das am Gestell (4) der Maschine angebracht ist und dessen einer Teil, der die Energie-Übertragungsmittel darstellt, sich am Ende des Weges des entsprechenden Werkzeugschlittenendes befindet.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element aus einer oder mehreren Federn (26) besteht.

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4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element (26) mit Vorspannmitteln (29) versehen ist.
5. Maschine nach Anspruch 3 und 4, dad\irch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (29) aus einem Anschlag zur Begrenzung der Bewegung der Feder (26) in Richtung ihrer Stellung im freien Zustand "bestehen.
6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (25) aus einem hydropneumatischen Speicher (52) besteht, der mit einem von dem Gestell (4) der Maschine getragenen Energie-Übertragungszylinder (55) verbunden ist und dessen bewegliches Organ (57) kraftschlüssig mit einem Element (58) verbunden ist, das sich am Ende des Weges des entsprechenden Endes des Werkzeugschlittens (1) befindet.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (55) mit dem hydropneumatischen Speicher (52) mittels eines Rückschlagventil (61) verbunden ist, das durch ein Ventil (62) zur Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses vom Speicher zum Zylinder hin parallelgeschaltet ist.
8. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die den Motor (15) mit dem Werkzeugschlitten (1) verbindende Transmission (35,16,17,18) mit einer Bremse (21) versehen ist.

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9. Maschine nr.ch Anspruch !,dadurch g ** ⁿ< ρ η η ze i c h η e t, dnß die den Motor init dem '\er^:z3eugschlitten verbindende Transmission z*.-:ei rve:.-^c (4Π, 43) aufv.'cist, eic sich in gegenläufiger ?„icr.tu.ng frohen und mit dfrn vrcrizze-jfjr.chl itten (1) urer r^-ci /:iⁿxmotische Ketten (3G,4?. und 37,43) vcrru-.den ?in;, di-2 jeweils mit einer Schaltkupplung (33,3V varsoi.-r. sind.

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