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.
Weight compensation device for a tool carrier of a machine tool The invention relates to a weight compensation device for a tool carrier of a machine tool, in particular a carousel lathe, whose height can be adjusted by means of an adjusting shaft.
In the case of tool carriers of larger machine tools, a weight compensation for the tool carrier weight is generally provided so that the parts of the tool carrier adjusting device rest against one another without play against the adjustment direction. Without a weight compensation, such a concern against the direction of adjustment (i.e. upwards) cannot occur under all conditions when the tool carrier is adjusted downwards, since the tool carrier presses downwards by its own weight.
If there is no working pressure, play occurs in the direction opposite to the adjustment direction, which is lifted as soon as the working pressure acts, so that the tool carrier with the tool is adjusted by the amount of play. In this way, however, precise working of the machine tool is made impossible.
In the known weight compensation devices, the tool carrier weight is balanced by a counterweight. The tool carrier and the counterweight hang, for example, on the two ends of a piece of chain placed over a wheel. Such devices, however, require a relatively large amount of space and are unfavorable in the case of large tool trays, since they also require correspondingly heavy counterweights.
The purpose of the present invention is to avoid these parts and still ensure the weight compensation required for precise work. In a counterbalance device of the type described above, according to the invention, the adjustment shaft with the work tool carrier via two parallel-connected, the tool carrier moving in the same direction and at the same speed gears ver related.
The first gear connects the Ver adjusting shaft rigidly with the tool carrier and the second gear contains with respect to the tool carrier movement an elastic member and a tool carrier from the work against the adjusting shaft self-locking of the member and the elastic member is so strongly biased that the biasing force of force caused by the work tool carrier weight at least approximately holds the balance.
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in a simplified representation. 1 shows a vertical section through a work tool carrier slide with tool carrier and adjustment tool and weight compensation device, shown in the downward movement of the tool carrier, s FIG. 2 shows the device according to FIG. 1, shown in the state of upward movement of the tool carrier, FIG. 3 shows a vertical section through a tool carrier and another embodiment of an adjustment and weight compensation device, shown in the middle position between the upward and downward movement of the tool carrier.
In the Vorrich device shown in Figs. 1 and 2 of a vertical lathe 1 nut threads 2 and 2 'are attached to a work tool carrier, in which threaded spindles 3 and 3' engage. The spindles 3 and 3 'have permanently connected gears 4 and 4' which mesh with one another.
The spindle 3 is via the disk of the gear 4 and ball bearings 5 and 6, the spindle 3 'via the disk of the gear 4' and a ball bearing 5 'by the spring 8' resting on a threaded nipple 7 'against the horizontally displaceable tool carrier 26 supported. The spindle 3 is set in rotation by an adjusting motor 10 via an adjusting shaft 9.
In the device shown in Fig. 3, a rack 12 is fastened to a tool carrier 11, in which gear wheels 13 and 13 'engage. The gear wheel 13 is firmly connected via a shaft to a worm wheel 14 which engages in a worm 15 which is fastened on a shaft 16. Accordingly, the gear 13 'is firmly connected via a shaft to a worm wheel 14' which engages in a worm 15 'which is fastened on a shaft 16' be. The two shafts 16 and 16 'are connected by means of sprockets 17 and 17' and a chain 18 mitein other. The shaft 16 is supported by an axial bearing 19 in the tool carrier slide 25 and is driven by an adjustment motor 21 via an adjustment shaft 20.
The shaft 16 ′ is supported on the tool carrier slide 25 via a ball bearing 22 ′, a spring 23 ′ and a screw 24 ′.
The operation of the weight compensation device is described with reference to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2. The adjustment shaft 9 is connected to the tool carrier 1 via two mutually parallel, the tool carrier 1 in the same direction and at the same speed moving gear. The first Ge gear, which consists of the spindle 3 and the nut thread 2 in the tool carrier 1, connects the adjusting shaft 9 with the tool carrier 1 rigidly.
The second gear, which consists of the gears 4 and 4 ', the spin del 3' supported by the spring 8 'and the nut thread 2', contains an elastic member with regard to the tool carrier movement, namely the spindle 3 'against the through the Tool carrier weight caused force supporting spring 8 'and between this member and the work tool carrier a self-locking member from the tool carrier against the United adjusting shaft, namely the spindle 3'. The elastic member, the spring 8 ', is so strongly pre-tensioned that the pre-tensioning force of the force caused by the tool carrier weight is balanced.
Since the two gears run in the same sense, the bias of the spring 8 'remains constant for all tool carrier positions and the tool carrier weight is always balanced by the spring force. The self-locking of the spindle 3 'prevents the force caused by the tool carrier weight from exerting a torque on the adjusting shaft. The torque of the adjustment shaft 9 is in this way in any case, even if the downward moving tool carrier is currently not burdened by any (upward) working forces, against the adjustment direction gerich tet and the parts of the first gear that This means that the actual tool carrier adjusting device are in each case against one another against the adjustment direction without play.
But this is a perfect Ge weight compensation and a perfect tool carrier gerführung achieved. In Figs. 1 and 2 it is shown how the work tool carrier 1 via the spindle 3 'of the spring 8' will wear ge. The games between spindle 3 'and nut thread 2' are each drawn in this sense, the nut threads 2 'lie on the spindle threads 3'.
The spindle 3, on the other hand, pushes the tool carrier 1 in the direction of adjustment, namely downward in FIG. 1 and upward in FIG. 2. In Fig. 1, the spindle threads 3 rest on the nut threads 2 and the upper ball bearing 6 is free of play. In Fig. 2, however, the mother gears 2 are on the Spindelgän gene 3 and the lower ball bearing 5 is free of play.
In the embodiment shown in Fig. 3, the elastic member consists of the worm 15 'against the force caused by the tool carrier weight supporting spring 23' and the self-locking member of the worm wheel 14 'in with the under the influence of the tool carrier weight Engaging standing screw 15 '.
Because of the differently sized wheels 13 'and 14', the reaction of the tool carrier weight acting on the spring 23 'is smaller than the tool carrier weight.
The parts 12, 13, 14, 15, 16 and 19 of the first gear are in the middle position between the upward and downward movement of the tool carrier, so that they have play against each other in both directions of adjustment. The parts 12, 13 'to 17', 22 'of the second gear, which are located between the tool carrier 11 and spring 23' and through which the tool carrier is weight borne, lie against one another, as always, so also in this position of the adjusting shaft.
If the device according to the invention is used for a tool carrier which is additionally, for example, pivotable in a vertical plane, it is advantageous to provide a device instead of the fixed mounting of the spring in the tool carrier slide (for example threaded nipple 7 'or screw 24') , which reduces the bias of the spring to the loading of the inclination of the tool carrier against the horizontal and vice versa.
In the exemplary embodiments shown, the required tension of the springs 8 'and 23' can be set by adjusting the threaded nipple 7 'or the screw 24'. For this purpose, the tool carrier friction must be switched off and the spring must be tensioned so strongly that the parts of the first gear, as shown for example in FIG. 3, have the same amount of play in both directions of adjustment.
For a different type of adjustment of the preload mentioned, it is advantageous to insert a releasable coupling into the two gears.
In the example shown in FIG. 3, the chain 18 could serve as such a coupling. If this chain 18 is removed, the spring 23 'will automatically adjust itself under the influence of the tool carrier weight if precautions are taken to eliminate the tool carrier friction. Then the games of the first gear are brought into the middle and the chain is put on and closed.