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Die Erfindung betrifft eine Achseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Um Lasten oder Baueinheiten, z. B. einen Frässchlitten einer Werkzeugmaschine oder ein zu positionierendes Werkstück in einer Werkzeugmaschine, mittels einer Achseinheit mit einer geforderten Beschleunigung und einer hohen Eilgangsgeschwindigkeit bewegen zu können, muss ein Antriebsmotor der Achseinheit eine hohe Leistung aufweisen. Bewegt die Achseinheit große Lasten, erfordert dies neben leistungsstarken Antriebsmotoren auch eine entsprechende Schalt- und Steuerelektronik. Wird die Last vertikal verstellt, und muss der Antriebsmotor in Folge zusätzlich die Gewichtskraft der zu bewegenden Last überwinden, ist sein Energiebedarf besonders hoch. Um den Energiebedarf möglichst gering zu halten, weisen einige Achseinheiten neben der Antriebsvorrichtung auch Vorrichtungen zur Kompensation der Gewichtskraft auf. Über eine Feder oder ein unter Druck stehendes Fluid wird eine der Gewichtskraft entgegenwirkende Kompensationskraft erzeugt, die die Gewichtskraft zumindest teilweise kompensiert. Der Antriebsmotor muss demzufolge im Wesentlichen nur noch gegen eine Trägheit der Masse und Reibungskräfte arbeiten. Somit sind kleinere oder schwächere Antriebsmotoren mit der entsprechend kleineren oder schwächeren Schalt- und Steuerelektronik einsetzbar und es können Energie, Betriebs- und Investitionskosten gespart werden.
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Gemäß dem Stand der Technik sind die Antriebsvorrichtung und die Vorrichtung zur Kraftkompensation als getrennte Einheiten ausgeführt. Dies hat zum Nachteil, dass die Vorrichtungen jeweils einen eigenen Bauraum im Bereich einer Maschine belegen. Damit nachteilig verbunden ist, dass eine aufwändige Verkabelung oder Verrohrung zwischen den Vorrichtungen notwendig ist. Weiterhin ist von Nachteil, dass die Vorrichtung zur Kraftkompensation neben der Antriebsvorrichtung eigenständig projektiert, disponiert und montiert werden muss, was einen hohen Zusatzaufwand darstellt.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Achseinheit zu schaffen, die energieeffizient, wartungsarm und platzsparend ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Die erfindungsgemäße Achseinheit weist einen Achsantrieb mit einem verstellbaren Antriebselement auf, das mit einer zu verstellenden Baueinheit in Wirkverbindung steht. Weiterhin hat die Achseinheit eine Kompensationseinheit mit einer Federeinrichtung zur Kompensation des Gewichtes der Baueinheit. Die Federeinrichtung bildet mit dem Achsantrieb eine bauliche Einheit. Die bauliche Einheit der Federeinrichtung mit dem Achsantrieb hat den Vorteil, dass die Achseinheit dadurch ein sehr kompaktes Design aufweist und weniger Bauraum in einer Maschine beansprucht als getrennt zu verbauende Einzelkomponenten eines Achsantriebes und einer Federeinheit. Wird eine in solch kompakter Bauweise gestaltete Achseinheit einem Maschinenentwickler in einer Entwicklungsphase zur Verfügung gestellt, sinkt sein Aufwand für eine Projektierung oder Disponierung der Achseinheit. Ein Aufwand für Montage und Inbetriebnahme ist durch die bauliche Einheit ebenfalls reduziert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Vorzugsweise sind der Achsantrieb und die Federeinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse bietet einen effektiven und mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand umzusetzenden Verschmutzungsschutz für beide Komponenten und senkt so Wartungs- und Instandhaltungsaufwände für die Achseinheit.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Achseinheit sind der Achsantrieb und die Federeinrichtung koaxial zueinander angeordnet. Verbunden mit der baulichen Einheit innerhalb eines Gehäuses ergibt sich durch diese Anordnung der beiden Komponenten der Vorteil, eines weiter reduzierten Platzbedarfs für die Achseinheit.
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Überdecken sich der Achsantrieb und die Federeinrichtung darüber hinaus noch in axialer Richtung, führt dies zu einer Hülsen- oder Patronenartigen Bauweise, wodurch der Platzbedarf weiter reduziert ist.
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Vorzugsweise ist der Achsantrieb der Achseinheit ein Gewindetrieb mit einer Gewindespindel und einer Spindelmutter. Damit können rotierende Motoren, beispielsweise Elektro- oder Servomotoren eingesetzt werden.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Achseinheit hat die Kompensationseinheit einen Kolben, der einen Druckmittelraum begrenzt, der von einem Federraum über einen Trennkolben getrennt ist. Dabei ist der Kolben über das Antriebselement verstellbar, sodass über dessen Verstellung eine entsprechende Verstellung des Kolbens und des Trennkolbens und eine Volumenänderung des Federraumes oder ein Spannen oder Entspannen der Federeinrichtung erfolgt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der Federraum und der Druckmittelraum voneinander getrennt sind. Ein von der Verstellung des Antriebselementes oder des Kolbens in Richtung des Trennkolbens bewegtes im Wesentlichen inkompressibles Druckmittelvolumen verschiebt den Trennkolben und verkleinert so den Federraum. Ist das Volumen des Federraumes beispielsweise mit kompressiblem Fluid befüllt und im Vergleich zum verschobenen Druckmittelvolumen groß oder sehr groß, ergibt sich vorteilhafter Weise eine über den Verstellweg des Antriebselementes näherungsweise konstante Federkraft oder Kompensationskraft der Federeinrichtung. Ist im Federraum hingegen beispielsweise eine Schrauben- oder Elastomerfeder angeordnet, so bleibt die Federkraft oder Kompensationskraft näherungsweise konstant, wenn das verschobene Druckmittelvolumen nur einen kleinen oder sehr kleinen Federweg relativ zur Gesamtlänge der Feder bewirkt. Weitere Möglichkeiten, die Kompensationskraft in Abhängigkeit des Verstellweges des Antriebselementes nahezu konstant zu halten, sind dem Fachmann bekannt.
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In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Achseinheit ist ein Verstellweg des Kolbens oder des Antriebselementes gemäß einem Übersetzungsverhältnis in einen Verstellweg des Trennkolbens wandelbar. Wird eine Bodenfläche des Kolbens so gewählt, dass sie im Verhältnis zu einer Bodenfläche des Trennkolbens sehr klein ist, bewirkt eine Verstellung des Kolbens nur eine sehr kleine Verstellung des Trennkolbens und es kann sich vorteilhafter Weise eine über den Verstellweg des Antriebselementes näherungsweise konstante Federkraft oder Kompensationskraft der Federeinrichtung ergeben.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Achseinheit ist der Kolben in einem Innenrohr geführt, in dem ein innerer Bereich des Druckmittelraumes angeordnet ist. Der Trennkolben umgreift das Innenrohr, ist in einem Ringraum zwischen dem Innen- und Außenrohr angeordnet und trennt einen äußeren Bereich des Druckmittelraumes vom Federraum. Der Federraum ist mit einem Gas gefüllt.
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Der innere Bereich des Druckmittelraumes ist über einen Druckmittelkanal mit dem äußeren Bereich des Druckmittelraumes verbunden. Ein derartiger Grundaufbau der Achseinheit, der ein Innen- und ein Außenrohr aufweist, trägt zu einer kompakten und platzsparenden Bauweise der Achseinheit bei, da die beiden Rohre sowohl Funktionen eines Gehäuses als auch der Kompensationseinheit integrieren. Das Innenrohr kapselt den Achsantrieb und schützt ihn somit vor Verschmutzung. In ihm ist der Kolben und auf ihm ist der Trennkolben gelagert. Zudem begrenzt es zumindest abschnittsweise den inneren und äußeren Bereich des Druckmittelraumes, sowie den Federraum. Das Außenrohr bildet einen Teil des Gehäuses aus, begrenzt den Federraum und den äußeren Bereich des Druckmitteraumes und führt den Trennkolben auf seiner Außenseite. Eine Verrohrung zwischen dem Achsantrieb und der Federeinheit, wie es bei herkömmlichen Achseinheiten mit getrennt angeordneter Feder- oder Kompensationseinheit nötig ist, entfällt bei so kompakter Bauweise und ist durch den inneren und äußeren Druckmittelraum sowie den sie verbindenden Druckmittelkanal ersetzt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Achseinheit ist der Kolben mit einem Gleitrohr verbunden, das die Gewindespindel je nach Verstellposition zumindest abschnittsweise umgreift und an die Baueinheit gekoppelt ist. Das Gleitrohr und das Innenrohr begrenzen den inneren Bereich des Druckmittelraumes in radialer Ausdehnung. Das Gleitrohr kann ebenso stangenartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Wandung des Gleitrohres in einem Abschnitt zwischen beiden Endabschnitten des Gleitrohres durchbrochen sein, sodass beide Endabschnitte durch zumindest einen Wandsteg verbunden sind. Ebenso ist eine Einstückigkeit des Kolbens und des Gleitrohres oder der Spindelmutter, des Kolbens und des Gleitrohres denkbar.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Achseinheit ist der Gewindetrieb als Kugelgewindetrieb ausgebildet. Kugelgewindetriebe weisen gegenüber Gleitgewindetrieben aufgrund der Punktanlage der Kugeln im Gewinde der Gewindespindel einen bedeutend geringeren Bedarf an Antriebsleistung auf. Es entsteht zudem weniger Reibung und Wärme, was sich positiv auf eine thermische Stabilität der Maschine auswirkt. Damit verbunden sind ein geringerer Verschleiß im Achsantrieb, eine Steigerung einer erreichbaren Verfahr- oder Eilganggeschwindigkeit und eine höhere Positioniergenauigkeit. Generell sind in einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Achseinheit anstatt der genannten Gleitgewinde- und Kugelgewindetriebe auch andere Bauformen eines Gewindetriebes wie beispielsweise ein Trapezgewindetrieb, ein Planetengewindetrieb oder ein Rollengewindetrieb mit Rollenrückführung einsetzbar.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Achseinheit weist eine Schmier- oder Kühleinheit auf, wobei eine Schmier- oder Kühlmittelströmung über eine Bewegung des Antriebselementes entlang des Verstellweges der Achseinheit erzeugbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch eine Kopplung der Strömung an die Bewegung des Antriebselementes kein zusätzliches Antriebsaggregat zur Erzeugung der Strömung bereitgestellt werden muss.
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In bevorzugten Weiterbildungen der Achseinheit ist eine Führungseinheit, entlang der eine Baueinheit verstellbar ist, oder eine Bestimmungseinheit, mit der Betriebsparameter der Achseinheit bestimmbar sind, oder eine Sicherheitsbremse, mit der die Achseinheit festlegbar in die Achseinheit integriert. Auf diese Weise ist es möglich die Achseinheit zu einem Komplettmodul zu erweitern. Eine Integration weiterer, aufeinander abgestimmter Einheiten in die Achseinheit bietet den Vorteil, dass Maschinenentwickler weniger Entwicklungs-, Projektierungs- und Disponierungsaufwand haben. Hersteller von Achseinheiten können konfigurierbare Achseinheiten anbieten und so standardisierte oder einbaufertige Lösungen bereitstellen.
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Bevorzugter Weise ist die erfindungsgemäße Achseinheit in einer Werkzeugmaschine angeordnet.
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Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Achseineinheit zusammen mit einer von ihr zu verstellenden Baueinheit in einer Verstellposition zwischen den Totpunkten eines Verstellweges;
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2 eine Darstellung eines Längsschnittes der erfindungsgemäßen Achseinheit, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Position zwischen den Totpunkten eines Verstellweges;
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3 eine Darstellung eines Teilschnittes eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Achseinheit mit einer Verstelleinheit;
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4 eine Darstellung eines Längsschnittes eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Achseinheit mit einer Schmiereinheit; und
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5 eine geschnittene Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Achseinheit mit einer Sicherheitsbremse.
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1 zeigt eine geschnittene Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Achseinheit 1 in einer Verstellposition zwischen den Totpunkten eines Verstellweges der Achseinheit 1 mit einer von ihr zu verstellenden Baueinheit 2. Die Achseinheit 1 ist an einer nur teilweise dargestellten Maschine 3 so befestigt, dass die Baueinheit 2 in vertikaler Richtung verstellbar ist. Die Achseinheit 1 hat einen Achsantrieb 4 und weist weiterhin eine Kompensationseinheit 6 auf, über die eine Kompensationskraft 42 zur Kompensation einer Gewichtskraft 41 der Baueinheit 2 erzeugbar ist. Der Achsantrieb 4 ist von einem Innerohr 28 und die Kompensationseinheit 6 von einem Außenrohr 20 gekapselt.. Das Außenrohr 20 bildet zusammen mit einem oberen und unteren Deckel 22, 24 ein Gehäuse der Achseinheit 1 aus. Der in 1 obere Deckel 22 des Gehäuses ist von einem oberen Abschnitt einer Gewindespindel 10 des Achsantriebes 4 durchgriffen, an dem ein nicht dargestellter Servomotor ein Drehmoment an die Gewindespindel 10 überträgt. Ein Gleitrohr 18, das über den Achsantrieb 4 betätigbar oder verstellbar ist, ist mit der zu verstellenden Baueinheit 2 verbunden.
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2 zeigt eine Darstellung eines Längsschnittes der erfindungsgemäßen Achseinheit 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, in einer Position zwischen den Totpunkten eines Verstellweges des Achsantriebes 4. Sowohl die Baueinheit als auch die Maschine, an der die Achseinheit 1 befestigt ist, sind nicht dargestellt (vgl. 1). Der Achsantrieb 4 hat einen Gewindetrieb, der als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Er weist eine Gewindespindel 10 auf, auf der eine Spindelmutter 12 angeordnet ist. Die Spindelmutter 12 ist über eine Schraubverbindung 14 fest mit einem Kolben 16 verschraubt, der seinerseits über eine weitere Schraubverbindung 14 mit dem Gleitrohr 18 verschraubt ist. Ein Außenrohr 20 mit dem oberen und unteren Gehäusedeckel 22, 24 bilden gemeinsam ein Gehäuse 26 der Achseinheit 1 aus. Das Gleitrohr 18 durchgreift den unteren Gehäusedeckel 24. Der Achsantrieb 4 wird von einem Innenrohr 28 ummantelt, das zusammen mit den beiden Gehäusedeckeln 22 und 24 einen Innenraum ausbildet oder begrenzt, in dem der Achsantrieb 4 angeordnet ist. Zwischen dem Innen und dem Außenrohr 28, 20 ist ein Ringraum 36, 40 ausgebildet.
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Die Gewindespindel 10 ist in 2 oben, dort wo der Servomotor (nicht dargestellt) angeordnet ist, mit einem Festlager (nicht dargestellt) im oberen Gehäusedeckel 22 und in 2 unten mit einem Gleitlager 30 im Gleitrohr 18 gelagert. Das Gleitrohr 18 ist im unteren Gehäusedeckel 24 und über den Kolben 16 im Innenrohr 28 gleitend gelagert.
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Durch das Innenrohr 28, das Gleitrohr 18, den Kolben 16 und den unteren Deckel 24 wird ein innerer Bereich 32 eines Druckmittelraumes begrenzt. Über Druckmittelkanäle 34 steht dieser mit einem äußeren Bereich 36 des Druckmittelraumes in Verbindung, der wiederum von einem axial verschiebbaren Trennkolben 38 begrenzt ist. Beide Bereiche 32, 36 und der Druckmittelkanal 34 sind mit im Wesentlichen inkompressiblem Druckmittel befüllt. Auf der anderen Seite des Trennkolbens 38 ist ein Federraum 40 mit kompressiblem Gas gefüllt. Der Federraum 40 wird durch den Trennkolben 38, das Innenrohr 28, das Außenrohr 20 und den oberen Gehäusedeckel 22 begrenzt und ist geschlossen. Der Federraum 40 und das Gas bilden somit eine Gasfeder aus.
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Wird die Gewindespindel 10 zur Verstellung der Baueinheit 2 (vgl. 1) durch den Servomotor (nicht dargestellt) gedreht, läuft die Spindelmutter 12 auf der Gewindespindel 10 entlang der Längsachse 5 in 2 beispielsweise nach unten. Über die feste Schraubverbindungen 14 werden mit der Spindelmutter 12 auch der Kolben 16 und das Gleitrohr 18 mit einem gleichen Verstellweg wie die Spindelmutter 12 verstellt. Dabei wird der innere Bereich 32 des Druckmittelraumes verkleinert. Ein dem entsprechendes Volumen Druckmittels wird aus dem inneren Bereich 32 durch den Druckmittelkanal 34 in den äußeren Bereich 36 verdrängt, verschiebt den Trennkolben 38 nach oben und bewirkt eine entsprechende Verkleinerung des Federraumes 40 und somit eine Erhöhung des Gasdruckes der Gasfeder.
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Die gezeigte Wirkverbindung oder hydraulische Kopplung zwischen Spindelmutter 12 und Gasfeder ist zur Kompensation der Gewichtskraft 41 der Baueinheit 2, die über das Gleitrohr 18 und die Schraubverbindungen 14 über den Kolben 16 in die Spindelmutter 12 eingeleitet wird, nutzbar: Je höher der Vorspannungsdruck im Federraum 40 ist, desto größer ist der Druck, mit dem das Druckmittel von unten auf einen Kolbenboden 17 des Kolbens 16 wirkt. Der auf die Fläche des Kolbenbodens 17 wirkende Druck resultiert in der in 2 nach oben gerichteten Kompensationskraft 42, die über die Schraubverbindung 14 auch auf die Spindelmutter 12 wirkt. Die an der Spindelmutter 12 angreifende Gewichtskraft. 41 der Baueinheit 2 ist nach unten gerichtet. Je nach gewähltem Vorspannungsdruck im Federraum 40 ist die Gewichtskraft 41 der Baueinheit 2 über die Kompensationskraft 42 unter-, über- oder genau kompensierbar.
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Von besonderem Interesse ist dabei, die Kompensationskraft 42 unabhängig vom Verstellweg der Spindelmutter 12 oder der Baueinheit 2 möglichst konstant zu halten. Dieses Ziel ist beispielsweise durch eine konstruktive Maßnahme erreichbar, indem der innere Bereich 32 des Druckmittelraumes in radialer Ausdehnung sehr schmal ist sind gegenüber dem Federraum 40 ein verhältnismäßig kleines oder sehr kleines Maximalvolumen aufweist, sodass ein bei einer Verstellung der Spindelmutter 12 verschobenes Volumen des Druckmittels sehr klein gegenüber dem Volumen des Federraumes 40 ist. Eine relative Volumenänderung des Federraumes 40 ist dann auch bei maximalem Verstellweg immer noch sehr klein und führt nur zu einer geringen Änderung des Gasdruckes und damit der Kompensationskraft 42.
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3 zeigt eine Darstellung eines Teilschnittes eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Achseinheit 101 mit einer zusätzlichen Verstelleinheit zur Justierung des Vorspanndruckes im Federraum 40. Im oberen Teil der Achseinheit 101 (vgl. 1 und 2) ist im Federraum 40 ein Justierkolben 144 angeordnet, der den Federraum 40 von einem belüfteten Restraum 145 abtrennt. Ein oberer Gehäusedeckel 122 der Achseinheit 101 weist auf seiner Oberseite in 3 zentral angeordnet einen Gewindezapfen 146 mit einem Außengewinde auf, der von der Gewindespindel 10 durchgriffen ist. Auf den Gewindezapfen 146 ist eine Stellmutter 148 geschraubt, die mit einer Kontermutter 150 gekontert ist. Von mehreren Stellstangen 152 des Justierkolbens 144 sind in 3 zwei gezeigt. Sie sind an der in 3 oberen Seite des Justierkolbens 144 befestigt, durchgreifen den oberen Gehäusedeckel 122 und sind in einer nicht dargestellten umlaufenden Führungsnut auf der Unterseite der Stellmutter 148 abgestützt.
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Bei gelöster Kontermutter 150 kann die Stellmutter 148 auf dem Gewindezapfen 146 durch Drehung in Richtung einer Längsachse 5 verstellt werden. Über die Stellstangen 152 wird ihre axiale Verstellung proportional an den Justierkolben 144 übertragen und führt so zu einer Verkleinerung oder Vergrößerung des Federraumes 40 und zu einer Erhöhung oder Absenkung der Vorspannung im Federraum 40 und schlussendlich zu einer Erhöhung oder Absenkung der an der Spindelmutter wirkenden Kompensationskraft 42. Die gezeigte Verstelleinheit ermöglicht somit eine Nachjustierung der Kompensationskraft 42, beispielsweise im Falle einer geänderten Gewichtskraft (nicht dargestellt) der Baueinheit 2. Die Verstelleinheit ist automatisierbar.
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4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Achseinheit 201, mit einer zusätzlichen Schmiereinheit 254. Die Achseinheit 201 entspricht etwa dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel weist sie zusätzlich eine Schmiereinheit 254 auf. Diese Schmiereinheit 254 hat einen Schmiermitteltank 256 und Leitungen 258 und 260, über die Schmiermittel in die Achseinheit 201 zu- und abführbar ist. Die zuführende Leitung 258 hat ein Rückschlagventil 262, das vom Schmiermitteltank 256 zur Achseinheit 201 hin öffnet. Die abführende Leitung 260 hat ein Rückschlagventil 264, dass von der Achseinheit 201 zum Schmiermitteltank 256 hin öffnet. Die Leitungen 258 und 260 sind an den oberen Gehäusedeckel 222 angeschlossen und stehen mit einem Schmierraum 266 in Verbindung, der auf einer Niederdruckseite des Kolbens 16 angeordnet ist. Die Leitungen 258, 260 und der Raum 266 sind mit Schmiermittel gefüllt und vollständig entlüftet.
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Wird nun die Spindelmutter 12 verstellt und läuft auf der Gewindespindel 10 entlang der Längsachse 5 in 4 nach links, sinkt der Druck im Raum 266 bis das Rückschlagventil 262 öffnet. In Folge strömt Schmiermittel aus dem Schmiermitteltank 256 über die Leitung 258 in den Raum 266 ein, bis die Bewegung der Spindelmutter 12 beendet ist und das Rückschlagventil 262 wieder schließt. Läuft die Spindelmutter 12 auf der Gewindespindel in 4 zurück nach rechts, steigt der Druck im Raum 266, das Rückschlagventil 264 öffnet und es strömt Schmiermittel über die Leitung 260 aus dem Raum 266 der Achseinheit 201 in den Schmiermitteltank 256 zurück, bis die Bewegung der Spindelmutter 12 beendet ist und das Rückschlagventil 264 schließt. Über eine oszillierende Verstellbewegung der Spindelmutter 12, wird so eine Schmiermittelströmung erzeugt, die die Gewindespindel 10 und die Spindelmutter 12 schmiert und kühlt.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Achseinheit 301, mit einer Sicherheitsbremse 360. Die Achseinheit 301 entspricht etwa dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2. Abweichend davon ist an ihren unteren Gehäusedeckel 24 die Sicherheitsbremse 360 zur Festlegung des Achsantriebes 4 oder des Gleitrohres 18 angeflanscht. Die Sicherheitsbremse 360 wirkt als redundantes System zu einer Motorbremse einem ungewollten Absinken der Baueinheit 2 entgegen und ermöglicht so höchste Sicherheitskategorien an gefährlichen Maschinen.
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Die Sicherheitsbremse
360 kann bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein. Es sind Standard Sicherheitsbremsen, hydraulisch gesteuerte Sicherheitsbremsen, wie beispielsweise in der
WO 2006133797 A1 gezeigt, aber auch pneumatisch gesteuerte Sicherheitsbremsen denkbar. Eine weitere Möglichkeit, den Achsantrieb
4 oder das Gleitrohr
18 der gezeigten Ausführungsbeispiele festzulegen, ist eine hydraulische Klemmungen über ein elektrisch betätigtes Sitzventil, um eine Pendelbewegung des Trennkolbens
38 und des Gleitrohrs
18 zu unterbrechen. Auch die gezeigte Schmiereinheit
254 kann in allen anderen gezeigten Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. In gleicher Weise wie die Schmiermittelströmung kann auch eine Kühlmittelströmung erzeugt werden.
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Das in den Ausführungsbeispielen gezeigte Gleitrohr 18 kann ebenso als Stange ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Wandung des Gleitrohres in einem Abschnitt zwischen beiden Endabschnitten des Gleitrohres 18 durchbrochen sein, sodass beide Endabschnitte durch zumindest einen Wandsteg verbunden sind.
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Die Verbindung der Spindelmutter 12 mit dem Kolben 16 und des Kolbens 16 mit dem Gleitrohr 18 kann in allen Ausführungsbeispielen anstatt durch die gezeigte Schraubverbindung 14 durch eine form,- kraft oder stoffschlüssige Verbindung ausgebildet sein. Ebenso ist eine Einstückigkeit der drei Bauteile Spindelmutter 12, Kolben 16 und Gleitrohr 18 denkbar.
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Alle Ausführungsbeispiele zeigen einen elektromechanischen Achsantrieb 4. Alternative Antriebskonzepte sind denkbar.
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Der Achsantrieb 4 der Ausführungsbeispiele kann ein Kugelgewindetrieb oder eine andere Art von Linearantrieb sein.
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Alle Ausführungsbeispiele der Achseinheit können als Vertikalachse einer Werkzeugmaschine oder einer anderen Maschine eingesetzt werden.
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Die gezeigte Verstelleinheit zur Regulierung der Vorspannung der Gasfeder kann bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.
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Offenbart ist eine Achseinheit mit einem Achsantrieb, der ein mit einer zu verstellenden Baueinheit in Wirkverbindung stehendes verstellbares Antriebselement hat, und mit einer Kompensationseinheit zur Kompensation des Gewichtes der Baueinheit, wobei die Kompensationseinheit eine Federeinrichtung hat, die mit dem Achsantrieb eine bauliche Einheit bildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1; 101; 201; 301
- Achseinheit
- 2
- Baueinheit
- 3
- Maschine
- 4
- Achsantrieb
- 5
- Längsachse
- 6
- Kompensationseinheit
- 10
- Gewindespindel
- 12
- Spindelmutter
- 14
- Schraubverbindung
- 16
- Kolben
- 17
- Kolbenboden
- 18
- Gleitrohr
- 20
- Außenrohr
- 22; 122; 222
- Gehäusedeckel
- 24
- Gehäusedeckel
- 26
- Gehäuse
- 28
- Innenrohr
- 30
- Gleitlager
- 32
- Innerer Bereich Druckmittelraum
- 34
- Druckmittelkanal
- 36
- Äußerer Bereich Druckmittelraum
- 38
- Trennkolben
- 40
- Federraum
- 41
- Gewichtskraft
- 42
- Kompensationskraft
- 144
- Justierkolben
- 145
- Restraum
- 146
- Gewindezapfen
- 148
- Stellmutter
- 150
- Kontermutter
- 152
- Stellstange
- 254
- Schmiereinheit
- 256
- Schmiermitteltank
- 258
- Leitung
- 260
- Leitung
- 262
- Rückschlagventil
- 264
- Rückschlagventil
- 266
- Schmierraum
- 360
- Sicherheitsbremse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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