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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.