DE2904973A1

DE2904973A1 - Einstaender-werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2904973A1
Application number: DE19792904973
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Heimann
Original assignee: DOERRIES GmbH
Current assignee: DOERRIES GmbH
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1980-08-14

Description

Einständer-Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft eine Einständer-Werkzeugmaschine mit einem an dem Ständer in vertikaler Richtung verfahrbaren Querbalken zur Führung eines Supports und/oder mit einem ebenfalls vertikal verfahrbaren Seitensupport, dessen Werkzeugspindel in horizontaler Richtung verstellbar ist.
Bei derartigen Maschinen werden hohe Lage- und Weggenauigkeiten für die Lage des Werkzeuges und den Weg des Werkzeuges gefordert. Insbesondere bei Maschinen mit einer Ständerhöhe von etwa 8 m oder mehr ergeben sich Schwierigkeiten, weil bei der horizontalen Verfahrung des Supports bzw. Werkzeuges veränderliche Momente auf den Ständer einwirken, die zu Verbiegungen des Ständers führen, welche die geforderte Genauigkeit beeinträchtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Verbiegungen des Ständers und die Verlagerung der Einspannung am Fundament unter dem Einfluß von veränderlichen Momenten durch Verstellung des Supports bzw. des Werkzeuges zu kompensieren. Die Kompensation muß so eingerichtet sein, daß der Fahrweg des Werkzeugs bzw. des Supports innerhalb der zu erfüllenden geometrischen Toleranzen liegt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Zugstange mit veränderbarer Zugkraft an den Kopf des Ständers angehängt ist, wobei die Zugkraft in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Supports oder der Werkzeugspindel veränderbar ist.
In überraschender Weise läßt sich mit Hilfe einer solchen veränderlichen Zugkraft am Kopf des Ständers eine Verbiegung desselben aufgrund von veränderlichen Momenten kompensieren.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zugstange über eine hydraulische Zylindereinheit an den Kopf des Ständers angehängt ist, und daß die Zylindereinheit über ein stufenlos verstellbares Druckbegrenzungsventil steuerbar ist. Mit dieser Anordnung läßt sich der Druck innerhalb der Zylindereinheit und damit die veränderliche Zugkraft sehr genau und direkt steuern, so daß Schwankungen des Ständers ausgeschlossen sind.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das Stellsignal des Druckbegrenzungsventils von einem Regelkreis abgeleitet wird, der aus einem Ist-Signal zur Messung der Verbiegung des Ständers und seine Verlagerung auf dem Fundament sowie einem Soll-Signal ein Stellsignal bildet.
Verbiegungen des Ständers können also mit Hilfe einer Regelung kompensiert werden. Hierfür kann eine elektrische Waage oder eine andere Meßeinrichtung zur Erfassung von Verbiegungen des Ständers eingesetzt werden.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine Verstellwegmeßeinrichtung zur Messung des Verstellweges des Supports und/oder der Werkzeugspindel vorgesehen, deren Ausgangssignal nach proportionaler Verstärkung das Druckbegrenzungsventil steuert.
Diese Steuerung leitet aus dem Verstellweg des Supports oder der Werkzeugspindel unmittelbar ein Signal zur Einstellung der veränderlichen Zugkraft ab, womit auf einfache Weise eine Kompensation von Verbiegungen des Ständers möglich ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die in schematischer Darstellung eine Einständer-Werkzeugmaschine mit Querbalken und Support sowie den Steuerkreis zeigt.
Auf einem Fundament 1 ist ein Ständer 2 über Aufstellelemente 27 befestigt. Dieser Ständer 2 hat eine Höhe von etwa 8 m oder mehr. An dem Ständer ist in vertikaler Richtung ein Querbalken 3 verfahrbar.
Auf einer Führungsbahn 12 des Querbalkens 3 ist ein Support 13 verfahrbar, der ein Werkzeug 14 trägt, etwa einen Fräser, einen Drehmeißel, einen Bohrer oder dergl.
Ein im einzelnen nicht näher erläuterter Aufspanntisch 15 ermöglicht das Aufspannen von Werkstücken, die von dem Werkzeug 14 bearbeitet werden sollen.
Der Kopf 7 des Ständers ist mit der Kolbenstange 8 einer hydraulischen Zylindereinheit 24 verbunden, die an eine Zugstange 25 angehängt ist. Die Zugstange 25 ist ihrerseits an einem Halter 26 des Fundaments verankert.
Beim Verfahren des Supports 13 in horizontaler Richtung wirken variable Biegemomente auf den Ständer und seine Befestigung am Fundament ein, so daß aufgrund dieser Verbiegungen die Höhenlage des Werkzeuges schwankt Zur Kompensation dieser Verbiegungen des Ständers und der Verformung der Ständereinspannung 27 bzw. Verlagerungen des Werkzeugs 14 ist eine Steuerung vorgesehen, die nachstehend beschrieben wird.
Mit dem Support 13 wirkt eine Verstellwegmeßeinrichtung 17 zusammen, die den Verstellweg des Supports mißt. Es kann sich hierbei um eine mechanische Einrichtung, eine elektrische Einrichtung, z.B. ein Potentiometer, eine lichtelektrische Einrichtung oder eine andere Verstellwegmeßeinrichtung handeln. Die Verstellwegmeßeinrichtung 17 gibt ein dem Verstellweg des Supports 13 proportionales Ausgangssignal ab.
Dieses Ausgangssignal wird in einem Verstärker 18 verstärkt und als Stellsignal einem stufenlos einstellbaren Druckbegrenzungsventil 19 eines Hydraulikkreises zugeführt. Der Hydraulikkreis umfaßt einen Elektromotor 20, der eine Hydraulikpumpe 21 antreibt. Der in der Ausgangsleitung 22 vorhandene Druck wird durch das stufenlos verstellbare Druckbegrenzungsventil 19 gesteuert. Ein weiteres Druckbegrenzungsventil 23 ermöglicht die Einstellung eines Grenzdruckes. Der in der Ausgangsleitung 22 vorhandene Ausgangsdruck beaufschlagt die Zylinderkammer der Zylindereinheit 24.
Entsprechend dem in dem stufenlos verstellbaren Druckbegrenzungsventil 19 eingestellten Druck wird damit der Arbeitsdruck innerhalb der Zylinderkammer der Zylindereinheit 24 gesteuert. Dieser Arbeitsdruck ist dem Verstellweg des Supports 13 und damit dem auf den Ständer einwirkenden Biegemoment proportional. Infolgedessen läßt sich durch diesen in der Zylindereinheit 24 wirksamen Druck die Verbiegung des Querbalkens kompensieren, so daß das Werkzeug innerhalb der zulässigen geometrischen Toleranzen auf einer geraden Bahn verfahren wird.
Anstelle der beschriebenen Steuerung kann auch eine Regelung eingesetzt werden, indem der Ist-Wert der Verbiegung des Ständers jeweils mit Hilfe einer Waage oder dergl. gemessen wird. Es erfolgt dann eine Regelung des Druckes innerhalb der Zylindereinheit 24.
Die Erfindung ermöglicht es ferner, die Umkehrspanne zu kompensieren. Zu diesem Zweck wird im Bereich eines Umkehrpunktes der Bewegung des Supports ein Zusatzsignal für das Druckbegrenzungsventil abgegeben. Es kann in diesem Fall auch im Bereich des Umkehrpunktes eine überproportionale Verstärkung innerhalb des Verstärkers 18 erfolgen.
Die Kompensation von Verbiegungen des Ständers ist im vorhergehenden, in Verbindung mit der Verstellung eines Supports an einem Querbalken beschrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung in entsprechender Weise auch zur Kompensation der von der Verstellung von Horizontalwerkzeugen herrührenden wechselnden Biegemomente eingesetzt werden. Beispielsweise kann man die Verstellung einer Horizontalb ohr spindel messen und die dadurch auf den Ständer zurückwirkenden Biegemomente kompensieren.
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Claims

Patentansprüche 1. Einständer-Werkzeugmaschine mit einem an dem Ständer in vertikaler Richtung verfahrbarem Querbalken zur Pührung eines Supports und/oder mit einem ebenfalls vertikal verfahrbaren Seitensupport, dessen Werkzeugspindel in horizontaler Richtung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugstange (25) mit veränderbarer Zugkraft an den Kopf (7) des Ständers (2) angehängt ist, wodurch die Zugkraft in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Supports (led) oder der Werkzeugspindel veränderbar ist.
2. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderstange (25) über eine hydraulische Zylindereinheit (24) an den Kopf (7) des Ständers (2) angehängt ist und die Zylindereinheit (24) über ein stufenlos verstellbares Druckbegrenzungsventil (19) steuerbar ist.
3. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal des Druckbegrenzungsventils (19) von einem Regelkreis abgeleitet wird, der aus einem Ist-Signal zur Messung der Verbiegung des Ständers und einem Soll-Signal ein Stellsignal bildet.
4. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstellwegmeßeinrichtung (17) zur Messung des Verstellweges des Supports (13) und/oder der Werkzeugspindel vorgesehen ist, und daß das Ausgangssignal dieser Verstellwegmeßeinrichtung nach proportionaler Verstärkung das Druckbegrenzungsventil (19) steuert.
5. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bei Richtungsumkehr des Verstellweges ein Zusatzzugsignal vorgesehen ist.