DE2363050A1

DE2363050A1 - Ueberwachungsvorrichtung fuer ein hydrostatisches lager einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2363050A1
Application number: DE2363050A
Authority: DE
Inventors: Kurt Martin Gebel; Ralph Eldridge Price
Original assignee: Landis Tool Co
Current assignee: Landis Tool Co
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1974-07-11
Also published as: JPS4997384A; FR2212873A5; US3812627A; GB1451809A; CA980843A; JPS5513855B2

Description

PATENTANWALT Anw. Akte:

Dipl.-Ing. Wolfgang K. Rauh

^r · 1-460

51 A ACH E N

Krefeider Straße 35 ■ Telefon 36452

PATENTANMELDUNG

Anmelder: Landis Tool Company, UJaynesboro, Penns. 17268 USA Priorität: USA 29. Dezember 1972 Ser.No. 319 462

Bezeichnung: überwachungsvorrichtung für ein hydrostatisches Lager einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein hydrostatisches Lager einer Werkzeugmaschine, bestehend aus einem im Spindel- oder Reitstock angeordneten Lagergehäuse mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme einer umlaufenden Spindel und einer Vielzahl über den Umfang der Bohrung verteilter, sich axial erstreckender Ausnehmungen oder Kissen, die jeweils mit Zuführleitungen für ein Druckmittel verbunden sind.

Hydrostatische Lager sind insbesondere bei Schleifmaschinen bekannt, doch war ihre Anwendung bisher auf solche Fälle beschränkt, wo nur mäßige Drücke vorlagen. Eine Hochleistungsmaschine mit extremen Kräften zwischen der Schleifscheibe

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ORIGINAL INSPECTED

und dem Werkstück erfordert beträchtliche Kosten und Rüstzeiten bei der Reparatur von Lagerfedern. Dies tritt auf. uienn der Fluß des Lageröls zu einer der Ausnehmungen oder Kissen im Lagergehäuse unzureichend ist oder wenn auf dem U/ege dorthin der ÜlfluQ blockiert wird. In diesen Fällen könnte die Spindel oder das Lager durch Fressen zerstört werden.

Dieses Problem ist umso größer * wenn unterbrochene Oberflächen ZoB. über den Umfang verteilter Ausnehmungen geschliffen werden sollen, wobei die auf das Werkstück wirkenden extremen Kräfte plötzlich verändert werden. Auch müssen die Spindein durch ein entsprechendes Ölvolumen in den Lagern stabilisiert werden, damit das Werkstück ordnungsgemäß geschliffen werden kann.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung für ein hydrostatisches Lager, insbesondere für Werkzeugmaschinen zu schaffen₉ bei der das für das Lager bestimmte Druckmittel durch einzelne Zuleitungen zu den einzelnen Ausnehmungen oder Kissen im Lager geleitet ujird und Steuereinrichtungen vorgesehen siid, die die Maschine stillsetzen, wenn irgendwelche Störungen in der Uersorgung des Lagers mit Druckmittel aifcreten,

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Die Erfindung u/ird darin gesehen, daß ein die Steuerungsvorrichtung der maschine ein- und ausschaltander auf ein Druckmittel ansprechender Druckschalter an eine Steuerdruckleitung angeschlossen ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Steuerdruckleitung in Abhängigkeit vom vorhandenen hydrostatischen Druck in jedem der Kissen öffnen oder schließen» De nach dem vorhandenen hydrostatischen Druck tuird die faschine dann in Betrieb belassen oder abgeschaltet.

Eine vorteilhafte Ausführungsfarm der Erfindung besteht darin, daß jede Zuführleitung zu dBn Kissen oder Ausnehmungen des Lagers über eine Drossel mit einer Zylinderbohrung für einen hin und her bewegbaren, einer elastischen Rückstelleinrichtung ausgesetzten Kolben in Verbindung steht, daß die Achsen der Zylinderbohrungen in einer Ebene liegen, daß jeder Zylinder eine seine Achse sankrech: schneidende Durchgangsbohrung aufweist, die, miteinander direkt verbunden, die zwischen einer Druckmittelquelle und dem Druckschalter befindliche Steuerdruckleitung bilden und daß jeder Kolben bzw. seine Kolbenstange eine Ausnehmung, Schwächungsstelle oder Querbohrung aufweist und in Abhängioksit von dem auf den Kolben entgegen der Rückstelleinrichtung wirkenden hydrostatischen Druck des die Kissen ader Ausnehmungen beaufschlagenden Druckmittels in der einen Kolbentotlage die Steuerdruckleitung sperrt und in einer hiervon abweichencen Stellung die Steuerleitung ganz oder .teilweise für den ötxrchgäng des auf den Druckschalter wirkenden Druckmittels {"rsigibt.

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Dabei sind vorteilhaft die Zylindergehäuse dicht übereinander zu einem Block angeordnet.

Um zugleich auch eine Anzeige zu erhalten, in u/elcher Zuführleitung eine Störung auftritt, ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Zylindsrbohrung für das Ende der Kolbenstange zur Außenseite des Zylindergehäuses offen ist und die Länge der Kolbenstange so bemessen ist, daß ihr freies Ende bei Verlassen der Rückzugstellung en dem Zylindorgehäuse herausragt. De nach der Stellung der Kolbenstange VeQi. sich dann feststellen, uio der Schaden behoben werden muß.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 ein hydroslabisches Lager einer Werkzeugmaschine im teiluieisen Querschnitt

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie 2-2 in

Fig. 1

Fig. 3 einen vergröiiertsn teilu/eisen Längsschnitt durch eins Steuerungseinrichtung für das hydrostatische Lager und

Fig. 4 ein Schaltbild für die Steuerungseinrichtung, 409828/0737

In den Figuren 1 und 2 der Zeichnung sind Einzelheiten eines Spindel- oder Reitstockes 10 einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer (nicht dargestallten) Schleifrnsschine wiedergegeben, Der Spindelstock umfaßt sin Gestellglied 12 und mindestens ein Lagergehäuse 14, das am Gestellteil mittels mehrerer Schrauben 16 befestigt ist. Das Lagergehäuse besitzt eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 18 zur Aufnahme einer umlaufenden Spindel 20 und eine Reitstockspitzs 22, die am Ende der Spindel angeordnet ist, um das Ende eines Werkstückes oder einer Welle aufzunehmen (nicht dargestellt).

Die umlaufende Spindel ist während der Bearbeitung hydrostatisch durch ein Druckmittel gehalten, das von einer geeigneten Quelle 30 in ein lotrechtes Ventil 31 geleitet wird, das an einer Vielzahl v/on parallelen Druckmittelverteilerleitungen 32, 34.36.38,40 angeschlossen ist. die lotrecht übereinander an einer Konsole 42 angeordnet sind und in eine Vielzahl von über den Umfang verteilten, sich sxial erstreckenden Lagerausnehmungen oder Kissen 32¹ ,34',36^f _t 38· und 40· führen, diB an der zylindrischen Innenwand 18 des Lagergehäuses 14 angeordnet sind» 3ede Lagerausnehmung nimmt entsprechend Druckmittel aus einer Einzelleitung dieser Verteilerleitungen auf»

In jeder der DruckmittelleLtungen ist eine Drosseleinrichtung 44 (Fig. 3 und 4) angeordnat_}εο daß der Leitungsdurchmesser wahlweise so gewählt werden kenn, daß_t wenn eine Kraft auf die

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Spindel ausgeübt wird, die cer«n Richtung verändern würde, das Druckmittel, das die Spindel hydij^tatisch trägt, nicht sofort aus eintr oder mehreren der Lagerkissen herausgedrückt morden. Das Druckmittel mird demgemäß nach und nach um ein WaD herausgedrückt, das durch die GröQ-3 dar DrosselöfPnungen bestimmt iuird und das hydroststischa Lagersystem besitzt demgemäß einen Steifigkeitsgrad, der in zweckmäßiger UJeisa einen vorbestimmten Kräftebereich innerhalb vorbestimmter Aniuendungef alle steuerte

Da die Verteilerleitungen lotrecht übereinander oberhalb des Spindelstockes angeordnet sind, kann jede Drosseleinrichtung leicht entfernt oder ausgetauscht werden, für den Fall, daß sie sich verstopft, indem man einen Stopfen 45 im Kopf der Zuleitung entfernt=. Ein Filter 46 kann vorgesehen werden, um Teilchen aus der Leitung zu entfernen, die diese Drosseln verstopfen könnten.

Gemäß den Figuren 3 und 4 Ist eine Einrichtung vorgesehen, die einerseits miOt,ob und inmiewsit Druckmittel durch jede Drossel fließt und andererseits bsi Drücken unterhalb des vorgeschriebenen iflindsstdruckes eins Orshung dar Spindel unterbindet.

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BAD ORIGINAL

Jede Zuleitung steht über einer Einlaßöffnung 51 mit einem strömungsabiuärts von der Drossel angeordneten Druckzylinder in Strömungsverbindung. Im Zylinder 50 befindet sich eine Kolbenstange 52, die in einer Führungsbohrung 54 geführt ist und ein Kolbenkopf 56, der gleitbar in einer weiteren, koaxialen Bohrung 58 geführt ist. Ein Teil 60 des Kolbenkopfes ist abgesetzt, um eine Druckfeder 62 ansetzen zu können, die den Kolben in eine zurückgezogene Stellung drückt, u/ie sie in Verbindung mit der Zuleitung 40 in Fig. 3 dargestellt ist, tuo ein Dichtungsflansch 64, der koaxial und mit Abstand in einer weiteren Bohrung 65 angeordnet ist, die Einlaßöffnung 51 zum Flüssigkeitszylinder verschließt.

Wenn die zugeordnete Drossel verstopft oder anderweitig gesperrt ist, wird vom Dichtungsflansch 64 kein Flüssigkeitsdruck wahrgenommen. Infolgedessen verschiebt die von der Druckfeder 62 ausgeübte Kraft den Kolben in ssine Rückzugstellung» Wenn die Drossel in gewünschter Illeise arbeitet, füllt der Flansch 64 den Flüssigkeitsdruck, der dann ausreicht, um den Kolbenkopf in eine vorgeschobene Stellung zu bringen, wie sie in Fig. 3 in Uerbirdung mit der Zuleitung 38 gezeigt ist. Ein 0°Ring 66, der dann kraftschlüssig zwischen dem Kolbenkopf und der Schulter 68 der zweiten koaxialen Bohrung 58 zusammengedrückt wird, dichtet dann diese Bohrung 58 ab und verhindert einen weiteren Flüssigkeitseintritt.

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Die Führungsbohrung 54 jedes Zylinders steht mit der äußeren Zylinderiuandung in Verbindung. Die Kolbenstange 52 besitzt eine bestimmte Länge derart, daß, uienn der Kolben seine vorgeschobene Stellung erreicht hat, ein Teil der Kolbenstange aus dem äußeren Zylinder herausragt und dabei sichtbar anzeigt- daß die Drossel wunschgemäß arbeitet.

Ein Teil 70 der Kolbenstange mit vermindertem Durchmesser fluchtet in einer bestimmten Stellung mit einer lotrechten Bohrung 72_}im Zylinder. Diese" senkrecht zur Kolbenstange angeordnete Bohrung 72 bildet mit den u/eiteren übereinander angeordneten Zylindern eine Leitung zwischen einer pneumatischen Druckquelle 74 und einer Auslaßleitung 76, die zu einem Druckschalter 78 Führt, der die Steuerungseinrichtung 80 der Maschine betätigt.

Während des Bearbeitungsvorganges blockiert die Kolbenstange wirksam die Bohrung 72 sobald eine Drbssel gesperrt wird und der zugeordnete Kolben seine Rückzugstellung eingenommen hat. Infolgedessen ujird der Druckschalter 78 nicht mit Druck beaufschlagt.

Das Öffnen des Druckschalter 78 bewirkt, daß die Steuerungseinrichtung 80 den Bearbeitungsvorgang verhindsrt oder abbricht,

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Eine lotrechte Bohrung 82 in jedem Zylinder dient als Schwerkraft-Drainage für etwa hinter dem DichtungsFlansch 64 anfallendes Lecköi. Eine Leitung 84 (Fig. 4) ist mit der AuslaÖ-leitung ?6 gekuppelt,um aus dem Druckschalter 78 sine Schnellentlaerung zu gestatten und dabsi irgendwelches Öl. das unbeabsichtigt in die Auslsßleitung 76 gelangt ist, auszutreiben. Eine Drossel 86 ist in der Leitung 84 vorgesehen, damit der Druckschalter 78 sofort geöffnet werden Kann, wenn einer der Kolben won den Druckfedern infolge ungleichen Öldrucks in einem der Kissen das Lagergehäuses in seine Rückzugstellung gelangt ist.

Es können Druckmesser 8B mit den Stopfen 45 ausgetauscht werden, damit der Druck an einigen oder allen Kissen gemessen werden kann. Wan kann somit den Öldruck während eines Bearbsitungsvorgangss messen., um die Steifigkeit der Spindel 20 bei einer Bearbeitung mit hoher Drehzahl zu bestimmen»

Eine weitere nicht dargastellts Sammelleitung kann benutzt warden, um ein Signal entsprechend dem Flüssigkeitsdruck auf eins Stoßfiäche der Spindel 25 zu gebän, die dann ein Signal gibty mit dem die vcrbestitfimte Schubkraft gegen die Spindel und dia Körnerspitze 29 bestimmt uiird, um das Werkstück ordnungsgemäß zu tragen»

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1J Überwachungsvorrichtung für ein hydrostatisches Lager einer Werkzeugmaschine, bestehend aus einem im Spindel - oder Reitstock angeordneten Lagergehäuse mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme einer.umlaufenden Spindel und einer Vielzahl über den Umfang der Bohrung verteilter,sich axial erstreckender Ausnehmungen oder Kissen» die jeweils mit Zuführleitungen für ein Druckmittel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet·, daß ein die Steuerungsvorrichtung (80) der maschine ein» und ausschaltender Druckschalter (78) an eine Steuerdruckleitung (72_S76) angeschlossen ist und daß Einrichtungen (70) vorgesehen sind, die die Steuerdruckleitung (72,76) in Abhängigkeit vom vorhandenen hydrostatischen Druck in jedem der Kissen (32·,34· 36',3Θ¹,40·) offen oder schließen.
2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß jede Zuführleitung (32,34,36, 38,40) zu den Kissen oder Ausnehmungen (32·,34«,36'_S38',40·) des Lagers über eine Drossel (44) mit einer Zylinderbohrung (58) für einen hin- und her bewegbaren, einer elastischen Rückstelleinrichtung (62) ausgesetzten Kolben in Verbindung steht, daß die Achsen der Zylinderbohrungen (58) in einer

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Ebene liegen, daß jeder Zylinder eine seine Achse senkrecht schneidende Durchgangsbohrung (72) aufmeist, die, miteinander direkt verbunden, die ζmischen einer Druckmittelquelle (74) und dem Druckschalter (78) befindliche Steuerdruckleitung (72,76) bilden und daß jeder Kolben (56) bzu/, seine Kolbenstange (52_r60) eine Auanehmungsschuiächungsstelle oder Querbohrung (70) auFu/sist und in Abhängigkeit von dem auf den Kolben (56) entgegen der Rückstelleinrichtung (62) wirkenden hydrostatischen Druck des die Kissen oder Ausnehmungen (32* -=· 40°) beaufschlagenden Druckmittels in der einen Kolbentotlage die Steuerdruckleitung (72,76) sperrt und in einer hiervon abweichenden Stellung die Steuerdruckleitung (72,76) ganz oder teilweise für den Durchgang des auf den Druckschalter (78) u/irkenden Druckmittels freigibt.
3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _f daß die Zylindergehäuse (50) dicht übereinander zu einem Block angeordnet sind,,

.Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinderbohrung (54) für das Ende der Kolbenstange (52) zur AufGenseite des Zylindargehäuses (40) offen ist und die Länge der Kolbenstange (52) so bemessen ist, daß ihr freies Ende bei Verlassen der Rückzugstellung aus dem Zylindergehäuse herausragt.

Für Landes Too^Company 409828/0737

ang K₀ Rauh PATENTANWALT

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