DE2245866A1 - DEVICE FOR COMPENSATING THE SPINDLE LOADS IN TWO-PENDANT MACHINES - Google Patents
DEVICE FOR COMPENSATING THE SPINDLE LOADS IN TWO-PENDANT MACHINESInfo
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Description
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Henri Hauser AG, Biel Henri Hauser AG, Biel
Vorrichtung zum Ausgleich der Spindelbelastungen bei Zweiständer-Maschinen Device for balancing the spindle loads on two-column machines
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich der Spindelbelastungen bei Zweiständer-Maschinen, z. B. Zweiständer-Bohrmaschinen oder andere Zweiständer-Werkzeug- oder Messmaschinen.The present invention relates to a device for balancing the spindle loads in two-column machines, e.g. B. Two-column drilling machines or other two-column machine tools or measuring machines.
Zweck einer solchen Vorrichtung ist, die zum Teil erheblichen Messwertabweichungen, welche bei Zweiständer-Maschinen durch die Verschiebung der Querschlitten längs des Querträgers oder-Balkens von der einen Extremlage in die andere entstehen, möglichst auszuschalten. The purpose of such a device is to measure the, in some cases, considerable deviations in measured values, which in two-column machines are caused by the Shifting of the cross slide along the cross member or beam from one extreme position to the other should be avoided if possible.
Man hat bei herkömmlichen Zweiständer-Masuhinen verHuaht, dieWith conventional two-stand Masuhinen one has forgotten that
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Auswirkungen der durch die Verschiebung der Querschlitten stark ändernden Belastungen der Spindeln durch entsprechende Dimensionierung derselben möglichst klein zu halten. Trotzdem ist beispielsweise bei einer Zweiständer-Bohrmaschine, welche eine maximale Verschiebung des Querschlittens von 500 nun aufweist, mit einer Messwertabweichung von einer Extremlage in die andere von 0,04 mm zu rechnen. Im weiteren ist es bei bekannten Maschinen jeweils vor dem Auf- bzw. Abfahren des Querträgers erforderlich, den Querschlitten in die Mitte zwischen die Spindeln zu fahren, um die Messwertabweichung nicht noch grosser werden zu lassen. Eine derartige Arbeitsweise ist aber mit den heutigen Forderungen nach minimalen Leerzeiten nicht mehr vereinbar.Effects of the heavily changing loads on the spindles due to the shifting of the cross slides through appropriate dimensioning to keep the same as small as possible. Nevertheless, with a two-column drill, for example, what a maximum Displacement of the cross slide of 500 now has, with a measured value deviation from one extreme position to the other of 0.04 mm to be expected. It is also the case with known machines Before moving the cross member up or down, it is necessary to move the cross slide to the center between the spindles, in order not to let the measured value deviation become even greater. Such a way of working is with today's demands no longer compatible after minimal idle time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei allen Zweiständer-Maschinen sowohl die genannten Messwertabweichungen als auch die Leerzeiten auf ein Minimum reduziert. The invention is based on the object of creating a device which, in all two-column machines, has both the aforementioned Measured value deviations and idle times are reduced to a minimum.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäsa dadurch gelöst, dass parallel zu den Spindeln Zylinder angeordnet werden, deren Kolben sowohl den konstanten, durch da« Gewicht des Querbalkens auf die Spindeln wirkenden Kräften als auch den sich je nach relativer Lage des Querschiittens gegenüber den Spindeln veränderlichen, ebenfalls auf Letztere v/irkenden Kräften so entgegenwirken, dass die auf jede Spindel wirkende resultierende Kraft unabhängig von der Quernchlittenldcjo und der Stellung doe Querbalkens» konstant bleibt.This object is achieved according to the invention in that in parallel to the spindles cylinders are arranged, the pistons of which both bear the constant weight due to the weight of the crossbeam on the spindles acting forces as well as those which vary depending on the relative position of the cross-section in relation to the spindles, likewise counteract the forces acting on the latter in such a way that the The resulting force acting on each spindle remains constant regardless of the cross slide and the position of the cross beam.
Nach einer benondern Aua führungshorn* der Erfindung werden die obenAccording to one embodiment of the invention, the above
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beschriebenen Kolben durch Regel-Ventile gesteuert, die ihrerseits durch mit dem Querschlitten zusammenwirkende Hilfsmittel in öffnendem oder schliessendem Sinne betätigt werden.described piston controlled by control valves, which in turn be operated by means of aids interacting with the cross slide in an opening or closing direction.
Die mit der erfindungsgemassen Vorrichtung ausgestatteten Zweiständer-Maschinen bieten gegenüber herkömmlichen den. Vorteil, sowohl bezüglich Masshaltigkeit wie auch bezüglich rationeller Arbeitsmethoden den Anforderungen der heutigen Fabrikation voll zu genügen, wird doch einerseits die oben beschriebene Messwertabweichung zwischen der einen und anderen Extremlage des Querschlittens auf mindestens 1/15 der früheren Werte verringert und andererseits ist das Zurückfahren des Querschlittens in die Mitte zwischen die Spindeln vor einem Auf- oder Abfahren des Querbalkens nicht mehr notwendig. So ist es möglich, bei einer Folge von Arbeitsgängen auf der Maschine die Leerzeiten möglichst klein zu halten.The two-column machines equipped with the device according to the invention offer compared to conventional. Advantage, both in terms of dimensional accuracy and in terms of efficiency Working methods to fully meet the requirements of today's manufacturing, but on the one hand the above-described measurement value deviation between one and the other extreme position of the cross slide is reduced to at least 1/15 of the previous values and on the other hand, the cross slide is retracted to the center between the spindles before the cross beam is moved up or down not necessary anymore. This makes it possible to keep idle times as short as possible for a series of operations on the machine to keep.
Der Aufbau der erfindungsgemassen Vorrichtung ist in der Zeichnung anhand eines Beispiels mit Varianten schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenThe structure of the device according to the invention is shown in the drawing shown schematically using an example with variants and is described in more detail below. Show it
Fig. 1 eine Zweiständer-Maschine mit ihren für das Verständnis der ,Erfindung notwendigen Teilen,1 shows a two-column machine with its parts necessary for understanding the invention,
Fig. 2 ein Druckdiagramm,Fig. 2 is a pressure diagram,
Fig. 3 eine Schaltanordnung der erfindungsgemassen Vorrichtung,3 shows a circuit arrangement of the device according to the invention,
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Fig. 4 eine erste Variante der Ventilsteuerung für die Zylinder, Fig. 5 eine zweite Variante dieser Ventilsteuerung und Fig. 6 eine dritte Variante einer Ventilsteuerung.4 shows a first variant of the valve control for the cylinders, FIG. 5 shows a second variant of this valve control and FIG. 6 shows a third variant of a valve control.
Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teile einer Zweiständer-Maschine. Es sind dies die beiden Ständer 1 und 2 mit ihrer oberen Querverbindung 3, der in Richtung der Pfeile 4 durch Spindeln 8 und verschiebbare Querbalken 5, der in Richtung der Pfeile 6 auf bekannte Weise, z. B. mittels einer Spindel, Verschiebbare Querschlitten 7 in seiner Mittelage zwischen den beiden auf übliche Weise, z. B. mittels Motor angetriebenen Spindeln 8 und 9, die beiden Zylinder IO und 11 mit ihren Kolben 12 und 13, sowie der Maschinenunterbau 14 mit der Referenzfläche 15, von welcher aus die Messwertabweichungen gemessen werden.Fig. 1 shows the essential parts of a two-column machine. These are the two uprights 1 and 2 with their upper cross connection 3, which is in the direction of arrows 4 by spindles 8 and sliding crossbar 5, which is known in the direction of arrows 6 Way, e.g. B. by means of a spindle, slidable cross slide 7 in its central position between the two on the usual Way, e.g. B. motor-driven spindles 8 and 9, the two cylinders IO and 11 with their pistons 12 and 13, and the Machine substructure 14 with the reference surface 15, from which the measured value deviations are measured.
Es ist selbstverständlich, dass bei bekannten Zweiständer-Maschinen die Spindeln 8 und 9 der Fig. 1 durch den Querbalken 5 mit dem darauf befindlichen Querschlitten 7 nur gleichmässig belastet sind, wenn sich letzterer in der Mitte zwischen den Spindeln 8 , und 9 befindet, vorausgesetzt dass der Querbalken symmetrisch aufgebaut ist. Beim Verschieben des Querschiittens 7 in die eine oder andere Richtung der Pfeile 6, wird zwangsläufig die in der Bewegungsrichtung liegende Spindel β bzw. 9 durch die durch diese Querschlittenverschiebung hervorgerufene Schwerpunktsverschiebung in Richtung der betreffenden Spindel 8 bzw. 9, mehr belastet, wogegen die andere, der Bewegungsrichtung entgegengesetzt liegendeIt goes without saying that in known two-column machines the spindles 8 and 9 of FIG. 1 are only evenly loaded by the crossbeam 5 with the cross slide 7 located thereon are, if the latter is in the middle between the spindles 8, and 9, provided that the crossbeam is symmetrical is. When moving the cross section 7 in one direction or the other of the arrows 6, inevitably the in the Spindle β or 9 lying in the direction of movement due to the shift in the center of gravity caused by this cross slide shift in the direction of the spindle 8 or 9 in question, more loaded, whereas the other, which is opposite to the direction of movement
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Spindel 9 bzw. 8, entsprechend entlastet wird»Spindle 9 or 8, is relieved accordingly »
Fig. 2 zeigt die Belastungsänderungen P, und P_ der beiden Spindeln 8 und 9, wobei auf der Abszisse 16 die Verschiebung des Querschlittens 7 und auf der Ordinate 17 die Spxndelbelastungen aufgetragen sind. Es gilt nun, diese unzulässigen Belastungsänderungen der beiden Spindeln 8 und 9 auszuschalten« Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass, entsprechend der Fig. 1, zwei Zylinder IO und 11 so am Maschinenunterbau 14 montiert und gesteuert werden, dass die Kolben 12 und 13 auf den Querbalken 5 im Sinne eines Belastungsausgleichs der Spindeln 8 und 9 wirken.2 shows the load changes P 1 and P _ of the two spindles 8 and 9, the displacement of the cross slide 7 being plotted on the abscissa 16 and the spindle loads being plotted on the ordinate 17. It is now a matter of eliminating these impermissible changes in load on the two spindles 8 and 9. This is achieved according to the invention in that, according to FIG the crossbar 5 act in the sense of a load compensation of the spindles 8 and 9.
Sehr wichtig ist daher die Steuerung der Kolben 12 und 13, denn diese haben die Aufgabe, die in Fig, 2 gezeigten Belastungsänderungen der Spindeln S und 9 Vollständig aufzunehmen, so dass letztere unabhängig von der Lage des Querschlittens 5 immer gleichmassig belastet bleiben. Das Schema einer beispielsweisen Kolbensteuerung ist in Fig. 3 dargestellt. Es sind die Kolben 12 und mit ihren entsprechenden Zylindern 10 und 11/ sowie zwei Regel-Ventile 18 und 19, eine Wartungseinheit 20, eine Druckquelle 21 sowie die die jeweiligen Kolbendrücke anzeigenden Manometer 22 und 23 gezeigt. Die Wartungseinheit 20 kann beispielsweise aus einem Druckregelventil und einem Filterelement bestehen. Es ist unwesentlich, ob es sich bei der Druckquelle 21 um eine pneumatische oder hydraulische Druckquelle handelt.The control of the pistons 12 and 13 is therefore very important, because they have the task of completely absorbing the load changes on the spindles S and 9 shown in FIG. The diagram of an exemplary piston control is shown in FIG. 3. The pistons 12 and with their corresponding cylinders 10 and 11 / as well as two control valves 18 and 19, a maintenance unit 20, a pressure source 21 and the manometers 22 and 23 indicating the respective piston pressures are shown. The maintenance unit 20 can for example consist of a pressure control valve and a filter element. It is immaterial whether the pressure source 21 is a pneumatic or hydraulic pressure source.
Die beiden Regelventile 18 und 19 werden direkt durch die Bewegung des Querschlittens 7 gesteuert, wobei dies wie weiter unten The two control valves 18 and 19 are controlled directly by the movement of the cross slide 7, this as described below
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beschrieben, mittels eines Kettenzuges, mittels Kurvenscheiben oder elektronisch geschehen kann. Wesentlich ist dabei nur, dass die Kolbendrücke entsprechend den Belastungsänderungen P und P-der Spindeln 8 und 9 (Fig. 1) und somit ebenfalls entsprechend den in Fig. 2 gezeigten Kurven ändern.described, by means of a chain hoist, by means of cams or can be done electronically. It is only essential that the piston pressures correspond to the load changes P and P of the spindles 8 and 9 (Fig. 1) and thus also correspondingly change the curves shown in FIG.
Aus Fig. 4 geht der Aufbau einer Ventilsteuerung mittels Kettenzug hervor. Man erkennt den Querbalken 5, den Querschlitten 7 mit den daran befestigten Regelventilen 18 und 19, sowie eine, beispielsweise zwischen die Ständer 1 und 2 gespannte Kette 24. Auf den Spindeln der Orehventile 18 und 19 sitzen Zahnräder 25 und 26, die beim Hin- und Herschieben des Querschlittens 7 auf der Kette 24 abrollen. Dadurch werden aber die Ventile 18 und 19 entsprechend den Kurven P. und P. gesteuert, d. h. geöffnet oder geschlossen.4 shows the structure of a valve control by means of a chain hoist emerged. One recognizes the crossbar 5, the cross slide 7 with the control valves 18 and 19 attached to it, as well as a chain 24, for example stretched between the uprights 1 and 2 Spindles of the Orehventile 18 and 19 sit gears 25 and 26, which when the cross slide 7 is pushed back and forth on the chain Roll 24. As a result, however, the valves 18 and 19 are controlled according to the curves P. and P., i. H. open or closed.
Gemäss Fig. 5 laufen Taster 27 und 28 von Axialventilen 18 und 19 auf Kurvenscheiben 29 und 30, welche die Ventilöffnung gemäss den Kurven P. und P_ steuern.According to FIG. 5, buttons 27 and 28 of axial valves 18 and 19 run on cams 29 and 30, which control the valve opening according to the curves P. and P_.
Fig. 6 stellt eine weitere AusführungsVariante der Ventilsteuerung dar. Am Querschlitten 7 ist ein Zahnrad 31 drehbar montiert, welches mit einer ruhenden Zahnstange 32 in Eingriff steht. Das Zahnrad 31 ist über ein Untersetzungsgetriebe 36 mit einem elektrischen Reglerelement 33, mit beispielsweise einem Potentiometer verbunden, das beispielsweise über ein bekanntes Servosystem einen Motor 34 steuert. Das Untersetzungsgetriebe ist so gewählt, das* da« Potentiometer während eine· vollen Wege· des Querschlit-Fig. 6 shows a further variant embodiment of the valve control A toothed wheel 31 is rotatably mounted on the cross slide 7 and is in engagement with a stationary toothed rack 32. That Gear 31 is via a reduction gear 36 with an electrical regulator element 33, for example with a potentiometer connected, which controls a motor 34 via a known servo system, for example. The reduction gear is chosen so the * da «potentiometer during a · full · path · of the cross slide
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tens 7 längs dem Querbalken nur eine Umdrehung macht. Weil es sich in Fig. 6 um ein Schema handelt, ist die Verbindung 37, die in Wirklichkeit gleichachsig oder parallel zur Achse des Zahnrades 31 steht, in die Zeichenebene hineingedreht. Auf der Welle 35 des Motors 34 sitzen die beiden Drehregelventile 18 und 19, die in dieser AusführungsVariante links, resp. rechts herum geöffnet werden.at least 7 makes only one turn along the crossbar. Because it is 6 is a schematic, the connection 37, which is actually coaxial or parallel to the axis of the gear 31 stands, rotated into the plane of the drawing. On the shaft 35 of the motor 34 sit the two rotary control valves 18 and 19, which are shown in this execution variant left, respectively. open to the right will.
Es ist selbstverständlich« dass die hier beschriebene Vorrichtung zum Ausgleich der Spindelbelastungen bei Zweiständer-Maschinen aller bestehenden Maschinentypen angepasst werden kann, selbst wenn die Belastungeänd^rungen nicht den in Fig«, 2 gezeigten Kurven entsprechen.It goes without saying that the device described here can be adapted to compensate for the spindle loads on two-column machines of all existing machine types, even if the load changes do not correspond to the curves shown in FIG correspond.
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