DE102010049677A1

DE102010049677A1 - machine tool

Info

Publication number: DE102010049677A1
Application number: DE201010049677
Authority: DE
Inventors: Dr. Feinauer Achim
Original assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-03-29
Also published as: WO2012049008A1

Abstract

Eine Maschine, insbesondere eine Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken besitzt zumindest eine über einen eine Motornabe (65) aufweisenden Motor (64) angetriebene Kugelgewindespindel (67), auf der eine Spindelmutter (68) sitzt, die mit einer Konstruktionskomponente (63) der Werkzeugmaschine (10) derart verbunden ist, dass beim Verdrehen (71) der Kugelgewindespindel (67) mittels des Motors (64) die Konstruktionskomponente (63) längs (72) der Kugelgewindespindel (67) verfahren wird, wobei die Kugelgewindespindel (67) eine Drehachse (70) aufweist. Ferner ist eine passiv wirkende Auffangvorrichtung (74; 77) für die Kugelgewindespindel (67) vorgesehen, die einer ungewollten Verlagerung der Kugelgewindespindel (67) relativ zu der Motornabe (65) entgegenwirkt.A machine, in particular a machine tool for the machining of workpieces, has at least one ball screw spindle (67) driven by a motor (64) having a motor hub (65) and on which a spindle nut (68) sits, which is connected to a structural component (63) of the machine tool (10) is connected in such a way that when the ball screw spindle (67) is rotated by means of the motor (64), the structural component (63) is moved along (72) the ball screw spindle (67), the ball screw spindle (67) having an axis of rotation ( 70). Furthermore, a passively acting catching device (74; 77) is provided for the ball screw spindle (67), which counteracts an unwanted displacement of the ball screw spindle (67) relative to the motor hub (65).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, vorzugsweise eine Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken, die zumindest eine über einen eine Motornabe aufweisenden Motor, vorzugsweise einen Elektro- oder Schrittmotor, angetriebene Kugelgewindespindel aufweist, auf der eine Spindelmutter sitzt, die mit einer Konstruktionskomponente der Werkzeugmaschine derart verbunden ist, dass beim Verdrehen der Kugelgewindespindel mittels des Motors die Konstruktionskomponente längs der Kugelgewindespindel verfahren wird, wobei die Kugelgewindespindel eine Drehachse aufweist.The present invention relates to a machine, preferably a machine tool for machining workpieces, which has at least one motor-driven motor, preferably an electric motor or stepper motor, driven ball screw on which a spindle nut is seated with a design component of the machine tool is connected, that during the rotation of the ball screw by means of the motor, the structural component is moved along the ball screw, wherein the ball screw has a rotation axis.

Derartige Maschinen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.Such machines are well known in the art.

Die Maschinen können als Werkzeugmaschinen ausgebildet sein oder auch als Montageeinrichtungen, Handhabungsvorrichtungen zum Beladen und Entladen von Werkstücken, Werkstückpalletten oder Werkzeugen dienen und beispielsweise den Werkzeugmaschinen zugeordnet sein. Diese Maschinen können als Portalmaschinne ausgebildet sein, an denen eine vertikal ausgerichtete Kugelgewindespindel vorgesehen ist, die eine Greif- oder Transportvorrichtung in vertikaler Richtung bewegt, wobei die Greif- oder Transportvorrichtung über ein Portal in der horizontalen Ebene verfahren wird.The machines may be designed as machine tools or as mounting devices, handling devices for loading and unloading of workpieces, workpiece pallets or tools serve and be assigned, for example, the machine tools. These machines can be designed as a gantry machine, on which a vertically oriented ball screw is provided, which moves a gripping or transport device in the vertical direction, wherein the gripping or transport device is moved over a portal in the horizontal plane.

Derartige Werkzeugmaschinen sind beispielsweise als Fahrständermaschinen ausgebildet, bei denen eine Werkzeugspindel vorgesehen ist, die an ihrem unteren Ende eine Aufnahme für Bearbeitungswerkzeuge aufweist. Die Werkzeugspindel ist in einem Spindelkopf gelagert, der vertikal verstellbar an einem Fahrständer gelagert ist.Such machine tools are designed, for example, as traveling column machines in which a tool spindle is provided, which has a receptacle for processing tools at its lower end. The tool spindle is mounted in a spindle head, which is mounted vertically adjustable on a traveling column.

Der Spindelstock wiederum ist in horizontaler Richtung verfahrbar auf einem Kreuzteil gelagert, das wiederum in einer zweiten horizontalen Richtung verfahrbar auf einem Maschinengestell angeordnet ist.The headstock, in turn, is movably mounted in the horizontal direction on a cross member, which in turn is arranged to be movable in a second horizontal direction on a machine frame.

An dem Maschinengestell ist ferner unterhalb der Werkzeugspindel in einem Arbeitsraum ein Werkstücktisch angeordnet, auf den zu bearbeitende Werkstücke aufgespannt werden.On the machine frame a work table is further arranged below the tool spindle in a working space to be clamped on the workpieces to be machined.

Auf diese Weise kann ein in die Aufnahme der Werkzeugspindel eingespanntes Bearbeitungswerkzeug in drei orthogonalen Richtungen relativ zu dem Werkstück verfahren werden, um übliche Bearbeitungsvorgänge wie Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden etc. durchzuführen.In this way, a machining tool clamped in the receptacle of the tool spindle can be moved in three orthogonal directions relative to the workpiece in order to carry out usual machining operations such as milling, drilling, thread cutting, etc.

Bei anderen Werkzeugmaschinen sind nicht alle drei orthogonalen Achsen, die üblicherweise als x-, y- und z-Achse bezeichnet werden, in dem Bearbeitungswerkzeug angeordnet, sondern zumindest eine Achse ist in das Werkstück verlagert, so dass das Werkstück beispielsweise in x- und/oder y-Richtung relativ zu der Werkzeugspindel verfahren werden kann, die dann nur noch in der vertikalen z-Achse sowie ggf. in einer horizontalen Achse verfahren wird.In other machine tools, not all three orthogonal axes, commonly referred to as x, y, and z axes, are disposed in the machining tool, but at least one axis is displaced into the workpiece, such that the workpiece is in x and / or. or y-direction can be moved relative to the tool spindle, which is then moved only in the vertical z-axis and possibly in a horizontal axis.

Bei anderen Werkzeugmaschinen ist es üblich, die Werkzeugspindel nicht vertikal sondern horizontal auszurichten.In other machine tools, it is common to align the tool spindle not vertically but horizontally.

Die vorliegende Erfindung ist bei sämtlichen derartigen Werkzeugmaschinen sowie bei anderen Maschinen wie den eingangs erwähnten Handhabungsvorrichtungen und Montageeinrichtungen einsetzbar.The present invention is applicable to all such machine tools as well as to other machines such as the aforementioned handling devices and mounting devices.

Zum Verfahren des Spindelkopfes an dem Spindelstock sowie zum Verfahren des Spindelstockes gegenüber dem Kreuzteil und zum Verfahren des Kreuzteiles gegenüber dem Maschinengestell werden Antriebseinheiten verwendet, die üblicherweise Kugelgewindespindeln aufweisen, die über einen Motor, in der Regel einen Elektro- oder Schrittmotor, angetrieben werden. Derartige Antriebseinheiten finden auch in anderen Maschinen Anwendung, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.For moving the spindle head on the headstock and for moving the headstock relative to the cross member and for moving the cross member relative to the machine frame drive units are used, which usually have ball screws, which are driven by a motor, usually an electric or stepper motor. Such drive units are also used in other machines, which are the subject of the present invention.

Auf der Kugelgewindespindel sitzt eine Spindelmutter, die beim Drehen der Kugelgewindespindel in die eine oder in die andere Richtung längs der Kugelgewindespindel verfahren wird. Der Kugelgewindespindel ist in der Regel ein Glasmaßstab zugeordnet, der die Verstellung der Spindelmutter messtechnisch überwacht und an eine Maschinensteuerung meldet, die den Motor jeweils derart antreibt, also insbesondere eine entsprechende Anzahl von Umdrehungen vollführen lässt, dass die Spindelmutter auf der Kugelgewindespindel eine vorbestimmte Position einnimmt.On the ball screw sits a spindle nut, which is moved when turning the ball screw in one or the other direction along the ball screw. The ball screw spindle is usually associated with a glass scale, which monitors the adjustment of the spindle nut and reports to a machine control that drives the motor in each case so, in particular make a corresponding number of turns that the spindle nut occupies a predetermined position on the ball screw ,

In der Regel ist der Motor ein Schrittmotor, der positionsgenau gesteuert werden kann, so dass über den Drehwinkel des Schrittmotors sowie die Steigung der Kugelgewindespindel die jeweilige Position der Spindelmutter genau bekannt ist und vorgegeben werden kann. Der Glasmaßstab dient dann der Kontrolle, ob die Spindelmutter die vorbestimmte Position auch eingenommen hat.In general, the motor is a stepper motor, which can be accurately controlled so that the respective position of the spindle nut is precisely known and can be specified via the rotation angle of the stepping motor and the pitch of the ball screw. The glass scale then serves to check whether the spindle nut has also assumed the predetermined position.

Mit der Spindelmutter sind nun der Kreuzschlitten, der Spindelstock, der Spindelkopf oder eine vergleichbare Konstruktionskomponente verbunden, so dass beim Verfahren der Spindelmutter längs der Kugelgewindespindel die jeweilige Konstruktionskomponente parallel zu der Kugelgewindespindel verfahren wird.With the spindle nut, the cross slide, the headstock, the spindle head or a comparable design component are now connected, so that during the process of the spindle nut along the ball screw, the respective design component is moved parallel to the ball screw.

Als weitere, über eine derartige Antriebeinheit bewegte Konstruktionskomponente kann beispielsweise ein Vorschubelement genannt werden, mit dem Werkstücke im Arbeitsraum positioniert werden.As another, over such a drive unit moving design component can For example, be called a feed element, are positioned with the workpieces in the work space.

In der Regel ist die Kugelgewindespindel über eine Kupplung mit einer Motornabe des Motors verbunden, wobei diese Kupplung extrem torsionssteif ausgebildet ist, damit die Drehschritte des Motors ohne Spiel in den Vorschub der Spindelmutter umgesetzt werden können.In general, the ball screw is connected via a coupling with a motor hub of the engine, said coupling is designed extremely torsionally, so that the rotational steps of the motor can be implemented without play in the feed of the spindle nut.

Im Betrieb derartiger Maschinen treten immer mal wieder Situationen auf, in denen die Kupplung bricht, so dass die Kugelgewindespindel sozusagen den Kontakt zur Motornabe verloren hat.In the operation of such machines occur every now and again situations in which the clutch breaks, so that the ball screw has lost so to speak the contact with the engine hub.

Besonders problematisch ist dieser Bruch der Kupplung bei vertikal verlaufenden Kugelgewindespindeln, weil dies ein Gefahrenpotential darstellt, wenn dem Bediener der Maschine oder dem Service- bzw. Wartungspersonal Zugriff auf die Achse ermöglicht werden muss.Particularly problematic is this breakage of the coupling with vertically extending ball screws, because this represents a potential hazard when the operator of the machine or the service or maintenance personnel must be allowed access to the axis.

Aber auch bei horizontal verfahrenden Konstruktionskomponenten kann der Bruch der Kupplung ein Problem darstellen, weil nämlich eine ggf. gerade beschleunigte Konstruktionskomponente dann ungebremst und nicht abbremsbar weiterfährt, was nicht nur ein Gefahrenpotential für Bedienungspersonal darstellt sondern auch die Gefahr birgt, dass Komponenten der Werkzeugmaschine beschädigt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die über die Kugelgewindespindel bewegten Konstruktionskomponenten hohe Massen aufweisen, die mit großer Beschleunigung bewegt werden, wie es im Hinblick auf eine schnelle Bearbeitung, Montage bzw. Beladung der Werkstücke bei allen genannten Maschinen der Fall ist.But even with horizontally moving design components, the fracture of the coupling can be a problem, because a possibly just accelerated design component then unrestrained and not braked continues, which is not only a potential hazard to operating personnel but also carries the risk that components of the machine tool will be damaged , This is particularly the case when the structural components moved via the ball screw have high masses which are moved with great acceleration, as is the case with respect to rapid machining, assembly or loading of the workpieces in all the machines mentioned.

Eine besondere Gefahr für das Bedienungspersonal besteht jedoch bei vertikalen Kugelgewindespindeln, die vertikale Konstruktionskomponenten wie beispielsweise den Spindelkopf bewegen.However, there is a particular danger to the operator in vertical ball screws that move vertical design components such as the spindle head.

Neben dem Bruch der Kupplung ist ein weiteres Gefahrenpotential dann gegeben, wenn die Kugelgewindespindel selbst bricht. Auch hier ist der Motor nicht mehr in der Lage, die Kugelgewindespindel abzubremsen, so dass im laufenden Betrieb die Gefahr besteht, dass die bewegten Konstruktionskomponenten zu einer ernsthaften Beschädigung der Maschine führen, da sie nicht rechtzeitig abgebremst werden können.In addition to the breakage of the coupling, a further danger potential exists if the ball screw itself breaks. Again, the motor is no longer able to decelerate the ball screw, so that during operation there is a risk that the moving design components lead to serious damage to the machine, since they can not be braked in time.

Bei vertikal verfahrenden Konstruktionskomponenten, also beispielsweise beim Spindelkopf, ist der Bruch der Kugelgewindespindel aber auch im Stillstand eine ernstzunehmende Gefahren für das Bedienungspersonal. Wenn während Rüst- oder Servicearbeiten die Kugelgewindespindel bricht, wird der Spindelkopf häufig nicht mehr gehalten und kann ungehindert nach unten fahren und dabei Personen verletzen, die im Arbeitsraum tätig sind.In vertically moving design components, so for example in the spindle head, the breakage of the ball screw but at standstill is a serious threat to the operator. If, during setup or service, the ball screw breaks, the spindle head is often no longer held and can drive freely, injuring persons who work in the work space.

Um diese Probleme zu beherrschen, werden die Konstruktionskomponenten bei eingeschalteter Maschine über den bestromten Motor gehalten, während bei ausgeschaltetem Motor die Achse über eine Bremse gehalten wird, die im Bereich des Motors vorgesehen ist.To cope with these problems, the design components are held over the energized motor with the machine on, while with the motor off, the axle is held by a brake provided near the engine.

Wenn jedoch die Kupplung bricht oder die Kugelgewindespindel, können weder ein bestromter Motor noch die Bremse ein willkürliches Verfahren der Konstruktionskomponenten verhindern.However, if the clutch breaks or the ball screw, neither a powered motor nor the brake can prevent an arbitrary movement of the design components.

Zwar ist es auch möglich, dass die Bremse versagt, die Kupplung auf der Motornabe oder der Kugelgewindespindel rutscht bzw. Wälzkörper aus der Spindelmutter herausfallen, diese Fehler werden jedoch relativ problemlos durch übliche Maßnahmen beherrscht.Although it is also possible that the brake fails, the coupling on the motor hub or ball screw slips or rolling elements fall out of the spindle nut, but these errors are relatively easily controlled by conventional measures.

Einem Versagen der Bremse wird durch regelmäßige Überprüfung der Bremse entgegengewirkt, indem sie beispielsweise dadurch zyklisch getestet wird, dass der Motor bei geschlossener Bremse angefahren wird. Sofern die Bremse ”hält”, wird dies daran erkannt, dass die Konstruktionskomponente sich nicht bewegt, was mittels des bereits erwähnten Glasmaßstabes oder eines anderen geeigneten Maßstabes durch die Motor- oder Maschinensteuerung erkannt wird.A failure of the brake is counteracted by periodically checking the brake, for example, by cyclically testing that the engine is started when the brake is closed. If the brake "holds", this is recognized by the fact that the design component does not move, which is detected by the engine or machine control using the aforementioned glass scale or other suitable yardstick.

Dem Rutschen der Kupplung kann dadurch entgegengewirkt werden, dass zwischen der Kupplung und der Motornabe bzw. der Kugelgewindespindel Formschluss herrscht, wobei auch zwischen den beiden Kupplungsteilen, die an der Motornabe bzw. der Kugelgewindespindel angebracht sind, Formschluss vorgesehen ist.The slippage of the clutch can be counteracted by the fact that there is positive engagement between the clutch and the motor hub or the ball screw, wherein positive engagement is also provided between the two coupling parts which are attached to the motor hub or the ball screw.

Einem Fehler durch Herausfallen der Wälzkörper kann durch geeignete Konstruktion der Wälzkörperlager entgegengewirkt werden, wobei auch dafür gesorgt werden kann, dass der Umlauf der Wälzkörper bei Herausfallen eines Wälzkörpers blockiert wird, so dass eine weitere Drehung der Kugelgewindespindel verhindert wird.A fault by falling out of the rolling elements can be counteracted by suitable construction of the rolling element bearing, whereby it can also be ensured that the circulation of the rolling elements is blocked when falling out of a rolling element, so that further rotation of the ball screw is prevented.

Problematisch sind jedoch das Brechen der Kupplung sowie das Brechen der Kugelgewindespindel selbst.However, the problem is the breaking of the coupling and the breaking of the ball screw itself.

Um diesen Fehlern zu begegnen, werden bisher zusätzliche mechanische Elemente eingesetzt, die separat angeordnet sind und entweder unter Funktion der Maschinensteuerung oder von Hand bei Bedarf geklemmt werden, so dass die Konstruktionskomponente nicht mehr auf seinen Führungsschienen verfahren kann, oder die Spindelmutter nicht mehr längs der Kugelgewindespindel bewegt werden kann.In order to counteract these errors, additional mechanical elements have heretofore been used, which are arranged separately and clamped either under the function of the machine control or by hand if necessary, so that the design component can no longer travel on its guide rails, or the spindle nut is not can be moved more along the ball screw.

Dabei ist es auch bekannt, zusätzliche Sicherungselemente wie beispielsweise einen Holzbalken unter den Spindelkopf zu stellen, wenn Wartungsarbeiten durchgeführt werden.It is also known to provide additional security elements such as a wooden beam under the spindle head when maintenance work is carried out.

All diese Maßnahmen sind jedoch zum einen mit dem Problem behaftet, dass sie von dem Bedienungspersonal nicht angewendet werden, wenn eilige Eingriffe erforderlich sind, wobei sie zum anderen dann aufwändige Sicherheitselemente darstellen, wenn sie über die Maschinensteuerung selbst geschaltet werden. Hinzu kommt, dass diese Sicherungselemente auch wiederum überprüft werden müssen.However, all these measures are on the one hand with the problem that they are not used by the operator when urgent intervention is required, while on the other hand constitute complex security elements when they are switched via the machine control itself. In addition, these security elements must also be checked again.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der dem Gefahrenpotential durch Bruch der Kupplung bzw. Bruch der Kugelgewindespindel auf konstruktiv einfache und sichere Weise entgegengewirkt wird.Against this background, the present invention has the object to provide a machine of the type mentioned, in which the risk potential is counteracted by breakage of the coupling or breakage of the ball screw in a structurally simple and safe way.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Maschine dadurch gelöst, dass eine passiv wirkende Auffangvorrichtung für die Kugelgewindespindel vorgesehen ist, die einer ungewollten Verlagerung der Kugelgewindespindel relativ zu der Motornabe entgegenwirkt.According to the invention this object is achieved in the aforementioned machine in that a passive-acting catching device is provided for the ball screw, which counteracts an unwanted displacement of the ball screw relative to the motor hub.

Unter einer ”passiv wirkenden Auffangvorrichtung” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung verstanden, die sozusagen stets einsatzbereit und aktiv ist, ohne dass sie manuell eingeschaltet bzw. über die Maschinensteuerung betätigt werden muss.In the context of the present invention, a "passive-acting catching device" is understood to mean a device which is always ready for use and active, so to speak, without having to be switched on manually or actuated via the machine control.

Unter einer ”ungewollten Verlagerung der Kugelgewindespindel relativ zu der Motornabe” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum einen eine axiale Verstellung der Kugelgewindespindel zu der Motornabe verstanden, wie sie bei einem Bruch der Kugelgewindespindel auftritt. Andererseits wird darunter auch ein Verdrehen der Kugelgewindespindel gegenüber der Motornabe verstanden, wie es sowohl bei einem Bruch der Kugelgewindespindel als auch bei einem Bruch der Kupplung auftritt. Bei einem Bruch der Kupplung kann sich die Kugelgewindespindel gegenüber der Motornabe verdrehen, sie ist jedoch in axialer Richtung ggf. noch richtig positioniert, da sie über eigene Lager gehalten wird.Under an "unwanted displacement of the ball screw relative to the motor hub" is understood in the context of the present invention, on the one hand, an axial adjustment of the ball screw to the motor hub, as occurs at a fraction of the ball screw. On the other hand, this also means a rotation of the ball screw with respect to the motor hub, as occurs both at a fraction of the ball screw and at a fraction of the clutch. In case of a breakage of the coupling, the ball screw can rotate relative to the motor hub, but it is still possibly correctly positioned in the axial direction, since it is held over its own bearings.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird im Folgenden mit der Richtungsangabe ”oben” eine Richtung auf den Motor zu und mit ”unten” eine Richtung von dem Motor weg bezeichnet. Die Richtungsangaben ”oben” und ”unten” bedeuten bei zumindest teilweise schräg oder ganz vertikal angeordneten Kugelgewindespindeln auch ”gegen die Schwerkraft” sowie ”mit der Schwerkraft”.To simplify the description, the direction "top" designates a direction toward the motor and "bottom" denotes a direction away from the motor. The directional information "top" and "bottom" mean at least partially obliquely or completely vertically arranged ball screws also "against gravity" and "with gravity".

Bei vertikal angeordneten Kugelgewindespindeln sitzt der Motor immer oberhalb der Kugelgewindespindel, während er bei beispielsweise verschwenkbaren Achsen durchaus auch im Sinne der Schwerkraft unterhalb der Kugelgewindespindeln liegen kann, wenn nämlich die Achse entsprechend geschwenkt wurde.In vertically arranged ball screws, the motor always sits above the ball screw, while it may well be in the sense of gravity below the ballscrews, for example, when pivoting axes, namely, if the axis has been pivoted accordingly.

Bei einem Bruch der Kupplung bzw. bei einem Bruch der Kugelgewindespindel kommt es im laufenden Betrieb immer und bei Stillstand der Maschine immer dann zu einer Verlagerung der Kugelgewindespindel gegenüber der Motornabe, wenn durch den Einfluss der Schwerkraft die über die Spindelmutter verfahrene Konstruktionskomponente eine Bewegung nach unten aufnimmt. Dies ist besonders relevant bei einem vertikal fahrenden Spindelkopf, wie er beispielsweise in einer Fahrständermaschine verwendet wird.In case of breakage of the clutch or in case of breakage of the ball screw spindle, the ball screw always displaces the ball screw against the motor hub during operation and when the machine is at a standstill, if the design component moved by the spindle nut moves downward due to the influence of gravity receives. This is particularly relevant in a vertically moving spindle head, as used for example in a traveling column machine.

Bei einer derartigen ungewollten Verlagerung der Kugelgewindespindel greift jetzt automatisch die passiv wirkende Auffangvorrichtung ein, die es bei einem Bruch der Kupplung verhindert, dass die Kugelgewindespindel sich weiter relativ zu der Motornabe verdreht und bei einem Bruch der Kugelgewindespindel selbst verhindert, dass diese Kugelgewindespindel sich in axialer Richtung von dem Motor entfernt, also absackt.In such an unwanted displacement of the ball screw now automatically engages the passive-acting catcher, which prevents it at a fraction of the coupling that the ball screw rotates further relative to the motor hub and even with a fraction of the ball screw prevents this ball screw in axial Direction away from the engine, so sag.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object underlying the invention is completely solved in this way.

In einem Ausführungsbeispiel ist es dann bevorzugt, wenn die Kugelgewindespindel mit ihrer Drehachse vertikal ausgerichtet ist und die Konstruktionskomponente vertikal nach oben oder unten verfahrbar, in besonderer Ausführungsform als Spindelkopf ausgebildet ist.In one embodiment, it is preferred if the ball screw spindle is aligned vertically with its axis of rotation and the structural component is vertically movable up or down, in particular embodiment designed as a spindle head.

Während bei laufender Maschine die erfindungsgemäß vorgesehene, passiv wirkende Auffangvorrichtung sowohl bei horizontal als auch bei vertikal angeordneten Kugelgewindespindeln die eingangs erwähnten Probleme beseitigt, ist sie bei vertikal ausgerichteten Kugelgewindespindeln auch im Stillstand der Maschine wirksam, ja sogar besonders nützlich, da sie Bedienungspersonal vor Verletzungen schützt, die anderweitig bisher nicht oder kaum beherrschbar waren.While the machine according to the invention provided, passive acting catcher both horizontally and vertically arranged ball screws eliminates the above-mentioned problems, it is effective for vertically oriented ball screws even at a standstill of the machine, and even particularly useful because it protects operators from injury that were not otherwise or hardly controllable elsewhere.

In einer Weiterbildung ist es daher bevorzugt, wenn die Konstruktionskomponente eine vertikal ausgerichtete Werkzeugspindel mit einer Spindelaufnahme zum Einspannen eines Bearbeitungswerkzeuges umfasst, wobei vorzugsweise die Kugelgewindespindel vertikal unterhalb des Motors angeordnet ist.In a further development, it is therefore preferred if the construction component comprises a vertically aligned tool spindle with a spindle receptacle for clamping a machining tool, wherein preferably the Ball screw is arranged vertically below the motor.

In einer Ausgestaltung ist zwischen Kugelgewindespindel und Motornabe eine torsionssteife Kupplung vorgesehen, zu der die Auffangvorrichtung mechanisch derart parallel geschaltet ist, dass sie bei einem Bruch der torsionssteifen Kupplung einem Verdrehen der Kugelgewindespindel gegenüber der Motornabe entgegenwirkt.In one embodiment, a torsionally rigid coupling is provided between ball screw and motor hub, to which the collecting device is mechanically connected in parallel so that it counteracts a rotation of the ball screw against the motor hub at a fraction of the torsionally rigid coupling.

Hier ist von Vorteil, dass die Auffangvorrichtung unmittelbar im Bereich der Kupplung selbst wirkt, was sich konstruktiv besonders einfach realisieren lässt.Here it is advantageous that the catcher acts directly in the clutch itself, which can be structurally particularly easy to implement.

In diesem Zusammenhang ist es dann bevorzugt, wenn die Auffangvorrichtung eine torsionsweiche Kupplung umfasst, die vorzugsweise ein erstes Kupplungselement, das oberhalb der torsionssteifen Kupplung an der Motornabe festgelegt ist, und ein zweites Kupplungselement aufweist, das unterhalb der torsionssteifen Kupplung an der Kugelgewindespindel festgelegt ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen ist, die die beiden Kupplungselemente mit umfänglichem und ggf. axialem Spiel miteinander verbindet.In this connection, it is preferred if the collecting device comprises a torsionally soft coupling, which preferably has a first coupling element which is fixed above the torsionally rigid coupling on the motor hub, and a second coupling element which is fixed below the torsionally rigid coupling on the ball screw spindle, wherein between the first and the second coupling element, a connecting device is provided which connects the two coupling elements with circumferential and possibly axial play with each other.

Das Vorsehen einer torsionsweichen Kupplung bietet den Vorteil, dass die Maschinensteuerung selbst eingesetzt werden kann, um das Brechen der Kupplung zu erkennen, wobei andererseits bei Brechen der Kupplung verhindert wird, dass die Kugelgewindespindel sich unkontrolliert weiter dreht.The provision of a torsionally flexible coupling offers the advantage that the machine control itself can be used to detect the breaking of the coupling, on the other hand, when the coupling is broken, it is prevented that the ball screw continues to rotate in an uncontrolled manner.

Bei einem Brechen der torsionssteifen Kupplung kann sich nämlich die Kugelgewindespindel wegen der mechanisch parallelgeschalteten torsionsweichen Kupplung nur um einen bestimmten Bereich umfänglich gegenüber der Motornabe verdrehen, danach wird sie durch die torsionsweiche Kupplung gehalten. Insbesondere dann, wenn die Kugelgewindespindel abwechselnd im und gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, oder wenn größere Strecken verfahren werden, erkennt die Maschinensteuerung anhand der Messwerte des Glasmaßstabes dann, dass die starre Verbindung zwischen Motornabe und Kugelgewindespindel gebrochen ist. Daraufhin legt die Maschinensteuerung den Motor still, so dass wegen der torsionsweichen Kupplung die Kugelgewindespindel sich weder gegenüber der Motornabe drehen noch von der Motornabe abfallen kann.When breaking the torsionally rigid coupling namely the ball screw because of the mechanically parallel-connected torsionally soft coupling only around a certain area circumferentially with respect to the engine hub twist, then it is held by the torsionally soft coupling. In particular, if the ball screw is alternately rotated clockwise and counterclockwise, or if longer distances are traversed, then the machine controller recognizes from the measurements of the glass scale that the rigid connection between the motor hub and ball screw is broken. As a result, the machine control stops the engine, so that due to the torsionally flexible coupling, the ball screw spindle can neither rotate with respect to the engine hub nor fall away from the engine hub.

Wichtig ist dabei insbesondere, dass die beiden Kupplungselemente der torsionsweichen Kupplung über die Verbindungsvorrichtung mit umfänglichem Spiel miteinander verbunden sind, dass also die torsionsweiche Kupplung eine gewisse Verdrehung der Kugelgewindespindel gegenüber der Motornabe zulässt.It is important in particular that the two coupling elements of the torsionally soft coupling are connected to each other via the connecting device with circumferential play, so that the torsionally soft coupling allows a certain rotation of the ball screw relative to the engine hub.

Konstruktionsbedingt kann es weiter von Vorteil sein, wenn auch ein gewisses axiales Spiel ermöglicht wird.Due to the design, it may also be advantageous if a certain axial play is also made possible.

Dieses umfängliche und ggf. axiale Spiel ist jedoch so bemessen, dass bei einem Bruch der torsionssteifen Kupplung keine Gefahren für Bedienungspersonal oder die Werkzeugmaschine bestehen.However, this extensive and possibly axial play is such that there is no danger to operating personnel or the machine tool if the torsion-resistant coupling breaks.

Die Verbindungsvorrichtung kann dabei im einfachsten Fall durch Stahlseile gebildet sein.The connecting device can be formed in the simplest case by steel cables.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Kugelgewindespindel ein freies unteres Ende auf, wobei die Auffangvorrichtung ein in Richtung der Drehachse unterhalb des freien Endes der Kugelgewindespindel angeordnetes Auffangelement umfasst.In a further embodiment, the ball screw on a free lower end, wherein the collecting device comprises a arranged in the direction of the axis of rotation below the free end of the ball screw catch element.

Diese Maßnahme ist insbesondere konstruktiv von Vorteil, weil sie die Kugelgewindespindel bei einem Bruch schon nach einem sehr kurzen Fallweg auffängt. Das freie untere Ende stößt nach dem Bruch der Kugelgewindespindel und einem sehr kurzen Fall auf das Auffangelement, das einer weiteren axialen Bewegung der Kugelgewindespindel entgegenwirkt.This measure is particularly advantageous in terms of construction, because it catches the ball screw spindle in the event of a break even after a very short fall path. The free lower end abuts after the breakage of the ball screw and a very short case on the collecting element, which counteracts a further axial movement of the ball screw.

In einer besonderen Ausführungsform sind das freie untere Ende der Kugelgewindespindel und das Auffangelement außermittig zueinander angeordnet.In a particular embodiment, the free lower end of the ball screw and the collecting element are arranged eccentrically to one another.

Bei dieser Anordnung ist von Vorteil, dass neben dem axialen Auffangen der Kugelgewindespindel auch verhindert wird, dass die Kugelgewindespindel sich gegenüber dem Auffangelement verdreht, was dazu führen würde, dass die Spindelmutter mit der Konstruktionskomponente weiter nach unten läuft und Gefahren hervorrufen könnte.In this arrangement, it is advantageous that in addition to the axial interception of the ball screw spindle also prevents the ball screw rotates relative to the catch element, which would cause the spindle nut with the design component continues down and could cause dangers.

Andererseits ist es bevorzugt, wenn das freie untere Ende der Kugelgewindespindel und die Auffangvorrichtung koaxial zueinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise zwischen dem freien unteren Ende der Kugelgewindespindel und dem Auffangelement eine Sperrvorrichtung angeordnet ist, die einem Verdrehen der Kugelgewindespindel gegenüber dem Auffangelement entgegenwirkt, wenn das freie Ende der Kugelgewindespindel in Kontakt mit dem Auffangelement gelangt.On the other hand, it is preferred that the free lower end of the ball screw and the collecting device are arranged coaxially to each other, preferably between the free lower end of the ball screw and the collecting element, a locking device is arranged, which counteracts a rotation of the ball screw against the collecting element when the free End of the ball screw comes into contact with the collecting element.

Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass wegen der koaxialen Ausrichtung ein sicheres Auffangen des freien Endes der Kugelgewindespindel in dem Auffangelement gewährleistet ist, während durch die Sperrvorrichtung andererseits zuverlässig verhindert wird, dass die Kugelgewindespindel sich weiter verdreht.In this measure, it is advantageous that due to the coaxial alignment a secure catching of the free end of the ball screw is ensured in the collecting element, while on the other hand reliable by the locking device Prevents the ball screw continues to twist.

Dabei kann das freie Ende der Kugelgewindespindel konisch zulaufen und das Auffangelement als Buchse mit einer konischen Auffangöffnung für das konische Ende der Kugelgewindespindel ausgebildet sein, wobei andererseits das freie Ende der Kugelgewindespindel auch eine nach unten weisende, konische Bohrung aufweisen kann, und wobei das Auffangelement einen sich nach oben konisch verjüngenden Dorn umfasst.In this case, the free end of the ball screw taper and the collecting element may be formed as a socket with a conical collecting opening for the conical end of the ball screw, on the other hand, the free end of the ball screw spindle may also have a downwardly facing conical bore, and wherein the collecting element a upwards conically tapered thorn comprises.

Durch diese Maßnahmen wird ein sicheres Einfangen des freien Endes der Kugelgewindespindel durch das Auffangelement auf konstruktiv einfache Weise gewährleistet.These measures ensure safe capture of the free end of the ball screw by the collecting element in a structurally simple manner.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 in schematischer Seitenansicht, eine vereinfachte Darstellung einer Werkzeugmaschine, an der die neue Auffangvorrichtung eingesetzt wird; 1 in a schematic side view, a simplified representation of a machine tool on which the new catching device is used;

2 eine schematische Darstellung eines Antriebes für eine Konstruktionskomponente der Werkzeugmaschine aus 1, bei dem die neue Auffangvorrichtung in zwei Ausführungsbeispielen verwendet wird; 2 a schematic representation of a drive for a design component of the machine tool from 1 in which the new catcher is used in two embodiments;

3 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Auffangelement der Auffangvorrichtung aus 2; 3 a first embodiment of a collecting element of the collecting device 2 ;

4 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Auffangelement der Auffangvorrichtung aus 2; und 4 a second embodiment of a collecting element of the collecting device 2 ; and

5 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Auffangelement der Auffangvorrichtung aus 2. 5 a third embodiment of a collecting element of the collecting device 2 ,

In 1 ist in einer schematischen und nicht maßstabsgetreuen Seitenansicht eine Werkzeugmaschine dargestellt, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist.In 1 is shown in a schematic and not to scale side view of a machine tool, in their entirety by the reference numeral 10 is designated.

Die Werkzeugmaschine 10 besitzt einen Fahrständer 12, der über eine erste Schlittenführung 14 auf einem Kreuzteil 16 angeordnet ist. Der Fahrständer 12 kann mit Hilfe der ersten Schlittenführung 14 auf dem Kreuzteil 16 in Richtung einer Achse verfahren werden, die üblicherweise als y-Achse bezeichnet wird und hier mit einem Pfeil 18 symbolisch dargestellt ist. Es versteht sich, dass der Fahrständer 12 auf der ersten Schlittenführung 14 motorisch verfahren wird, wobei ein entsprechender Antrieb hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.The machine tool 10 owns a traveling stand 12 , about a first sled tour 14 on a cross piece 16 is arranged. The traveling stand 12 can with the help of the first slide guide 14 on the cross part 16 in the direction of an axis, which is usually referred to as y-axis and here with an arrow 18 is shown symbolically. It is understood that the traveling column 12 on the first slide guide 14 is moved by a motor, with a corresponding drive is not shown here for reasons of clarity.

Das Kreuzteil 16 ist über eine zweite Schlittenführung 20 auf einem Maschinengestell 22 gelagert. Die zweite Schlittenführung 20 ermöglicht eine Bewegung des Kreuzteils 16 entlang einer zweiten Achse, die hier bei der Bezugsziffer 24 dargestellt ist. Die Bezugsziffer 24 bezeichnet die so genannte X-Achse. Es versteht sich, dass auch die Bewegung des Kreuzteils 16 auf der zweiten Schlittenführung 20 mit Hilfe eines geeigneten Antriebs erfolgt, der hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.The cross part 16 is about a second slide guide 20 on a machine frame 22 stored. The second slide guide 20 allows movement of the cross piece 16 along a second axis, here at the reference numeral 24 is shown. The reference number 24 denotes the so-called X-axis. It is understood that also the movement of the cross part 16 on the second slide guide 20 with the help of a suitable drive, which is not shown here for reasons of clarity.

An dem Fahrständer 12 ist ein Spindelkopf 25 mit einer darin drehbar gelagerten Werkzeugspindel 26 vertikal hängend gelagert. Die Werkzeugspindel 26 besitzt an ihrem unteren Ende eine Spindelaufnahme 28, in die in bekannter Weise ein Werkzughalter 29 mit einem daran befestigten Bearbeitungswerkzeug 30 eingespannt werden kann. Typischerweise ist der Werkzeughalter standardisiert und vom Steilkegel(SK)- oder Hohlschaftkegel(HSK)-Typ. Die Werkzeugspindel 26 ist dazu ausgebildet, das Bearbeitungswerkzeug 30 um ihre Spindelachse 32 zu rotieren, was mit einem Pfeil 34 dargestellt ist. Typischerweise ist die Werkzeugspindel 26 in der Lage, das Bearbeitungswerkzeug 30 mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute zu rotieren, um insbesondere eine Bohr- und Fräsbearbeitung von metallischen Werkstücken zu ermöglichen.At the traveling stand 12 is a spindle head 25 with a tool spindle rotatably mounted therein 26 stored vertically hanging. The tool spindle 26 has at its lower end a spindle holder 28 , in a known manner a Werkzughalter 29 with a machining tool attached thereto 30 can be clamped. Typically, the tool holder is standardized and of the tapered cone (SK) or hollow shaft taper (HSK) type. The tool spindle 26 is designed to be the machining tool 30 around its spindle axis 32 to rotate what with an arrow 34 is shown. Typically, the tool spindle 26 capable of the editing tool 30 to rotate at several thousand revolutions per minute, in particular to allow a drilling and milling of metallic workpieces.

Die Werkzeugspindel 26 kann an dem Fahrständer 12 in Richtung eines Pfeils 36, hier also in vertikaler Richtung, verfahren werden. Dementsprechend ist die Werkzeugspindel 26 über eine dritte Schlittenführung 38 an dem Fahrständer 12 gelagert. Die Bewegung der Werkzeugspindel 26 in Richtung des Pfeils 36 wird üblicherweise als Z-Achse bezeichnet. Typischerweise verlaufen die drei Schlittenführungen 14, 20 und 38 für die drei Bewegungsachsen 18, 24, 36 orthogonal zueinander.The tool spindle 26 can on the traveling column 12 in the direction of an arrow 36 , so here in the vertical direction, be moved. Accordingly, the tool spindle 26 via a third slide guide 38 on the traveling column 12 stored. The movement of the tool spindle 26 in the direction of the arrow 36 is commonly referred to as the Z axis. Typically, the three slide guides run 14 . 20 and 38 for the three axes of motion 18 . 24 . 36 orthogonal to each other.

Die Werkzeugmaschine 10 ist also eine Fahrständermaschine mit vertikaler Werkzeugspindel 26 bei der alle drei Bewegungsachsen 18, 24, 36 in dem Bearbeitungswerkzeug 30 realisiert sind.The machine tool 10 So is a traveling column machine with vertical tool spindle 26 at the three axes of motion 18 . 24 . 36 in the editing tool 30 are realized.

Mit der Bezugsziffer 40 ist ein auf dem Maschinengestell gelagerter Werkstücktisch bezeichnet, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück 42 aufgespannt ist. Die Bezugsziffer 44 bezeichnet ein Gehäuse, das die bislang beschriebenen Komponenten der Werkzeugmaschine 10 einschließt. Mit der Bezugsziffer 46 ist schließlich eine Steuereinheit bezeichnet, mit deren Hilfe sämtliche Bewegungen der Werkzeugmaschine 10 sowie Hilfsaggregate (Kühlmittelzufuhr, Druckluft sowie das nachfolgend beschriebene Werkzeugmagazin) gesteuert werden.With the reference number 40 is a workpiece table mounted on the machine frame, on which a workpiece to be machined 42 is stretched. The reference number 44 denotes a housing that contains the components of the machine tool described so far 10 includes. With the reference number 46 is finally a control unit denotes, with the help of which all movements of the machine tool 10 and auxiliary equipment (coolant supply, compressed air and the tool magazine described below) are controlled.

Auf diese Weise kann das Bearbeitungswerkzeug 30 in einem mit 48 bezeichneten Arbeitstraum verfahren werden, um dort das Werkstück 42 zu bearbeiten.In this way, the editing tool 30 in one with 48 designated work dream are moved to there the workpiece 42 to edit.

Während dieser Bearbeitung kommen unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge 30 zum Einsatz, die in einem in 1 nur sehr schematisch dargestellten Werkzeugmagazin 50 vorrätig gehalten werden.During this processing different processing tools come 30 used in an in 1 only very schematically illustrated tool magazine 50 be kept in stock.

Zum Werkzeugwechsel fährt der Fahrständer in y-Richtung 18 nach hinten, in 1 also nach rechts. Die Werkzeugspindel 26 befindet sich jetzt oberhalb des Werkzeugmagazins 50, in dem ein Leerplatz vorgesehen ist, in den die Werkzeugspindel 26 nun den Werkzeughalter 29 mit dem bisher im Einsatz gewesenen Bearbeitungswerkzeug 30 ablegt. Dann verfährt das Werkzeugmagazin 50 einen bestückten Magazinplatz in die Übergabeposition unter die Werkzeugspindel 26, in dem sich ein Werkzeughalter 29 mit einem jetzt zum Einsatz vorgesehenen Bearbeitungswerkzeug 30 befindet. Diese Art des Werkzeugwechsels wird als Pick-up-Verfahren bezeichnet.To change tools, the traveling column moves in y-direction 18 backwards, in 1 So right. The tool spindle 26 is now above the tool magazine 50 , in which an empty space is provided, in which the tool spindle 26 now the tool holder 29 with the processing tool previously used 30 stores. Then the tool magazine moves 50 a populated magazine place in the transfer position under the tool spindle 26 in which is a tool holder 29 with a machining tool now being used 30 located. This type of tool change is referred to as a pick-up method.

Die 2 zeigt einen Antrieb 62 für eine Konstruktionskomponente 63 der Werkzeugmaschine 10 aus 1.The 2 shows a drive 62 for a design component 63 the machine tool 10 out 1 ,

Die Konstruktionskomponente 63 kann beispielsweise der Spindelkopf 25 sein, so dass der Antrieb 62 vertikal ausgerichtet ist. Es ist aber auch möglich, den Antrieb 62 für das Kreuzteil 16 oder den Fahrständer 12 zu verwenden, dann ist der Antrieb 62 horizontal ausgerichtet.The design component 63 For example, the spindle head 25 be so the drive 62 is vertically aligned. But it is also possible to drive 62 for the cross part 16 or the traveling column 12 to use, then is the drive 62 aligned horizontally.

Der Antrieb 62 umfasst einen Motor 64, der im gezeigten Beispiel ein Schrittmotor ist, der elektrisch mit Steuersignalen von der Steuereinheit 46 versorgt und angetrieben wird.The drive 62 includes a motor 64 which, in the example shown, is a stepping motor electrically connected to control signals from the control unit 46 supplied and driven.

Der Motor 64 weist eine Motornabe 65 auf, die über eine torsionssteife Kupplung 66 mit einer Kugelgewindespindel 67 verbunden ist, auf der eine Spindelmutter 68 angeordnet ist.The motor 64 has a motor hub 65 on, via a torsionally rigid coupling 66 with a ball screw spindle 67 connected to the one spindle nut 68 is arranged.

Die Spindelmutter 68 ist über ein Verbindungsteil 69 mit der Konstruktionskomponente 63 verbunden.The spindle nut 68 is about a connection part 69 with the construction component 63 connected.

Kugelgewindespindel 67 sowie Motornabe 65 sind koaxial zueinander ausgerichtet und weisen eine vertikal ausgerichtete Drehachse 70 auf, so dass der Motor 64 über die Kupplung 66 die Kugelgewindespindel 67 gemäß einem Pfeil 71 im und gegen den Uhrzeigersinn verdrehen kann.Ball screw 67 as well as engine hub 65 are aligned coaxially with each other and have a vertically oriented axis of rotation 70 on, so the engine 64 over the clutch 66 the ball screw 67 according to an arrow 71 can rotate clockwise and counterclockwise.

Bei dieser Drehung der Kugelgewindespindel 67 wird die Spindelmutter 68 und somit die Konstruktionskomponente 63 in Richtung eines Pfeils 72 nach oben, also auf den Motor 64 zu und damit gegen die Schwerkraft, oder nach unten und damit von dem Motor 64 weg, und somit in Richtung der Schwerkraft, verfahren.During this rotation of the ball screw 67 becomes the spindle nut 68 and thus the design component 63 in the direction of an arrow 72 up, so on the engine 64 to and against gravity, or down and thus from the engine 64 away, and thus in the direction of gravity, proceed.

Da die Kupplung 66 torsionssteif ist, folgt die Kugelgewindespindel 67 spielfrei den Umdrehungen der Motornabe 65. Dadurch wird eine Bewegung der Spindelmutter 68 verursacht, die durch die Steigung der Kugelgewindespindel 67 bestimmt wird. Die Verstellwege der Spindelmutter 68 längs der Kugelgewindespindel 67 werden mit Hilfe eines bei 73 schematisch angedeuteten Glasmaßstabes überprüft.Because the clutch 66 torsionally stiff, follows the ball screw 67 free of play the revolutions of the engine hub 65 , This will cause a movement of the spindle nut 68 caused by the pitch of the ball screw 67 is determined. The adjustment of the spindle nut 68 along the ball screw 67 be with the help of one 73 checked schematically indicated glass scale.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Werkzeugmaschine 10 erörtert, sie kann jedoch auch bei anderen Maschinen eingesetzt werden, die im obigen Sinne eine Antriebseinheit mit Kugelgewindespindel 67, Spindelmutter 68, Kupplung 66 und Motor 64 aufweisen.The invention will be described below with reference to the machine tool 10 However, it can also be used in other machines, in the above sense, a drive unit with ball screw 67 , Spindle nut 68 , Clutch 66 and engine 64 exhibit.

Die Kugelgewindespindel 67 weist ein freies unteres Ende 74 auf, unter dem koaxial zu der Drehachse 70 ausgerichtet ein Auffangelement 75 angeordnet ist, in dem eine Sacklochbohrung 76 vorgesehen ist, in die das freie Ende 74 hineinfällt, wenn die Kugelgewindespindel 67 brechen sollte.The ball screw 67 has a free bottom 74 on, under the coaxial with the axis of rotation 70 aligned a catch element 75 is arranged, in which a blind hole 76 is provided in the the free end 74 falls into it when the ball screw 67 should break.

Das Auffangelement 75 stellt somit eine passive Auffangvorrichtung für die Kugelgewindespindel dar, die bei einer ungewollten Verlagerung der Kugelgewindespindel 67 relativ zu der Motornabe 65, also bei einem Brechen und Absacken der Kugelgewindespindel 67, dieser Verlagerung, also dem Absacken, entgegenwirkt.The catch element 75 thus represents a passive catching device for the ball screw, which in case of an unwanted displacement of the ball screw 67 relative to the engine hub 65 So when breaking and sagging of the ball screw 67 , counteracts this shift, ie slumping.

Mechanisch parallel zu der torsionssteifen Kupplung 66 ist eine torsionsweiche Kupplung 77 angeordnet, die ebenfalls als passiv werdende Auffangvorrichtung für die Kugelgewindespindel 67 vorgesehen ist. Bei einem Bruch der torsionssteifen Kupplung 66 erlaubt die torsionsweiche Kupplung 67 ein relatives Verdrehen der Kugelgewindespindel 67 gegenüber der Motornabe 65, also eine ungewollte Verlagerung in umfänglicher Richtung, dies allerdings nur mit einem gewissen Spiel, also zu einem geringen Maß, danach greift die torsionsweiche Kupplung 77, und die Kugelgewindespindel 67 folgt wieder der Bewegung der Motornabe 65.Mechanically parallel to the torsionally rigid coupling 66 is a torsionally soft coupling 77 arranged, which also as passively catching device for the ball screw 67 is provided. At a fraction of the torsionally stiff coupling 66 allows the torsionally soft coupling 67 a relative rotation of the ball screw 67 opposite the engine hub 65 , so an unintentional shift in the circumferential direction, but only with a certain amount of play, so to a small extent, then the torsionally soft coupling engages 77 , and the ball screw 67 follows again the movement of the engine hub 65 ,

Allerdings führt ein Bruch der torsionssteifen Kupplung 66 dazu, dass die Drehbewegung des Motors 64 nicht unmittelbar in eine Längsbewegung der Spindelmutter 68 längs des Pfeils 72 umgesetzt wird, was die Steuereinheit 46 anhand der Signale des Glasmaßstabes 73 erkennt, der über eine bei 78 schematisch angedeutete Verbindung mit ihr verbunden ist.However, a fraction of the torsionally stiff coupling leads 66 to that the rotary motion of the engine 64 not directly in a longitudinal movement of the spindle nut 68 along the arrow 72 is implemented, what the control unit 46 based on the signals of the glass scale 73 recognizes the one about 78 schematically indicated connection is connected to it.

Mit 79 angedeutet ist oberhalb des Motors 64 eine übliche Bremse gezeigt, die im normalen, also fehlerfreien Betrieb zum Einsatz kommt.With 79 indicated above the engine 64 shown a conventional brake, which is used in normal, so error-free operation.

Um dies zu erreichen, weist die torsionsweiche Kupplung 77 ein oberhalb der torsionssteifen Kupplung 66 an der Motornabe 65 befestigtes erstes Kupplungselement 81 sowie ein unterhalb der torsionssteifen Kupplung 66 an der Kugelgewindespindel 67 befestigtes zweites Kupplungselement 82 auf. Die Kupplungselemente 81 und 82 können beispielsweise als Stahlscheiben ausgebildet sein.To achieve this, has the torsionally soft coupling 77 one above the torsionally rigid coupling 66 at the engine hub 65 attached first coupling element 81 and below the torsionally rigid coupling 66 at the ball screw 67 attached second coupling element 82 on. The coupling elements 81 and 82 may be formed for example as steel discs.

Zwischen den Kupplungselementen 81 und 82 ist eine Verbindungsvorrichtung 83 vorgesehen, die die beiden Kupplungselemente 81 und 82 mit geringem umfänglichem Spiel miteinander verbindet. Die Verbindungsvorrichtung 83 kann beispielsweise durch Stahlseile gebildet sein, von denen vier oder sechs vorgesehen sind.Between the coupling elements 81 and 82 is a connection device 83 provided that the two coupling elements 81 and 82 connects with each other with a small amount of circumferential play. The connection device 83 may be formed for example by steel cables, four or six of which are provided.

Es ist auch möglich, die Verbindungsvorrichtung mit leichtem axialem Spiel vorzusehen, so dass bei einem Bruch der Kupplung 66 die Kugelgewindespindel 67 leicht absackt.It is also possible to provide the connecting device with slight axial play, so that at a fraction of the clutch 66 the ball screw 67 slightly sagged.

In 3 ist ausschnittsweise das freie Ende 74 der Kugelgewindespindel 67 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Koaxial unterhalb des freien Endes 74, das hier als konisch zulaufendes, stumpfes Ende ausgebildet ist, ist das Auffangelement 75 angeordnet, in dem eine konische Auffangöffnung 84 vorgesehen ist, die von der Form her zu der konischen Spitze des freien Endes 74 passt.In 3 is fragmentary the free end 74 the ball screw 67 shown on an enlarged scale. Coaxial below the free end 74 , which is designed here as a tapered, blunt end, is the catch element 75 arranged in which a conical collecting opening 84 is provided, which is of shape to the conical tip of the free end 74 fits.

In der Auffangöffnung 84 sind zwei Sperrelemente in Form von vorstehenden Nasen 85 vorgesehen, die in Ausklinkungen 86 an dem freien Ende 74 eingreifen, wenn die Kugelgewindespindel 67 mit ihrem freien Ende 74 in das Auffangelement 75 hineinfällt, das hier als Buchse 87 ausgebildet ist.In the collecting opening 84 are two locking elements in the form of protruding noses 85 provided in notches 86 at the free end 74 engage when the ball screw 67 with her free end 74 in the collecting element 75 falls into it, this as a socket 87 is trained.

Nase 85 sowie Ausklinkung 86 wirken als Sperrvorrichtung und verhindern es, dass die Kugelgewindespindel 67 sich gegenüber dem Auffangelement 75 verdreht, wenn die Kugelgewindespindel 67 gebrochen ist und mit ihrem freien Ende in dem Auffangelement 75 zu liegen kommt.nose 85 as well as notching 86 act as a locking device and prevent it, the ball screw 67 towards the collecting element 75 twisted when the ball screw 67 is broken and with its free end in the collecting element 75 to come to rest.

In 4 ist eine alternative Konstruktion zu der in 3 gezeigten dargestellt, bei der in dem freien Ende 74 der Kugelgewindespindel 67 eine konische Bohrung 88 vorgesehen ist, die mit einem konischen Dorn 89 auf dem Auffangelement 75 so zusammenwirkt, wie dies bereits im Zusammenhang mit der 4 beschrieben wurde.In 4 is an alternative construction to that in 3 shown in which in the free end 74 the ball screw 67 a conical bore 88 is provided with a conical spike 89 on the collecting element 75 cooperates as it has already done in connection with the 4 has been described.

Während bei dem Ausführungsbeispiel der 4 die Drehachse 70 der Kugelgewindespindel 67 koaxial zu einer Symmetrieachse 90 des Dorns verläuft, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 die Drehachse 70 und die Symmetrieachse 90 zueinander versetzt, wobei auch die konische Bohrung 88 außermittig in dem freien unteren Ende 74 der Kugelgewindespindel 67 angebracht ist.While in the embodiment of the 4 the axis of rotation 70 the ball screw 67 coaxial with an axis of symmetry 90 of the mandrel are in the embodiment according to 5 the axis of rotation 70 and the axis of symmetry 90 offset from each other, including the conical bore 88 off-center in the free lower end 74 the ball screw 67 is appropriate.

Auffangelement 75 und Kugelgewindespindel 67 liegen so außermittig zueinander, was dazu führ, dass nach dem Eingreifen des Dorns 89 in die Bohrung 88 die Kugelgewindespindel 67 nicht in Richtung ihre Drehachse 70 nicht weiter nach unten fallen kann, sie kann sich auch nicht gegenüber dem Auffangelement 75 verdrehen.collecting element 75 and ball screw 67 lie so off-center to each other, which leads to that after the intervention of the thorn 89 into the hole 88 the ball screw 67 not in the direction of its axis of rotation 70 can not fall further down, they also can not face the catching element 75 twist.

Claims

Machine, in particular machine tool for machining workpieces ( 42 ), which is at least one via a motor hub ( 65 ) engine ( 64 ), preferably an electric or stepper motor, driven ball screw ( 67 ), on which a spindle nut ( 68 ) with a design component ( 63 ) of the machine tool ( 10 ) is connected in such a way that when turning ( 71 ) of the ball screw ( 67 ) by means of the engine ( 64 ) the construction component ( 63 ) longitudinally ( 72 ) of the ball screw ( 67 ), wherein the ball screw ( 67 ) a rotation axis ( 70 ), characterized in that a passively acting collecting device ( 74 ; 77 ) for the ball screw ( 67 ) is provided which an unwanted displacement of the ball screw ( 67 ) relative to the engine hub ( 65 ) counteracts.

Machine according to claim 1, characterized in that the ball screw spindle ( 67 ) with its axis of rotation ( 70 ) is vertically aligned and the design component ( 63 ) vertically up or down ( 72 ).

Machine according to claim 2, characterized in that the construction component ( 63 ) a vertically aligned tool spindle ( 26 ) with a spindle receptacle ( 28 ) for clamping a machining tool ( 30 ).

Machine according to claim 2 or 3, characterized in that the ball screw spindle ( 67 ) vertically below the engine ( 64 ) is arranged.

Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the ball screw ( 67 ) and the engine hub ( 65 ) one torsionally stiff coupling ( 66 ), to which the collecting device ( 77 ) is mechanically connected in parallel in such a way that, in the event of a breakage of the torsionally rigid coupling ( 66 ) a rotation of the ball screw ( 67 ) opposite the engine hub ( 65 ) counteracts.

Machine according to claim 5, characterized in that the collecting device ( 75 ; 77 ) a torsionally flexible coupling ( 77 ).

Machine according to claim 6, characterized in that the torsionally flexible coupling ( 77 ) a first coupling element ( 81 ), which above the torsionally rigid coupling ( 66 ) on the engine hub ( 65 ), and a second coupling element ( 82 ), which below the torsionally rigid coupling ( 66 ) on the ball screw spindle ( 67 ), wherein between the first and the second coupling element ( 81 . 82 ) a connection device ( 83 ) is provided, which the two coupling elements ( 81 . 82 ) connects to each other with circumferential and possibly axial play.

Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ball screw ( 67 ) a free lower end ( 74 ) and the collecting device ( 74 ; 77 ) in the direction of the axis of rotation ( 70 ) below the free end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) arranged collecting element ( 74 ).

Machine according to claim 8, characterized in that the free lower end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) and the collecting element ( 74 ) are arranged eccentrically to each other.

Machine according to claim 8, characterized in that the free lower end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) and the collecting element ( 74 ) are arranged coaxially with each other.

Machine according to claim 10, characterized in that between the free lower end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) and the collecting element ( 74 ) a locking device ( 85 . 86 ) is arranged, the twisting of the ball screw ( 67 ) opposite the collecting element ( 74 ) counteracts when the free end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) in contact with the collecting element ( 74 ).

Machine according to one of claims 8 to 11, characterized in that the free end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) and the collecting element ( 74 ) a socket ( 87 ) with conical collecting opening ( 84 ) for the conical end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) having.

Machine according to one of claims 8 to 11, characterized in that the free end ( 74 ) of the ball screw ( 67 ) a downwardly facing, conical bore ( 88 ) and the collecting element ( 74 ) an upwardly conically tapering mandrel ( 89 ).