DE3312971A1

DE3312971A1 - Gewichtsausgleich fuer an einem maschinenstaender der hoehe nach verstellbare bauteile, insbesondere einer bearbeitungseinheiten oder supporte tragenden quertraverse einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3312971A1
Application number: DE19833312971
Authority: DE
Inventors: Peter 8770 Lohr Reinhardt
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE3312971C2

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Gewichtsausgleich mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
Aufgabe des Gewichtsausgleiches ist es,- insbesondere an großen Werkzeugmaschinen das Gewicht der Quertraverse auszugleichen, welche Supporte oder Bearbeitungseinheiten trägt. Insbesondere kann es sich beispielsweise um ein Fräswerk mit zwei Maschinenständern handeln, an denen ein Querbalken mittels Spindeln senkrecht verstellbar ist und der Querbalken die Fräseinheiten trägt. Auch bei Walzgerüsten muß mit Hilfe von Anstellspindeln die Walze gehoben und gesenkt werden. Auch hier dient der Gewichtsausgleich zum leichteren Anheben der Walze, um die Stellmotoren, welche die Walze anstellen bzw. die Quertraverse positionieren, 7u entlasten.
Es ist bekannt, den Gewichtsausgleich mit Hilfe von hydraulischen Zylindern vorzunehmen, die entweder unmittelbar oder mit Hilfe von Seilen auf das der Höhe einstellbare Maschinenteil wirken. In den Zylindern muß der hydraulische Druck so eingestellt werden, daß die von den Zylindern ausgeübte Kraft das auf die Zylinder wirkende Gewicht ausgleicht. Dadurch wird die Verstellung des Maschinenteils erleichtert und die Antriebe für die Verstellspindeln können mit verhältnismäßig kleiner Leistung ausgeführt werden.
Zur Druckregelung der Zylinder kann eine hydrostatische Maschine mit veränderlichem Verdrängungsvolumen vorgesehen sein, die als Pumpe oder als Motor läuft, je nach dem, ob Steuerflüssigkeit beim Ausfahren der Zylinder in den Arbeitsraum nachgesaugt oder beim Einfahren der Zylinder verdrängt wird. Nachteile dieser Regelung bestehen in der hohen Verlustleistung und in der geringen Dynamik.
Die Arbeitsräume der Zylinder lassen sich auch an einen Speicher anschließen. Dabei wird entweder die Steuerflüssigkeit in den Speicher gedrückt oder aus dem Speicher entnommen. Da der Druck von der Speicherkennlinie abhängig ist, kann ein annähernd konstanter Druck für den Gewichtsausgleich nur dann erzielt werden, wenn sehr große Speicher Verwendung finden.
Wird dagegen der Druck in den Zylindern mit Hilfe von Dreiwege-Druckregelventilen eingestellt, so wird zwar die Dynamik wesentlich verbessert, die Verlustleistung ist jedoch noch größer als bei der Regelung mit Pumpe mit veränderlichem Verdrängungsvolumen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, den Gewichtsausgleich der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß ein vorbestimmter Druck konstant gehalten wird und Verlustleistungen verursachende Antriebe vermieden sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Damit kann der Druck in-den Arbeitsräumen der Zylinder entsprechend dem Gewicht des abzustützenden Maschinenteils auf jeden beliebigen Wert konstant gehalten werden, ohne daß irgendwelche Verlustleistungen durch Fremdantriebe entstehen. Wird Steuerflüssigkeit aus den Zylindern verdrängt, so arbeitet die erste Maschine als Motor und treibt die zweite Maschine an, die damit Steuerflüs- sigkeit in den Speicher drückt. Im umgekehrten Fall treibt die aus dem Speicher zurückfließende Steuerflüssigkeit die zweite Maschine an und die erste Maschine arbeitet als Pumpe,welche die Arbeitsräume der Zylinder wieder mit Steuerflüssigkeit fiillt. Die Regelung erfolgt mittels der beiden hydrostatischen Maschinen, die mechanisch miteinander gekuppelt, aber hydraulisch voneinander getrennt sind, so daß die Anforderungen, die sich aus der Größe und dem Druck der hydraulischen Zylinder ergeben, durch geeignete Auswahl der hydrostatischen Maschinen leicht erfüllt werden. So läßt sich der Bauaufwand wesentlich verringern.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläuert, in der der Gewichtsausgleich für die Quertraverse einer Werkzeugmaschine schematisch dargestellt ist.
In der Zeichnung ist eine Quertraverse 10 von zwei senkrechten Spindeln 11 und 12 der Höhe nach verstellbar. Die Quertraverse 10 kann nicht dargestellte Fräseinheiten oder Supporte für Werkstücke tragen. Es kann sich aber auch um die Höheneinstellung der Walze eines Walzgerüstes handeln. Die Spindelantriebe sind mit 13 bezeichnet.
Der hydraulische Gewichtsausgleich erfolgt über je einen am Ende der Quertraverse 10 angeordneten hydraulischen Zylinder 14 und 15, deren Arbeitsräume 16 und 17 über eine gemeinsame Leitung 18 miteinander verbunden und über eine Leitung 19 an eine erste hydrostatische Maschine 20 mit konstantem Verdrängungsvolumen angeschlossen ist, die mit dem Tank T in Verbindung steht.
Mit der ersten Maschine 20 ist eine zweite hydrostatische Maschine 21 mit veränderlichen Verdrängungsvolumen gekuppelt, die ebenfalls mit dem Tank T in Verbindung steht und über eine Leitung 22 an einen Speicher 23 angeschlossen ist.
Der Druck in den Arbeitsräumen der Zylinder wird durch eine mit der Leitung 19 verbundene Druckmeßdose 25 gemessen. Die von der Druckmeßdose 25 gelieferte Ausgangsspannung stellt ein Signal zur Verstellung des V#erstellorgans der zweiten Maschine 21 dar. Diese Verstellung ist im einzelnen nicht dargestellt. In bekannter Weise ist das Verstellorgan zur Einstellung des Schwenkwinkels der zweiten Maschine 21 ein Verstellzylinder, der von einem elektrohydraulischen Ventil angesteuert wird, dem das druckabhängige Ausgangssignal der Druckmeßdose 25 zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich abhängig vom Druck P1 in den Arbeitsräumen 16 und 17 bei einem durch die erste Maschine 20 vorgegebenen konstanten Verdrängungsvolumen Q1 das Verdrängungsvolumen Q2 der zweiten Maschine 21 und damit der Druck P2 im Speicher 23 so ändern, daß der Druck P1 konstant gehalten wird.
Die Regelung arbeitet folgendermaßen: Fahren die Kolben in die Zylinder 14 und 15 ein, so verfließt die verdrängte Steuerflüssigkeit aus den Arbeitsräumen 16 und 17 über die erste Maschine 20 in den Tank T, die erste Maschine arbeitet als Motor und treibt die zweite Maschine 21 an, die somit als Pumpe arbeitet und Steuerflüssigkeit aus dem Tank T über die Leitung 22 in den Speicher 23 fördert. Dabei bringt die zweite Maschine soviel hydraulischen Widerstand auf, daß der Druck P1 dem geforderten Wert für den Gewichtsausgleich der Traverse 10 entspricht. Erhöht sich der Druck P2 im Speicher 23, so wird über die Regelung das Schluckvermögen der Pumpe 21 verringert, so daß der Druck P1 in den Arbeitsräumen der Zylinder konstant bleibt. Es ist ersichtlich, daß die Drücke Pl und P2 sowie die Schluckvolumen Q1 und Q2 der beiden Maschinen über die folgende Gleichung miteinander verknüpft sind: Pl:P2 = Q1:Q2.
Da Q1 konstant ist und P1 konstant gehalten werden soll, sind P2 und Q2 zueinander umgekehrt proportional.
Im umgekehrten Fall, wenn die Kolben der Zylinder i6 und 17 ausfahren, fördert die als Pumpe arbeitende erste Maschine 20 Steuerflüssigkeit in die Arbeitsräume 16 und 17.
Hierzu erhält sie ihre Antriebsenergie von der als Motor arbeitenden zweiten Maschine 21, die von der aus dem Speicher 23 abfließenden Steuerflüssigkeit angetrieben . . .
wird. Entleert sich der Speicher 23, so korrigiert die Regeleinrichtung den Abfall des Druckes P2 durch Vergrößern des Schluckvolumens Q2 der zweiten Maschine 21.
Um Leckverluste in der zweiten Maschine 21 auszugleichen, wird der Speicherdruck in einer Druckmeßdose 24 überwacht. Fällt der Druck unter einen vorbestimmten minimalen Wert, so wird über ein Wegeventil 26 die Leitung 22 mit Druckmittel aufgefüllt.
In dem Ausführungsbeispiel wird als Meßgröße für den Gewichtsausgleich der Druck P1 in den Arbeitsräumen der Zylinder herangezogen. Da auch die von der Kolbenstange ausgeübte Kraft dem Druck proportional ist kann die Meßgröße für die Verstellung der zweiten Maschine 21 auch in einer nicht dargestellten Kraftmeßeinrichtung erzeugt werden, wobei die Druckmeßdose 25 in Fortfall gerät.
Ferner mußt das Verstellorgan für den Schwenkwinkel der Maschine 21 nicht elektrohydraulisch über ein Ventil angesteuert werden. Der Verstellzylinder kann auch unmittelbar mit der Leitung 19 verbunden sein, so daß der Druck Pl den Verstellkolben beaufschlagt.
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Claims

PATENTANSPRUCHE: Gwichtsausgleich für an einem Maschinenständer der Höhe nach verstellbare Maschinenteile, insbesondere der Bearbeitungseinheiten oder Supporte tragenden Quertraverse einer Werkzeugmaschine, wobei das Maschinenteil an zwef im Abstand voneinander angeordneten, mit Antrieben versehenen Spindeln geführt und an hydraulischen Zylindern abgestützt ist, in denen der Druck so einstellbar ist, daß die von den Zylindern ausgeübte Kraft das auf die Zylinder übertragene Gewicht ausgleicht,dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume(16,17) der Zylinder(1E,15) über eine erste hydrostatische Maschine (20 ) mit konstantem Verdrängungsvolumen an den Tank und ein Speicher ( 23) über eine zweite hydrostatische Maschine mit einstellbarem Volumen an den Tank angeschlossen ist, da.S beide Maschinen gekunnelt sind und die Verstellung der zweiten..Maschine ( 21) abhängig vom auszugleichenden . . .

Gewicht erfolgt.
2. Gewichtsausgleich nach-Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der zweiten Maschine (21) abhängig von dem-Druck in den Arbeitsräumen der Zylinder (14,15)erfolgtt wobei über die Verstellung der Druck konstant gehalten wird.
3. Hydraulische Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der zweiten Maschine (21) hydraulisch oder elektrohydraulisch erfolgt