WO2003076125A1 - Vorrichtung zum formgeben oder prüfen von körpern - Google Patents

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WO2003076125A1
WO2003076125A1 PCT/EP2002/002861 EP0202861W WO03076125A1 WO 2003076125 A1 WO2003076125 A1 WO 2003076125A1 EP 0202861 W EP0202861 W EP 0202861W WO 03076125 A1 WO03076125 A1 WO 03076125A1
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mixture
sand
filled
grains
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PCT/EP2002/002861
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Heinz Adams
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Freis, Franz
Freis, Horst
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    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B23Q11/1084—Arrangements for cooling or lubricating tools or work specially adapted for being fitted to different kinds of machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/01—Vibration-dampers; Shock-absorbers using friction between loose particles, e.g. sand
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/006—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium characterised by the nature of the damping medium, e.g. biodegradable

Definitions

  • the invention relates to a device for shaping or testing bodies.
  • Shaping means the shaping of bodies or objects, in which the body is shaped, for example, by cutting or non-cutting.
  • Testing of bodies in the context of the invention is to be understood to mean the measurement of properties, e.g. mechanical properties, as is the case with material testing, or the observation of bodies.
  • the invention relates to devices in which vibrations occur either during shaping or during testing, which can then spread to the entire device or also influence the actual shaping process.
  • the invention relates to devices in which these types of vibrations are damped. It also relates to the damping of vibrations which act on the device from outside the actual device or are transmitted to the device by means of units which are connected to the device. Vibrations in the sense of the invention are not only mechanical vibrations, but also sound vibrations.
  • the devices to which the invention relates are composed of several parts. Once from the actual shaping tool and other parts of the device, also called assemblies. The same also applies to devices that are used for testing or examining. Machine tools may be mentioned in the first place as an example of a device for shaping.
  • Machine tools include, for example, a whole series of parts, also called assemblies, which particularly include the base frame (Machine bed), headstock, tailstock, steady rests, roller stands, supports, on which, for example, a milling attachment can be attached, etc.
  • assemblies which particularly include the base frame (Machine bed), headstock, tailstock, steady rests, roller stands, supports, on which, for example, a milling attachment can be attached, etc.
  • DE 3 206 735 A 1 describes a machine tool, in particular a grinding machine, in which at least the machine bed is constructed as a hollow body in a welded construction and in which at least parts of the Cavity are filled with a granular bulk material that remains permanently in the state of a loose fill.
  • Quartz sand with a grain size of 0.5 to 3 mm in diameter is preferably used as bulk material, but the damping behavior of the components according to this published specification leaves something to be desired; there are also problems filling the cavities.
  • CH 638 880 A5 also describes machine tools in which machine parts such as frames, housings or base plates have cavities between walls, which are filled with a mixture of gravel, sand and a synthetic resin that acts as a binder, as well as other additives.
  • the filling is in the form of a solid block.
  • the damping behavior leaves something to be desired; there is also the risk that geometric changes in the filling occur when the resin hardens.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for shaping or testing bodies which has an improved damping behavior, in which the filling material in the cavities of the assembly is uniform and if necessary. is better filled and can be produced inexpensively.
  • Another object of the invention is to provide a corresponding device in which, for the device bed or machine bed, a compact and solid welded construction can be optimally designed for the device bed or machine bed, which can withstand the stresses of bending, torsion, vibrations, etc counteracts optimally.
  • Another object of the invention is to provide a corresponding device in which the walls of the hollow bodies of the assemblies ensure good mechanical strength and which ensure a long service life and greater accuracy in the shaping or testing of bodies.
  • Another object of the invention is to provide a device which exhibits excellent damping behavior over a wide frequency range.
  • This object is achieved by a device for shaping or testing bodies, the device having assemblies which are wholly or partly filled with a mixture of liquid and granular solid and the mixture has a pulpy consistency. All or part of the assemblies are preferably of welded construction.
  • Sand, in particular quartz sand, is particularly suitable as a granular solid.
  • the grains are preferably coarse-grained, in particular they have corners and edges. Broken or ground grains are particularly suitable.
  • the grains consist of ground sand.
  • Sieved sand is also suitable. Mixtures of sieved and ground sand are also advantageous.
  • the grains preferably have an average diameter in the range from approximately 0.1 to 0.7, in particular 0.2 to 0.5 mm. It is also possible to use grains with a larger grain size up to about 5 mm or smaller grain sizes up to 0.01 mm.
  • the granular solid can comprise a single material, such as sand or quartz sand, but a mixture of different solids can also be used.
  • Salts metals such as lead, non-metals, metal oxides, plastics, grains, wood, ores, slags and the like can also be used as the granular solid. These particularly suitable substances can also be used alone or in a mixture.
  • liquids can be taken as liquids which are liquid under the working conditions of the machine tools. This includes water and especially oils.
  • the liquid used should not dissolve the granular solid. Combinations such as sand, quartz sand, metals, wood, resins, slags with water are very suitable. Liquids which do not dissolve the salts, for example oils, are suitable for salts.
  • oils can be thick or thin. Oils obtained from renewable raw materials are very suitable. Rapeseed oil is particularly worth mentioning here, but machine oil or synthetic oils are also very suitable.
  • Liquids in particular oils, which are biodegradable are preferred.
  • the ratio of liquid to granular solid in the mixture can be varied within relatively wide limits.
  • Porridge-like consistency within the meaning of the invention is particularly given when the voids in the mixture between the individual grains are essentially filled with the liquid, but the grains themselves are still in contact with one another and only a more or less thin, film-like layer on the contact surfaces the liquid is present, but it can also be interrupted.
  • damping agents for filling cavities of assemblies of devices for shaping or testing bodies with a mushy consistency comprising a mixture of granular solids and a liquid, the mixture being composed of 65 to 85%, preferably 70 to 80% effective volume solid and the rest 100% liquid.
  • the effective volume is to be understood as the actual volume of the solid mass, as can be determined, for example, in an overflow vessel (displaced amount of liquid).
  • Another object of the invention is therefore the damping means described above.
  • liquid is matched to the temperature condition under which the device is to operate. For example, at temperatures below zero, liquids are to be taken which are then still liquid or contain an additive which prevents the liquid from solidifying.
  • the assemblies which in particular comprise a machine bed or a corresponding device bed, tailstock, support, steady rest, roller block and attachments on support such as milling attachments, etc., consist predominantly of welded steel sheet.
  • the filling material 7 is at least filled in a cavity 15, and a part of the existing cavities can also be filled. In a special embodiment of the invention, the cavities are filled alternately.
  • the assembly preferably has a closable opening 9 in an outer wall, through which the filling material can be filled into the assembly in the form of a pulp or a suspension. It is advantageous if at least part of the assembly has strut plates 14, at least part of which has an opening 10 to the adjacent cavities 15.
  • the mixture of liquid and granular solid can advantageously additionally contain an anti-corrosion agent.
  • Other additives such as surface-active agents, bactericidal substances, thixotropic agents and the like. can also be used.
  • the machine bed or fixture bed can also be designed as a double bed.
  • the processing machine (machine tool) has a functional welded design and can be designed according to the stresses.
  • the welding component is designed so that there are hollow bodies in the machine bed, support, headstock, tailstock and associated components, in which the walls absolutely guarantee the mechanical strength.
  • the welded construction enables economical manufacture compared to cast construction. There are no model costs.
  • the cavities are filled with a mixture of a liquid and the solid, granular material such as sand with a paste-like consistency, which results in excellent damping behavior and the frequency range is increased outstandingly.
  • Quartz sand is particularly suitable as sand.
  • the use of the mixture consisting of solid granular material such as quartz sand and liquid achieves a higher density and thus a higher weight of the filling.
  • the cavities between the adjacent grains are also filled with liquid.
  • the vibration behavior is significantly improved and the vibrations are thus greatly reduced, which also has a very positive influence on the processing result of the processing machine or the test result of the device.
  • the service life is increased significantly, and this results in a very good cost reduction.
  • the contents can also fill the cavities much better.
  • the smallest rooms can be filled quickly and easily.
  • the weight of the mass is increased very inexpensively.
  • the filling takes place via specially provided filling holes, which can be sealed airtight with a sealing plug.
  • a steaming medium with a paste-like consistency which is made up of a finely divided solid and a liquid. At least 80% of the finely divided solid should have a particle size of less than 10 ⁇ m. These finely divided solids are said to influence the structural viscosity of the damping medium and ensure the colloidal stability of the paste.
  • the examples show that the proportion of liquid is 50% by weight, which means that the hydraulic properties of the liquid used are still to be largely retained.
  • the damping medium described there should work hydraulically and is therefore suitable for use in engine mounts, paddle steamers and the like. intended. In this respect, the damping medium described there differs fundamentally from the mixture of mushy consistency of liquid and granular solid, which is used according to the invention.
  • Figure 1 is a representation of a machine tool with filled cavities.
  • Figure 2 shows a cross section through the machine bed with the filling holes in the strut plates.
  • Figure 3 representation of a filling hole with a plug.
  • Figure 4 shows the structure of a solid lathe bed.
  • Figure 5 representation of a double bed variant of a heavy duty lathe or a machine tool.
  • a machine bed 1 and a headstock 2 are firmly connected.
  • the support 4 is constructed to be movable in the Z and X axes on the machine bed guides 13.
  • the tailstock 3 is placed opposite the headstock 2 on the guides 13 and can be moved on the guides 13 if necessary.
  • Roller head 5 and steady rest 6 can be positioned and fastened on the guides 13 between the headstock 2 and tailstock 3 if necessary. All machine components such as machine bed 1, headstock 2, tailstock 3, support 4, steady rest 6, roller block 5 or possibly milling unit on support 4 are filled with the mixture 7.
  • the cross section of the machine bed 1 is shown in FIG.
  • strut plates 14 are welded into all assemblies.
  • the strut plates 14 have openings 10 or bores 10 in order to fill all cavities 15 with the filling material 7.
  • the welded structure 12 can be designed so that all the cavities 15 are filled, or only precisely defined beforehand.
  • a plug 11 is shown, which closes the filled cavities 15 airtight.
  • the sealing plug 11 can be welded or it can also be screwed.
  • FIG. 5 shows a divided machine bed in which bed I carries the support and bed II the tailstock, headstock, steady rest and roller block.
  • the invention is particularly advantageous in the case of large machine tools, since, among other things, due to the combination of the welded construction and the special filling, machines can be produced which are to be counted in the area of large machines, i.e. Machines with sizes of 3 length and more e.g. B. 6 or 8 m and above.
  • the massive machine bed welded construction has the great advantage over the assembled bed made of hollow profiles (see CH 683 076 A5) that the freely selectable wall thicknesses can be optimally designed and designed according to the stresses and thus a much higher rigidity is achieved. Furthermore, gusset plates, struts, etc. can be used where the stresses demand.
  • wall thicknesses from 6 mm to 80 mm and more can be realized very easily. Thanks to the freely selectable wall thicknesses, massive welded constructions are possible that can accommodate workpiece weights of 200 tons and more.
  • the tool life is extremely increased due to the excellent damping behavior, so that excellent turning and milling is possible over a longer period of time.
  • the machine tool according to the invention is therefore also particularly suitable for turn-mill machines, which e.g. have a special milling unit on the support.
  • the designs of the machine bed as a double bed which are possible according to the invention are also particularly advantageous. This makes it possible to machine very large workpiece dimensions, e.g. Workpieces with diameters of 1, 5 m and more, such as 3 or 4 m and beyond.
  • Devices for forming bodies in the sense of the invention include Machine tools with cutting shapes such as lathes, milling machines, drilling machines, planing machines, grinding machines, lapping machines, honing machines, also crushing machines, etc. those that work like mills and, for example, have corresponding rollers.
  • Molding devices according to the invention also include devices with non-cutting shaping, such as bending machines, embossing machines, punching machines, presses or scissors, as well as rolling mills, mills, printing machines, weaving machines, knitting machines and the like. can be designed according to the invention.
  • Devices for checking bodies include, for example, microscopes, computer tomographs, X-ray apparatus and the like. in short, devices where it is also important that the actual Test process can be carried out with as little vibration as possible or with damped vibration.
  • Machine bed headstock tailstock support roller block steady rest filling material (pulpy mixture of solids such as quartz sand and liquid) revolver filling hole breakthrough for filling the cavities sealing plug for filling hole welded construction guide bracing plate cavity fastening recess divided machine bed I and II for heavy-duty lathes

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Formgeben oder Prüfen von Körpern wie Werkzeugmaschine insbesondere Drehmaschinen beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hohlräume der Baugruppen ganz oder teilweise mit einer Mischung aus einer Flüssigkeit und körnigem Feststoff breiiger Konsistenz gefüllt sind. Die Flüssigkeit kann biologisch abbaubar sein. Die Vorrichtungen weisen verbessertes Dämpfungsverhalten über einen großen Frequenzbereich auf, haben längere Standzeiten und höhere Präzision und lassen sich vorteilhaft als große Konstruktionen mit Längen über 3 m herstellen.

Description

Vorrichtung zum Formgeben oder Prüfen von Körpern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formgeben oder Prüfen von Körpern. Dabei ist unter Formgeben das Formen von Körpern bzw. Gegenständen zu verstehen, bei dem der Körper beispielsweise spanend oder spanlos geformt wird. Unter Prüfen von Körpern im Rahmen der Erfindung ist zu verstehen das Messen von Eigenschaften, z.B. mechanische Eigenschaften, wie es bei der Werkstoffprüfung der Fall ist, oder auch das Beobachten von Körpern.
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, bei denen entweder beim Formgeben oder bei der Prüfung Schwingungen entstehen, die sich dann auf die gesamte Vorrichtung ausbreiten können oder auch den eigentlichen Formgebungsvorgang beeinflussen. Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, bei denen diese Art von Schwingungen gedämpft werden. Sie betrifft auch das Dämpfen von Schwingungen, die von außerhalb der eigentlichen Vorrichtung auf die Vorrichtung einwirken oder durch Aggregate, welche mit der Vorrichtung verbunden sind, auf die Vorrichtung übertragen werden. Unter Schwingungen im Sinne der Erfindung sind nicht nur mechanische Schwingungen zu verstehen, sondern auch Schallschwingungen.
Die Vorrichtungen, aufweiche sich die Erfindung bezieht, setzen sich aus mehreren Teilen zusammen. Einmal aus dem eigentlichen Formgebungswerkzeug sowie anderen Teilen der Vorrichtung, auch Baugruppen genannt. Das gleiche gilt auch für Vorrichtungen, die zum Prüfen bzw. Untersuchen eingesetzt werden. Als Beispiel für eine Vorrichtung zum Formgeben seien an erster Stelle Werkzeugmaschinen genannt.
Werkzeugmaschinen umfassen beispielsweise eine ganze Reihe von Teilen, auch Baugruppen genannt, wozu insbesondere zu zählen sind das Grundgestell (Maschinenbett), Spindelstock, Reitstock, Lünetten, Rollenböcke, Supporte, auf dem beispielsweise ein Fräsaufsatz aufgebracht sein kann, u.a.m.
Nähere Angaben über derartige Baugruppen und verschiedene Werkzeugmaschinen sind z.B. im Taschenbuch für Maschinenbau „Dubbel", Springer- Verlag, Berlin Heidelberg 1997 unter den Seiten T 1 bis T 109 zu entnehmen. Auf die Offenbarung in diesem Taschenbuch wird sich hier ausdrücklich bezogen.
Diese Baugruppen werden vielfach als Gußkonstruktion gefertigt. Baugruppen aus Metallguß unterliegen aber einer nicht unerheblichen Bruchgefahr, dies trifft insbesondere bei größeren Drehmaschinen zu. Darüber hinaus wird es um so schwieriger, eine Gußkonstruktion herzustellen, je größer die Maschinen ausgeführt werden sollten. Dies ist insbesondere bei Konstruktionen über 3 m Größe der Fall.
Durch gesteigerte Leistungen wie höhere Drehzahlen und höhere Vorschübe werden die einzelnen Komponenten höheren Belastungen ausgesetzt.
Einwirkende Störungen wie Vibration, Stöße, Schallschwingungen können zu grundlegenden Genauigkeitsproblemen führen.
Es ist bekannt, die Wirkung dieser Einflüsse durch Vergrößern der Masse von Maschinenbett und den dazugehörenden Komponenten und somit das Schwingen zu verringern.
So wird in der DE 3 206 735 A 1 eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schleifmaschine beschrieben, bei der wenigstens das Maschinenbett in Schweißbauweise als Hohlköφer ausgebildet ist und bei der wenigstens Teile des Hohlraums durch ein körniges und dauernd im Zustand einer losen Schüttung bleibendes Schüttgut gefüllt sind.
Als Schüttgut wird bevorzugt Quarzsand mit einer Korngröße von 0,5 bis 3 mm Durchmesser verwendet, jedoch läßt das Dämpfungsverhalten der Bauteile gemäß dieser Offenlegungsschrift zu wünschen übrig; auch treten Probleme beim Füllen der Hohlräume auf.
Diese Probleme treten auch mit Werkzeugmaschinen mit einem Maschinenbett auf, wie es in der WO 96/35548 beschrieben wird.
Auch in der CH 638 880 A5 werden Werkzeugmaschinen beschrieben, bei denen Maschinenteile wie Rahmen, Gehäuse oder Grundplatten zwischen Wandungen befindliche Hohlräume aufweisen, die mit einem Gemenge aus Kies, Sand und einem als Bindemittel wirkenden Kunstharz sowie sonstigen Zuschlägen aufgefüllt sind. Die Füllung liegt als fester Block vor. Auch hier läßt das Dämpfungsverhalten zu wünschen übrig; ferner besteht die Gefahr, daß beim Aushärten des Harzes geometrische Veränderungen der Füllung auftreten.
Ähnliche Probleme stellen sich bei Vorrichtungen zum Prüfen von Körpern wie Werkstücken, wobei es besonders darauf ankommt, daß während der Prüfung der zu untersuchende Köφer nicht durch Schwingungen beeinflußt wird, so daß dadurch das Meßergebnis ungenau oder verfälscht wird. Ähnliche Probleme entstehen auch zum Beispiel bei Untersuchungen von Proben mittels eines Mikroskops, wo es auf eine genaue Erfassung des zu beobachtenden Gegenstands ankommt und wo Schwingungen zu einem Verfälschen des erhaltenen Bildes führen können. So können bei diffizilen Untersuchungen Schwingungen äußerst gravierend stören, die von außen auf die Untersuchungsvorrichtung einwirken, z.B. Gebäudeschwingungen oder Schwingungen, die beispielsweise der Tisch vollbringt, auf dem das Mikroskop aufgestellt ist. Häufig stören bei derartigen Vorrichtungen auch Aggregate, welche mit der Vorrichtung verbunden sind, z.B. Kühlaggregate, die mit ihren Schwingungen nachteilig auf den Formgebungsoder Untersuchungsvorgang einwirken.
Obwohl bereits eine ganze Reihe von Vorrichtungen zum Formgeben oder Prüfen von Köφern wie z.B. Werkzeugmaschinen bekannt sind, die mit einem Füllgut ganz oder teilweise ausgefüllt sind, besteht noch ein Bedürfnis nach verbesserten Vorrichtungen zur Formgebung oder Prüfung von Köφern.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Formgeben oder Prüfen von Köφern zur Verfügung zu stellen, die ein verbessertes Dämpfungsverhalten aufweist, bei der das Füllgut in den Hohlräumen der Baugruppe gleichmäßig und ggfls. besser angefüllt ist und die sich kostengünstig herstellen läßt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem für das Vorrichtungsbett bzw. Maschinenbett durch die freie Wahl der Wandstärken eine kompakte und massive Schweißkonstruktion optimal gestaltet werden kann, die den Beanspruchungen von Biegung, Torsion, Schwingungen usw. optimal entgegenwirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die Wände der Hohlköφer der Baugruppen eine gute mechanische Festigkeit gewährleisten und die eine lange Standzeit und eine größere Genauigkeit bei der Formgebung bzw. bei der Prüfung von Köφern gewährleistet.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur Verfugung zu stellen, die über einen weiten Frequenzbereich ein hervorragendes Dämpfungsverhalten zeigt. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Formgeben oder Prüfen von Köφern, wobei die Vorrichtung Baugruppen aufweist, welche ganz oder teilweise mit einer Mischung aus Flüssigkeit und körnigem Feststoff gefüllt sind und die Mischung eine breiige Konsistenz hat. Vorzugsweise sind die Baugruppen insgesamt oder teilweise in Schweißkonstruktion ausgebildet. Als körniger Feststoff ist Sand, insbesondere Quarzsand, besonders geeignet. Die Körner sind vorzugsweise grobkörnig, sie weisen insbesondere Ecken und Kanten auf. Besonders geeignet sind gebrochene oder gemahlene Körner.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die Körner aus gemahlenem Sand. Auch gesiebter Sand ist geeignet. Vorteilhaft sind auch Mischungen aus gesiebtem und gemahlenem Sand.
Bevorzugt weisen die Körner einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 0,1 bis 0,7, insbesondere 0,2 bis 0,5 mm. Es ist auch möglich, Körner mit einer größeren Körnung bis etwa 5 mm einzusetzen oder kleinere Körnung bis zu 0,01 mm.
Der körnige Feststoff kann ein einziges Material umfassen, wie beispielsweise Sand oder Quarzsand, es kann aber auch eine Mischung von verschiedenen Feststoffen eingesetzt werden.
Als körniger Feststoff können unter anderem auch Salze, Metalle wie Blei, Nichtmetalle, Metalloxide, Kunststoff, Körner, Holz, Erze, Schlacken und dergleichen eingesetzt werden. Auch diese besonders geeigneten Stoffe können allein oder in Mischung verwendet werden.
Als Flüssigkeit können grundsätzlich alle Flüssigkeiten genommen werden, welche bei den Arbeitsbedingungen der Werkzeugmaschinen flüssig sind. Hierzu gehören Wasser und insbesondere Öle. Die eingesetzte Flüssigkeit soll den kömigen Feststoff nicht lösen. So sind Kombinationen wie Sand, Quarzsand, Metalle, Holz, Harze, Schlacken mit Wasser sehr geeignet. Für Salze sind Flüssigkeiten geeignet, welche die Salze nicht auflösen, z.B. Öle.
Die Öle können dick oder dünnflüssig sein. Sehr geeignet sind Öle, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Hier ist insbesondere Rapsöl zu nennen, aber auch Maschinenöl oder synthetische Öle sind sehr geeignet.
Bevorzugt werden Flüssigkeiten, insbesondere Öle, welche biologisch abbaubar sind.
Das Verhältnis von Flüssigkeit zu kömigem Feststoff in der Mischung kann in verhältnismäßig weiten Grenzen variiert werden.
Breiige Konsistenz im Sinne der Erfindung ist insbesondere gegeben, wenn in der Mischung die Hohlräume zwischen den einzelnen Körnern im wesentlichen mit der Flüssigkeit ausgefüllt sind, die Kömer selbst aber noch miteinander in Kontakt stehen und an den Berührungsflächen lediglich eine mehr oder weniger dünne, filmartige Schicht der Flüssigkeit vorhanden ist, die aber auch unterbrochen sein kann.
Besonders geeignet im Rahmen der Erfindung sind Dämpfungsmittel zum Füllen von Hohlräumen von Baugruppen von Vorrichtungen zum Formgeben oder Prüfen von Köφern mit einer breiigen Konsistenz umfassend ein Gemisch aus kömigen Feststoffen und einer Flüssigkeit, wobei sich das Gemisch zusammensetzt aus 65 bis 85 %, vorzugsweise 70 bis 80 % effektiven Volumen Festköφer und Rest zu 100 Volumenprozent Flüssigkeit. Unter effektivem Volumen ist das tatsächliche Volumen der Feststoffmasse zu verstehen, wie sie beispielsweise in einem Überlaufgefäß (verdrängte Flüssigkeitsmenge) bestimmt werden kann. Ein weiter Gegenstand der Erfindung ist deshalb das vorstehend beschriebene Dämpfungsmittel.
Es versteht sich von selbst, daß die Flüssigkeit auf die Temperaturbedingung abgestimmt ist, unter welchen die Vorrichtung arbeiten soll. So sind bei Temperaturen beispielsweise unter Null Flüssigkeiten zu nehmen, die dann noch flüssig sind oder ein Zusatzmittel enthalten, welches ein Erstarren der Flüssigkeit verhindert.
Sehr geeignet sind Mischungen aus kömigem Feststoff und Flüssigkeit, die eine Dichte von 1,7 bis 2,0 g/cm3, insbesondere 1,8 bis 1,9 g/cm3 aufweisen.
Die Baugruppen, welche insbesondere Maschinenbett oder ein entsprechendes Vorrichtungsbett, Reitstock, Support, Lünette, Rollenbock und Aufsätze auf Support wie Fräsaufsätze usw. umfassen, bestehen vorwiegend aus verschweißtem Stahlblech.
Das Füllgut 7 ist wenigstens in einem Hohlraum 15 eingefüllt, es kann auch ein Teil der vorhandenen Hohlräume gefüllt sein. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Hohlräume wechselweise gefüllt.
Bevorzugt weist die Baugruppe in einer Außenwand eine verschließbare Öffnung 9 auf, durch welche das Füllgut in Form eines Breis oder einer Suspension in die Baugruppe einfüllbar ist. Es ist vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Baugruppe Verstrebungsbleche 14 aufweist, von denen mindestens ein Teil einen Durchbruch 10 zu den benachbarten Hohlräumen 15 aufweist. Das Gemisch aus Flüssigkeit und kömigem Feststoff kann vorteilhaft zusätzlich ein Antikorrosionsmittel enthalten. Andere Additive wie oberflächenaktive Mittel, bakterizid wirkende Stoffe, Thixotropiemittel udgl. können ebenfalls eingesetzt werden.
Das Maschinenbett oder Vorrichtungsbett kann auch als Doppelbett ausgeführt sein.
Die Bearbeitungsmaschine (Werkzeugmaschine) ist in funktionsgerechter Schweißkonstruktion ausgeführt und kann entsprechend den Beanspruchungen ausgelegt werden.
Die Schweißkomponente ist so gestaltet, daß sich bei dem Maschinenbett, Support, Spindelstock, Reitstock und dazugehörigen Komponenten Hohlköφer ergeben, bei denen die Wände die mechanische Festigkeit absolut gewährleisten.
Die Schweißkonstruktion ermöglicht eine kostengünstige Fertigung gegenüber Gußkonstruktion. Es fallen keine Modellkosten an.
Die Hohlräume werden mit einer Mischung aus einer Flüssigkeit und dem festen kömigen Gut wie Sand mit einer breiähnlichen Konsistenz gefüllt, wodurch ein hervorragendes Dämpfungsverhalten bewirkt und die Frequenzbreite hervorragend erhöht wird. Als Sand ist Quarzsand besonders geeignet.
Gegenüber dem Füllen nur mit Quarzsand entsprechend DE 32 06 735 AI, wird mit dem Einsatz der Mischung bestehend aus festem kömigen Material wie Quarzsand und Flüssigkeit eine höhere Dichte und somit ein höheres Gewicht der Füllung erzielt. Die Hohlräume zwischen den aneinander liegenden Körnern werden zusätzlich mit Flüssigkeit ausgefüllt. Das Vibrationsverhalten wird wesentlich verbessert und die Schwingungen werden somit stark reduziert, was auch sehr positiv das Bearbeitungsergebnis der Bearbeitungsmaschine bzw. das Prüfungsergebnis der Vorrichtung beeinflußt. Die Standzeit wird wesentlich erhöht, und daraus resultiert eine sehr gute Kostenreduzierung.
Das Füllgut kann auch wesentlich besser die Hohlräume ausfüllen. Die kleinsten Räume können schnell und einfach gefüllt werden. Das Gewicht der Masse wird sehr kostengünstig erhöht.
Das Füllen erfolgt über speziell vorgesehene Füllbohrungen, die mit einem Verschlußstopfen luftdicht abgeschlossen werden können.
Zwar wird in der DE 32 07 654 ein Dämpfmedium mit pastenartiger Konsistenz beschrieben, das aufgebaut ist aus einem fein verteilten Feststoff und einer Flüssigkeit. Der fein verteilte Feststoff soll zu mindestens 80 % eine Teilchengröße von weniger als 10 μm aufweisen. Diese fein verteilten Feststoffe sollen die Strukturviskosität des Dämpfmediums beeinflussen und die kolloidale Stabilität der Paste gewährleisten. Den Beispielen ist zu entnehmen, daß der Anteil von Flüssigkeit 50 Gew.-% beträgt, was bedeutet, daß die hydraulischen Eeigenschaften der verwendeten Flüssigkeit noch zu einem Großteil erhalten bleiben soll. Das dort beschriebene Dämpfmedium soll hydraulisch arbeiten und ist deshalb für den Einsatz in Motorlagern, Raddampfern udgl. vorgesehen. Insoweit unterscheidet sich das dort beschriebene Dämpfmedium grundsätzlich von der Mischung breiiger Konsistenz aus Flüssigkeit und kömigem Feststoff, welche gemäß der Erfindung zum Einsatz gelangt.
Hinweise, daß in der DE 32 07 654 beschriebene Dämpfmedium bei Vorrichtungen zum Formgeben oder Prüfen von Köφem gemäß der Erfindung in der Weise, wie es die Erfindung lehrt, einzusetzen, finden sich in dieser deutschen Patentanmeldung nicht. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Darstellung einer Werkzeugmaschine mit gefüllten Hohlräumen.
Figur 2 einen Querschnitt durch das Maschinenbett mit den Füllbohrungen in den Verstrebungsblechen.
Figur 3 Darstellung einer Füllbohrung mit Verschlußstopfen.
Figur 4 Darstellung der Struktur eines massiven Drehmaschinenbettes.
Figur 5 Darstellung einer Doppelbett-Variante von einer Schwerdrehmaschine oder einer Werkzeugmaschine.
In Figur 1 sind ein Maschinenbett 1 und ein Spindelstock 2 fest miteinander verbunden. Auf den Maschinenbettfuhrungen 13 ist der Support 4 in Z- und X-Achse verfahrbar aufgebaut. Der Reitstock 3 ist gegenüber dem Spindelstock 2 auf den Führungen 13 plaziert und kann bei Bedarf auf den Führungen 13 verschoben werden. Zwischen Spindelstock 2 und Reitstock 3 können Rollenbock 5 und Lünette 6 bei Bedarf auf den Führungen 13 positioniert und befestigt werden. Alle Maschinenkomponenten wie Maschinenbett 1, Spindelstock 2, Reitstock 3, Support 4, Lünette 6, Rollenbock 5 oder eventuell Fräseinheit auf Support 4 werden mit der Mischung 7 gefüllt.
In Figur 2 ist der Querschnitt von dem Maschinenbett 1 dargestellt. Zur Versteifung der Maschine sind in allen Baugruppen Verstrebungsbleche 14 eingeschweißt. Die Verstrebungsbleche 14 haben Durchbrüche 10 bzw. Bohrungen 10 um alle Hohlräume 15 mit dem Füllgut 7 zu befüllen. Die Schweißkonstruktion 12 kann so ausgelegt werden, daß alle Hohlräume 15 gefüllt werden, oder nur vorher genau festgelegte.
In Figur 3 ist ein Verschlußstopfen 11 dargestellt, der die gefüllten Hohlräume 15 luftdicht verschließt. Der Verschlußstopfen 11 kann verschweißt werden oder auch verschraubbar angeordnet werden.
Durch die optimale Gestaltung der Schweißkonstruktion 12 und die Füllung der Hohlräume 15 mit der Füllung 7, können optimale Dämpfungseigenschaften gegenüber vorhandenen Konzepten erzielt werden.
In Figur 4 ist ein Maschinenbett dargestellt, bei dem die Struktur der stabilen und kompakten
Schweißkonstruktion zu erkennen ist.
Durch die frei wählbaren Wandstärken sind sehr hohe Belastungen möglich. Die Steifigkeit kann somit optimal erzielt werden.
In Figur 5 ist ein geteiltes Maschinenbett dargestellt, bei dem das Bett I den Support trägt und das Bett II den Reitstock, Spindelstock, Lünette und Rollenbock.
Es war besonders überraschend, daß es gemäß der Erfindung möglich ist, Werkzeugmaschinen zur Verfügung zu stellen, die über ein hervorragendes Dämpfungsverhalten verfugen und dies insbesondere über einen breiten Frequenzbereich. Aufgrund des hervorragenden Dämpfungsverhaltens sind auch Übertragungen von Schwingungen von einem Teil der Baugruppen auf einen anderen nicht oder nur in einem sehr reduzierten Maße gegeben. Aufgrund des guten Dämpfungsverhaltens weisen Vorrichtungen zum Formgeben wie Werkzeugmaschinen entsprechend der Erfindung ein hohes Maß an Präzision bei der Bearbeitung von Werkstücken auf, die Standzeiten sind wesentlich erhöht, die Herstellung der Werkzeugmaschinen ist einfach und sehr kostengünstig.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei großen Werkzeugmaschinen, da unter anderem auch aufgrund der Kombination der Schweißkonstruktion und der besonderen Füllung Maschinen herstellbar sind, die in den Bereich der Großmaschinen zu zählen sind, d.h. Maschinen mit Größen von 3 Länge und mehr z. B. 6 oder 8 m und darüber.
Die massive Maschinenbett-Schweißkonstruktion hat gegenüber dem zusammengebauten Bett aus Hohlprofilen (s. CH 683 076 A5) den großen Vorteil, daß entsprechend den Beanspruchungen die frei wählbaren Wandstärken optimal gestaltet und ausgebildet werden können und somit eine viel höhere Steifigkeit erzielt wird. Weiterhin können gezielt dort Knotenbleche, Verstrebungen usw. eingesetzt werden, wo es die Beanspruchungen fordern.
Durch die freie Wahl der Wandstärke der massiven Schweißkonstruktion können Wandstärken von 6 mm bis 80 mm und mehr sehr einfach realisiert werden. Es sind durch die frei wählbaren Wandstärken massive Schweißkonstruktionen möglich, die Werkstückgewichte von 200 Tonnen und mehr aufnehmen können.
Bei der freien Wahl der Wandstärke bei der massiven Schweißkonstruktion kann der Beanspruchung wie Biegung, Torsion und Schwingungen, hervorragend entgegen gewirkt werden. Auch bei Spindelstock, Reitstock, Support, Lünetten, Rollenbock, Fräseinheit auch Support ? können durch den variablen Einsatz der Wanddicke optimale Konstruktionen erstellt bzw. Baugruppen gefertigt werrden. Die Werkzeugmaschine weist ein hervorragendes Dämpfungsverhalten auf, ist sehr wirtschaftlich herstellbar und ist besonders für Arbeiten geeignet, die eine hohe Präzision erfordern.
Besonders an den Werkzeugschneiden wird aufgrund des hervorragenden Dämpfungsverhaltens die Standzeit extrem erhöht, so daß ein hervorragendes Drehen und Fräsen über längere Zeit möglich ist.
Die Werkzeugmaschine entsprechend der Erfindung ist deshalb auch besonders für Dreh-Fräs-Maschinen geeignet, die z.B. auf den Support eine besondere Fräseinheit aufweisen.
Besonders vorteilhaft sind auch die erfindungsgemäß möglichen Ausführungen des Maschinenbetts als Doppelbett. Dadurch ist es möglich, sehr hohe Werkstückabmessungen zu bearbeiten, z.B. Werkstücke mit Durchmessern von 1 ,5 m und mehr wie 3 oder 4 m und darüber hinaus.
Vorrichtungen zum Formen von Köφem im Sinne der Erfindung sind u.a. Werkzeugmaschinen mit spanender Formgebung wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrmaschinen, Hobelmaschinen, Schleifmaschinen, Läppmaschinen, Hohnmaschinen, auch Zerkleinerungsmaschinen u.a. solche die wie Mühlen arbeiten und beispielsweise entsprechende Walzen aufweisen.
Zu Vorrichtungen zur Formgebung gemäß der Erfindung gehören auch Vorrichtungen mit spanloser Formgebung wie Biegemaschinen, Prägemaschienen, Stanzmaschinen, Pressen oder Scheren, auch Walzwerke, Mühlen, Dmckmaschinen, Webmaschinen, Strickmaschinen udgl. lassen sich gemäß der Erfindung gestalten. Zu Vorrichtungen zum Prüfen von Köφem gehören z.B. Mikroskope, Computer-Tomographen, Röntgenapparaturen udgl. kurzum, Vorrichtungen, bei denen es auch darauf ankommt, daß der eigentliche Prüfvorgang möglichst schwingungsarm bzw. mit gedämpfter Schwingung durchgeführt werden kann.
Bezugszeichen:
Maschinenbett Spindelstock Reitstock Support Rollenbock Lünette Füllgut (breiiges Gemisch aus Feststoffen wie Quarzsand und Flüssigkeit) Revolver Füllbohrung Durchbruch zum Befüllen der Hohlräume Verschlußstopfen für Fülloch Schweißkonstruktion Führung Verstrebungsblech Hohlraum Befestigungsaussparung Geteiltes Maschinenbett I und II für Schwerdrehmaschinen

Claims

Patentansprüche:
Vorrichtung zum Formgeben oder Prüfen von Köφem, wobei die Vorrichtung Baugruppen aufweist, welche ganz oder teilweise mit einer Mischung aus Flüssigkeit und kömigem Feststoff gefüllt sind und die Mischung eine breiige Konsistenz hat.
Vorrichtung nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen insgesamt oder teilweise in Schweißkonstruktion ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspmch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der kömige Feststoff Sand ist.
Vorrichtung nach Anspmch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand Quarzsand ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kömer grobkörnig sind und Ecken und Kanten aufweisen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kömer gebrochene oder gemahlene Kömer sind.
Vorrichtung nach Anspmch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kömer aus gemahlenem Sand bestehen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand gesiebt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus gesiebtem und gemahlenem Sand besteht. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kömer einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 0,1 bis 0,7 insbesondere 0,2 bis 0,5 mm aufweisen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Öl ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit biologisch abbaubar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Gemisch ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff ein Feststoffgemisch ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Baugmppen umfasst, wovon wenigstens ein Hohlraum einer Baugruppe mit Füllgut gefüllt ist. . Vorrichtung nach Anspmch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der vorhandenen Hohlräume gefüllt ist. . Vorrichtung nach Anspmch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume wechselseitig gefüllt sind. . Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe in mindestens einer Außenwand eine verschließbare Öffnung aufweist, durch welche das Füllgut bzw. die Suspension in die Baugruppe einfüllbar ist. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil de Baugruppe Verstrebungsbleche aufweist, von denen mindestens ein Teil einen Durchbmch zu den benachbarten Hohlräumen aufweist.
Vorrichtungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Flüssigkeit und kömigem Feststoff zusätzlich ein Antikorrosionsmittel enthält.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrichtungsbett als Doppelbett ausgeführt ist.
Dämpfungsmittel zum Füllen von Hohlräumen von Baugmppen von Vorrichtungen zum Formgeben oder Prüfen von Köφem mit einer breiigen Konsistenz umfassend ein Gemisch aus kömigen Feststoffen und einer Flüssigkeit, wobei sich das Gemisch zusammensetzt aus 65 bis 85, vorzugsweise 70 bis 80 % effektivem Volumen Festköφer und Rest zu 100 Volumenprozent Flüssigkeit.
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