DE2349468A1

DE2349468A1 - Werkzeugmaschine mit ausleger

Info

Publication number: DE2349468A1
Application number: DE19732349468
Authority: DE
Inventors: Ramusino Francesco Cotta; Maso Galbarini
Original assignee: Innocenti Santeustacchio SpA
Current assignee: SMS Group SpA
Priority date: 1972-12-12
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1974-06-20
Also published as: JPS4988182A; IT971744B; US3862586A

Description

Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen und insbesondere große Werkzeugmaschinen mit Ausleger.

Bekanntlich müssen Werkzeugmaschinen, insbesondere solche mit großen Abmessungen, so gebaut sein, daß die Konstruktionen, welche die Führungen der beweglicher. Teile der Werkzeugmaschine tragen, ihre Formbeständigkeit beibehalten und den veränderlichen Beanspruchungen auf Druck, Biegung, Verdrehung usw. standhalten können, denen sie während des Betriebs infolge des Gewichts der beweglichen Teile der Werkzeugmaschine ausgesetzt werden. In der Praxis

409825/0270

M 9672

wurde dies jedoch nicht zufriedenstellend erreicht und die Führungen der bisher gebauten Maschinen haben während des Gebrauchs daher Verformungen erfahren, die zu unerwünschten Ungenauigkeiten bei der Arbeitsweise des Werkzeugs trotz der Ausrüstung führen, die in dem Bestreben verwendet wird, die Aufrechterhaltung der Formbeständigkeit zu gewährleisten.

Ein typischer Fall, der die Art und Weise illustriert, in welcher die Geometrie der Führungen einer Werkzeugmaschine sich während des Betriebs verändern kann, ist durch eine Portalfräsmaschine mit Ständern gegeben, welche die doppelte Aufgabe haben, einen Querbalken mit horizontalen Führungen zu lagern und ferner einen Hilfsquerbalken oder mehrere Hilfsquerbalken zu tragen, auf denen das Gewicht des Schlittens für den Spindelkasten gelagert ist, welcher Schlitten durch die Führungen des Hauptquerbalkens geführt wird. Die auf jeden Ständer durch die Querbalken ausgeübte Kraft ist nicht konstant, sondern hängt von der seitlichen Stellung des Spindelkastens auf den Querbalken ab, sowie von der vertikalen Stellung der Querbalken, so daß jeder Ständer in veränderlicher Weise beansprucht wird, was eine Veränderlichkeit in der Geometrie der Führungen zur Folge hat, so daß die Genauigkeit der Arbeitsweise der Werkzeugmaschine beeinträchtigt wird.

Die Mittel, die im allgemeinen zur Minderung der auf diese Weise durch das Gewicht der Maschine verursachten Verformungen verwendet werden, bestehen darin, die Tragkonstruktion der Maschine in der V/eise zu verstärken, daß diese Verformungen auf annehmbare Werte herabgesetzt werden, oder andernfalls durch K or.pe η sat ions systeme

409825/0270

μ 9672

Kräfte und damit Verformungen in einem Sinne erzeugt werden, der den entgegengesetzt ist, der durch' das Gewicht der Konstruktion bedingt ist.

Eine auf diese Weise arbeitende Ausrüstung ist jedoch teuer und liefert nicht immer zufriedenstellende Ergebnisse, da nur eine Milderung der Verformungen erzielt i%erden kann .

Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe einer Bauform für Werkzeugmaschinen, bei der die Verformungen der Führungen einer gro;1en Werkzeugmaschine durch das Gewicht und die Veränderlichkeit der Position der Last auf diesen im wesentlichen völlig ausgeschaltet werden können.

Eie erfincungsgeir.ässen Ausführungsformen sind einfach und mit angemessenen Kosten herzustellen.

Eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit Ausleger besitzt mindestens einen Ständer aus zwei im wesentlichen paralleler, und baulich unabhängigen Teilen, von denen der eine mit Führungselenenten zur Führung und Halterung der beweglichen Teile der Werkzeugmaschine versehen ist, während der andere Elemente zur Aufnahme des Gewichts der beweglichen Elemente der Werkzeugmaschine und zur Übertragung dieser Gewichte auf den anderen Teil der ._■_ '.:.. CC. ti. c-_&t .

Kachfolgend werden zwei Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine schaubildliche

409825/0270 ^{BAD 0R!Q}""^

Ansicht der Hauptteile einer Portalfräsrcaschine von großen Abmessungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Hauptteile der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsf orir,;

Fig. U in schematischer Darstellung eine Ansicht im Querschnitt der Ausführungsf orir nach Fig. 1-3;

Fig. 5 eine Schnittansicht.in schematischer Darstellung, welche mit näheren Einzelheiten eine Ständerstütze der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt, und

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine Portalfräsnaschine mit einem einzigen Ständer gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1-5 ist eine groSe Langfräsmaschine mit Ausleger gezeigt, die einen horizontalen Querbalken 1 besitzt, welcher Icings zweier fester Ständer 2 vertikal beweglich ist. Auf dem Querbalken 1 ist ein Schlitten 3 gelagert, der längs des Querbalkens beweglich ist und mit der. ein Spindelkasten 4 verbunden ist, aus dessen unteren" Erde eine Spindel 5 herausragt, von welcher die Bearbeitungswerkzeuge getragen werden. Der Spindelkasten 4 kann in der vertikalen Richtung mit Bezug auf den Schlitten 3 längs geeigneter Führungen (nicht gezeigt) bewegt werden.

- ⁴ - BAD

409825/0270

Der Querbalken 1 ist in der vertikalen Fichtung entlang von vertikalen Führungen 6 und Zahnstangen 7 beweglich, die an den einander zugekehrten Flächen der Ständer 2 vorgesehen sind.

Der Schlitten 3 ist an zwei horizontalen Hilfsbalken mittels eines Hängerahraens 3 aufgehängt, die zum Querbalken 1 parallel sind. Der Schlitten 3 ist am Hängerahmen 9 durch eine Anordnung von Tellerfedern 10 gelagert und der Rahmen 9 ist seinerseits an den Hilfsträgern 8 aufgehängt, längs welchen er sich von dem einen Ende zum anderen mittels Rollen 11 bewegen kann, die auf an den Balken 8 befestigten Führungen beweglich sind.

Jeder Ständer 2 wird durch zwei baulich voneinander unabhängige Teile gebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform weist jeder Ständer eine hohle Säule 2a aus Stahl von Kastenquerschnitt und einen Pfeiler 2b aus Stahlbeton von rechteckigem Querschnitt auf, welcher Pfeiler innerhalb des Hohlraums der Stahlsäule 2a von kastenförmigem Querschnitt angeordnet ist. Der Stahlbetonpfeiler 2b kann voll oder-, wie in Fig. 5 gezeigt, hohl sein. Die Säule 2a und der Pfeiler 2b jedes Ständers können auf einem einzigen Fundament abgestützt sein, oder, wie in Fig. 5 gezeigt, können auf gesonderten Fundamenten 12a, 12b aufruhen» um die bauliche Unabhängigkeit der beiden Teile das Ständers noch zu erhöhen.

Die Hilfsbalken 8 werden allein von den StabIbetpnpfeilern 2b getragen und zwischen der Säule 2a und dem Pfeiler 2b ist ein Zwischenraum vorgesehen. Auf das obere Ende jedes Pfeilers 2b jedes Ständers ist ein Rahmer. 13 aufgesetzt, der Seile oder Ketten 14 trägt,

409825/0270

'an denen'die Enden der Hilfsbalken- 8 aufgehängt -sind. Die Rahmen 13 tragen ferner Seile oder Ketten 15, von denen der Querbalken 1 getragen wird. Die Seile oder Ketten 14 und 15 sind zur synchronen Bewegung vorgesehen, so daß die Hilfsbalken 8 und der Querbalken 1 gleichzeitig angehoben bzw. abgesenkt werden.

Jeder Rahmen 13 trägt ferner ein Untersetzungsgetriebe 16 mit zwei Abtriebswellen 16a und 16b (Fig. 3), von denen die eine die Seile bzw. Ketten 14 steuert und die andere 16b die Seile bzw. Ketten 15.

Die beiden Untersetzungsgetriebe'16 werden durch zwei Wellen 17 angetrieben, die ihrerseits von einem einzigen Motor 19 aus über eine Übertragungsvorrichtung angetrieben wird, die zusammen mit dem Motor 19 eine Winde bildet.

Die Übertragungsvorrichtung 18, der Motor 19 und ein Teil jeder Welle 17 befinden sich in einem' Rahir.enwerk 20, das von den oberen. Enden der. hohlen Säulen 2a der Ständer 2 getragen wird und mit den Rahmen 13 auf den Stahlbetonpfeilern 2b nur durch die Antriebsverbindung verbunden sind, welche durch die aus dem Rahir.enwerk 20 überstehenden Wellen 17 gebildet wird. Die Wellen 17 sind an jedem Ende durch Kreuzgelenke so gekuppelt, daß die Wellen 17 keine vertikale Last auf das Rahmenwerk 20 bzw. von diesem auf die Rahmen 13 bzw. von diesen übertragen können.

Die Seile oder Ketten 14, welche die Hilfsbalken 8 tragen, laufen über Scheiben, die von vorspringenden Teilen 13a der Rahmen 13 (siehe Fig. 1, 3 und 4) getragen

409825/0270

werden.

Die Hiifsbalken 8 und der Querbalken 1, über welche ' der Schlitten 3 beweglich ist, sind durch die Seile oder Ketter. ]> und 15, die das Gewicht dieser Bauelemente tränen, in ihrer Höhe gemeinsam verstellbar, während die vertikale Stellung des Quertalkens 1 mit Bezug auf die Führungen 6 und die Zahnstange 7" bestimmt wird, die keine Last tragen und die Präzision der Bewegung gewährleisten.

'.-.'ie erwähnt, wird das Gevricht des Schlittens 2 und des Spindelkastens 4- nicht von der. Querbalken 1 getragen, scndern von dem Hiifsbalken 3 über den Hängerahmen 9, die Federn 10 und die Rollen 11. übernommen. Der Querbalken 1 unterliegt daher keinen Verformungen infolge von Veränderungen in der seitlichen Stellung des Schlittens 3.

Das gesamte Gewicht der beweglichen Teile der Maschine, d.h. der Kilfsbalken S,- des Querbalkens 1, des Schlittens 3 und der zugeordneten Elemente wird von den Rahmen 13 aufgenommen, die ihrerseits die Last ^auf die Stahlbetcnpfeiler 2b übertragen. Die äusseren Säulen 2a der Ständer 2 sind, da sie baulich von den Pfeilern 2b unabhängig sind, daher völlig frei von dem Gewicht der beweglichen Teile der Maschine, so daß sie bei einer Verstellung der Position der beweglichen·Teile während des Betriebs der Maschine keiner Verformung ausgesetzt sind. Die Führungen 6 und die Zahnstange 7 behalten daher in jeder betrieblichen Situation ihre ursprünglichen Abmessungen, womit die Präzision der Bewegung des Querbalkens 1 sichergestellt ist.

_ ₇ _
40982 5/0 270

Das Gewicht des Rahinenwerks 20, dessen Schwerpunkt in einer festen Stellung bleibt, wird von den äusseren Säulen 2a der Ständer 2 getragen. Die Funktionen der tragenden Teile des Aufbaus und dessen führenden Teilen sind daher voneinander völlig getrennt. Die kleinen, jedoch unvermeidlichen Verformungen der Stützen infolge von Veränderungen in der Position der beweglichen Teile der Maschine, d.h. infolge der horizontalen Bewegung des Schlittens 3 und der vertikalen Bewegung des gesamten te weglichen Aggregats, wirken nur auf die Stahlbetonpfeiler 2b, was keinen Einfluß auf die Führungsteile des Aufbaus hat, da diese von den Stützpfeilern 2b unabhängig sind.

Hierbei ist zu erwähnen, daß es durch die Herstellung der Pfeiler 2b aus Stahlbeton, d.h. aus einem Material, das nicht leuer ist_} möglich ist, eine Kostenminderung gegenüber den herkömmlichen Bauformen solcher Werkzeugmaschinen zu erzielen.

Wenn der Aufbau beendet· ist, wird eine Sicherheitsanordnung (nicht gezeigt) an sich bekannter Art eingebaut, welche die Aufgabe hat, die Hilfsbalken 8 und den Querbalken 1 zu verriegeln, wenn bei den Seilen bzw. Ketten IU oder 15 ein Bruch eintritt.

Diese Anordnung kann mit nur geringfügigen Abänderungen auch für Werkzeugmaschinen von der Art verwendet werden, bei welcher cfer Querbalken 1 statt beweglich zu sein, feststehend ist. In diesem Falle werden die relativen Gewichte des Querbalkens 1, des Schlittens 3 und der zugehörigen Spindelkasten teile von den Stahlbetonpfeilern getragen.

409825/0270

^M9672

Bei einer anderen Ausfuhrungsform ist eine Anzahl Zugstangen im hinteren Teil des Ständers angeordnet, an welchen das obere Rahmenwerk 13 befestigt ist, so daß auf den Stahlbetonmittelpfeiler 2b nur Druckkräfte übertragen werden, wodurch die Eigenschaften dieses Materials besser ausgenutzt werden können.

Eine Ausführungsform dieser Art ist besonders in Fig. 6 dargestellt, die eine Werkzeugmaschine von der Art mit einem einzigen Ständer 2 darstellt, der durch eine hohle Aussensäule 2a aus Stahl und einen mittigen Pfeiler 2b aus Stahlbeton, auf dem ein Rahmen 13b aufgelagert ist, gebildet wird. Der Rahmen 13b ist am Boden durch Zugstangen 21 verankert, die im hinteren Teil der Werkzeugmaschine angeordnet sind.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform werden ebenfalls alle Gewichte der verschiedenen beweglichen Teile der Werkzeugmaschine, d.h. der Schlitten 3a und der Querbalken la, von dem Stahlbetonpfeiler 2b getragen. Der Querbalken la, ist in seiner Stellung mit Bezug auf die Säule 2a des Ständers feststehend.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung können verschiedene Abänderungen vorgesehen werden. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Doppelelementständer auch bei Werkzeugmaschinen mit vertikal beweglichen Querbalken verwendet werden, welche nicht mit Hilfsbalken zur Obertragung des Gewichts des Querbalkens versehen sind.

Ferner kann beispielsweise der erfindungsgemässe Doppelelement-Ständer bei Werkzeugmaschinen mit mehreren Arbeitseinheiten verwendet werden, die auf einem ein-

409825/0270 -

zigen Querbalken beweglich sind.

In ähnlicher Weise können die Abmessungen und die Materialien innerhalb des Rahmens der Erfindung von beliebiger geeigneter Art sein.

patentanspriiche

- 10 409825/0270

Claims

M 9672

entansprüche ;

( 1. Merkzeugmaschine mit Ausleger, gekennzeichnet durch ^—"mindestens einen Ständer (2) aus zwei im wesentlichen parallelen und baulich voneinander unabhängigen Teilen (2a, 2b), von denen der eine (2a) mit Führungselementen (6, 7) zur Führung und Halterung der beweglichen Teile (1, 3, 4-, 5, 8) der Werkzeugmaschine versehen ist, während der andere (2b) Elemente (13) zur Aufnahme des Gewichts der beweglichen Elemente (1, 3, U, 5, 8) und zur Übertragung dieser Gewichte auf den erwähnten anderen Teil (2b) des Ständers (2) trägt.

VJerkzeugmaschine nach Anspruch "1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (2a, 2b) des Ständers (2) durch eine hohle Aussensäule (2a") und einen Pfeiler (2b) gebildet werden, welch letzterer innerhalb des äusseren Teils (2a), jedoch im Abstand von dessen Wänden angeordnet ist.

3. Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß.die Aussensäule (2a) des Ständers (2) diejenigen Teile (17, 18, 19, 20) der Werkzeugmaschine trägt, die während des Betriebs der 'Werkzeugmaschine nicht verlagerbar sind.

- 11 - ■

409825/0270 .

JIl

4. Werkzeugmaschine nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ständer (2) vorgesehen sind, deren innere Teile (2b) baulich von den äusseren Teilen (2a) unabhängig sind und P.ahmsnwerke (13) unterstützen, von denen das Gewicht des Querbalkens (1) getragen wird, auf dem ein Schlitten (3), welcher den Spindelkasten (4) der Werkzeugmaschine trägt, beweglich gelagert ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahir.enwerke (13) mit Vorrichtungen (16) zum Anheben und Absenken des Querbalkens (1) versehen sind.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Querbalken (1) beweg-

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querbalken (1) und die beiden Hilfsbalken (8) durch Seile, Ketten od. dgl., die von den erwähnten Vorrichtungen (16) angetrieben werden, gleichzeitig vertikal beweglich sind, um den auf den Rahmenwerken (13) gelagerten Querbalken (1) anheben, oder absenken zu können.

8. Werkzeugmaschine nach den Ansprüchen 4-7, dadurch ge-

409825/0270

Jß

kennzeichne^ daß die Aussensäulen (2a) der beiden Ständer (2) ein Rahmenwerk (20) unterstützen, welches einen Motor für den Antrieb der Vorrichtungen zum Anheben oder Absenken des Querbalkens (1) auf den Rahinen (13) trägt, welche von den inneren Teilen (2b) der Ständer (2) getragen werden.

9. Werkzeugmaschine nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß dem anderen Teil (2b) des oder jedes Ständers Zugstangen (21) zugeordnet sind, die jeweils an einem festen Punkt verankert sind.

10. Werkzeugmaschine nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil (2b) des oder jedes Ständers (2) auf einem Teil (12b) des Fundaments abgestützt ist, der von dem Teil (12a) des Fundaments gesondert ist, der den erwähnten einen Teil (2a) des Ständers (2) unterstützt.

für: INNOCENTI SANTEUSTACCHIO S.p.A.

PATENTANWÄLTE

DR.-lN9.H.F-NClC":.Oi?L-ING.H. BOHJt ΟΙιΊ.-ΐΝϋ. S. STaSGER

- 13 -

409825/0270