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Reibungsarme Zylinder zum Gewichtsausgleich

Eine optimale Lösung für Werkzeugmaschinen

Bearbeitungszentren, sowie Fräs-und Bohrmaschinen (Abb. 1) werden mittels Mehrachsensteuerungen, die eine Auf-und Abwärtsbewegungen des Spindelkopfs ausführen, über einen E-Motor betrieben.

Diese Maschinen sind üblicherweise mit präzisen hydraulischen Gewichtsausgleichssystemen ausgestattet, die das Gewicht des Reitstockes und der Spindel abstützen, um folgenden Probleme zu vermeiden:

  • Überdimensionierung von Motor und Antrieb
  • frühzeitige Abnutzung der Führungsschienen und Leitspindeln
  • Werkzeugbruch bei Stromausfällen
  • verminderte Leistung, sowie dynamisches Ansprechverhalten der Achse

Die optimalste und beste Lösung für einen hydraulischen Gewichtsausgleich, hinsichtlich Bewegungsleistung, der Integration in die Maschine, sowie einfachen Wartung, wird mithilfe einer kleinen Flügelzellenpumpe realisiert. Diese lädt einen Blasenspeicher, der mit einem reibungsarmen Zylinder verbunden ist, und die Last des Spindelkopfs ausgleicht. Ein Proportional-Druckminderventil stimmt den Gegendruckwert entsprechend den Last- und Arbeitshubschwankungen ab.

Der Zylinder spielt eine wesentliche Rolle bei der Bearbeitungsgenauigkeit, indem er, ausgestattet mit reibungsarmen Dichtungen, während der langsamen Bearbeitungsbewegungen keine Schwingungen erzeugt und zudem eine Nullleckage aufweist, um den Ölverbrauch des Speichers zu minimieren.
Geringe Geschwindigkeiten und Leckage sind oft der Grund für unerwünschte Schwingungen während des Betriebs, bedingt durch das slip-stick Phänomen.

Gewöhnlich ist der Haftreibungskoeffizient höher als der kinetische Reibungskoeffizient.
Sobald die angewandte äußere Kraft die Haftreibung überwunden hat und die dynamische Bewegung beginnt, kommt es zu ruckartigen Erscheinungen und unerwünschten Schwingungen, nur aufgrund des geringen Werts der kinetischen Reibung. Um die oben genannten Probleme zu vermeiden und zu umgehen hat die F&E Abteilung von Atos, in Kooperation mit der Universität von Turin, ein spezielles G9 Abdichtungssytem (Abb. 2) entwickelt, welches aufgrund seines speziellen Designs und Gummigemisches, einen annähernd gleichen Haft- und Gleitreibungskoeffizienten aufweist. Folglich werden die Schwingungen, die am Anfang der Zylinderbewegung erzeugt werden (Abb. 3), reduziert und schnell gedämpft.

Aufgrund der oben genannten Gründe sind die neuen reibungsarmen Zylinder von Atos die ideale und neueste Lösung für den Gewichtsausgleich des Spindelkopfs