DE4202035C2 - Maschinenantrieb für die stoßende oder ziehende, spanende Bearbeitung eines metallischen Werkstückes - Google Patents
Maschinenantrieb für die stoßende oder ziehende, spanende Bearbeitung eines metallischen WerkstückesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Maschinenantrieb für die stoßende oder
ziehende, spanende Bearbeitung eines metallischen Werkstüc
kes, insbesondere Nutmaschine, - mit Maschinengestell mit
Aufspanntisch für ein zu bearbeitendes Werkstück, Hubsäule
mit Hubschlitten sowie mit dem Hubschlitten verbundenem
Vorschubschlitten und Antrieb für die Hubbewegung und die
Vorschubbewegung, wobei der Antrieb als elektromechanischer
Antrieb ausgeführt ist. Die Maschine kann mit waagerechtem
oder mit senkrechtem Hub arbeiten. Werkstück und Werkzeug
sind nach Maßgabe der durchzuführenden Bearbeitung aufein
ander einrichtbar. Wie bereits erwähnt, kann die Maschine
insbesondere als Nutmaschine arbeiten. Dazu gehört auch die
Herstellung von Drallnuten. Im Rahmen der Erfindung liegt
es, die Maschine auch als Räummaschine einzusetzen.
Bei der bekannten Maschine, von der die Erfindung ausgeht
(vgl. Lueger, Lexikon der Technik, Band 9, 1968, Seite 188,
Seite 371), besteht der elektromechanische Antrieb in seinem
grundsätzlichen Aufbau aus einem Elektromotor und einem
Kurbeltrieb oder Exzentertrieb, der auf den Hubschlitten
arbeitet. Ein solcher Antrieb ist aufwendig, insbesondere in
steuerungstechnischer Hinsicht. Eine solche Maschine ist
ohne weiteres auch nicht geeignet, mit einer elektronischen
Steuervorrichtung ausgerüstet zu werden, die in steue
rungstechnischer Hinsicht den Anforderungen der modernen,
computergestützten Fertigung entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine des
eingangs beschriebenen Aufbaus in antriebstechnischer Hin
sicht zu vereinfachen und gleichzeitig so einzurichten, daß
sie mit einer elektronischen Steuervorrichtung kombiniert
werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in Verbindung mit den Merkmalen
im Oberbegriff des Patentanspruches 1 die Kombina
tion der folgenden Merkmale:
- a) der Antrieb weist zumindest einen elektrischen Ser vomotor für die Hubbewegung und zumindest einen elektrischen Servomotor für die Vorschubbewegung auf, die mit einem Übersetzungsgetriebe verbunden sind,
- b) die Servomotore sind mit Hilfe einer elektronischen Steuervorrichtung steuerbar,
- c) der Hubschlitten ist an einen Kugelgewindetrieb mit Spindel und Spindelmutter angeschlossen, dessen Spindel von einem spielfreien Zahnriementrieb ange trieben ist, der andererseits an den Abtrieb des Übersetzungsgetriebes für die Hubbewegung ange schlossen ist,
- d) der Vorschubschlitten ist an einen Kugelgewinde trieb mit Spindel und Spindelmutter angeschlossen, dessen Spindel von einem spielfreien Zahnriemen trieb angetrieben ist, der andererseits an den Ab trieb des Übersetzungsgetriebes für die Vorschub bewegung angeschlossen ist, und der Servomotor für die Vorschubbewegung sowie der zugeordnete Kugelge windetrieb fahren bei der Hubbewegung des Hub schlittens mit,
wobei die elektronische Steuereinrichtung einen integrierten
Rechner aufweist sowie nach Maßgabe durchzuführender Bear
beitungen programmierbar ist.
Elektrische Servomotore, wie sie im Rahmen der Erfindung
eingesetzt werden, sind an sich bekannt und bewährt. Das
gilt auch für die Kugelgewindetriebe. Elektrische Servo
motore und Kugelgewindetriebe erlauben Hub- und Stellwege,
die mit hoher Präzision ausgeführt werden und die bezüglich
der Weg- oder Verstellparameter, aber auch bezüglich der
Hub- und Stellgeschwindigkeiten, auf einfache Weise einge
richtet werden können. Erfindungsgemäß werden insoweit be
kannte Bauteile verwendet und wird durch Kombination dieser
bekannten Bauteile mit den weiteren Merkmalen die der
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Mög
lichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So be
sitzt erfindungsgemäß der Antrieb für die Hubbewegung vor
zugsweise zwei parallelgeschaltete Servomotore, die auf ein
zentrales Übersetzungsgetriebe arbeiten. Auf diese Weise er
reicht man ein sehr günstiges dynamisches Verhalten des ge
samten Antriebes und können hohe Zerspanleistungen bei
kurzer Bearbeitungszeit verwirklicht werden. Zweckmäßi
gerweise sind die Servomotore mit ihren Übersetzungs
getrieben einerseits, die zugeordneten Kugelgewindetriebe
andererseits achsparallel nebeneinander angeordnet. Das
erlaubt auf einfache Weise und sehr genau die Ankupplung der
Kugelgewindetriebe mit Hilfe eines Zahnriementriebes, insbe
sondere eines spielfreien Zahnriementriebes.
Zu einer Bauweise, die sich durch Einfachheit und Funktions
sicherheit bei geringem räumlichen Aufwand auszeichnet kommt
man dadurch, daß der Kugelgewindetrieb des Hubschlittens in
einem Hubsäulengestell angeordnet ist, welches aus einem
Hohlprofil besteht, und daß der Hubschlitten mit zumindest
zwei Teilrundführungen auf dem Hohlprofil geführt ist. Vor
zugsweise besitzt das Hohlprofil einen rechteckigen oder
einen quadratischen Querschnitt. Vorzugsweise arbeitet man
fernerhin mit zwei diametral gegenüberliegenden Halbrund
führungen. Die Teilrundführungen sind jedenfalls in dem Be
reich des Hubschlittens angeordnet, der die Zerspankräfte
aufzunehmen hat. Um die Vorschubbewegung sehr genau zu
steuern, empfiehlt die Erfindung, daß der Vorschubschlitten
in bekannter Weise über spielfreie Wälzführungen mit dem
Hubschlitten verbunden ist. Ist die Hubsäule in der be
schriebenen Weise aufgebaut, so kann sie bei der Ausfüh
rungsform mit senkrechtem Hub ohne Schwierigkeiten in dem
Maschinengestell im Bereich unterhalb des Aufspanntisches
angeordnet werden, wobei zwischen Aufspanntisch und Maschi
nengestell, z. B. zwischen dem Aufspanntisch und der Abdeck
platte des Maschinengestells, ein Freiraum angeordnet ist,
in dem der Zahnriementrieb für die Hubbewegung arbeitet.
Erfindungsgemäß fahren der Servomotor für die Vorschub
bewegung sowie der zugeordnete Kugelgewindetrieb bei der
Hubbewegung des Hubschlittens mit. Dazu kann nach der Lehre
der Erfindung der Hubschlitten eine Konsole aufweisen, auf
der der Servomotor und der Kugelgewindetrieb für den Vor
schubschlitten angeordnet sind.
Die elektronische Steuereinrichtung, mit der die erfindungs
gemäße Maschine ausgerüstet ist, kann auf verschiedene Weise
verwirklicht sein. Sie arbeitet zweckmäßigerweise nach dem
NC-Prinzip, vorzugsweise nach dem CNC-Prinzip. Dabei steht
NC für Numerical Control, CNC für Computerized Numerical
Control.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu
sehen, daß die erfindungsgemäße Maschine ohne Schwierig
keiten in eine moderne Fertigung, die computergestützt ist,
integriert werden kann. Dabei arbeitet die erfindungsgemäße
Maschine mit sehr hoher Genauigkeit. Es lassen sich sehr
kurze Taktzeiten verwirklichen. Insbesondere besteht die
Möglichkeit, die elektronische Steuereinrichtung so auszu
legen, daß eine automatische Anschnitterkennung möglich ist
(DE 38 14 338 A1). Dazu wird eine an sich bekannte automa
tische Kontakterkennung zwischen Werkzeug und Werkstück
verwirklicht, die vorzugsweise auf einer Potentialtrennung
zwischen Werkzeug und Werkstück beruht. Hierzu sind entspre
chende Isolierungsmaßnahmen erforderlich. Bei einer Berüh
rung zwischen Werkzeug und Werkstück an einer Werkstelle
fällt das aufgebaute Potential mit einer rampenförmigen
Kennlinie ab, die an der Wirkstelle gewonnenen Meßsignale kön
nen über den Rechner ausgewertet werden, wobei die gewon
nenen Meßdaten schnell und präzise umgesetzt werden, so daß
der Arbeitshub ohne aufwendige Einrichtarbeiten durchgeführt
werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher
erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Maschine, teil
weise im Schnitt, Hubschlitten und Vorschubschlitten
sichtbar,
Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem
Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der
Fig. 1,
Fig. 3 im Maßstab der Fig. 2 einen Schnitt in Richtung B-B
durch den Gegenstand der Fig. 2,
Fig. 4 in gegenüber den Fig. 2 und 3 nochmals vergrößertem
Maßstab einen Schnitt in Richtung C-C durch den
Gegenstand der Fig. 2,
Fig. 5 im Maßstab der Fig. 4 einen Schnitt in Richtung D-D
durch den Gegenstand der Fig. 2,
Fig. 6 einen Schnitt in Richtung E-E durch den Gegenstand
der Fig. 4 und
Fig. 7 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1 im
Bereich der Hubsäule bei abgenommenem Aufspanntisch.
Die in den Figuren dargestellte Maschine ist für die
stoßende oder ziehende, spanende Bearbeitung eines metal
lischen Werkstückes bestimmt. Es mag sich insbesondere um
eine Nutmaschine handeln. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören
das Maschinengestell 1 mit Aufspanntisch 2 für ein zu
bearbeitendes Werkstück, eine Hubsäule 3 mit Hubschlitten 4
sowie mit dem Hubschlitten 4 verbundenem Vorschubschlitten 5
und ein Antrieb für die Hubbewegung (6) und die Vorschub
bewegung (7). Bei den Antrieben 6, 7 handelt es sich um
elektromotorische Antriebe.
Der Antrieb weist zumindest einen elektrischen Servomotor 6a
für die Hubbewegung auf. Der Antrieb 7 weist zumindest einen
elektrischen Servomotor 7a für die Vorschubbewegung auf, die
mit einem Übersetzungsgetriebe verbunden sind. Die Servo
motoren 6a, 7a sind mit Hilfe einer elektronischen Steuer
einrichtung steuerbar, was in der Fig. 1 durch ein
Schema angedeutet wurde.
Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 4 und 5
entnimmt man, daß der Hubschlitten 4 an einen Kugelgewinde
trieb 6b mit Spindel 6c und Spindelmutter 6d angeschlossen
ist. Die Spindel 6c ist von einem spielfreien Zahnriemen
trieb 8 angetrieben, der andererseits an den Antrieb 6 mit
Übersetzungsgetriebe für die Hubbewegung angeschlossen ist.
Der Vorschubschlitten 5 ist an einen Kugelgewindetrieb 7b
mit Spindel 7c und Spindelmutter 7d angeschlossen, dessen
Spindel 7c von einem spielfreien Zahnriementrieb 9 ange
trieben ist. Der Zahnriementrieb 9 ist andererseits an den
Antrieb 7 mit Übersetzungsgetriebe für die Vorschubbewegung
angeschlossen. Der Servomotor 7a für die Vorschubbewegung
sowie der zugeordnete Kugelgewindetrieb 7b fahren bei der
Hubbewegung für den Hubschlitten 4 mit.
Die elektronische Steuereinrichtung besitzt einen inte
grierten Rechner 10 und ist nach Maßgabe durchzuführender
Bearbeitungen programmierbar.
Im Ausführungsbeispiel sind die Antriebe 6, 7 jeweils mit
einem Servomotor 6a bzw. 7a ausgestattet worden. Sie könnten
auch zwei parallelgeschaltete Servomotore aufweisen, die auf
ein zentrales Übersetzungsgetriebe arbeiten, wenn eine große
Leistung verlangt wird. Die Servomotoren 6a, 7a mit ihrem
Übersetzungsgetriebe einerseits, die zugeordneten Kugel
gewindetriebe 6b, 7b andererseits sind achsparallel neben
einander angeordnet.
Von besonderer Bedeutung sind die Maßnahmen, die aus den
Fig. 3 bis 6 entnehmbar sind. Man erkennt, daß der
Kugelgewindetrieb 6b des Hubschlittens 4 in einem Hubsäulen
gestell angeordnet ist, welches aus einem Hohlprofil 11
besteht. Der Hubschlitten 4 ist im Ausführungsbeispiel mit
zwei Teilrundführungen 12 auf dem Hohlprofil 11 geführt. Das
Hohlprofil 11 besitzt einen quadratischen Querschnitt. Die
Teilrundführungen 12 liegen einander diametral gegenüber und
sind Halbrundführungen. Die Teilrundführungen 12 sind in dem
Bereich des Hubschlittens 4 angeordnet, der die Zerspan
kräfte aufzunehmen hat. Der Vorschubschlitten 5 ist in
bekannter Weise über spielfreie Wälzführungen mit dem Hub
schlitten 4 verbunden. Da diese Maßnahmen im einzelnen zum
Stand der Technik gehören, wurden sie aus Gründen der
Vereinfachung zeichnerisch nicht dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel zeigt die Ausführungsform, bei der
ein senkrechter Hub erfolgt. Man erkennt in der Fig. 1, daß
die Hubsäule 3 in dem Maschinengestell 1 im Bereich unter
halb des Aufspanntisches 2 angeordnet ist, wobei zwischen
Aufspanntisch 2, konkret zwischen der Abdeckplatte 13 des
Aufspanntisches 2 des Maschinengestells 1 und dem Auf
spanntisch 2 ein Freiraum 14 angeordnet ist, in dem der
Zahnriementrieb 8 für die Hubbewegung arbeitet. In der Fig.
6 erkennt man, daß der Hubschlitten eine Konsole 15
aufweist, auf der der Servomotor 7a und der Kugel
gewindetrieb 7b für den Vorschubschlitten angeordnet sind.
Claims (11)
1. Maschinenantrieb für die stoßende oder ziehende, spanende Bear
beitung eines metallischen Werkstückes, insbesondere Nut
maschine, - mit
Maschinengestell (1) mit Aufspanntisch (2) für ein zu bearbeitendes Werkstück,
Hubsäule (3) mit Hubschlitten (4) sowie mit dem Hubschlitten (4) verbundenem Vorschubschlitten (5) und
Antrieb (6 bzw. 7) für die Hubbewegung (6) bzw. die Vorschubbewegung (7),
wobei die Antriebe (6, 7) als elektromechanische Antriebe ausgeführt sind, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
Maschinengestell (1) mit Aufspanntisch (2) für ein zu bearbeitendes Werkstück,
Hubsäule (3) mit Hubschlitten (4) sowie mit dem Hubschlitten (4) verbundenem Vorschubschlitten (5) und
Antrieb (6 bzw. 7) für die Hubbewegung (6) bzw. die Vorschubbewegung (7),
wobei die Antriebe (6, 7) als elektromechanische Antriebe ausgeführt sind, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
- a) der Antrieb weist zumindest einen elektrischen Servomotor (6a) für die Hubbewegung und zumindest einen elektrischen Servomotor (7a) für die Vor schubbewegung auf, die mit einem Übersetzungs getriebe verbunden sind,
- b) die Servomotore (6a, 7a) sind mit Hilfe einer elektronischen Steuervorrichtung steuerbar,
- c) der Hubschlitten (4) ist an einen Kugelgewindetrieb (6b) mit Spindel (6c) und Spindelmutter (6d) ange schlossen, dessen Spindel (6c) von einem spiel freien Zahnriementrieb (8) angetrieben ist, der andererseits an den Abtrieb des Über setzungsgetriebes für die Hubbewegung angeschlossen ist,
- d) der Vorschubschlitten (5) ist an einen Kugel gewindetrieb (7b) mit Spindel (7c) und Spindel mutter (7d) angeschlossen, dessen Spindel (7c) von einem spielfreien Zahnriementrieb (9) angetrieben ist, der andererseits an den Abtrieb des Überset zungsgetriebes für die Vorschubbewegung angeschlos sen ist, und der Servomotor (7a) für die Vorschub bewegung sowie der zugeordnete Kugelgewindetrieb (7b) fahren bei der Hubbewegung des Hubschlittens (4) mit,
wobei die elektronische Steuereinrichtung einen integrierten
Rechner (10) aufweist sowie nach Maßgabe durchzuführender
Bearbeitungen programmierbar ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Antrieb (6) für die Hubbewegung zwei parallelgeschaltete
Servomotore aufweist, die auf ein zentrales Überset
zungsgetriebe arbeiten.
3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Servomotoren (6a, 7a) mit ihrem
Übersetzungsgetriebe einerseits und die zugeordneten Kugelge
windetriebe (6b, 7b) andererseits achsparallel nebeneinander
angeordnet sind.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kugelgewindetrieb (6b) des Hub
schlittens (4) in einem Hubsäulengestell angeordnet ist,
welches aus einem Hohlprofil (11) besteht, und daß der
Hubschlitten (4) mit zumindest zwei Teilrundführungen (12)
auf dem Hohlprofil (11) geführt ist.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilrundführungen (12) in dem Bereich des Hubschlittens (4)
angeordnet sind, der die Zerspankräfte aufzunehmen hat.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorschubschlitten (5) über spindel
freie Wälzführungen mit dem Hubschlitten (4) verbunden ist.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei
der Ausführungsform mit senkrechtem Hub die Hubsäule (3) in
dem Maschinengestell (1) im Bereich unterhalb des Aufspann
tisches (2) angeordnet ist und daß zwischen Aufspanntisch
(2) und Maschinengestell (1) ein Freiraum (14) angeordnet
ist, in dem der Zahnriementrieb (8) für die Hubbewegung
arbeitet.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hubschlitten (4) eine Konsole (15)
aufweist, auf der der Servomotor (7a) und der Kugel
gewindetrieb (7b) für den Vorschubschlitten (5) angeordnet
sind.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung nach dem
NC-Prinzip arbeitet.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung nach dem
CNC-Prinzip arbeitet.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
DE9218629U DE9218629U1 (de) | 1992-01-25 | 1992-01-25 | Maschine für die stoßende und/oder ziehende, spanende Bearbeitung eines metallischen Werkstückes |
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ID=6450249
Family Applications (1)
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