Vorrichtung zum selbsttätigen Ausgleich der Steigungsfehler in Schraubenspindelgetrieben zur Erzeugung genauer Längsbewegungen von Maschinenschlitten, insbesondere bei Werkzeugmaschinen zur Gewindeherstellung. Gegenstand der Erfindung ist eine Ver besserung der Vorrichtung zum selbsttätigen Ausgleich der Steigungsfehler in Schrauben spindelgetrieben zur Erzeugung genauer Längsbewegungen von Maschinenschlitten, insbesondere bei Werkzeugmaschinen zur Ge windeherstellung gemäss dem Patentanspruch des Hauptpatentes.
Die Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent ist derart ausgebildet, dass gleichlaufend zu der den Schlittenvorschub bewirkenden Schraubenspindel eine nicht treibende Mei sterschraubenspindel angeordnet ist, wobei das Verhältnis Meisterschraubenspindeldreh zahl zu Schraubenspindeldrehzahl gleich ist dem Verhältnis Schraubenspindelsteigung zu Meisterschraubenspindelsteigung, und dass die Meisterschraubenspindel mittels ihres Ge windes mindestens einen Lichtstrahl so steuert, dass bei sich zu schnell oder zu lang sam bewegendem Schlitten mindestens eine Photozelle von dem Lichtstrahl zum Anspre- chen gebucht wird, die einen elektromagne tischen Antrieb für die ausgleichende Zusatz bewegung des Schlittens beeinflusst.
Die erfindungsgemässe Verbesserung be steht darin, dass gleichlaufend zu der den Schlittenvorschub bewirkenden Schrauben spindel ein nicht treibender, zylindrischer, sich drehender Stab mit schraubenförmig verlau fender Teilungslinie vorgesehen ist, wobei das Verhältnis Stabdrehzahl zu Schrauben spindeldrehzahl gleich ist dem Verhältnis Schraubenspindelsteigung zu Teilungslinien steigung, und wobei die Teilungslinie mit Hilfe eines mit einer Beleuchtungseinrich- tung ausgestatteten optischen Systems auf einer mit einer lichtdurchlässigen Öffnung versehenen Blende abgebildet wird, hinter der sich die Photozelle befindet,
die je nach dem, ob die Abbildung der Teilungslinie die Blendenöffnung abdeckt oder freigibt, zum Ansprechen gelangt und den elektromagne- tischen Antrieb für die ausgleichende Zusatz bewegung des Schlittens beeinflusst.
Der Vorteil der so geänderten Vorrich tung liegt darin, dass der an Stelle der Mei sterschraubenspindel vorgesehene Stab in Verbindung mit dem optischen System genauer wirkt als die Meisterschraubenspin del, und dass der Stab als solcher einfacher und genauer herzustellen ist als eine Meister schraubenspindel.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes in Ver bindung mit einer Gewindeschleifmaschine dargestellt.
Fig. 1 zeigt die schematisch dargestellte Gewindeschleifmaschine mit der Ausgleich vorrichtung ; Fig. 2 ist eine teilweise Stirnansicht der Gewindeschleifmaschine nach Fig. 1; Fig. 3 zeigt die Blendenanordnung zur Teilungslinie des Längenmassstabes bei Ver wendung von zwei optischen Systemen der Ausgleichvorrichtung; Fig. 4 zeigt eine andere Ausbildung der Ausgleichvorrichtung; Fig. 5 zeigt im Schnitt eine andere Über tragungsvorrichtung für die Ausgleichbewe gungen als in Fig. 1 und 2; Fig. 6 ist eine Seitenansicht nach Fig. 5. Die dargestellte Gewindeschleifmaschine besitzt eine Gewindeschleifscheibe 1, die auf der Schleifspindel 2 befestigt ist. Die Schleif spindel 2 ist in dem nicht dargestellten Schleifspindelstock gelagert und wird über die Riemenscheibe 3 angetrieben.
Die Schleif scheibe 1 ist durch Verschieben des Schleif spindelstockes quer zu dem Werkstückschlit ten 4 beistellbar. Der Werkstückschlitten 4 ist auf Führungen 5, 6 auf dem Maschinen bett 7 verschiebbar. Das Werkstück 8, in das Gewinde eingeschliffen werden soll, ist zwi schen der Spitze 9 des nicht dargestellten Reitstockes und der Spitze 10 der im Werk stückspindelkasten gelagerten Werkstück spindel 11 gehalten und wird über den Mit nehmer 12 und das Drehherz 13 in Umdre hung versetzt. Die Werkstückspindel 11 wird von dem Motor 70 aus über ein nicht dar- gestelltes Wechselgetriebe sowie das Schnek- kengetriebe 14, 15 angetrieben.
Die Vor schubbewegung des Werkstückschlittens 4 wird durch eine Schraubenspindel 16 erzielt, die im Schlitten 4 gelagert ist und mit einer Gewindemutter 17 in Eingriff steht. Die Ge windemutter 17 ist drehbeweglich, jedoch gegen Axialverschiebung gesichert in dem Gehäuse 18 gelagert, das auf dem Maschinen bett 7 befestigt ist. Die Gewindemutter 17 besitzt zwei um 180 zueinander versetzte Arme 19 und 20, denen ein elektromagne tischer Antrieb, zum Beispiel die Elektro magneten 21 und 22 zugeordnet sind.
Die Schraubenspindel 16 wird von der Werkstückspindel 11 über die Wechselräder 23, 24, 25 und 26 aus angetrieben. Parallel, also gleichlaufend zur Schraubenspindel 16 ist der Stab 2 7 in dem Schlitten 4 gelagert. Er wird von der Schraubenspindel 16 aus über die Zahnräder 28, 29 und 30 in Um drehung versetzt. Der Stab 2 7 ist ein hoch glanzpolierter zylindrischer, sieh drehender, dicht- treibender Körper. auf dessen Umfang eine als Schraubenlinie verlaufende Teilungs linie 31 aufgetragen ist. Die Strichstärke der Teilungslinie 31 beträgt gewöhnlich 0,005 bis 0,01 min. Der Stab 27 wird durch eine Schraubenfeder 32 über das Längslager 33 gegen ein Widerlager 37 mit kugelförmiger Anlagefläche gedruckt, so dass er sich in der Längsrichtung nicht verlagern kann.
Der Stab '27 ist durch einen harmonikaartigen Balg 6 7 staubdicht abgeschlossen. Die Stei gung der schraubenförmigen Teilungslinie 31 ist im vorliegenden Fall gleich der Steigung des Gewindes der Leitschraubenspindel 16. Dementsprechend sind die Zahnräder 28, 29, 30 so ausgewählt, dass die Drehzahl des Sta bes 27 gleich derjenigen der Leitschrauben- spindel 16 ist.
Es ist also das Verhältnis Drehzahl des Stabes 27 zu Drehzahl der Spindel 13 gleich dem Verhältnis Schrauben- spindelst:eigung zu Teilungsliniensteigung. Dadurch, class der Antrieb des Stabes 27 nicht. von dem Zahnrad 26 abgeleitet wird, sondern von dem besonderen Zahnrad 28, das ebenfalls auf der Schraubenspindel 16 sitzt, kann die Zahnradübersetzung 28, 29, 30 beim Wechseln der Räder 23-26 stets bei behalten werden. Natürlich könnte die Stei gung der Teilungslinie 31 auch kleiner oder grösser als die Gewindesteigung der Schrau benspindel 16 sein; der Stab 27 müsste dann entsprechend schneller oder langsamer an getrieben werden, was durch Änderung der Zahnradübersetzung 28, 29, 30 leicht erreich bar ist.
Die Drehung des Stabes 27 muss stets so bemessen sein, dass sich ein auf der Teilungslinie gedachter Punkt während einer Umdrehung um dieselbe Strecke vorwärts bewegt wie der Schlitten; von wo aus der Antrieb des Stabes 27 erfolgt, ist an sich gleich.
Der Stab 27 durchsetzt ein Gehäuse 35, das am Maschinenbett 7 befestigt ist und das zur Aufnahme eines oder mehrerer optischer Systeme mit zugehörigen Blenden und Photo zellen sowie Beleuchtungseinrichtungen dient.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind zwei getrennte optische Systeme in einem gemeinsamen Gehäuse 36 unterge bracht, so dass eine geschlossene Baueinheit erhalten ist. Das eine optische System be steht aus dem Objektiv 37, das auf die Tei lungslinie 31 gerichtet ist. Die Beleuchtungs strahlen gehen von der Lichtquelle 38 aus über den Kondensor 39 auf den Umlenk spiegel 40, der zum Beispiel als halbdurch lässig versilbertes Doppelprisma ausgebildet ist, durch das Objektiv auf den Massstab und reflektieren das Bild der Teilungslinie durch das Objektiv zurück auf die Blende 41. Die Blende 41 hat eine Öffnung 42 (Fig. 3), deren Breite entsprechend der Strichstärke der Teilungslinie 31 unter Berücksichtigung der optischen Vergrösserung durch das Objek tiv 37 gewählt ist.
Bei freier Blende trifft das von der polierten Oberfläche des Längen massstabes 27 zurückgeworfene Lichtbündel durch die Öffnung 42 über die Linse 43 auf die Photozelle 44. Das zweite optische Sy stem besitzt denselben Aufbau. Das Objektiv ist mit 45 bezeichnet, die Lichtquelle mit 47, der Kondensor mit 46, der Umlenkspiegel mit 48, die Blende mit 49, die Blendenöff- nung mit 50, die hinter der Blende befind liche Linse mit 51 und die zugehörige Photo zelle mit 52. Die Blende 41 bezw. 49 ist beispielsweise ein geschwärztes oder sonstwie lichtundurchlässig gemachtes Glasplättchen, das nur an der Stelle 42 bezw. 50 eine licht durchlässige Öffnung hat. Die Blenden können natürlich auch aus einem andern ge eigneten Werkstoff sein.
Jede Blende ist mit Hilfe der Stellschraube 68 bezw. 69 quer zur Achse des Objektives 37 bezw. 45 verstell bar, so dass die Blendenöffnung genau zur Teilungslinie 31 ausgerichtet werden kann. Es sei erwähnt, dass die Beleuchtungseinrich tungen auch jeweils vor dem Objektiv ange ordnet sein könnten.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Blende 41 des ersten Steuersystems so angeordnet, dass die Teilungslinie 31 links von der Blen denöffnung 42 liegt. Die Blende 49 des zwei ten Steuersystems ist dagegen so angeordnet, dass sich die Teilungslinie 31 rechts von der Blendenöffnung 50 befindet. Dies gilt bei sich richtig bewegendem Schlitten.
Führt der Werkstückschlitten 4 eine Vor- schübbewegung aus, so bewegt sich der sich drehende Stab 27 gegenüber den beiden optischen Systemen. Ist dabei die Vorschub bewegung genau, so wird die Teilungslinie 31 des Längenmassstabes 27 die Blendenöff nung 42 und 50 nicht verdecken (Fig. 3). Tritt dagegen eine vor- oder nacheilende Vorschubschwankung auf, so wird entweder die eine oder die andere Blendenöffnung durch die dunkel abgebildete Teilungslinie 31 verdeckt und die Photozellen 44 bezw. 52 übermitteln den mit der Leitspindelmutter 17 zusammenwirkenden Magneteinrichtungen 21 und 22 Steuerimpulse.
Die Leitspindel 16 er fährt dann eine Zusatzdrehung, die die Vor schubschwankung aufhebt. Die von den Photozellen ausgelösten Steuerimpulse wer den durch Verstärkereinrichtungen auf die Magnete geleitet, die ihrerseits mit Dämp- fungsmitteln versehen sind, um ein sanftes Drehen der Mutter 17 zu erreichen.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann auch ein einziges optisches System mit einer einzigen Photozelle verwendet werden. Das darge stellte Steuersystem ist in dem Gehäuse 53 untergebracht und besteht aus dem Objektiv 54, der Lichtquelle 55 mit Kondensator 56, dem Umlenkspiegel 57, der Blende 58 und der Photozelle 59. Die Blende 58 hat genau so eine Öffnung wie die in Fig. 3 dargestell ten Blenden 41 bezw. 49. Die Öffnung der Blende 58 ist so eingestellt, dass die Tei lungslinie 31 auf die Öffnung projiziert wird. Die Photozelle (59) gelangt, je nach dem, ob die Teilungslinie 31 die Blenden öffnung abdeckt oder freigibt, zum Anspre chen und beeinflusst den elektromagnetischen Antrieb 21. 22 für die ausgleichende Zusatz bewegung der Leitspindel 16.
Es findet dabei ein ununterbrochenes Hin- und Herpendeln der drehbeweglichen Spindelmutter 17 statt. Wie erkennbar, ist bei dem Ausführungsbei spiel nach Fig. 4 die Blende 58 unmittelbar über der Photozelle 59 angeordnet. Auch bei dem Beispiel nach Fig. 1 könnte die Blende 41 bezw. 49 unmittelbar über den zu gehörigen Photozellen 44 bezw. 52 angeord net und die Linse 43 bezw. 51 fortgelassen werden.
Die mechanische Übertragung der Aus gleichbewegungen kann auch, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, erfolgen. Bei dieser Aus führung ist der Bund 60 der Leitschrauben- spindel 16 nicht unmittelbar im Schlitten 4 gelagert, sondern in einer Lagerhülse 61. Die Lagerhülse 61 ist drehbeweglich in einer Nabe der Stirnwand des Schlittens 4 gelagert und mit Hilfe eines Gewindes 62 verschraub bar. An der Lagerhülse 61 befinden sich seitliche Arme 63 und 64, denen die an der Stirnwand des Schlittens 4 befestigten Ma gnete 65, 66 zugeordnet sind.
Erhält der eine oder andere Magnet von der zugehörigen Photozelle aus einen Stromimpuls, so wird der Arm 63 oder 64 angezogen, wodurch die Lagerhülse 61 eine Schraubbewegung im Gewinde 62 ausführt, so dass dem Schlitten 4 eine seiner Vorschubbewegung vor- oder nacheilende Ausgleichbewegung erteilt wird.
Bei den dargestellten Beispielen ist der Stab 27 und die Schraubenspindel 16 in dem die Vorschubbewegung ausführenden Schlit ten gelagert. Natürlich könnte die Anord nung auch umgekehrt sein, das heisst die Schraubenspindel 16 und der Stab 27 können auf dem Maschinenbett 7 gelagert sein, wäh rend sich die Gewindemutter 17 und das lichtelektrische Steuersystem (36-52) an dem bewegten Schlitten befinden. Ferner könnte der Stab 27 koaxial zur Schrauben spindel 16 angeordnet werden.