DE2904974A1

DE2904974A1 - Einstaender-werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2904974A1
Application number: DE19792904974
Authority: DE
Inventors: Pierre Ing Grad Collinet; Arnold Ernst; Alfred Dr Ing Heimann; Franz Lothmann
Original assignee: DOERRIES GmbH
Current assignee: DOERRIES GmbH
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1980-08-21

Description

Sinständer-Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft eine Einständer-Werkzeugmaschine mit einem an dem Ständer in vertikaler Richtung verfahrbarem Querbalken eines Supports und mit einer Gewichtsentlastung des Querbalkens durch eine über einen Ausleger geführte Entlastungsvorrichtung.
Bei derartigen Maschinen werden hohe Lage- und Weggenauigkeiten für die Verfahrung des Supports bzw. des Werkzeuge gefordert. Insbesondere bei Maschinen mit einer Ständerhöhe von etwa 8 m oder mehr ergeben sich Schwierigkeiten, weil die Verbiegungen des Ständers und des Querbalkens zu hohen Stellungsungenauigkeiten des jeweiligen Werkzeugs am Support führen.
Bekannt ist bei solchen Maschinen die Anordnung eines Auslegers, der das Gewicht des Querbalkens etwa in dessen Schwerpunkt aufnimmt. Bei langen Querbalken lassen sich mit einer solchen Anordnung nicht alle Verbiegungen desselben kompensieren, weil die Fahrwege des Supports bezogen auf die Aufhängung groß sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Kompensation von Verbiegungen des Querbalkens und Verformungen seiner Einspannung am Ständer unter der Gewichtsverlagerung des Supports. Die Kompensation soll so getroffen sein, daß der Fahrweg des Werkzeugs des Supports innerhalb der zu erfüllenden geometrischen Toleranzen liegt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Kompensation von Verbiegungen des Querbalkens und Verformungen der Einspannung durch das Verfahren des Supports eine auf den Querbalken einwirkende Zugvorrichtung vorgesehen ist, deren Zugkraft im Sinne einer Kompensation der Verbiegung und Einspannverformung veränderbar ist.
Durch die Zugvorrichtung lässt sich eine solche Verstellung des Querbalkens bewirken, daß in Abhängigkeit von dem Fahrweg des Supports die Lage des Werkzeugs innerhalb der zulässigen geometrischen Toleranzen bleibt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei einer Maschine mit einem an Gegengewichten hängenden Entlastungsseil vorgesehen, das Entlastungsseil durch eine an dem Ausleger gehaltene Seilbremse zu führen und über eine hydraulische Zylindereinheit an den Querbalken anzuhängen.
Nach der Erfindung lässt sich das Entlastungsseil in überraschender Weise zu einem doppelten Zweck ausnutzen, nämlich einerseits zur Gewichtsentlastung beim Verfahren des Querbalkens und andererseits zur Kompensation der Verbiegungen des Querbalkens.
Die Erfindung sieht ferner eine Ansteuerung der Zylindereinheit über ein stufenlos verstellbares Druckbegrenzungsventil vor. Dieses Druckbegrenzungsventil kann in einem Regelkreises liegen, der die Lage des Werkzeuges innerhalb der zulässigen Toleranzen einregelt.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine Wegmeßeinrichtung zur Messung des Verfahrweges des Supports vorgesehen, deren Ausgangssignal nach proportionaler Umformung das Druckbegrenzungsventil steuert. Diese Ausführung der Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß die Verbiegung des Querbalkens und seine Verlagerung in der Einspannung im wesentlichen proportional zum Verfahrweg des Supports sind, was sich aus der Momentenkurve ergibt. Damit läßt sich in einfacher Weise eine Zugkraft steuern, die als Kompensation eine Verstellung des Querbalkens bewirkt.
Ferner sieht die Erfindung im Bereich eines Umkehrpunktes ein Zusatzsignal für das Druckbegrenzungsventil vor. Damit läßt sich die Umkehrspanne kompensieren.
Da die Verfahrung des Supports auch Verbiegungen des Ständers und seiner Einspannung am Fundament bewirkt, sieht die Erfindung ferner vor, daß das Signal der Wegmeßeinrichtung außerdem eine Entlastungsvorrichtung zur Kompensation von Verbiegungen des Ständers und seiner Einspannung am Fundament beaufschlagt.
Eine Ausführung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die in schematischer Darstellung eine Einständer-Werkzeugmaschine sowie die Steuerkreise zeigt.
Auf einem Fundament 1 ist über Aufstellelemente 30 ein Ständer 2 angeordnet. Dieser Ständer 2 hat eine Höhe von wenigstens etwa 8 m. An dem Ständer ist in vertikaler Richtung ein Querbalken 3 verfahrbar. Uber einen Ausleger 4 des Ständers 2 ist ein Entlastungsseil 5 geführt, an dem ein Gegengewicht 6 hängt. Das Entlastungsseil 5 ist an die Kolbenstange 7 einer hydraulischen Zylindereinheit 8 angehängt. Die Zylindereinheit 8 ist fest mit dem Querbalken 3 verbunden. Das Entlastungsseil 5 ist durch eine auf dem Ausleger 4 befestigte Seilbremse 9 geführt, die durch die Kolbenstange 10 einer hydraulischen Zylindereinheit 11 betätigbar ist.
Auf der Führungsbahn 12 des Querbalkens 3 ist ein Support 13 verfahrbar, der ein Werkzeug 14 trägt, etwa einen Drehmeißel, einen Fräser, eine Schleifscheibe, einen Bohrer oder dergl.
Ein im einzelnen nicht näher erläuterter Aufspanntisch 15 ermöglicht das Aufspannen von Werkstücken, die von dem Werkzeug 14 bearbeitet werden können.
Zur Verfahrung des Querbalkens 3 in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung wird die Seilbremse 9 durch Umschalten des Ventils 16 gelöst, so daß das Gegengewicht 6 wirksam ist. Diese Arbeitsvorgänge sind an sich bekannt und deshalb im einzelnen nicht erläutert.
Nach Einstellung des Querbalkens auf die gewünschte Arbeitshöhe wird die Zylindereinheit 11 mit Druck beaufschlagt, so daß die Seilbremse 9 das Entlastungsseil 5 festklemmt. Damit ist die Kolbenstange 7 an der Seilbremse 9 verankert, so daß die Zylindereinheit 8 wirksam sein kann. Beim Verfahren des Supports 13 in horizontaler Richtung wirken variable Biegemomente auf den Querbalken, so daß aufgrund dieser Verbiegungen die Höhenlage des Werkzeuge schwankt. Zur Kompensation dieser Verbiegungen bzw. Verlagerungen des Werkzeuge 14 ist eine Steuerung vorgesehen, die nachstehend beschrieben wird.
Mit dem Support 13 wirkt eine Wegmeßeinrichtung 17 zusammen, die den Fahrweg des Supports mißt. Es kann sich hierbei um eine mechanische Einrichtung, eine elektrische Einrichtung, z.B. ein Potentiometer, eine lichtelektrische Einrichtung oder eine andere Wegmeßeinrichtung handeln. Die Wegmeßeinrichtung 17 gibt ein dem Fahrweg 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 wird über ein umschaltbares Zweiwegeventil 24 den Zylinderkammern der Zylindereinheit 8 zugeführt. Entsprechend dem in dem stufenlos einstellbaren Druckbegrenzungsventil 19 eingestellten Druck wird damit ein Arbeitsdruck in der Zylinderkammer 25 erzeugt, der dem Verfahrweg des Supports 13 proportional ist. Da das Biegemoment ebenfalls dem Verfahrweg proportional ist, läßt sich durch diesen in der Zylindereinheit 8 wirksamen Druck die Verbiegung des Querbalkens kompensieren, so daß das Werkzeug innerhalb der zulässigen geometrischen Toleranzen auf einer geraden Bahn verfahren wird. Das Zweiwegeventil 24 ermöglicht eine Einstellung und Justierung der Zylindereinheit 8.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 18 beaufschlagt ein weiteres stufenlos einstellbares Druckbegrenzungsventil 26 eines zweiten Hydraulikkreises, der eine Zylindereinheit 27 beaufschlagt, die zwischen einer Zugstange 8 und dem Kopf 29 des Ständers 2 angeordnet ist. Diese Zylindereinheit 27 erlaubt die Aufbringung einer Zugkraft auf den Ständer, um Verbiegungen desselben sowie Verbiegungen seiner Aufspannung bei der Verfahrung des Supports entgegenzuwirken. Die Arbeitsweise und Funktion dieser Zugentlastung ist der zuvor beschriebenen Zugentlastung für den Querbalken ähnlich.
Die Kompensation von Verbiegungen des Querbalkens kann im Sinne der Erfindung auch mit Hilfe einer Regelung erfolgen.
Dabei wird die Verbiegung des Querbalkens bzw. die Lage des Werkzeugs als Istsignal erfaßt und mit einem Sollsignal verglichen. Durch ein Stellsignal wird das Druckbegrenzungsventil 19 so lange verstellt, bis die Regelabweichung der Lage des Werkzeugs verschwindet.
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.

Claims

Patentansprüche Einständer-Werkzeugmaschine mit einem an dem Ständer in vertikaler Richtung verfahrbarem Querbalken eines Supports und mit einer Gewichtsentlastung des Querbalkens durch eine über einen Ausleger geführte Entlastungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Verbiegungen des Querbalkens (3) und Verformungen der Einspannung durch Verfahren des Supports (13) eine auf den Querbalken (3) einwirkende Zugvorrichtung (8) vorgesehen ist, deren Zugkraft im Sinne einer Kompensation der Verbiegung und Einsrannverformung veränderbar ist.
2. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, bei der die Entlastungsvorrichtung als Entlastungsseil mit Gegengewicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsseil (5) durch eine an dem Ausleger (4) gehaltene Seilbremse (9) geführt ist und daß das Entlastungsseil über eine hydraulische Zylindereinheit (8) an den Querbalken angehängt ist.
3. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinheit (8) über ein stufenlos verstellbares Druckbegrenzungsventil (19) angesteuert ist.
4. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (19) innerhalb eines Regelkreises liegt, dessen Stellsignal aus einem die Verbiegung des Querbalkens erfassenden Ist-Signal und einem vorgegebenen Soll-Signal abgeleitet wird.
5. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wegmeßeinrichtung (7) zur Messung des Verfahrweges des Supports vorgesehen ist, deren Ausgangssignal nach proportionaler Umformung das Druckbegrenzungsventil (t9) steuert.
6. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Umkehrspanne zusätzlich zu der proportionalen Umformung im Bereich eines Umkehrpunktes ein Zusatzsignal für das Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist.
7. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Wegmeßeinrichtung (17) außerdem eine Entlastungsvorrichtung (27) zur Kompensation von Verbiegungen des Ständers (2) und Verformungen der Ständereinspannung (30) am Fundament beaufschlagt.
8. Einständer-Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsvorrichtung (27) durch ein am Ständer angebrachtes Meßgerät zur Messung der Ständerverlagerung steuerbar ist.