Gewichtsausgleichsvorrichtung für einen Werkzeugträger einer Werkzeugmaschine Die Erfindung betrifft eine Gewichtsausgleichs vorrichtung für einen in seiner Höhenlage mittels einer Verstellwelle verstellbaren Werkzeugträger einer Werkzeugmaschine, insbesondere Karusselldrehbank.
Bei Werkzeugträgern von grösseren Werkzeug maschinen wird im allgemeinen ein Gewichtsausgleich für das Werkzeugträgergewicht vorgesehen, damit die Teile der Werkzeugträgerverstellvorrichtung jeweils gegen die Verstellrichtung hin spielfrei aneinander an liegen. Ohne einen Gewichtsausgleich kann nämlich beim Verstellen des Merkzeugträgers nach unten ein solches Anliegen gegen die Verstellrichtung hin (also nach oben) nicht unter allen Bedingungen eintreten, da der Werkzeugträger durch sein Eigengewicht nach unten drückt.
Bei fehlendem Arbeitsdruck tritt so in der gegen die Verstellrichtung weisenden Richtung ein Spiel ein, das, sobald der Arbeitsdruck einwirkt, auf gehoben wird, womit sich der Werkzeugträger mit dem Werkzeug um den Spielbetrag verstellt. Auf diese Weise wird aber ein genaues Arbeiten der Werkzeug maschine verunmöglicht.
Bei den bekannten Gewichtsausgleichsvorrichtun gen wird dem Werkzeugträgergewicht durch ein Ge gengewicht die Waage gehalten. Der Werkzeugträger und das Gegengewicht hängen dabei beispielsweise an den beiden Enden eines über ein Rad gelegten Kettenstückes. Solche Vorrichtungen benötigen aber relativ viel Platz und sind bei grossen Werkzeugträ gerabmessungen ungünstig, da sie auch entsprechend schwere Gegengewichte benötigen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nach teile zu vermeiden und trotzdem den für genaues Ar beiten erforderlichen Gewichtsausgleich sicherzu stellen. Bei einer Gewichtsausgleichsvorrichtung der eingangs geschilderten Art wird zu diesem Behufe erfindungsgemäss die Verstellwelle mit dem Werk zeugträger über zwei parallel zueinander geschaltete, den Werkzeugträger in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit bewegende Getriebe ver bunden.
Das erste Getriebe verbindet dabei die Ver stellwelle mit dem Werkzeugträger starr und das zweite Getriebe enthält bezüglich der Werkzeugträger bewegung ein elastisches Glied und ein vom Werk zeugträger gegen die Verstellwelle hin selbsthemmen des Glied und das elastische Glied ist so stark vor gespannt, dass die Vorspannkraft der durch das Werk zeugträgergewicht verursachten Kraft zumindest an genähert die Waage hält.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Werk zeugträgerschlitten mit Werkzeugträger und Verstell zeug und Gewichtsausgleichsvorrichtung, dargestellt im Zu stand der Abwärtsbewegung des Werkzeugträgers, s Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1, dargestellt im Zustand der Aufwärtsbewegung des Werkzeugträgers, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Werk zeugträger und eine andere Ausführungsform einer Verstell- und Gewichtsausgleichsvorrichtung, darge stellt in Mittelstellung zwischen Auf- und Abwärts- bewebwng des Werkzeugträgers.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrich tung einer Karusselldrehbank sind an einem Werk zeugträger 1 Muttergewinde 2 und 2' angebracht, in welche Gewindespindeln 3 bzw.3' eingreifen. Die Spindeln 3 und 3' tragen mit ihnen fest verbundene Zahnräder 4 bzw.4', die ineinander eingreifen.
Die Spindel 3 ist über die Scheibe des Zahnrades 4 und Kugellager 5 und 6, die Spindel 3' über die Scheibe des Zahnrades 4' und ein Kugellager 5' durch die auf einem Gewindenippel 7' aufliegende Feder 8' gegen den horizontal verschiebbaren Werkzeugträger schlitten 26 abgestützt. Die Spindel 3 wird über eine Verstellwelle 9 durch einen Verstellmotor 10 in Drehung versetzt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist an einem Werkzeugträger 11 eine Zahnstange 12 be festigt, in welche Zahnräder 13 und 13' eingreifen. Das Zahnrad 13 ist über eine Welle fest mit einem Schneckenrad 14 verbunden, das in eine Schnecke 15 eingreift, die auf einer Welle 16 befestigt ist. Ent sprechend ist das Zahnrad 13' über eine Welle fest mit einem Schneckenrad 14' verbunden, das in eine Schnecke 15' eingreift, die auf einer Welle 16' be festigt ist. Die beiden Wellen 16 und 16' sind mittels Kettenrädern 17 bzw. 17' und einer Kette 18 mitein ander verbunden. Die Welle 16 ist durch ein Axial lager 19 im Werkzeugträgerschlitten 25 gelagert und wird über eine Verstellwelle 20 von einem Verstell motor 21 angetrieben.
Die Welle 16' stützt sich über ein Kugellager 22', eine Feder 23' und eine Schraube 24' auf den Werkzeugträgerschlitten 25 ab.
Die Wirkungsweise der Gewichtsausgleichsvor richtung wird anhand der in den Fig. 1 und 2 ge zeigten Ausführungsform beschrieben. Die Verstell welle 9 ist mit dem Werkzeugträger 1 über zwei parallel zueinander geschaltete, den Werkzeugträger 1 in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindig keit bewegende Getriebe verbunden. Das erste Ge triebe, das aus der Spindel 3 und dem Mutter gewinde 2 im Werkzeugträger 1 besteht, verbindet dabei die Verstellwelle 9 mit dem Werkzeugträger 1 starr.
Das zweite Getriebe, das aus den Zahnrädern 4 und 4', der durch die Feder 8' abgestützten Spin del 3' und dem Muttergewinde 2' besteht, enthält be züglich der Werkzeugträgerbewegung ein elastisches Glied, nämlich die die Spindel 3' gegen die durch das Werkzeugträgergewicht verursachte Kraft abstützende Feder 8' und zwischen diesem Glied und dem Werk zeugträger ein vom Werkzeugträger gegen die Ver stellwelle hin selbsthemmendes Glied, nämlich die Spindel 3'. Das elastische Glied, die Feder 8' ist so stark vorgespannt, dass die Vorspannkraft der durch das Werkzeugträgergewicht verursachten Kraft die Waage hält.
Da die beiden Getriebe im gleichen Sinne laufen, bleibt die Vorspannung der Feder 8' für alle Werkzeug trägerstellungen konstant und das Werkzeugträgerge wicht ist immer durch die Federkraft ausgeglichen. Durch die Selbsthemmung der Spindel 3' aber wird verhindert, dass die durch das Werkzeugträgergewicht verursachte Kraft auf die Verstellwelle ein Drehmo ment ausübt. Das Drehmoment der Verstellwelle 9 ist auf diese Weise in jedem Fall, also auch dann, wenn der sich nach unten bewegende Werkzeugträger gerade durch keine (nach oben gerichteten) Arbeits kräfte belastet ist, gegen die Verstellrichtung gerich tet und die Teile des ersten Getriebes, das heisst der eigentlichen Werkzeugträgerverstellvorrichtung liegen damit jeweils gegen die Verstellrichtung hin spielfrei aneinander am.
Damit ist aber ein vollkommener Ge wichtsausgleich und eine einwandfreie Werkzeugträ gerführung erreicht. In den Fig. 1 und 2 ist es gezeigt, wie der Werk zeugträger 1 über die Spindel 3' von der Feder 8' ge tragen wird. Die Spiele zwischen Spindel 3' und Muttergewinde 2' sind jeweils in diesem Sinne ein gezeichnet, die Muttergänge 2' liegen auf den Spin delgängen 3' auf.
Die Spindel 3 dagegen drückt den Werkzeug träger 1 in der Verstellrichtung, und zwar in Fig. 1 nach unten, in Fig. 2 nach oben. In Fig. 1 liegen dem nach die Spindelgänge 3 auf den Muttergängen 2 auf und das obere Kugellager 6 ist spielfrei. In Fig. 2 aber liegen die Muttergänge 2 auf den Spindelgän gen 3 auf und das untere Kugellager 5 ist spielfrei.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform besteht das elastische Glied aus der die Schnecke 15' gegen die durch das Werkzeugträgergewicht ver ursachte Kraft abstützenden Feder 23' und das selbst hemmende Glied aus der mit dem unter dem Einfluss des Werkzeugträgergewichtes stehenden Schnecken rad 14' in Eingriff stehenden Schnecke 15'.
Durch die verschieden grossen Räder 13' und 14' wird die auf die Feder 23' wirkende Reaktion des Werkzeugträgergewichtes kleiner als das Werkzeug trägergewicht.
Die Teile 12, 13, 14, 15, 16 und 19 des ersten Getriebes stehen in Mittelstellung zwischen Aufwärts und Abwärtsbewegung des Werkzeugträgers, so dass sie in beiden Verstellrichtungen gegeneinander Spiel aufweisen. Die Teile 12, 13' bis 17', 22' des zweiten Getriebes, die sich zwischen Werkzeugträger 11 und Feder 23' befinden und über die das Werkzeugträger gewicht getragen wird, liegen wie immer, ,so auch in dieser Stellung der Verstellwelle aneinander an.
Wird die erfindungsgemässe Vorrichtung für einen Werkzeugträger verwendet, der zusätzlich, beispiels weise in einer vertikalen Ebene schwenkbar ist, so ist es vorteilhaft, statt der festen Lagerung der Feder im Werkzeugträgerschlitten (zum Beispiel Gewinde nippel 7' oder Schraube 24') eine Einrichtung vor zusehen, die die Vorspannung der Feder dem Be trage des Neigens des Werkzeugträgers gegen die Horizontale entsprechend reduziert und umgekehrt.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen kann die erforderliche Spannung der Federn 8' und 23' durch Verstellen des Gewindenippels 7' bzw. der Schraube 24' eingestellt werden. Dazu muss die Werkzeugträ- gerreibung ausgeschaltet und die Feder so stark ge spannt werden, dass die Teile des ersten Getriebes, wie dies zum Beispiel in Fig. 3 gezeigt ist, nach beiden Verstellrichtungen hin gleichviel Spiel haben.
Für eine andere Art des Einstellens der erwähnten Vorspannung ist es vorteilhaft, in die zwei Getriebe eine lösbare Kupplung einzufügen.
Als eine solche Kupplung könnte bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel beispielsweise die Kette 18 dienen. Wird diese Kette 18 weggenommen, so wird sich die Feder 23' unter dem Einfluss des Werk zeugträgergewichtes selbsttätig einstellen, wenn man Vorkehrungen zur Ausschaltung der Werkzeugträger reibung trifft. Dann werden die Spiele des ersten Ge- trieben ins Mittel gebracht und die Kette angelegt und geschlossen.