DE102012212213B4

DE102012212213B4 - Horizontalschlitten für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102012212213B4
Application number: DE102012212213.3A
Authority: DE
Inventors: Zdenek Cernohorsky
Original assignee: Stadler Keppler Maschb GmbH; Stadler Keppler Maschinenbau GmbH
Current assignee: Stadler Keppler Maschinenbau De GmbH
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: DE102012212213A1

Abstract

Horizontalschlitten für eine Werkzeugmaschine (10), der an seinem vorderen Ende einen Spindelkopf (18) zur Aufnahme eines Werkzeugs (19) trägt und der an der Maschine (10) in einer Führung (16) horizontal verschiebbar gehalten ist, die eine geringere Länge als der Horizontalschlitten (17) aufweist, wobei im oder am Horizontalschlitten (17) mindestens eine Ausgleichswippe (22, 23) angeordnet ist, deren vorderer Wippenarm (22.1) mit dem vorderen Bereich des Horizontalschlittens (17) fest verbunden ist und auf deren hinteren Wippenarm (22.2) eine Kraft (F) ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswippe (22, 23) in einem mittleren Längenabschnitt (L) des Horizontalschlittens (17) am Horizontalschlitten (17) drehbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Horizontalschlitten für eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein solcher Horizontalschlitten ist aus der DE 26 03 900 A1 bekannt.
Durch die im Vergleich zur Führung relativ große Länge von Horizontalschlitten, die an Säulen oder Vertikalschlitten von Werkzeugmaschinen befestigt sind, kann es beim vollständigen Ausfahren des Horizontalschlittens nach vorn aufgrund des hohen Spindelkopf- und Werkzeuggewichts zu Durchbiegungen des Horizontalschlittens kommen, sodass sich der Spindelkopf absenkt. Je weiter der Horizontalschlitten aus der Führung herausgefahren wird, desto stärker ist die auftretende Biegung, die beim Bearbeiten von Werkstücken zu Bearbeitungsfehlern und/oder Zerstörung des Werkstücks oder Werkzeugs führen kann.
Bei dem aus der DE 26 03 900 A1 bekannten Horizontalschlitten wird dieses Problem dadurch gelöst, dass an dem Schlitten zwei Stangen angeordnet sind, die jeweils auf einer in der Führung des Schlittens angeordneten Rolle geführt sind. An ihrem hinteren Ende tragen die Stangen jeweils keilförmige Aufsätze, auf denen jeweils eine am Schlitten angeordnete Rolle abrollen kann. Wird der Schlitten aus der Führung ausgefahren, drücken diese Rollen das hintere Ende der Stangen nach unten. Die Stangen führen dadurch auf die in der Führung befindlichen Rollen eine Kippbewegung aus, sodass die vorderen Stangenenden angehoben werden und den fest mit ihnen verbundenen Schlittenvorderbereich mit anheben. Dadurch kann den durch den Spindelkopf verursachten Gewichtskräften entgegengewirkt werden. Allerdings erfordert diese bekannte Lösung eine besondere Ausgestaltung der Führung des Schlittens und lässt sich daher an bestehenden Werkzeugmaschinen nicht nachrüsten.
Aus der DE 29 33 357 A1 ist zur Vermeidung des Durchbiegens eines ausgefahrenen Horizontalschlittens vorgeschlagen worden, im Schlitten zwei Stützträger anzuordnen, die längs des Schlittens bewegbar sind und diesen aussteifen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Horizontalschlitten für Werkzeugmaschinen bereitzustellen, bei dem die geschilderten Durchbiegungen nicht auftreten und der keine Veränderungen an der Führung für den Horizontalschlitten erfordert.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Horizontalschlitten mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Durch die Krafteinleitung auf den hinteren Wippenarm kann der Gewichtskraft der Werkzeugspindel und des Werkzeugs entgegengewirkt werden, sodass auch im nach vorn aus gefahrenen Zustand des Horizontalschlittens keine Durchbiegung des Schlittens erfolgt.
Dabei kann vorzugsweise der Drehpunkt bei voll nach vorn ausgefahrenem Horizontalschlitten noch innerhalb des Längenabschnitts des Horizontalschlittens liegen, der von der Führung gehalten ist. Die Durchbiegung des Horizontalschlittens aufgrund des Gewichts des Spindelkopfs und des Werkzeugs beginnt am vorderen Ende der Horizontalschlittenführung. Um möglichst gleiche entgegenwirkende Hebelverhältnisse zu erreichen, ist es daher günstig, den Drehpunkt der Ausgleichswippe in den Bereich der Führung und hier vorzugsweise ebenfalls im Bereich des vorderen Endes der Führung zu platzieren.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Ausgleichswippe als Knickhebel ausgebildet ist. Dadurch wird der hintere Wippenarm für die Einleitung der Ausgleichskraft leichter zugänglich.
Vorzugsweise kann eine Kraft von oben auf den hinteren Wippenarm ausgeübt werden, um dem Absenken der Werkzeugspindel entgegenzuwirken. Prinzipiell ist es aber auch möglich, Kräfte von anderen Seiten auf den hinteren Wippenarm einzuleiten, um die Wirkung der Bearbeitungskräfte auf den Horizontalschlitten ausgleichen zu können. Die Kraft muss in diesem Falle über eine geeignete Steuerung dynamisch entgegen der Bearbeitungskraft auf den hinteren Wippenarm eingeleitet werden.
Es können auch zwei Ausgleichswippen vorgesehen sein, die jeweils im oberen Bereich der Seitenwände des Horizontalschlittens angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung des Horizontalschlittens ist insbesondere bei beengten Platzverhältnissen im Inneren des Horizontalschlittens von Vorteil. Die Anordnung an den linken und rechten Seitenwänden des Horizontalschlittens gewährleistet eine symmetrische Kraftverteilung der von den Ausgleichswippen übertragenen Kräfte auf den Horizontalschlitten.
Versuche haben gezeigt, dass für einen Ausgleich der reinen Gewichtskraft des Spindelkopfs und des Werkzeugs eine konstante Kraft von oben auf den hinteren Wippenarm ausgeübt werden kann. Auch bei vollständig in der Führung nach hinten bewegtem Horizontalschlitten kommt es dadurch nicht zu einem Nach-oben-Biegen des Horizontalschlittens. Die Kraft kann jedoch auch in Abhängigkeit von der Relativposition des Horizontalschlittens zur Führung einstellbar sein. Je weiter der Horizontalschlitten nach vorn ausgefahren ist, desto höher ist die eingeleitete Kraft.
Zur Erzeugung der Kraft können beispielsweise Federn oder auch Zylinder eingesetzt werden.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Horizontalschlittens anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine mit einem Horizontalschlitten;
2 einen Längsschnitt durch den Horizontalschlitten aus 1;
3 eine perspektivische Ansicht von hinten auf den Horizontalschlitten aus 1.

Die Werkzeugmaschine 10 aus 1 weist ein Maschinenbett 11 auf, an dem ein Werkstücktisch 12 befestigt ist. Weiter sind auf dem Maschinenbett 11 Schienen 13 angeordnet, auf denen eine Säule 14 längs des Maschinenbetts 11 verschiebbar angeordnet ist. An der Säule 14 ist ein Vertikalschlitten 15 in vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet. Der Vertikalschlitten 15 wiederum trägt eine Führung 16 für einen Horizontalschlitten 17, der an seinem vorderen Ende einen Spindelkopf 18 mit einem Werkzeug 19 zur Bearbeitung eines Werkstücks 20 trägt. Der Horizontalschlitten 17 ist in Richtung des Doppelpfeils 21 auf das Werkstück 20 zu und von diesem weg bewegbar. Wie 1 verdeutlicht, ist die Länge des Horizontalschlittens 17 deutlich größer als die der Führung 16. Dadurch tendiert der Horizontalschlitten 17 aufgrund des hohen Gewichtes des Spindelkopfes 18 mit dem Werkzeug 19 dazu, mit seinem vorderen Ende nach unten abzubiegen, wenn der Horizontalschlitten 17 auf das Werkstück 20 zu ausgefahren wird.
Um diesem entgegenzuwirken, sind im Inneren des Horizontalschlittens 17 zwei aus den 2 und 3 ersichtliche Ausgleichswippen 22, 23 angeordnet. Aus dem Längsschnitt in 2 ist am Beispiel der Ausgleichswippe 22 ersichtlich, dass die Ausgleichswippen 22, 23 in Form eines Knickhebels ausgeführt sind. Der Drehpunkt D der Ausgleichswippe 22 befindet sich bei der in 2 gezeigten vollständig nach vorn ausgefahrenen Stellung des Horizontalschlittens 17 im Längenabschnitt L des Horizontalschlittens 17, der sich noch innerhalb der Führung 16 des Vertikalschlittens 15 befindet. Die Spitze V des vorderen Wippenarms 22.1 ist fest mit der Seitenwand 17.1 des Horizontalschlittens 17 verbunden. Auf den hinteren Wippenarm 22.2 wird eine Kraft F, im dargestellten Beispiel mittels einer Feder24, ausgeübt. Dadurch wird der Horizontalschlitten 17 im Bereich der Spitze V des vorderen Wippenarms 22.1 angehoben, was der Gewichtskraft durch den Spindelkopf 18 und das Werkzeug 19 entgegenwirkt. Es kommt somit nicht zu einem Durchbiegen des Horizontalschlittens 17. Das Werkstück 20 kann dadurch unabhängig von der Stellung des Horizontalschlittens 17 in der Führung 16 präzise bearbeitet werden.
3 verdeutlicht, dass die zweite Ausgleichswippe 23 im oberen Bereich der gegenüberliegenden Seitenwand 17.2 des Horizontalschlittens 17 angeordnet ist. Auf beide Ausgleichswippen 22 und 23 wird die gleiche Kraft F eingeleitet, sodass es zu einer symmetrischen Kraftverteilung auf den Horizontalschlitten 17 kommt.

Claims

Horizontalschlitten für eine Werkzeugmaschine (10), der an seinem vorderen Ende einen Spindelkopf (18) zur Aufnahme eines Werkzeugs (19) trägt und der an der Maschine (10) in einer Führung (16) horizontal verschiebbar gehalten ist, die eine geringere Länge als der Horizontalschlitten (17) aufweist, wobei im oder am Horizontalschlitten (17) mindestens eine Ausgleichswippe (22, 23) angeordnet ist, deren vorderer Wippenarm (22.1) mit dem vorderen Bereich des Horizontalschlittens (17) fest verbunden ist und auf deren hinteren Wippenarm (22.2) eine Kraft (F) ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswippe (22, 23) in einem mittleren Längenabschnitt (L) des Horizontalschlittens (17) am Horizontalschlitten (17) drehbar gelagert ist.
Horizontalschlitten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (D) bei vollständig nach vorn ausgefahrenem Horizontalschlitten (17) noch innerhalb des Längenabschnitts (L) des Horizontalschlittens (17) liegt, der von der Führung (16) gehalten ist.
Horizontalschlitten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswippe (22, 23) als Knickhebel ausgebildet ist.
Horizontalschlitten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausgleichswippen (22, 23) vorgesehen sind, die jeweils im oberen Bereich der Seitenwände (17.1, 17.2) des Horizontalschlittens (17) angeordnet sind.
Horizontalschlitten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) von oben und/oder von unten auf den hinteren Wippenarm (22.2) ausübbar ist.
Horizontalschlitten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) konstant ist.
Horizontalschlitten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) in Abhängigkeit der Relativposition des Horizontalschlittens (17) zur Führung (16) einstellbar ist.
Horizontalschlitten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) von einer Feder (24) oder einem Zylinder erzeugbar ist.