DE4315818A1 - Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen - Google Patents
Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schlittenantrieb für Maschinen und
Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergl.,
insbesondere für Werkzeugmaschinen mit vorwiegend in einer
Richtung belasteten Schlittensystemen, mit einem in den Schlit
ten integrierten Linearmotor.
Schlittenantriebe der eingangs bezeichneten Art mit integrier
tem Linearmotor, welcher den Schlitten direkt, also ohne Zwi
schenschaltung von Übersetzungsgliedern wie Gewindespindeln,
Zahnstangentrieben und dergl. antreibt, werden zunehmend dann
eingesetzt, wenn die Masse des Schlittens und die auf ihn wir
kenden Arbeitskräfte (zum Beispiel beim Bandschleifen oder
Drehen von Werkstücken) relativ klein sind.
Mit derartigen elektrischen Linearantrieben lassen sich beson
ders hohe dynamische Forderungen erfüllen, d. h. eine relativ
hohe Beschleunigung, Geschwindigkeit und Reaktionsschnelligkeit
des Schlittens erzielen.
Der Linearmotor für einen derartigen Schlittenantrieb muß dabei
so dimensioniert werden, daß seine maximale Kraft gleich ist
der maximalen äußeren Kraft auf den Schlitten plus dem Rei
bungswiderstand des Schlittens sowie plus einer bestimmten
Reserve für Beschleunigungen.
Diesem Dimensionierungskonzept sind bisher bei großen Arbeits
kräften im Hinblick auf Kosten und Platzbedarf praktische
Grenzen gesetzt, da ein entsprechend groß bemessener Linear
motor mit großen Strömen betrieben werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen,
die den Anwendungsbereich derartiger Schlittenantriebe erwei
tern sowie den Einsatz des Linearmotors effektiver und wirt
schaftlicher machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein den Schlit
ten beaufschlagendes, dem motorischen Antrieb überlagertes
Kraftglied, welches mit einer Gegenkraft zu der den Schlitten
in Richtung seiner Bewegungsbahn belastenden Arbeitskraft am
Schlitten angreifend angeordnet ist.
Im Sinne der Erfindung könnte diese Gegenkraft beispielsweise
durch ein mechanisches Federkraftsystem oder andere mechanische
Vorrichtungen, wie zum Beispiel durch eine auf den Schlitten
wirkende Gewichtskraft einer hängenden Masse, ausgeübt werden.
Im Hinblick auf die geforderte Dynamik des Schlittensystems ist
nach einer bevorzugten Ausgestaltung das Kraftglied hingegen
als druckbeaufschlagtes Kolben/Zylinder-System ausgebildet. Bei
dieser Ausgestaltung ist zum Beispiel ein hydraulisches System
denkbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist hingegen an ein
pneumatisches System gedacht, wobei vorschlagsgemäß das
Kolben/Zylinder-System an einen Druckspeicher angeschlossen
ist.
Zweckmäßigerweise ist der Druckspeicher über ein Regulierventil
mit einem Druckluftversorgungsnetz verbunden.
Um den vorgeschlagenen Schlittenantrieb auch bei einem diffe
renzierten Arbeitsablauf an einer Werkzeugmaschine einsetzen
zu können, bei der zum Beispiel die Grob- und Feinbearbeitung
aufeinanderfolgen, wird gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen,
daß bei sich ändernder Arbeitskraft auf den Schlitten während
eines Arbeitszyklus eine anpaßbare automatische Verstellbarkeit
der Gegenkraft in Form einer automatischen Einstellung des
Regulierventils bzw. einer automatischen Umschaltung des
Kolben/Zylinder-Systems auf einen anderen Druckspeicher vorge
sehen ist, der dann mit einem anderen Druck betrieben wird.
Diese Anordnung schließt auch die Möglichkeit ein, in bestimmten
Betriebsphasen der Maschine, in denen die Arbeitskräfte gering
oder gar Null sind, die Gegenkraft ganz auszuschalten.
Eine weitere steuerungstechnische Verfeinerung besteht nach
einem zusätzlichen Vorschlag darin, daß die Gegenkraft in
Abhängigkeit von der gemessenen Arbeitsbelastung der Maschine
durch direkte Messung der Arbeitskraft bzw. durch indirekte
Messung von mit der Arbeitskraft variierenden physikalischen
Größen, beispielsweise der Stromaufnahme des Linearmotors, der
Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs, dem Schallpegel des
Arbeitsprozesses und dergleichen einstellbar ist.
Zum Zwecke einer spezifischen Anpassung des Schlittenantriebs
für eine bevorzugte Einsatzmöglichkeit ist nach einer Weiter
bildung vorgesehen, daß das Kraftglied beim Einsatz in einer
CNC-Bandschleifmaschine mit einer Gegenkraft zu einer sich aus
den Schleifbandzugkräften sowie der Schleifdruckkraft durch
geometrische Addition zusammensetzenden Arbeitskraft am
Schlitten angreifend konzipiert ist.
Das Kraftglied ist nach einem zusätzlichen Vorschlag so ausge
legt, daß es mit einer die effektive äußere Schlittenbelastung
reduzierenden Gegenkraft am Schlitten angreifend konzipiert
ist.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß auch
bei großen auf den Schlitten wirkenden Arbeitskräften eine hohe
Dynamik des elektrischen Linearantriebs bzw. des Schlitten
systems gewährleistet ist, dessen Auslegung und Dimensionierung
sich nur noch an der durch die aufgebrachte Gegenkraft redu
zierten effektiven äußeren Schlittenbelastung zu orientieren
hat.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand
eines bevorzugten, die Erfindung nicht beschränkenden. Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Bandschleifeinheit einer CNC-Bandschleif
maschine in der Seitenansicht,
Fig. 2 ein Kräfteparallelogramm von auf den Schlitten
einwirkenden, sich zu einer Arbeitskraft zusammen
setzenden Kräften,
Fig. 3 eine Teildarstellung der Bandschleifeinheit im
Bereich des Schlittens
Fig. 4 einen Querschnitt durch den Schlittenantrieb,
Fig. 5 ein Kräftediagramm der während eines Arbeitszyklus
auf den Schlitten einwirkenden Kräfte und
Fig. 6 eine Kräftedarstellung der auf eine einheitliche
Wirkungslinie bezogenen, am Schlitten angreifenden
Kräfte.
Als Anwendungsbeispiel für den Einsatz eines erfindungsgemäßen
Schlittenantriebes ist in Fig. 1 eine Bandschleifeinheit 1
einer nicht weiter dargestellten CNC-Bandschleifmaschine zum
Schleifen der Konturen eines in Pfeilrichtung 2 drehenden
Profilkörpers 3 gezeigt.
Ein Schleifband 4 der Bandschleifeinheit 1 ist um eine
Antriebsrolle 6, um eine durch eine Feder 7 vorgespannte
Spannrolle 8, eine Umlenkrolle 9 und einen Stützschuh 11
herumgeführt, welcher an einem in Richtung der X-Achse des
Doppelpfeils 12 hin- und herfahrbaren bzw. der Kontur des
Profilkörpers 3 nachführbaren Schlitten 13 befestigt ist.
Der Schlitten 13 bildet gemäß Fig. 4 gemeinsam mit einem
integrierten Linearmotor einen Schlittenantrieb, der sich
zusammensetzt aus einer auf einem Wicklungsträger 14 befind
lichen Wicklung 16, zwei Magneten 17, 18, dem als Magnetträger
dienenden Schlittengrundkörper 19, einer als Rollenführung 21
ausgebildeten Linearführung 22 des Schlittens 13 und einem
Tragelement 23 für den Wicklungsträger 14.
Zusätzlich zum linearmotorischen Antrieb weist der Schlitten
antrieb ein in gleicher Richtung wirkendes, den Schlitten 13
direkt beaufschlagendes Kraftglied 24 auf, bestehend aus einem
pneumatischen Kolben/Zylinder-System, welches an einen den
Druck im Zylinder im wesentlichen konstanthaltenden Druck
speicher 26 angeschlossen ist, der über ein einstellbares
Regulierventil 27 mit einem Druckluftnetz 28 verbunden ist.
Beim Schleifen eines Rotationsprofils bzw. des Profilkörpers 3
gemäß Fig. 1 wirken unterschiedliche Kräfte in Gestalt der
Schleifbandzugkräfte FB₁, FB₂ und der Schleifdruckkraft Fs auf
den Schlitten 13 ein, die sich gemäß Fig. 2 in Form ihrer
Resultierenden in Bewegungsrichtung des Schlittens durch geome
trische Addition zur Arbeitskraft Fa zusammensetzen.
Die Belastung des Schlittens 13 durch die Arbeitskraft Fa
variiert gemäß dem Kraft-Zeit-Diagramm in Fig. 5 in ihrer
Größe mit der Höhe der gefahrenen Schleifleistung, kehrt aber
nie in der Richtung um, d. h. die äußere Kraft ist immer in
Plus-Richtung gerichtet.
Dieser äußeren Arbeitskraft Fa entgegengerichtet bzw. in der
Wirkungsrichtung des linearmotorischen Antriebs wird durch das
Kraftglied 24 eine Gegenkraft Fg auf den Schlitten 13 ausgeübt,
welche gemäß dem Kraft-Zeit-Diagramm in Fig. 5 und der Dar
stellung gemäß Fig. 6 die effektive äußere Schlittenbelastung
auf Fe = Fa - Fg reduziert, an der sich die Dimensionierung des
linearmotorischen Schlittenantriebs orientiert, welcher in
Leistung (Stromaufnahme) und Größe entsprechend schwächer und
kleiner ausgelegt werden kann.
Claims (8)
1. Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-
Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen, insbesondere für
Werkzeugmaschinen mit vorwiegend in einer Richtung belasteten
Schlittensystemen, mit einem in den Schlitten integrierten
Linearmotor, gekennzeichnet durch ein den Schlitten (13) beauf
schlagendes, dem motorischen Antrieb überlagertes Kraftglied
(24), welches mit einer Gegenkraft Fg zu der den Schlitten in
Richtung seiner Bewegungsbahn belastenden Arbeitskraft Fa am
Schlitten angreifend angeordnet ist.
2. Schlittenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kraftglied (24) als druckbeaufschlagtes Kolben/Zylinder-
System ausgebildet ist.
3. Schlittenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kolben/Zylinder-System 24 an einen Druckspeicher (26)
angeschlossen ist.
4. Schlittenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckspeicher (26) über ein Regulierventil (27) mit
einem Druckluftversorgungsnetz (28) verbunden ist.
5. Schlittenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß bei sich ändernder Arbeitskraft auf den
Schlitten (13) während eines Arbeitszyklus eine anpaßbare,
automatische Verstellbarkeit der Gegenkraft Fg in Form einer
automatischen Einstellung des Regulierventils (27) bzw. einer
automatischen Umschaltung des Kolben/Zylinder-Systems (24) auf
einen anderen Druckspeicher (26) vorgesehen ist.
6. Schlittenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gegenkraft Fg in Abhängigkeit von der
gemessenen Arbeitsbelastung der Maschine durch direkte Messung
der Arbeitskraft Fa bzw. durch indirekte Messung von mit der
Arbeitskraft variierenden physikalischen Größen, beispielsweise
der Stromaufnahme des Linearmotors, der Leistungsaufnahme des
Werkzeugantriebs, dem Schallpegel des Arbeitsprozesses und
dergleichen einstellbar ist.
7. Schlittenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kraftglied (24) beim Einsatz in einer
CNC-Bandschleifmaschine mit einer Gegenkraft Fg zu einer sich
aus den Schleifbandzugkräften FB₁ und FB₂ sowie der Schleif
druckkraft Fs durch geometrische Addition zusammensetzenden
Arbeitskraft Fa am Schlitten (13) angreifend konzipiert ist.
8. Schlittenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kraftglied (24) mit einer die effektive
äußere Schlittenbelastung auf Fe nach der Funktion Fa - Fg
reduzierenden Gegenkraft am Schlitten (13) angreifend konzi
piert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934315818 DE4315818A1 (de) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934315818 DE4315818A1 (de) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4315818A1 true DE4315818A1 (de) | 1994-11-17 |
Family
ID=6487879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19934315818 Withdrawn DE4315818A1 (de) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen |
Country Status (1)
Country | Link |
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