DE1217163B - Einrichtung zur Einstellung eines hinreichend kleinen Spieles in Schraubentrieben - Google Patents

Einrichtung zur Einstellung eines hinreichend kleinen Spieles in Schraubentrieben

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DE1217163B
DE1217163B DEL35200A DEL0035200A DE1217163B DE 1217163 B DE1217163 B DE 1217163B DE L35200 A DEL35200 A DE L35200A DE L0035200 A DEL0035200 A DE L0035200A DE 1217163 B DE1217163 B DE 1217163B
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DE
Germany
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pressure
spindle
nuts
contact pressure
measuring points
Prior art date
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Pending
Application number
DEL35200A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Elmar Goetz
Dr-Ing Heinz Guenter Lott
Dipl-Ing Karl Roemer
Hermann Peters
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/2003Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash
    • F16H25/2006Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash with more than one nut or with nuts consisting of more than one bearing part

Description

  • Einrichtung zur Einstellung eines hinreichend kleinen Spieles in Schraubentrieben Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Einstellung eines hinreichend kleinen Spieles in Schraubentrieben und zur Erzielung eines während des ganzen Arbeitsvorganges konstanten Anpreßdruckes zwischen den Gewindegängen einer Gewindespindel und einer aus zwei Teilmuttern einer festen und einer verdrehbar aufgebauten Kontermutter.
  • Bekanntlich werden eine Spindel und die mit ihr im Eingriff befindliche Mutter so gefertigt, daß zwischen ihren im Eingriff befindlichen Gewindegängen ein gewisses Spiel vorhanden ist. Dies ist erforderlich, damit beide Teile leicht aufeinandergleiten und die Gewindegänge durch hohe Reibung nicht vorzeitig abgenutzt werden. Durch Fertigungsungenauigkeiten oder durch Abnutzung kann dieses Spiel oft unerwünscht groß ausfallen. Bei Regelanordnungen kann ein großes Spiel sich in sehr unangenehmer Weise auswirken. Man denke beispielsweise an die Lageregelung des Supports einer Werkzeugmaschine.-Bekanntlich wird der Support einer Werkzeugmaschine in der Weise bewegt, daß eine auf einer sich drehenden Spindel sitzende und mit dem Support fest verbundene Mutter in axialer Richtung hiii und her bewegt wird. Ist der Antrieb der Werkzeugmaschine ein schnellaufender Elektromotor, so daß zwischen Antrieb und Spindel eine große Untersetzung vorhanden ist, dann entsprechen einem toten Gang zwischen Spindel- und Muttergewinde von etwa 11 mehrere Umdrehungen des Antriebsmotors. Solche Verhältnisse erschweren eine Regelung außerordentlich.
  • Nun ist es bereits bekannt, das Gewindespiel durch Verwendung einer Kontermutter, die aus zwei gegeneinander verspannter Teilmuttem besteht, hinreichend herabzusetzen. Diese Maßnahme führt je- doch nur dann zum Erfolg, wenn das Gewindespiel über die gesamte Länge der Spindel konstant ist. Dies ist aber infolge von Fertigungsungenauigkeiten und vor allem infolge von ungleicher Abnutzung sehr häufig und gerade bei Werkzeugmaschinen nicht der Fall.
  • Des weiteren ist bereits das Schema eines selbsttätigen Spielausgleiches von im Eingriff befmdlichen Gewinden bekannt, bei dem die Mutter geteilt ausgebildet or ist und entsprechend der Beanspruchung durch Drucköl gegen beide Flanken der Gewindespindeln vorgespannt wird. Durch diese Maßnahme soll eine durch öl bewirkte Vorspannung auf die Flanken erzielt werden.
  • Im Gegensatz dazu soll bei der Erfindung der Flankenanpreßdruck konstant gehalten werden. Eine weitere bekannte Anordnung, bei der in ähnlicher Weise wie bei der vorgespannten Einrichtung unter hohem Druck öl zwischen die Gewindeflächen von Spindel und Mutter gepreßt wird, vermeidet ebenfalls eine metallische"Berührung zwischen Spindel und Mutter.Als druckerzeugendes Medium zwischen Spindel und Spindelmutter wird im Gegensatz zur Erfindung öl benutzt, das über spiralenförmige. Kanäle den Spindelmuttern zugeführt wird.
  • Der Nachteil der mit Drucköl arbeitenden Einrichtungen besteht in dem höheren Aufwand der -durch das flüssige Mediumbedingt ist. Es sind Anordnungen zu treffen, die ein Abfließen des öles außerhalb der Bereiche der Spindehmittern und damit einen Druckverlust verhindern.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die unabhängig vom unterschiedlichen Abnutzungszustand oder unterschiedlicher Bearbeitung der Spindel stets für ein hinreichend kleines aber auch nicht zu geringes Gewindespiel sorgt. Um diese Aufgabe zu lösen, sind erfindungsgemäß zwei Teilmuttern mit zu Meßstellen führende Kanäle versehen, die an eine gemeinsame, mit einer Vordrossel ausgestatteten und mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmittel beschickte Leitung angeschlossen sind, wobei parallel zur Vordrossel ein aus einem Zylinder und einem Kolben bestehender Differenzdruckmesser angeschlossen ist, wodurch mindestens an einer Stelle jeder Teilmutter der Anpreßdruck der Gewindeflanken der Teilmuttern gegen die Gewindeflanken der Spindel gemessen und über die Regelanordnung durch Verdrehen einer der beiden Teümuttern gegeneinander auf einem gewünschten Wert gebracht wird.
  • Der Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß der hohe, über den ganzen Bereich der Spindel konstante Anpreßdruck in Zusammenarbeit mit einer Regelungsanordnung auf mechanischem Wege erzielt wird und daß das zu Meßzwecken vorgesehene flüssige oder gasförmige Medium durch Kanäle in den Spindelmuttem zu den Gewindeflanken geführt wird, nur unter einem sehr geringen Überdruck zu stehen braucht.
  • An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Fig. 1 zeigt eine Spindel 1 mit einer Kontermutter 2, die aus den beiden Teilmuttem 2a und 2b besteht. Denkt man an das bereits eingangs gewählte Beispiel einer Werkzeugmaschine, so muß man sich die Mutter 2 b fest mit dem Support verbunden denken, während die Mutter 2a über das symbolisch angedeutete Stellorgan 4 gegen die Teilmutter 2b verdreht werden kann. Auf diese Weise wird der Anpreßdruck der Muttern gegen die der Berührungsfläche beider Teilmuttern zugewandten Zahnflanken der Spindel verändert. Jede der Teilmutter weist mindestens eine Meßstelle a, b, an der der Anpreßdruck der Teilmuttern gegen die Gewindeflanken der Spindel gemessen wird, auf. Zu diesen Meßstellen führen Kanäle 3 a und 3 b. Diese Kanäle 3 a und 3 b werden an die beiden vorzugsweise mit Auslaßdrosseln 7 a und 7 b versehenen Stutzen 5 a und 5 b einer Druckmittelleitung 5 angeschlossen (F i g. 2). Diese Druckmittelleitung 5 wird in Pfeilrichtung mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmittel be- schickt. In die Druckmittelleitung 5 ist eine Vordrossel 6 eingebaut. Parallel zu dieser Vordrossel ist ein aus einem Zylinder 9 und einem Kolben 10 bestehender Differenzdruckmesser 8 angeschlossen. Dieser Differenzdruckmesser ist auf der Seite des Zylinders, die in bezug auf die Strömungsrichtung des Druckmittels vor der Vordrossel 6 an die Druckmittelleitung 5 afigeschlossen ist, mit einem Auslaß 12 versehen. Dieser Auslaß dient einer Herabsetzung des im unteren (gesehen im. Sinne der F i g. 2) Teil des Zylinders herrschenden Druckes gegenüber dem Druck in der Druckmittelleitung vor der Vordrossel 6. Die Druckminderung kommt durch die Strömungsverluste in der Zuleitung von der Druckmittelleitung zum Zylinder zustande. Sie kann gegebenenfalls durch eine Eintrittsdrossel 11 verstärkt werden. Die Lage des Kolbens 10 wird auf die gegenseitige Winkellage der beiden Teilmuttern übertragen. Dies kann in direkter Weise geschehen, indem der Kolben mechanisch mit dem SteRhebel 4 verbunden wird, oder durch Zwischenschaltung eines geeigneten Verstärkers 13.
  • Die Funktionsweise der Einrichtung nach den F i g. 1 und 2 ist folgende: Es wird angenommen, daß sich das Gewindespiel durch Weiterdrehen der Spindel in einem stark abgenutzten Bereich plötzlich erheblich vergrößert. An den Meßstellen a und b entweicht dann in starkem Maße das Druckmittel. Dadurch findet eine starke Druckminderung auf der Seite hinter der Vordrossel 6, d. h. auf der den Meßstellen zugewandten Seite der Vordrossel statt. Der im unteren Teil des Zylinders 9 herrschende Überdruck wird im Sinne der F i g. 2 den Kolben 10 nach oben bewegen, und die drehbare Teilmutter 2 a wird im Sinne einer starken Verspannung gedreht. Durch diese stärkere Verspannung wird die Menge des an den Meßstellen a und b austretenden Druckmittels verkleinert. Diese Verdrehung der Teilmutter 2a wird so weit fortgesetzt werden, bis an den Meßstellen nur noch eine solche Menge des Druckmittels ausströmt, daß die dadurch bewirkte Druckminderung genauso groß ist wie die Druckminderung, die auf der unteren Zylinderseite durch den Auslaß 12 und die eventuell vorhandene Eingangsdrossel 11 bewirkt wird. Kommt nun beim Weiterdrehen der Spindel ein noch wenig abgenutzter Bereich in Eingriff, so wird der Anpreßdruck anwachsen, so daß an den Meßstellen a und b die austretende Druckmittelmenge weiter herabgesetzt oder gar völlig unterbunden wird. Dann bildet sich im oberen Zylinderteil ein höherer Druck aus als im unteren, und der Kolben wird nach unten verschoben und damit die Verspannung der beiden Muttern herabgesetzt. Man kann also den Anpreßdruck durch Veränderung der auf der unteren Zylinderseite herrschenden Druckminderung auf beliebige Werte einstellen.
  • Neben pneumatischen Mitteln zum Betrieb der Einrichtung nach der Erfindung können auch elektrische Verwendung finden. So kann man beispielsweise an den Meßstellen a und b kleine mit einer Zuleitung versehene Elektroden in die Teilmuttern einbauen, die mit ihrer Fläche der Zahnflankenfläche der Spindel gegenüberliegen. Da sich mit dem Anpreßdruck der Abstand dieser Elektrode von der Zahnflanke der Spindel verändert, stellt die Kapazität dieser Elektrode gegen die Zahnflanke der Spindes ein Maß für den Anpreßdruck dar. Diese Kapazität kann gemessen werden und mit einem einstellbaren Sollwert verglichen werden. Die Regelabweichung kann zur Verstellung der Verspannung beider Teilmuttern verwendet werden.
  • Eine andere elektrisch arbeitende Einrichtung kann in der Weise aufgebaut werden, daß an den Meßstellen a und b kleine, mit Zuleitungen versehene Drosselspulen derart in die beiden Teilmuttern eingebaut werden, daß der vom Anpreßdruck abhängige Luftspalt zwischen den gegenüberliegenden oder sich berührenden Zahnflanken der Mutter und der Spindel ein Teil des Weges ist, auf dem sich der magnetische Fluß der Drosselspulen schließt. Die Induktivität der Drossel stellt also ein Maß für den Anpreßdruck dar. Sie kann gemessen und mit einem einstellbaren Sollwert verglichen werden, und die Regelabweichung kann zur Verstellung der Verspannungen beider Teilmuttem verwendet werden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Einstellung eines hinreichend kleinen Spieles und zur Erzielung eines während des ganzen Arbeitsvorganges konstanten Anpreßdruckes zwischen den Gewindegängen einer Gewindespindel und einer aus zwei Teilmuttern einer festen und einer verdrehbar aufgebauten Kontermutter, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n c t, daß die beiden Teilmuttem (2 a, 2 b) mit zu den Meßstellen (a, b) führende Kanäle (3a, 3b) versehen sind, die an eine gemeinsame, mit einer Vordrossel (6) ausgestatteten und mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmittel beschickte Leitung (5) angeschlossen sind, wobei parallel zur Vordrossel ein aus einem Zylinder (9) und einem Kolben (10) bestehender Differenzdruckmesser (8) angeschlossen ist, wodurch mindestens an einer Stelle jeder Teilmutter der Anpreßdruck der Gewindellanken der Teilmuttern gegen die Gewindeflanken der Spindel gemessen und über die Regelanordnung (2-12) durch Verdrehen einer der beiden Teilmuttern .,egeneinander auf einem gewünschten Wert ge bracht wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des Zylinders (9), die in bezug auf die Strömungsrichtung des Druckmittels vor der Vordrossel (6) an die Druckmittelleitung (5) angeschlossen ist, ein der Druckminderung dienender Auslaß (12) vorhanden ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung elektrisch arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß an den Meßstellen (a, b) beider Teilmuttern (2 a, 2 b) isolierte, mit einer Zuleitung versehene Elektroden vorhanden sind, deren Kapazitäten gegen die Gewindeflanken der Spindel als Regelgröße für den Anpreßdruck dienen. 4. Einrichtung nach Ansprach 1, wobei die Einrichtung elektrisch arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß an den Meßstellen (a, b) mit Zuleitungen versehene Spulen derart in die beiden Teilmuttern (2a, 2b) eingebaut sind, daß der Luftspalt zwischen den sich e, enüberliegenden tIeg oder berührenden Zahnflanken ein Teil des Weges ist, über den sich der magnetische Fluß der Spulen schließt, und daß somit ein Maß für den Anpreßdruck darstellenden Induktivitäten der Spulen als Regelgröße für den Anpreßdruck dienen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 880 418; USA.-Patentschrift Nr. 2 320 353; »Werkstattstechnik und Maschinenbau«, 44. Jahrgang, Heft 12, S. 620, 621; »Machinery«, Dezember 1958, S. 1491, 1492.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0266702A1 (de) * 1986-11-04 1988-05-11 INNOFINANCE Altalános Innovácios Pénzintézet Drehantriebszylinder
DE102015012855B3 (de) * 2015-10-06 2017-04-13 B. Ketterer Söhne GmbH & Co. KG Gewindespindeltrieb sowie Möbel mit einer Hubvorrichtung, die einen Gewindespindeltrieb aufweist

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2320353A (en) * 1941-08-04 1943-06-01 Cincinnati Milling Machine Co Power transmission mechanism
DE880418C (de) * 1951-07-27 1953-06-22 Boehringer Gmbh Geb Zum Antrieb einer Arbeitsmaschine dienendes Fluessigkeitsgetriebe

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