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DE10232637A1 - Process for damping vibrations in a machine tool comprises mounting a first component on a second component using a hydrostatic guide having a pocket - Google Patents

Process for damping vibrations in a machine tool comprises mounting a first component on a second component using a hydrostatic guide having a pocket Download PDF

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DE10232637A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gap
pocket
oil
machine tool
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10232637A
Other languages
German (de)
Inventor
Jürgen Röders
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
P&L GmbH and Co KG
Original Assignee
P&L GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by P&L GmbH and Co KG filed Critical P&L GmbH and Co KG
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Priority to DE50304635T priority patent/DE50304635D1/en
Priority to EP03010617A priority patent/EP1382415B1/en
Priority to AT03010617T priority patent/ATE336326T1/en
Priority to CA002434823A priority patent/CA2434823A1/en
Priority to US10/621,093 priority patent/US7018103B2/en
Publication of DE10232637A1 publication Critical patent/DE10232637A1/en
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Abstract

Process for damping vibrations in a machine tool comprises mounting a first component (9) on a second component (10) using at least one hydrostatic guide (8) having at least one pocket (1). An oil stream flows through the components at a specified flow rate and pressure and exits through at least one gap (3). Depending on the load produced, the flow of oil through the gap is controlled to achieve a constant gap width. An Independent claim is also included for a device used for carrying out the process. Preferred Features: The flow of oil and the oil volume in the pocket is controlled.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aktive Schwingungsdämpfung in einer Werkzeugmaschine und im Speziellen sowohl auf ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung als auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a active vibration damping in a machine tool and specifically both on a process for vibration damping as well as an apparatus for performing the method.

Bei der mechanischen Bearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen treten häufig unerwünschte Schwingungen auf, die zu Maßungenauigkeiten und/oder schlechten Oberflächenqualitäten des Werkstücks führen können.During mechanical processing of workpieces undesired vibrations often occur on machine tools on leading to dimensional inaccuracies and / or poor surface qualities of the workpiece to lead can.

Derartige Schwingungen können beispielsweise durch den Bearbeitungsprozess hervorgerufen sein. So besteht bei Fräswerkzeugen das Problem, dass die einzelnen Schneiden oder Zähnen des Werkzeugs nacheinander in Eingriff gelangen, sodass hierdurch Schwingungen erzeugt werden. Diese äußern sich beispielsweise als Rattermarken auf der Oberfläche des Werkstücks. Sie führen jedoch auch zu Schwingungen der Bauelemente der Werkzeugmaschine selbst.Such vibrations can, for example be caused by the machining process. So there is at milling tools the problem that the individual cutting edges or teeth of the tool one after the other engage, so that vibrations are generated. These express themselves for example as chatter marks on the surface of the workpiece. she to lead however, also to vibrations of the components of the machine tool self.

Bei dynamischen Werkzeugmaschinen, beispielsweise Portalfräsmaschinen oder ähnlichem, können Schwingungen zusätzlich durch die Bewegungen der einzelnen Bauelemente oder Baugruppen der Werkzeugmaschine selbst hervorgerufen werden. Die kurzen Bearbeitungszeiten erfordern sehr hohe Verfahrgeschwindigkeiten der einzelnen Spindeln, Supports und ähnlicher Baugruppen. Weiterhin besteht bei Werkstücken, die mit sehr kleinen Radien gefertigt werden sollen, die Notwendigkeit, die Bahn des Werkzeugs oder des Werkstückes in sehr kurzen Zeiträumen zu ändern, um die gewünschten Krümmungsänderungen oder Richtungsänderungen realisieren zu können. Dabei müssen die Verfahrgeschwindigkeiten in den Achsen so schnell erfolgen, dass diese stoßweise Belastungen auf die Werkzeugmaschine bewirken. Hierdurch werden ebenfalls Schwingungen angeregt.With dynamic machine tools, for example portal milling machines or the like, vibrations additionally through the movements of individual components or assemblies Machine tool itself. The short processing times require very high travel speeds of the individual spindles, Supports and the like Assemblies. Furthermore, there are workpieces with very small radii to be manufactured, the need for the path of the tool or the workpiece in very short periods of time to change, to the desired changes in curvature or changes of direction to be able to realize. The Travel speeds in the axes are so fast that this intermittently Cause loads on the machine tool. This will also excited vibrations.

Als besonders ungünstig erweist es sich, wenn die Schwingungsanregung mit der Eigenfrequenz der Werkzeugmaschine zusammenfällt. Derartige unerwünschte Frequenzen können sich sowohl durch den Bearbeitungsprozess selbst als auch durch das dynamische Verfahren der Werkzeugmaschine bzw. deren Komponenten ergeben. Das Ergebnis kann ein Aufschwingen mit besonders großen Maßabweichungen und schlechten Oberflächenqualitäten sein.It proves to be particularly unfavorable if the vibration excitation with the natural frequency of the machine tool coincides. Such undesirable Frequencies can itself both through the machining process and through the dynamic process of the machine tool or its components result. The result can be an oscillation with particularly large dimensional deviations and poor surface quality.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, derartige Problematiken dadurch zu minimieren, dass die Werkzeugmaschinen möglichst steif ausgelegt werden und möglichst keine Eigenfrequenzen im niedrigen Frequenzbereich aufweisen. Abgesehen von den Fertigungskosten für derartige Werkzeugmaschinen ist es nicht immer möglich, das Auftreten dieser unerwünschten Schwingungen zu vermeiden oder zu unterdrücken.It is from the state of the art known to minimize such problems by the fact that Machine tools if possible be designed stiff and if possible have no natural frequencies in the low frequency range. Apart from the manufacturing cost of Such machine tools, it is not always possible to prevent this from occurring undesirable Avoid or suppress vibrations.

Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Werkzeugmaschinen vorbekannt, welche als Führungselemente sogenannte "hydrostatische Führungen" aufweisen. Diese umfassen beispielsweise bei einem Bauteil eine ebene Funktionsfläche, während bei dem anderen Werkzeug eine Tasche eingearbeitet ist, welche von Öl durchflossen wird. Die Tasche wird von seitlichen Stegen begrenzt, die zu dem anderen Bauteil einen Spalt bilden, durch welches das Öl austritt.Machine tools continue to be state of the art previously known as guiding elements so-called "hydrostatic guides" exhibit. These include, for example, a component flat functional surface, while at the other tool has a pocket, which is filled with oil becomes. The bag is bordered by side bars that lead to the form another gap through which the oil emerges.

Durch entsprechende Druckbeaufschlagung des in den Taschen befindlichen Öls ergibt sich somit ein Gleiten der beiden Bauteile aufeinander mittels des Ölfilms.By pressurizing the oil in the pockets there is thus a sliding of the two components onto one another by means of the oil film.

Bei zunehmender Last verringert sich der Spalt entsprechend. Durch mechanische Maßnahmen wird dabei beim Stand der Technik der Öldruck entsprechend erhöht, um diese Mehrbelastung aufzufangen. Sinkt die Belastung, so vergrößert sich der Spalt entsprechend. Der Öldruck in der Tasche wird daraufhin verringert. Die vorbekannten Lösungen führen somit dazu, dass die Breite des Spaltes (worunter sein freier Strömungsquerschnitt zu verstehen ist) möglichst konstant gehalten wird. Hieraus ergibt sich, dass Schwingungen der einzelnen Bauteile oder Bauelemente/Baugruppen nicht berücksichtigt werden können.As the load increases, it decreases the gap accordingly. Mechanical measures are taken at the stand according to the technique of oil pressure elevated, to absorb this additional burden. If the load drops, it increases the gap accordingly. The oil pressure in the pocket is then reduced. The previously known solutions thus lead the width of the gap (including its free flow cross-section is to be understood) if possible is kept constant. It follows that vibrations of the individual components or components / assemblies are not taken into account can.

Es ist somit bekannt, bei hydrostatischen Führungen eine höchstmögliche Steifigkeit zu erzeugen. Dazu wird bei erhöhter Belastung der Druck des in die Tasche zugeführten Öls so stark erhöht, dass trotz des aufgrund der höheren Belastung kleineren Spaltes ein größerer Volumenstrom durch den verengten Spalt gedrückt wird. Die Druckerhöhung des zugeführten Öls reicht aber nicht aus, um eine erhöhte Belastung so auszuregeln, dass der Spalt in endlicher Zeit wieder die gleiche Größe annimmt. Die erhöhte Belastung führt also zu einer bleibenden, wenn auch aufgrund des größeren Volumenstroms geringen, Veränderung des Spaltes. Die bekannte Regelung passt den Druck der Belastung der Tasche an und erhöht dadurch die Steifigkeit der Führung. Der Spalt verändert sich aber aufgrund von unterschiedlichen Belastungen.It is thus known for hydrostatic guides the highest possible rigidity to create. This is done with increased Load increases the pressure of the oil fed into the bag so much that despite because of the higher Loading smaller gap a larger volume flow through the narrowed gap pressed becomes. The pressure increase of the supplied oil is sufficient but not out to an increased Adjust the load so that the gap returns in finite time assumes the same size. The increased Load leads that is, to a permanent one, albeit due to the larger volume flow minor, change of the gap. The known regulation adjusts the pressure of the load the bag on and raised thereby the rigidity of the guide. The gap changed but due to different loads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung in einer Werkzeugmaschine sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, betriebssicherer Anwendbarkeit die Dämpfung von auftretenden Schwingungen ermöglicht.The invention is based on the object Vibration damping method in a machine tool and a device suitable for this to create which with simple construction and simple, more reliable Applicability the damping of vibrations occurring.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der beiden unabhängigen Ansprüche gelöst, die jeweiligen Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention, the object is achieved by Characteristics of the two independent Claims resolved respective subclaims show further advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Öldruck in der Tasche in Abhängigkeit von den auftretenden Belastungen der hydrostatischen Führung geregelt wird.According to the invention it is therefore provided that the oil pressure in your pocket depending regulated by the loads occurring on the hydrostatic guide becomes.

Die Erfindung ermöglicht somit eine aktive Schwingungsdämpfung in der Werkzeugmaschine mittels der hydrostatischen Führungen. Der Öldruck in den einzelnen Taschen wird dabei so geregelt, dass entstehende Schwingungen der Werkzeugmaschine aktiv gedämpft werden.The invention thus enables active vibration damping in the machine tool by means of the hydrostatic guides. The oil pressure in The individual pockets are regulated so that vibrations arise the machine tool is actively damped become.

Bei einer aktiven Regelung des Volumenstroms und einer ständigen Messung der Spaltgröße kann erfindungsgemäß der Volumenstrom so geregelt werden, dass bei einer Belastungsveränderung die zunächst resultierende Veränderung des Spaltes in endlicher Zeit so ausgeregelt wird, dass der Spalt trotz der erhöhten Belastung wieder sein ursprüngliches Maß annimmt, z.B. mit Hilfe eines PID-Reglers. Messgröße ist der Spalt, Stellgröße der Volumenstrom, der abhängig von der Belastung so geregelt wird, dass der Spalt bei Belastungsänderungen in endlicher Zeit wieder ein konstantes Maß annimmt. Statt die Spaltgröße zu messen, kann auch der Taschendruck als Eingangssignal verwendet werden, da es möglich ist, für eine gegebene Taschengeometrie bei konstantem Spaltmaß für unterschiedliche Belastungen der Führung zu ermitteln, welcher Volumenstrom mit welchem Druck erforderlich ist, um bei konstantem Spaltmaß unterschiedliche Belastungen aufzufangen. Der Volumenstrom wird stets so geregelt, dass er mit einem für konstantes Spaltmaß korrespondierendem Druck überein stimmt. Der Volumenstrom kann dazu z.B. über ein Proportionalventil, wie in 2 dargestellt, geregelt werden.With active regulation of the volume flow and constant measurement of the gap size, the volume flow can be regulated according to the invention in such a way that in the event of a change in load, the change in the gap which results initially is regulated in finite time so that the gap returns to its original size despite the increased load, eg with the help of a PID controller. The measured variable is the gap, the manipulated variable is the volume flow, which is regulated depending on the load in such a way that the gap takes on a constant dimension again in the event of load changes in a finite time. Instead of measuring the gap size, the pocket pressure can also be used as an input signal, since it is possible for a given pocket geometry with a constant gap dimension for different loads on the guide to determine which volume flow with which pressure is required in order to absorb different loads with a constant gap dimension , The volume flow is always regulated in such a way that it corresponds to a pressure corresponding to a constant gap dimension. The volume flow can, for example, via a proportional valve, as in 2 represented, regulated.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Ölstrom durch die Breite des Spalts zu regeln.According to the invention, it is also possible to flow through the oil regulate the width of the gap.

Erfindungsgemäß besteht somit ein Zusammenhang zwischen dem Öldruck in der Tasche sowie dem durch den Spalt austretenden Öl-Volumenstrom. Als Störgröße erfolgt die Belastung durch die mit den jeweiligen Frequenzen auftretenden Kräfte. Diese bilden die entsprechende Störgröße. Ohne äußeren Einfluss würde sich, wie auch beim Stand der Technik bekannt, der Druck in der Tasche sowie der Volumenstrom in Abhängigkeit von der auftretenden Belastung entsprechend ändern, wobei sich die Spaltbreite dann entsprechend ergibt. Aus genau diesen Vorgängen resultiert dann das unerwünschte Schwingungsverhalten. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene aktive Beeinflussung des Drucks und/oder des Volumenstroms ist es möglich, zum einen die Spaltbreite konstant zu halten und zum anderen unerwünschte Schwingungen zu dämpfen.According to the invention there is a connection between the oil pressure in the pocket as well as the oil volume flow emerging through the gap. As a disturbance variable the exposure to those occurring at the respective frequencies Forces. This form the corresponding disturbance variable. Without external influence would as is also known in the prior art, the pressure in the pocket as well as the volume flow depending of the occurring load change accordingly, the gap width then results accordingly. The undesirable vibration behavior then results from precisely these processes. By the provided according to the invention It is an active influence on the pressure and / or the volume flow possible, on the one hand to keep the gap width constant and on the other hand undesirable vibrations to dampen.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, entweder den Ölstrom in die Tasche oder das Ölvolumen in der Tasche zu regeln. Beides erfolgt durch eine überlagerte Regelung, welche als Messgröße beispielsweise den Öldruck in der Tasche oder die Breite des Spaltes zugrunde legt.According to the invention it is therefore possible to either the oil flow in the pocket or the volume of oil in to settle the bag. Both are done by a superimposed regulation, which as a measurement, for example the oil pressure in the pocket or the width of the gap.

Es versteht sich, dass erfindungsgemäß sowohl einzelne Taschen der hydrostatischen Führung, als auch sämtliche Taschen aller hydrostatischen Führungen einer gesamten Werkzeugmaschine oder eines gesamten Systems geregelt werden können.It is understood that both individual pockets of the hydrostatic guide, as well as all Pockets of all hydrostatic guides an entire machine tool or an entire system can be.

Erfindungsgemäß können entweder Abstandssensoren oder Drucksensoren in den einzelnen Taschen eingesetzt werden, die den aktuellen Zustand in der jeweiligen Tasche exakt erfassen. Über sehr schnelle Regelventile ist es somit möglich, den Volumenstrom des Öls in die einzelnen Taschen entsprechend zu bestimmen und zu regeln.According to the invention, either distance sensors can be used or pressure sensors are used in the individual pockets that exactly record the current condition in the respective bag. Over a lot fast control valves it is therefore possible to adjust the volume flow of the oil into the to determine and regulate individual pockets accordingly.

Besonders günstig ist es dabei, wenn vor dem jeweiligen Regelventil ein Druckspeicher vorgesehen ist, um ausreichend Öl mit hohem Druck für die Regelung zur Verfügung zu stellen.It is particularly favorable if before respective control valve a pressure accumulator is provided to provide sufficient oil with high Print for the scheme is available to deliver.

Die erfindungsgemäße Schwingungsdämpfung kann in bevorzugter Weise der Erfindung auch andere Daten zugrunde legen. So ist es beispielsweise möglich, weitere Sensoren vorzusehen, beispielsweise Beschleunigungsaufnehmer, die an anderen Orten der Werkzeugmaschine befestigt sind.The vibration damping according to the invention can In a preferred manner, the invention is also based on other data. For example, it is possible to provide additional sensors, for example accelerometers, that are attached to other locations on the machine tool.

So ist es beispielsweise möglich, Beschleunigungsaufnehmer am unteren Ende der Z-Achse einer Portalmaschine anzuordnen. Auf diese Weise kann z.B. eine unerwünschte Pendelbewegung (Schwingung) in der Z-Achse aktiv unterdrückt werden.For example, it is possible to use accelerometers to be placed at the lower end of the Z axis of a portal machine. On this way e.g. an undesirable Pendulum movement (vibration) in the Z axis can be actively suppressed.

Ein zweiter wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die gleichzeitige Betrachtung mehrerer Taschen in einer Steuerung (einem Regler). Die bisherigen Lösungen versuchen eine möglichst hohe Steifigkeit der Führung herzustellen, indem die Taschen einzeln unabhängig voneinander geregelt werden. Bei der Erfindung werden sämtliche Taschen, die ein Maschinenelement lagern, z.B. den Maschinentisch für das Werkstück oder die Z-Achse der Portalmaschine, gleichzeitig betrachtet und so angesteuert, dass das Maschinenelement insgesamt schwingungsfrei und nahezu unendlich steif gelagert wird und/oder von dem Maschinenelement ausgehende Schwingungen, die durch die Bearbeitung oder die dynamische Verfahrbewegung der Maschine angeregt werden, aktiv durch Anpassung/Modulation der Taschendrücke gedämpft werden.A second essential aspect of Invention is the simultaneous viewing of multiple pockets in a controller (a regulator). The previous solutions try one if possible high rigidity of the guide to be produced by regulating the pockets individually and independently of one another. at the invention are all Bags that store a machine element, e.g. the machine table for the workpiece or the Z axis of the portal machine, viewed at the same time and controlled in such a way that the machine element as a whole is vibration-free and almost infinite is stored stiff and / or vibrations emanating from the machine element, the through machining or the dynamic movement of the machine be excited, actively dampened by adjusting / modulating the pocket pressures.

In einer weiteren Variante der Erfindung ist es somit möglich, sämtliche Zustandsdaten (Spaltbreite und/oder Öldruck oder weitere Daten) der einzelnen Taschen der einzelnen hydrostatischen Führungen oder Lagerungen der Werkzeugmaschine in der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungs-Regelung zu erfassen. Da weiterhin zusätzlich der Bewegungsablauf von Werkstück und Werkzeug und damit die Bewegungen der einzelnen Achsen der Werkzeugmaschine bekannt sind, kann die erfindungsgemäße Regelung die sich dabei ergebenden Beschleunigungen und die daraus resultierenden dynamischen Belastungen der einzelnen Taschen der einzelnen hydrostatischen Führungen vorherbestimmen. Durch entsprechende Regelung des Öldrucks in den einzelnen Taschen können die auftretenden Belastungen aktiv kompensiert werden, bevor diese zu Veränderungen der Spaltgrößen in den Taschen führen. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Regelung den Öldruck bzw. das Ölvolumen aktiv exakt so einstellt, dass das Auftreten unerwünschter Schwingungen von vornherein vermieden wird. Die sich durch die Bewegungsvorgänge und die Beschleunigungen ergebende Mehrbelastung kann somit ohne jegliche Veränderung des Spaltes aufgefangen werden.In a further variant of the invention, it is thus possible to record all status data (gap width and / or oil pressure or further data) of the individual pockets of the individual hydrostatic guides or bearings of the machine tool in the vibration damping control according to the invention. Since the sequence of movements of the workpiece and tool and thus the movements of the individual axes of the machine tool are also known, the control according to the invention can predetermine the resulting accelerations and the resulting dynamic loads on the individual pockets of the individual hydrostatic guides. By regulating the oil pressure in the individual pockets appropriately, the occurring Loads are actively compensated for before they lead to changes in the gap sizes in the pockets. This means that the control according to the invention actively adjusts the oil pressure or the oil volume exactly so that the occurrence of undesirable vibrations is avoided from the outset. The additional load resulting from the movement processes and the accelerations can thus be absorbed without any change in the gap.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, den Öldruck in den Taschen so zu regeln, dass bei einem bekannten Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine bzw. der Bauteile oder Maschinenelemente der Werkzeugmaschine ein Auftreten von Schwingungen aktiv unterdrückt wird. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Öldruck in den einzelnen Taschen aktiv so verändert wird, dass das Eigen-Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine die Spaltbreiten oder Spaltgrößen entweder nicht beeinflusst oder die auftretenden Schwingungen sehr schnell gedämpft werden können. Im ersteren Falle wird das Auftreten der unerwünschten Schwingungen im Vorfeld vermieden.Furthermore, it is possible according to the invention to adjust the oil pressure in to regulate the pockets so that with a known vibration behavior the machine tool or the components or machine elements of the Machine tool an occurrence of vibrations is actively suppressed. This means, for example, the oil pressure in the individual pockets actively changed like this is that the natural vibration behavior of the machine tool Gap widths or gap sizes either not influenced or the occurring vibrations are damped very quickly can. In the former case, the occurrence of the undesirable vibrations in advance avoided.

Dabei kann erfindungsgemäß auch berücksichtigt werden, dass sich bei einigen Konzepten von Werkzeugmaschinen das Verhalten der einzelnen Achsen überlagert. Bei einer Portalmaschine wirkt z.B. eine Pendelbewegung der Z-Achse auf die Führung in Z-Richtung und auf die Führung in Y-Richtung. Eine aktive Kompensation für eine Pendelbewegung regelt somit erfindungsgemäß den Druck in den Taschen beider Führungen (Y- und Z-Richtung). Wesentlich ist erfindungsgemäß somit, dass bei programmgesteuerten Maschinen der Bewegungsablauf der einzelnen Achsen durch das Programm, z.B. das Fräsprogramm auf einer Fräsmaschine, bekannt ist. Auf Grundlage des Programmes ist es möglich, den Bewegungsablauf der einzelnen Maschinenelemente zu bestimmen und die daraus resultierenden Belastungsveränderungen in den einzelnen Taschen, die das jeweilige Maschinenelement lagern, zu berechnen. Mit Hilfe dieser Berechnung können die Volumenströme in die das jeweilige Maschinenelement lagernden Taschen so vorgesteuert werden, dass die daraus resultierenden Veränderungen der Taschendrücke die sich aus dem Maschinenprogramm ergebenden Belastungsveränderungen ausgleichen und das Spaltmaß in allen Taschen konstant halten. Die erforderlichen Berechnungen können bei leistungsfähigen Maschinensteuerungen online, d.h. während der Abarbeitung der Programme, erfolgen. Die Maschinensteuerung steuert dann die Verfahrbewegungen der Maschinenachsen und gleichzeitig die Volumenströme in die Taschen der hydrostatischen Führungen.According to the invention, this can also be taken into account that with some concepts of machine tools that Behavior of the individual axes overlaid. With a portal machine e.g. a pendulum motion of the Z axis on the leadership in the Z direction and on the guide in the Y direction. Active compensation for a pendulum movement regulates thus the pressure according to the invention in the pockets of both guides (Y and Z direction). Essential is therefore according to the invention, that with program-controlled machines, the movement sequence of the individual Axes through the program, e.g. the milling program on a milling machine, is known. On the basis of the program it is possible to change the sequence of movements to determine the individual machine elements and the resulting ones loading changes in the individual pockets that store the respective machine element, to calculate. With the help of this calculation, the volume flows in the the pockets of the respective machine element are pre-controlled that the resulting changes in pocket pressures the load changes resulting from the machine program compensate and the gap size in keep all bags constant. The necessary calculations can be done at powerful Machine controls online, i.e. during the execution of the programs, respectively. The machine control then controls the travel movements the machine axes and at the same time the volume flows into the Pockets of hydrostatic guides.

Erfindungsgemäß ergeben sich hinsichtlich der Vorrichtung unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten. Abgesehen von der Verwendung von Regelventilen ist es auch möglich, das jeweilige Arbeitsvolumen der Tasche selbst zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise durch Kolben-Zylinder-Einheiten oder durch entsprechende Piezoelemente erfolgen. Diese sprechen sehr schnell an und führen zu einer Veränderung des Arbeitsvolumens der Tasche und damit zu einer Druckveränderung des in der Tasche befindlichen Öls.According to the invention arise with regard to Device different solutions. Apart from the use of control valves, it is also possible that to influence the respective working volume of the bag itself. This can, for example, by piston-cylinder units or by corresponding Piezo elements are made. These respond very quickly and lead to a change of the working volume of the bag and thus to a change in pressure of the oil in your pocket.

Weiter kann es vorteilhaft sein, bei Maschinenelementen, die aufgrund des Bewegungsablaufes, z.B. einem seitlichen Beschleunigungsvorgang der Z-Achse einer Portalmaschine, aufgrund ihrer endlichen Steifigkeit verformt werden, die oben erwähnte Vorsteuerung zu übersteuern, d.h. die Spaltgrößen der Taschen, die das Maschinenelement lagern, gezielt so zu verändern, dass die durch die Verformung des jeweiligen Maschinenelementes entstehenden Bearbeitungsungenauigkeiten auf der Maschine minimiert werden.It can also be advantageous in the case of machine elements which, due to the movement sequence, e.g. a lateral acceleration process of the Z axis of a portal machine, deformed due to their finite stiffness, the pilot control mentioned above to override i.e. the gap sizes of the Change pockets that store the machine element in such a way that that result from the deformation of the respective machine element Machining inaccuracies on the machine can be minimized.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described below of embodiments described in connection with the drawing. It shows:

1 eine perspektivische, vereinfachte Darstellung einer Werkzeugmaschine zur Verwendung der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfung, 1 2 shows a perspective, simplified illustration of a machine tool for using the vibration damping according to the invention,

2 eine Teil-Schnittansicht einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Führung in schematisierter Darstellung, und 2 a partial sectional view of a hydrostatic guide according to the invention in a schematic representation, and

3 eine Ansicht, ähnlich 2, eines weiteren Ausführungsbeispiels der hydrostatischen Führung. 3 a view similar 2 , a further embodiment of the hydrostatic guide.

Die 1 zeigt in schematischer, perspektivischer Darstellung eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinenbett 12, an welchem ein Portal 13 gelagert ist. An dem Maschinenbett 12 ist verfahrbar ein Tisch 14 gelagert, der ein nicht dargestelltes Werkstück tragen kann. Der Tisch 14 ist horizontal verfahrbar.The 1 shows a schematic, perspective view of a machine tool with a machine bed 12 on which a portal 13 is stored. On the machine bed 12 is movable a table 14 stored, which can carry a workpiece, not shown. The table 14 can be moved horizontally.

Das Portal 13 lagert einen Träger 15, welcher ebenfalls horizontal relativ zu dem Portal 13 verfahrbar ist. Die Bewegungsachse des Trägers 15 ist rechtwinklig zur Bewegungsachse des Tisches 14 angeordnet.The portal 13 stores a carrier 15 which is also horizontal relative to the portal 13 is movable. The axis of movement of the wearer 15 is perpendicular to the axis of movement of the table 14 arranged.

An dem Träger 15 ist vertikal verfahrbar mittels eines Bauteils 16 eine Spindel 17 gelagert, welche drehbar ist und ein Werkzeug 18 trägt.On the carrier 15 can be moved vertically using a component 16 a spindle 17 stored, which is rotatable and a tool 18 wearing.

Auf die Darstellung weiterer Details, beispielsweise der Antriebseinheiten oder ähnlichem, kann an dieser Stelle verzichtet werden, da diese aus dem Stand der Technik bekannt sind.On the presentation of further details, for example, the drive units or the like can at this point be dispensed with, since these are known from the prior art.

Der Tisch 14 ist mittels einer nicht im Einzelnen gezeigten hydrostatischen Führung 8 (siehe 2 und 3) an dem Maschinenbett 12 gelagert. In gleicher Weise ist der Träger 15 mittels einer hydrostatischen Führung an dem Portal 13 gelagert. Analoges gilt für die Lagerung des Bauteils 16 an dem Träger 15.The table 14 is by means of a hydrostatic guide, not shown in detail 8th (please refer 2 and 3 ) on the machine bed 12 stored. The carrier is in the same way 15 by means of a hydrostatic guide on the portal 13 stored. The same applies to the storage of the component 16 on the carrier 15 ,

Die 2 und 3 zeigen jeweils vereinfachte Schnitt-Darstellungen der hydrostatischen Führungen 8, welche dazu dienen, ein erstes Bauteil 9 an einem zweiten Bauteil 10 verfahrbar zu lagern.The 2 and 3 each show simplified sectional views of the hydrostatic guides 8th , which serve a first component 9 on a second component 10 moveable storage.

Die hydrostatische Führung 8 umfasst jeweils eine Tasche 1, welche über einen Zuflusskanal 7 mit Öl beaufschlagt wird. Die Tasche 1 ist von Stegen 11 begrenzt, welche zu der Flä che des zweiten Bauteils 10 einen Spalt 3 bilden, durch welchen das Öl austritt.The hydrostatic guidance 8th includes one bag each 1 which via an inflow channel 7 is loaded with oil. The pocket 1 is from bridges 11 limits which to the surface of the second component 10 a crack 3 through which the oil emerges.

Der Zuflusskanal 7 ist mit einer Zuführleitung 6 für das Öl verbunden.The inflow channel 7 is with a feed line 6 connected for the oil.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Regelventil 4 vorgesehen, welchem ein Druckspeicher 5 vorgeschaltet ist. Stromab des Regelventils 4 ist eine Leitung 2 dargestellt, welche mit dem Zuflusskanal 7 verbunden ist. Durch Betätigung des Regelventils 4 ist es möglich, den Öldruck in der Tasche 1 bzw. das in die Tasche 1 eingeleitete Ölvolumen zu regeln.At the in 2 The embodiment shown is a control valve 4 provided which a pressure accumulator 5 is connected upstream. Downstream of the control valve 4 is a line 2 shown which with the inflow channel 7 connected is. By operating the control valve 4 it is possible to put the oil pressure in your pocket 1 or in your pocket 1 regulate the oil volume introduced.

Die 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, welches auch mit dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kombinierbar ist. Hierbei ist im Bereich der Tasche 1 schematisch ein Piezoelement 19 dargestellt, durch welches das Volumen der Tasche 1 variabel ist. Durch eine Veränderung des Volumens mittels des Piezoelements 19 steigt der Öldruck in der Tasche 1, sodass sich ein höherer Öl-Volumenstrom durch den Spalt 3 ergibt. Hierdurch ist eine größere Belastung auf das erste Bauteil 9 kompensierbar.The 3 shows a modified embodiment, which also with the in 2 Embodiment shown can be combined. This is in the area of the bag 1 schematically a piezo element 19 represented by which the volume of the bag 1 is variable. By changing the volume using the piezo element 19 the oil pressure in your pocket increases 1 , so that a higher oil volume flow through the gap 3 results. This places a greater load on the first component 9 compensated.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten. Die Erfindung bezieht sich auch auf hydrostatische Wellenlagerungen.The invention is not shown on the embodiments limited, rather, there are various modifications and Modification options. The invention also relates to hydrostatic shaft bearings.

Claims (15)

Verfahren zur Schwingungsdämpfung in einer Werkzeugmaschine mit zumindest einer zumindest eine Tasche (1) aufweisenden hydrostatischen Führung (8) zur Lagerung eines ersten Bauteils (9) an einem zweiten Bauteil (10), durch welche ein Ölstrom mit vorgegebenem Volumenstrom und vorgegebenem Druck durchgeleitet wird und durch zumindest einen Spalt (3) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den auftretenden Belastungen zur Erzielung einer konstanten Breite des Spalts (3) der Ölstrom durch den Spalt (3) geregelt wird.Method for damping vibrations in a machine tool with at least one at least one pocket ( 1 ) hydrostatic guidance ( 8th ) for storing a first component ( 9 ) on a second component ( 10 ), through which an oil flow with a predetermined volume flow and pressure is passed and through at least one gap ( 3 ) emerges, characterized in that, depending on the loads occurring, in order to achieve a constant width of the gap ( 3 ) the oil flow through the gap ( 3 ) is regulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölstrom in der Tasche (1) geregelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the oil flow in the pocket ( 1 ) is regulated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölvolumen in der Tasche (1) geregelt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the oil volume in the pocket ( 1 ) is regulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße der Öldruck in der Tasche (1) zugrunde gelegt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oil pressure in the pocket ( 1 ) is used as a basis. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße die Breite des Spaltes (3) zugrunde gelegt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the width of the gap ( 3 ) is used as a basis. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgröße Beschleunigungen von Bauteilen (9, 10) berücksichtigt werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that accelerations of components ( 9 . 10 ) are taken into account. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungen der hydrostatischen Führung auf der Grundlage der aus den Bewegungen von Bauteilen und/oder Werkstücken resultierenden Beschleunigungen vorberechnet werden und dass in Abhängigkeit dieser Werte der zur Verhinderung von Änderungen der Spaltbreite benötigte Öldruck und/oder der Ölstrom durch den Spalt (3) vorberechnet wird.A method according to claim 6, characterized in that the loads on the hydrostatic guide are precalculated on the basis of the accelerations resulting from the movements of components and / or workpieces and that, depending on these values, the oil pressure required to prevent changes in the gap width and / or the Oil flow through the gap ( 3 ) is pre-calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine selbst berücksichtigt wird, indem der Öldruck in der Tasche (1) bzw. der Ölstrom durch den Spalt (3) zur Verhinderung von Änderungen der Spaltbreite vorbestimmt und entsprechend geregelt werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the vibration behavior of the machine tool itself is taken into account by the oil pressure in the pocket ( 1 ) or the oil flow through the gap ( 3 ) predetermined to prevent changes in the gap width and regulated accordingly. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldruck bzw. die Breite des Spalts (3) mehrerer Taschen (1) mehrerer hydrostatischer Führungen mittels einer einzigen Regelung geregelt werden, um Bauteile und/oder Werkstücke hochsteif zu lagern.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the oil pressure or the width of the gap ( 3 ) several pockets ( 1 ) several hydrostatic guides can be regulated by means of a single regulation in order to store components and / or workpieces in a highly rigid manner. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Öldrucks bzw. der Breite des Spalts (3) zeitgleich mit einer Regelung zur Abarbeitung von Bearbeitungsprogrammen der Werkzeugmaschine erfolgt.A method according to claim 9, characterized in that the regulation of the oil pressure or the width of the gap ( 3 ) takes place at the same time as a regulation for processing machining programs of the machine tool. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Öldrucks bzw. der Breite des Spaltes (3) auftretende Verformungen von Bauteilen der Werkzeugmaschine kompensiert.A method according to claim 9 or 10, characterized in that the regulation of the oil pressure or the width of the gap ( 3 ) Compensation for deformations of machine tool components is compensated. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer mit der Tasche (1) verbundenen Zuführleitung (6), gekennzeichnet durch ein in der Zuführleitung (6) angeordnetes Regelventil (4).Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, with a pocket ( 1 ) connected supply line ( 6 ), characterized by a in the feed line ( 6 ) arranged control valve ( 4 ). Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen dem Regelventil (4) stromauf vorgeordneten Druckspeicher (5) .Device according to claim 12, characterized by a control valve ( 4 ) upstream pressure accumulator ( 5 ). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einer mit der Tasche (1) verbundenen Zuführleitung (6), gekennzeichnet durch im Bereich der Tasche (1) angeordnete Mittel zur Volumenänderung der Tasche (1).Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 11 with a pocket ( 1 ) connected supply line ( 6 ), characterized by in the area of the bag ( 1 ) arranged means for changing the volume of the bag ( 1 ). Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Kolben-Zylinder-Einheit umfassen. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zumindest ein Piezoelement (19) umfassen.Device according to claim 14, characterized in that the means comprise a piston-cylinder unit. 16. The apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the means at least one piezo element ( 19 ) include.
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