DE1803571A1

DE1803571A1 - Device to compensate for the backlash on feed drives consisting of a worm and a worm gear rack

Info

Publication number: DE1803571A1
Application number: DE19681803571
Authority: DE
Inventors: Johann Maas
Original assignee: Heyligenstaedt and Co Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
Current assignee: Heyligenstaedt and Co Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
Priority date: 1968-10-17
Filing date: 1968-10-17
Publication date: 1970-05-21
Also published as: DE1803571B2

Description

Vorrichtung zum kusgisichen des Flankena#ieles an aus Schnecke und Schneckenzahnstange bestehenden Vorschubantricben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen des Flankenspieles an aus Schnecke und Schneckenzahnstange bestehenden Vorschubantrieben, insbesondere für handgesteuerte Werkzeugmaschinen, wobei die Schnecke aus zwei durch axialen Druck gegen die Gewindeflanken der Schneckenzahnstange spielfrei gehaltenen Hälften besteht. Sie bezweckt, beide Flanken der Schneckenzahnstange oder der Mutter ständig mit den Gegenflanken der Schnecke in Anlage zu halten, ohne den Kraftbedarf des Triebes wesentlich zu erhöhen.Device for kissing the flank joint on from snail and The invention relates to a device to compensate for the backlash on existing worm and worm gear rack Feed drives, in particular for hand-controlled machine tools, the Worm out of two by axial pressure against the thread flanks of the worm rack there is play-free halves. It aims at both flanks of the worm rack or to keep the nut constantly in contact with the counter flanks of the worm without to increase the power requirement of the drive significantly.

Es ist bekannt, Schnecken- oder Schraubentriebe durch Verändern des Abstandes ihrer Hälften voneinander mittels einer besonders zu betätigenden Verstelleinrichtung oder mit Hilfe einer die beiden Hälften gegeneinander drückenden Feder spielfrei zu machen. Geschieht das Spielfreimachen durch eine von Hand zu betätigenden Einrichtung, so besteht die Gefahr, daß z.B. durch unterschiedliche Abnützung der Schneckenzahnstange stellenweise Spiel vorhanden ist oder an anderen Stellen eine Pressung an den Gewindeflanken auftritt. Wird die Spielfreiheit durch eine Feder hergestellt, ist dieser Nachteil behoben.It is known to screw or screw drives by changing the Distance of their halves from one another by means of a specially actuated adjusting device or with the help of a spring pressing the two halves against one another without play close. If the clearance is done by a manually operated device, there is a risk, for example, that the worm gear rack will wear out differently There is play in places or there is pressure on the thread flanks in other places occurs. If the backlash is created by a spring, this is a disadvantage Fixed.

Die Feder muß so stark bemessen sein, daß sie dem höchsten Vorschubdruck standhält. Das hat zur Folge, daß in der Vorschubrichtung, in der die fest eingebaute Schneckenhälfte die treibende ist, beide Gewindeflanken, die treibende und die Gegenflanke, mit dem durch die Feder erzeugten und dem höchsten Vorschubdruck entsprechenden Druck zusätzlich belastet sind. Dazu kommt für die die Vorschubbewegung bewirkende Flanke der eingentliche, durch den Schlitten und den Schnittwiderstand bedingte Vorschubdruck. Bei normalen, nicht durch Band gesteuerten Werkzeugmaschinen mag der durch die stark erhöhte Belastung bedingte höhere Leistungsbedarf hingenommen werden können, bei bandgesteuerten Werkzeugmaschinen wirkt er sich ungünstiger aus.The spring must be so strong that it can handle the highest feed pressure withstands. This has the consequence that in the feed direction in which the built-in Half of the worm is the driving, both thread flanks, the driving and the counter flank, with the one generated by the spring and corresponding to the highest feed pressure Pressure are additionally burdened. Added to this is the one that causes the feed movement Flank the actual one caused by the slide and the cutting resistance Feed pressure. For normal machine tools that are not controlled by a conveyor belt, mag accepted the higher power requirement caused by the greatly increased load with belt-controlled machine tools it has a less favorable effect.

Hier muß darauf Bedacht genommen werden, mit möglichst kleinen Vorschubmotoren auszukommen, weil sich diese infolge ihrer kleinen Massen besonders schnell beschleunigen und verzögern lassen. Doch darf bei diesen Maschinen darüber die aus steuerungstechnischen Gründen notwendige Spielfreiheit nicht vernachlässigt werden.Care must be taken here, with the smallest possible feed motors get along because they accelerate particularly quickly due to their small masses and let it delay. With these machines, however, the control technology For reasons of necessary freedom of play, they should not be neglected.

Aus der Erkenntnis heraus, daß sich ein Flankenspiel erst beim Richtungewechsel bemerkbar macht und erst nach dem Riohtungswechsel eine Belastung der Gegenflanken der Jeweils arbeitenden Flanke eintritt, wird zur Beseitigung der genannten Nachteile erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß beide Schneckenhälften gegen Druck axial verschieblich gelagert und durch eine in Abhängigkeit von der Vorschubrichtung auf eine der beiden Schneckenhälften gegen Druck axial verschieblich gelagert und durch eine in Abhängigkeit von der Vorschubrichtung auf eine der beiden Schneckenhälften umschaltbare, den jeweiligen Vorschubdruck aufnehmende Sperre, wie Gewindebolzen, Keil o.dergl., festlegbar sind.From the knowledge that there is backlash only when changing direction noticeable and only after the change of direction one load the opposite flank of the respective working flank occurs, is used to eliminate the mentioned disadvantages proposed according to the invention that both screw halves against Pressure axially displaceable and supported by a depending on the direction of advance and axially displaceable against pressure on one of the two screw halves by one depending on the feed direction on one of the two halves of the screw switchable lock that absorbs the respective feed pressure, such as threaded bolts, Wedge or the like, can be fixed.

Damit ist die Schnecke entgegen der Vorschubrichtung unnachgiebig festgelegt, während die nicht belastete unter einem kleinen wählbaren Druck nachgiebig gegen die Gegenflanke der arbeitenden Flanke gehalten wird. Der Druck kann so eingestellt werden, daß die Flanke zwar mit Sicherheit anliegt, also den Unterschieden der Schneckenzahnstange folgt, jedoch die Reibung nicht merklich erhöht. Damit werden die Reibungsverluste nicht nur an dieser Flanke sondern auch an der arbeitenden Flanke der anderen Schneckenhälfte auf einen niedrigen Wert gebracht.This means that the screw is unyielding against the feed direction fixed, while the unloaded yielding under a small selectable pressure is held against the opposite flank of the working flank. The pressure can be adjusted that the flank is certainly applied, i.e. the differences in the worm gear rack follows, but the friction does not noticeably increase. This will reduce the friction losses not only on this flank but also on the working flank of the other half of the screw brought to a low value.

Zweckmäßig wird je eine auf die Stirnseiten der aus zwei Hälften bestehenden Schnecke einwirkende, aus einem mit einem Druckmittel gefüllten Zylinder und einem Kolben bestehende Druckeinrichtung angeordnet. Vorteilhaft wird dabei der Zylinder auf die Schneckenhälfte einwirkend verschieblich gelagert und der Kolben fest mit dem Getriebegehäuse verbunden, um eine besonders günstige Lagerung der Schneckenantriebswelle zu erhalten. Der den Vorschubdruck aufnehmende Anschlag wird zweckmäßig als ein den Kolben durchsetzender, von einem Motor über einen Gewindetrieb verstellbarer Anschlag ausgebildet, der vor oder beim Richtungswechsel des Vorschubes an die Stirnseite der Schneckenhälfte herangeführt wird, bevor sich der Richtungswechsel an der Schnecke auswirkt.It is useful to have one on the end faces of the two halves Screw acting, consisting of a cylinder filled with a pressure medium and a Piston arranged existing pressure device. The cylinder is advantageous here acting on the screw half mounted displaceably and the piston firmly with it connected to the gear housing to provide a particularly favorable mounting of the worm drive shaft to obtain. The stop receiving the feed pressure is expediently used as a penetrating the piston, adjustable by a motor via a screw drive Stop formed before or when changing the direction of the feed to the end face the screw half is brought up before the change of direction at the screw affects.

In vorteilhafter Weise kann das Heranführen des Anschlages dadurch, geschehen, daß der Anschlagverstellmotor von der Programmsteuerung der Maschine beeinflußbar angeordnet ist.In an advantageous manner, the approach of the stop can be achieved by happen that the stop adjustment motor from the program control of the machine is arranged to be influenced.

Um das durch die mit einem Druckmittel gefüllte Kammer gegebene federnde Nachgeben der vom Vorschubdruck unbelasteten Schneckenhälfte zu ermöglichen, wird der zugehörige Festanschlag zurückgezogen. Er muß beim nächsten Richtungssechsel wieder herangeführt werden. Um den letztgenannten Verstellvorgang möglichst schnell ausführen zu können, ist der Verstellweg kurz zu halten. Zu diesem Zweck wird nach einer weiteren Einzelheit der Erfindung vorgeschlagen, eine den Anschlag durchsetzende, den Rückweg begrenzende, auf eine den Anschlagversteliiaotor beeinflussende Schalteinrichtung einwirkende Schaltstange anzuordnen0 Durch die weitere Maßnahme, den Anschlag mit seinem Verstellgetriebe verschieblich und zwischen dem Anschlag mit seinem Getriebe und seinem mit der Getriebegehäuse verbundenen Gehäuse eine bei über lastung des Vorschubes nachgebende, über eine Schalteinrichtung die Maschine oder den Vorschub abschaltende Feder anzuordnen, werden Schäden an der Maschine infolge Vorschubüberlastung verhindert.To the given by the filled with a pressure medium chamber resilient To allow the screw half unloaded by the feed pressure to give way the associated fixed stop is withdrawn. He has to take the next change in direction to be brought up again. To do the last-mentioned adjustment process as quickly as possible carry out To be able to do so, the adjustment path must be kept short. To this end, another Proposed detail of the invention, a stop penetrating the way back limiting, on a switching device influencing the stop adjustment motor to arrange acting shift rod 0 By the further measure, the stop with his adjusting gear displaceable and between the stop with his gear and its housing connected to the gearbox housing an overload of the Feed yielding, the machine or the feed via a switching device Arranging a disconnecting spring will damage the machine as a result of feed overload prevented.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 das Zusammenwirken mit der Schneckenzahnatange. Fig. 1 shows a section through the device, Fig. 2 shows the interaction with the snail tooth tong.

In einem mit dem Support der Drehmaschine verbundenen Getriebegehäuse 1 ist in Lagern 2, 3 eine Welle 4 gelagert, die mit einem Zahnrad 5 verbunden ist. Durch Bundbuchaen 6, 7 und Ringe 8, 9 ist die Welle 4 gegen axiale Verschiebung gesichert. Mit der Welle 4 sind Schneckenhälften 10, 11 undrehbar, jedoch längsverschieblich verbunden, die in eine mit einen Maschinenbett 60 verbundene Schneckenzahnstange 70 eingreifen. Die Schnecken 10, 11 stützen sich über Längslager 13, 14 gegen Stützkörper 15, 16 ab, die im Getriebegehäuse 1 verschieblich gelagert sind. Diese stützen an den den Schnecken zugewandten Enden die Welle 4 ab und sind an dem der Schnecke abgewandten Ende als Zylinder 17, 18 ausgebildet. In die Zylinder 17 und 18 ragen Kolben 19 und 20 hinein, die Bohrungen 22, 23 aufweisen, durch die Drucköl in die Kammern 24, 15 ein- und austreten kann. Die Kolben 19 und 20 sind von Anschlägen 26, 27 durchsetzt und tragen al hinteren Ende mit dem Getriebegehäuse 1 fest verbundene Gehäuse 28, 29. Die Anschläge 26, 27 tragen Gleitfedern 30, 31, die ein Verdrehen der Anschläge verhindern. Die Anschläge sind mit einem Gewinde versehen, das mit als Schneckenrad ausgebildeten Muttern 32, 33 zusammenarbeitet. Die Muttern werden über nicht dargestellte Schnecken von einem Motor angetrieben und stützen sich über Lager 34, 35, 36, 37 gegen das Gehäuse 28 bzw. 29 und Deckel 38, 39 ab. Um Überlastungen des Vorschubgetriebes zu verhindern, kann in beiden Gehäusen 28 und 29 eine im Gehäuse 29 dargestellte Einrichten verwendet werden. Hierbei stützt sich der Anschlag 27 über Mutter 33, Lager 35 und Büchse 40 gegen eine Feder 41 ab, die mit der vorgesehenen höchsten Vorschubkraft vorgespannt ist und am Deckel 39 ihren Halt findet. Wird die eingestellte Höchstkraft überschritten, wirkt die Büchse 40 auf einen Schalter ein, der den Vorschub bzw. die Maschine stillsetzt. Um beim Vorschubrichtungswechsel den Weg des nunmehr zurückziehenden Anschlages stets auf ein geringes Maß zu begrenzen, sind an den Anschlägen 26, 27 Stößel 43, 44 gegen Federn 45, 46 verschieblich gelagert und wirken mit ihrem hinteren Ende mit Schaltern 47, 48 zusammen, die bei Betätigung die Antriebsmotore der Muttern 32, 33 abschalten.In a gear housing connected to the support of the lathe 1, a shaft 4 is mounted in bearings 2, 3 and is connected to a gear 5. The shaft 4 is against axial displacement by means of the collar 6, 7 and rings 8, 9 secured. With the shaft 4, the screw halves 10, 11 cannot be rotated, but are longitudinally displaceable connected, the in a connected to a machine bed 60 worm rack 70 intervene. The screws 10, 11 are supported against support bodies via longitudinal bearings 13, 14 15, 16, which are slidably mounted in the gear housing 1. These support the ends facing the screws from the shaft 4 and are on that of the screw the opposite end is designed as a cylinder 17, 18. Project into cylinders 17 and 18 Pistons 19 and 20 into it, which have bores 22, 23 through which pressurized oil into the Chambers 24, 15 can enter and exit. The pistons 19 and 20 are from stops 26, 27 penetrated and wear al rear end with the transmission housing 1 firmly connected Housing 28, 29. The stops 26, 27 carry sliding springs 30, 31 that rotate prevent the attacks. The stops are threaded with designed as a worm wheel nuts 32, 33 cooperates. The nuts will Driven by a motor via screws, not shown, and are supported by a motor Bearings 34, 35, 36, 37 against the housing 28 or 29 and cover 38, 39. About overloads To prevent the feed gear, in both housings 28 and 29 one in the housing 29 can be used. The stop 27 is supported here above Nut 33, bearing 35 and sleeve 40 against a spring 41, which is provided with the is biased to the highest feed force and is held on the cover 39. Will the set maximum force is exceeded, the sleeve 40 acts on a switch one that stops the feed or the machine. To when changing the feed direction to always limit the path of the now retreating attack to a low level, are mounted on the stops 26, 27 plungers 43, 44 against springs 45, 46 displaceably and cooperate with their rear end with switches 47, 48, which when actuated switch off the drive motors of the nuts 32, 33.

Der Antrieb des Vorschubgetriebes erfolgt durch einen Motor 51 über Welle 52, Ritzel 53, Zahnrad 54, Kupplung 55, Welle 56, Ritzel 57 und Zwischenrad 58, das in das mit der Welle 4 fest verbundene Zahnrad 5 eingreift, von dem die Bewegung über die Schneckenhälften 10, 11 auf die Zahnstange 70 übertragen wird.The feed gear is driven by a motor 51 Shaft 52, pinion 53, gear 54, clutch 55, shaft 56, pinion 57 and intermediate gear 58, which engages in the gear 5 fixedly connected to the shaft 4, of which the Movement is transmitted via the screw halves 10, 11 to the rack 70.

Wenn der Vorschub in der Richtung des Pfeiles A erfolgt, ist der Anschlag 26 mittels der Mutter 32 in die gezeichnete Stellung gefahren, er liegt unnachgiebig an den#Stützkörper 15 an. Die die Vorschubbewegung bewirkende Schneckenhälfte 10 stützt sich über das Längslager 13 gegen den vom Anschlag 26 in seiner Lage gehaltenen Stützkörper 15 ab. Der Druck des im Zylinderraum 24 befindlichen Druckmittels ist so bemessen, daß er hier keinen Einfluß auf die Stellung des Stützkörpers 15 nehmen kann.When the feed is in the direction of arrow A, the stop is 26 moved by means of the nut 32 into the position shown, it is unyielding to the # support body 15. The screw half 10 causing the feed movement is supported via the longitudinal bearing 13 against the one held in its position by the stop 26 Support body 15 from. The pressure of the pressure medium located in the cylinder space 24 is dimensioned so that it has no influence on the position of the support body 15 here can.

Der Anschlag 27 ist mittels der Mutter 33 um einen Betrag, den der von der der Stoßstange 44 betätigte Schalter 48 bestimmt, in die gezeichnete Stellung zurückgezogen. Das in der Kammer 25 befindliche Druckmittel hält über den Stützkörper 16 und Längslager 14 die Schneckenhälfte 11 mit der Flanke des am Bett der Werkzeugmaschine befindlichen Schneckenzahnstange in Schluß, sie folgt somit den Veränderungen in der Schneckenzahnstange. Mit dem oder kurz vor dem vom Band gegebenen Befehl zum Richtungewechsel des Vorschubes erhält vom Band der die Mutter 33 betätigende Motor das Kommando, den Anschlag 27 an den Stützkörper 16 heranzufahren und nach dem Richtungewechsel der die Mutter 32 betätigende Motor das Kommando, den Anschlag 26 vom Stützkörper 15 abzuziehen und zwar um einen Betrag, der durch den Schalter 47 bestimmt wird. Bei der nunmehr erfolgenden Bewegung des Supportes entgegen der Richtung des Pfeiles A übernimmt die Schneckenhälfte 11 den Vorschubantrieb und stützt sich dabei über Längslager 14 und Stützkörper 16 gegen den nichtnachgobenden Anschlag 27 ab, während die der Schneckenhälfte 10 zugehörigen. Gegenflanken mit einer durch den in der Kammer 24 herrschenden Druck bestimmten Kraft an die entsprechenden Planken der Schneckenzahnetange 70 nachgiebig angelegt werden.The stop 27 is by means of the nut 33 by an amount that the determined by the switch 48 actuated by the bumper 44, in the position shown withdrawn. The pressure medium located in the chamber 25 is held by the support body 16 and longitudinal bearing 14 the screw half 11 with the flank of the bed of the machine tool located worm rack in the end, it thus follows the changes in the worm rack. With or shortly before the command given by the tape to The motor actuating the nut 33 receives a change in the direction of the feed from the belt the command to move the stop 27 to the support body 16 and after the change of direction the motor actuating the nut 32 commands the stop 26 from the support body 15 to be deducted by an amount that is determined by the switch 47. With the movement of the support now taking place against the direction of the arrow A, the screw half 11 takes over the feed drive and is supported in the process Longitudinal bearing 14 and support body 16 against the non-compliant stop 27, while that of the Screw half 10 associated. Counter flanks with a through the in the chamber 24 prevailing pressure determined force on the corresponding planks of the worm gear 70 can be applied yielding.

Vor Inbetriebnahme der Einrichtung wird die aus den beiden Schneckenhälften 10 und 11 bestehende Schnecke in die Mittelstellung gebracht, was nach Bedarf von Zeit zu Zeit wiederholt wird und automatisch über entsprechend angebrachte Endschalter erfolgen kann.Before the device is put into operation, the two halves of the screw are made 10 and 11 brought existing auger into the middle position, which as required by Is repeated from time to time and automatically via appropriately attached limit switches can be done.

Claims

1. Device to compensate for the backlash on from worm and worm gear rack existing feed drives, especially for belt-controlled Machine tools, the worm made of two by axial pressure against the thread flanks the worm gear rack consists of halves held free of play, characterized in that that the two screw halves (1X, 11) are axially displaceable against pressure and by one depending on the feed direction on one of the two screw halves reversible lock (16, 17) that absorbs the feed pressure in each case, such as threaded bolts or wedge, can be fixed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that one each acting on the end faces of the screw (10, 11) consisting of two halves, from a cylinder (24, 25) filled with an adjustable pressure and a piston (19, 20) is arranged fixedly connected to the transmission housing (1).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the cylinder acting on the screw half (10, 11) is slidably mounted and the piston (19, 20) is arranged fixedly connected to the gear housing (1).

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that one that penetrates the piston (19, 20) and is adjustable by a motor via a screw drive Stop (26,27) is arranged.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the stop adjustment motor arranged to be influenced by the program control of the machine is.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that one that penetrates the stop and limits its return path on a stop adjustment motor influencing switch (47,48) acting bumper (43,44) is arranged.

7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the stop (26,27) with its adjustment gear displaceable and between the adjustment drive and its housing (28, 29) connected to the gear housing (i), one in the event of an overload the feed yielding, the machine or the feed via a switching device disconnecting spring (41) is arranged.