DE3037082A1

DE3037082A1 - Ueberlastsicherung an einer werkzeugmaschine, insbesonder einer drueck- oder streckdrueckmaschine

Info

Publication number: DE3037082A1
Application number: DE19803037082
Authority: DE
Inventors: Klaus Jochen Ing.(grad.) 4006 Erkrath Schröder
Original assignee: Malmedie und Co Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Malmedie und Co Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-05-06

Description

Überlastsicherung an einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drück- oder Streckdrückmaschine Überlastsicherungen sind insbesondere als hydraulische Überlastsicherungen an Pressen bekannt. Diese sind zwischen Pleuel und Preßstößel angeordnet und mit einem Druckraum ausgestattet, derart, daß beim Überschreiten eines vorbestimmten Grenzdruckes durch ein Abheben eines Ventils der Hochdruckraum drucklos gemacht wird.
Diese bekannten Einrichtungen sind nicht bei sich drehenden Teilen, wie z.B. Vorschubspindeln, anwendbar, weil eine entsprechende Drehmomentenübertragung, Zentrierung und Energiezuführung fehlt.
Die bekannten Überlastsicherungen lassen sich also nicht bei Werkzeugmaschinen mit sich drehenden Vorschuborganen, insbesondere nicht bei Drückmaschinen, einsetzen. Solche z.B. aus der Offenlegungsschrift 25 44 564 bekannten Drückmaschinen werden neuerdings häufig numerisch gesteuert Dabei sind meistens fünf oder auch mehr Vorfahrspindeln mit im rechtwinkligen Koordinatensystem zueinander angeordneten Achsen zu steuern. Bei solchen Maschinen können Überlastungen durch Versagen der elektronischen Steuerung, durch falsches Programmieren, durch falsche Maschinenbedienung oder durch teilweisen Ausfall von Vors chubmo toren eintreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine baulich einfache, mit der Jeweiligen Spindel integrierte Überlastsicherung zu schaffen, die die Antriebselemente, insbesondere die Hauptspindel, und die Werkzeuge und das Werkstück sicher vor Schäden durch Überlastung schützt. Die Überlastsicherung soll außerdem an unterschiedliche Betriebsbedingungen durch die Möglichkeit der Voreinstellung der max. Kraft anpaßbar sein.
Außerdem soll eine jeweilige Messung der auftretenden Kräfte möglich sein, wodurch sich zusätzliche Erkenntnisse zur Verbesserung des Betriebes gewinnen lassen Die genannte Aufgabe wird durch die STII kennzeichnenden Teil der Ansprüche genannten Merkmale gelöst.
Der Anspruch 1 gibt das Prinzip wieder, durch das die besonders raumsparende Anordnung der Sicherung möglich wird, durch die der Öldruck und die auf die Spindel einwirkende Kraft zu Null werden Durch die Maßnahme des Anspruch 2 wird die Maschine nach einer Überlastung unverzüglich wieder in betriebsbereiten Zustand versetzt. Sollte die Ursache der Überlastung dann noch nicht behoben sein, so tritt die Druckentlastung im Sinne des Anspruchs 1 unverzüglich wieder ein.
Durch die Maßnahme des Anspruchs 3 wird die Anpassung an unterschiedlich zulässige Nenndrücke ermöglich! . Der Anspruch 4 zeigt die konstruktive Lösung der Sicherung. Die Ansprüche 5 bis 7 nennen die jeweils unterschiedliche Anordnung der Sicherung an der Spindel. Die Anordnung nach Anspruch 5 ist besonders vorteilhaft, wenn die Überlastsicherung möglichst nahe an der den Überlastfall verursachenden Stelle liegen soll.
Die Anordnung nach Anspruch 6 hat besondere Vorteile, wenn konstruktive Gründe vorliegen, die eine räumliche Unterbringung der Anordnung nach Anspruch 5 nicht zulassen.
Die Anordnung nach Anspruch 7 ist besonders vorteilhaft, wenn konstruktive Gründe vorliegen, die eine räumliche Unterbringung der Anordnung nach Anspruch 5 und 6 nicht zulassen.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen der neuen Überlastsicherung an einer Drückmaschine und zwar in Figur 1 schematisch die Anordnung der unterschiedlichen Achsen zueinander, an denen die Sicherung angebracht werden kann,die Figur 2 den prinzipiellen Aul@au der Siche@ung im Schnitt mi gehöriger Sctialtung, in Figur 3 unterschiedliche Anordnungen des Ventilgehäuses an der bis 5 Spindel.
In Figur 1 entspricht die Bezeichnung der Koordinatenachsen und der Drehwinkel der Festlegung der VDI-Richtlinie 3255 für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen. Die Figur 1 zeigt einen Werkzeugträger, der in Richtung der Achsen X und 7, verschoben und um die nicht dargestellte, lotrechte Achse Y im Sinne des pfeiles B gedreht werden kann. Entsprechend kann ein anderer Werkzeugträger in Richtung der Achsen W und U verschoben und um die nicht dargestellte, lotrechte Achse V im Sinne des Pfeils E gedreht wcideii. Mi,ü C iii cli e Drehmöglichkei @ des Werkstückträgers, also eines Drückfutters, um die Hauptspindel angedeutet.
Solche 1)riiL'kriiasLtiinen werden für ct 00 KN Achslast entwickelt, sie sind relativ teuer und müssen daher vor Überlastschäden geschützt werden, da im Stürfalt erhebliche Schäden durch technologisch bedingte hohe Drchzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten mit der gleichzeitigen Bewegung von fünf Achsen oder mehr mit hohen Vorschubkräften je Achse auf treten können. Ein Kegel wird z.B. durch das Verfahren einer Drückrolle in Richtung der Z- und X-Achse erzeugt. Bei Störung der Bewegung in X-Richtung und Fortführung des Vorschubs in Z-Richtung wird über den Kegel eine unzulässig hohe Kraft auf die Vorschubeiemente der X-Achse> auf das Drückfutter und somit auf die Hauptspindel ausgeübt.
In Figur 2 lt mit 1 das als Überlastgehäuse ausgebildete Ventilgehäuse bezeichnet. I)er Ventilteller 2 ist an dem die Krafteinleitung bewirkenden Verfahrelement - im Ausfflhrun'sbeispiel der Figur 5 eine Verfahrspindel 3 - über eine Welle 20 befestigt. Auf ihn wirkt bei Überlastung die Kraft im Sinne des Pfeiles P. Der üochdruckraum ist mit 4, der Niederdruckraum mit 5 bezeichnet. Diese Räume sind über Leitungen 13, 14 mit einer vom Motor M antreibbaren Hochdruckpumpe 8 verbunden. An die Hochdruckleitung 13 sind ein Manometer 10, ein Minimaldruckschalter 11 und ein Maximaldruckschalter 12 angeschlossen. In der Hochdruckleitung 13 befindet sich ein Rückschlagventil 9. In einer Überbrückungsleitung 15 befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 7 mit einer by-pass-Leitung 16.
Die Wirku der Sicherung ist folgende: Während des Betriebes halt der Öldruck im Hochdruckraum 4 die auf die Spindel'3 wirkende Kraft P über den Ventilteller 2 im Gleichgewicht. Wirkt eine über den Nenndruck hinausgehende Kraft P auf die Spindel 3, so hebt sich der Ventilteller 2 von dem Ventilsitz 17 im Ventilgehäuse 1 ab. Dadurch entweicht das Öl vom Hochdruckraum 4 in den Niederdruckraum 3. Öldruck und Kraft fallen auf Null ab. Im Augenblick, in dem der Öldruck auf Null abgefallen ist, spricht der Minimaldruckschalter 11 an uns setzt die Hochdruckpumpe 8 über den Antriebsmotor M in Betrieb. Durch das damit in den Hochdruckraum 4 geförderte Öl fahren ventilteller 2 und Ventilsitz 17 wieder zusammen. Sobald dann im Hochdruckraum 4 der Nenndruck wieder erreicht ist, schaltet der Maximaldruckschalter 12 den Antriebsmotor M wieder ab..
Das Rückschlagventil 9 sorgt dafür, daß der Druck im Hochdruckraum erhalten bleibt. Durch das Manometer 10 kann der Druck und die jeweilige Druckänderuug im Hochdrucfrraurn 4 Festgestellt werden.
Durch das Absperrventil 6 kann ein Druckausgleich zwischen dem Hochdruckraum 4 und dem Niederdruekraum b je nacii Zielsetzung verhindert bzw. hergestellt werden. Das Druckbegrenzungsventil 7 begrenzt den mas malen Druck im Hydraulikkreislauf, falls der Maximaldruckschalter 12 versagen sollte. Die Ölrückführung erfolgt in diesem Falle über die Überbrückungsleitung 15.
Figur 3 zeigt den Ventilteller 2 als Bauteil der Spindelmutter 18. Die Spindel 3 ist dabei ortsfest mit der Spindellagerung verbunden. Das Ventilgehäuse 1 ist bei Überlast axial verschieblich. Eine rotative Mitnahme der Spindelmutter 18 bei Drehbewegung der Spindel 3 wird dadurch verhindert, daß ein Vielkeilprofil, Nut und Feder oder Polygonprofil, welches eine axiale Verschiebung gestattet, zwischen Spindelmutter 18 und Ventilgehäuse 1 angeordnet ist.
Figur 4 zeigt das VenLilgehiuse 2 an der Lagerung 19 dcr Spindel 3 befestigt. Das Ventilgehäuse ist mit der Spindel axial verschieblich, während der Ventilteller 2 über eine Welle 20 ortsfest am Maschinenrahmen oder Unterschlitten befestigt ist. Die Spindel 3 ist mit Spindelmutter 23 beim Überlastfall axial verschieblich. Ein Außereingriffkommen mit ihrem Antrieb 24 wird dadurch verhindert, daß die Zahnbreite des Antriebsritzels um den axialen Verschiebeweg verbreitert ist.
Figur 5 zeigt den Ventilteller 2 an der Lagerung 19 über eine Welle 20 befestigt. Dabei ist das Ventilgehäuse 2 ortsfest am Maschinenrahmen oder Unterschlftten befestigt. Mit 23 ist die Spindelmutter ohne Ventilteller bezeichnet. Ein Außereingriffkommen der Spindel bei ihrer axialen Verschiebung mit dem vom Motor 21 angetriebenen Antrieb 24 wird dadurch verhindert, daß die Zahubreite des Antriebstitzels um den axialen Verschiebeweg verbreitert- ist.
Bezugszeicllenliste Ventilge'näuse.
2 Ventilteller 3 Spindel 4 Hochdruckraum 5 Niederdrucl raum 6 Absperrventil 7 Druckbegrenzungsventil 8 Hochdruckflüssigkeitspumpe 9 Kückschlagventil 10 Manometer 11 Minimaldruckschalter 12 Maximaldruckschalter 13 Hochdruckleitung 14 Niederdruckleitung 15 Überbrückungslei tung 16 by-pass-Leitung 17 Ventilsitz 18 Spindelmuter mit Ventilteller 19 Spindellagerung 20 Welle 21 Motor 23 Spindelmutter ohne Ventilteller 24 Spindelantrieb P auf die Spindel wirkende Kraft

Claims

Patentansprüche: X Uberlastsicherullg an einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drück- oder Streckdrückmaschine, bei der die Achsen der die Werkstück- und/oder Werkzeugaufnahme bewegenden Spindeln rechtwinklig zueinander liegen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens eine der Spindeln mit einem Ventilteller zwischen einem Hochdruckraum und einem Niederdruckraum eines Ventilgehäuses in Wirkverbindung steht und durch ein hydraulisches Druckmittel, z.B.

Öl, im Hochdruckraum solange in seiner Lage an einem Ventilsitz (17) gehalten ist, wie der höchst zulässige Nenndruck auf die Spindel (3) nicht überschritten ist, bei Überschreiten dieses Drucks sich aber vom Ventilsitz (17) abhebt und damit einen Durchlaß vom Hochdruckraum (4) zum Niederdruckraum (5) für die Hochdruckflüssigkeit freigibt.
2. Sicherung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine ansaugseitig mit dem Niederdruckraum (5), druckseitig mit dem Hochdruckraum (4) verbundene llochdruckpumpe (8), die über einen Minimal-Druckschalter (11) bei Druckabfall im Hochdruckraum (4) auf Null eingeschaltet wird, so daß durch das in den Hochdruckraum einströmende Druckmittel der Ventilteller (2) und Ventilsitze (17) wieder zusammenfahren und bei Erreichen des Nenndrucks im Hochdruckraum (4) durch einen Maximaldruckschalter (12) der Antriebsmotor (M) der Hochdruckpumpe (8) abgeschaltet wird.
3. Sicherung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Minimldruckschnlter (II) auf einen niedrigeren Ansprechdruck im Hochdruckraum (4) als der zulässige Nenndrucke der Spindel (3) eingestellt ist.
4. Sicherung: nach einem der Ansprüche 1 j bis -3-, g e k e n n -z e i c h-n e t d u r c h ein Ventilgehäuse, in den der Vèntilteller (2). zwischen einem Hochdruckraum (4) und einem Niederdruckraum (5) relativ zum Ventilgehäuse verschiebbar ist.
5. Sicherung nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a dv r c h g e k e n n z-e i c h n e t, daß das Ventilgehäuse (1> um die Spindelmutter (18) herum angeordnet ist undder Venti-lteller (2) mit der Spindelmutter (18) eine Baueinheit bildet. (Fig. 3)
6. Sicherung nach einem der Anspruche I bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ventilgehäuse (I) fest mit der Spindellagerung (19) verbunden ist und daß der Ventilteller (2) über eine Welle (20) ortsfest gelagert ist. (Fig. 4)
7. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4> d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ventilteller (2) über eine Welle (20) fest mit der Spindellagerung (19) verbunden ist und daß das Ventilgehäuse (1) ortsfest angeordnet ist. (Fig. 5r