DE19646141A1 - Antriebseinrichtung für die Honspindel einer Honmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von Honmaschinen, die maschinell an­ getriebene Honspindeln aufweisen. Die Honspindeln dienen da­ zu, einem an ihnen befestigten Werkzeug die zur Honbearbei­ tung erforderliche Bewegung zu vermitteln. Dabei wird übli­ cherweise einem Honwerkzeug eine Bewegung aufgezwungen, die sich aus einer Hubbewegung längs der zu bearbeitenden Bohrung und einer dieser Hubbewegung überlagerten Drehung zusammen­ setzt.

Die Honspindel muß daher eine Hubbewegung und eine Drehbewe­ gung gleichzeitig durchführen. Zum Drehantrieb der Honspindel dient in aller Regel ein Elektromotor, der häufig bei den be­ kannten Honvorrichtungen zusammen mit der Honspindel hin- und hergehend bewegt wird. Dies ergibt sich einfach dadurch, daß sich elektrische Leitungen, mit denen die zum Betrieb des Elektromotors erforderliche Energie zugeführt wird, leicht biegen lassen. Der Nachteil dieser Art der Bewegung besteht darin, daß sich aufgrund der großen Masse des Elektromotors eine große Trägheit ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsein­ richtung für die Honspindel einer Honmaschine zu schaffen, die bei einfachem und robustem Aufbau höhere Beschleunigungen der Honspindel in Axialrichtung ermöglicht und außerdem für auch geringe Hubgeschwindigkeiten verwendbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine An­ triebseinrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unter­ ansprüchen.

Durch die ortsfeste Anordnung des Antriebs für die Honspindel mit den beiden Motoren brauchen diese bei der Hubbewegung der Honspindeln nicht mitbewegt zu werden, so daß sich die beweg­ te Masse um die Masse mindestens eines der beiden Motoren verringert. Dadurch ist eine schnellere Beschleunigung insbe­ sondere in Hubrichtung möglich, was aufgrund des gewünschten Schnittbildes bei Honbearbeitungen von großem Vorteil ist. Während die Drehbewegung in der Regel immer kontinuierlich in einer Richtung geht, muß bei der Hubbewegung an deren Grenzen immer eine Umsteuerung erfolgen, d. h. von einer positiven Hubgeschwindigkeit auf Null abgebremst und dann auf die ihrem Absolutwert gleiche Hubgeschwindigkeit in umgekehrter Rich­ tung wieder beschleunigt werden. Diese Art der Bewegungsum­ steuerung wird durch die verringerte Masse stark gefördert.

Spindelelemente mit den zwei Arten von Nuten, in die Kugel­ muttern eingreifen, sind im Stand der Technik bekannt. Sie dienen dort in erster Linie dem Antrieb von Werkzeugwechslern bei NC-Maschinen und Montagerobotern.

Die beiden Kugelmuttern enthalten ein äußeres Teil, das mit einer Halterung verbunden wird, und ein gegenüber dem äußeren Teil mit Hilfe von Kugel lagern gelagertes inneres drehbares Teil, das mit einer Antriebseinrichtung verbunden werden kann. Dieses drehbare innere Teig greift mit Eingriffselemen­ ten in jeweils die eine Art von Nut der Honspindel ein.

Vorzugsweise weist die Honspindel an ihrer Außenseite mehrere in Längsrichtung verlaufende geradlinige Nuten auf.

In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die beiden Kugelmuttern mit geringem gegenseitigem Abstand in der Lagerung angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine kompakte Baueinheit, neben der die beiden Antriebsmoto­ ren ebenfalls in kompakter Bauweise angeordnet werden können.

Insbesondere können die beiden Kugelumlaufmuttern an einem gekapselten Gehäuse angeordnet sein, wobei nur die der Dreh­ antriebsübertragung dienenden Teile aus dem Gehäuse herausra­ gen. Innerhalb des gekapselten Gehäuses kann eine Schmierung für die Kugelmuttern und für die Spindel erfolgen.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die beiden Motore über je einen Zahnriemen mit der jeweiligen Kugelmutter ver­ bunden sind. Beispielsweise können die Motore in umgekehrter Anordnung rechts und links neben dem gekapselten Gehäuse an­ geordnet werden.

Mit der Erfindung wird es möglich, sehr niedrige Hubgeschwin­ digkeiten mit ausreichender Genauigkeit zu fahren. Es ist be­ kanntlich schwierig, sehr niedrige Geschwindigkeiten sehr ge­ nau zu steuern. Da sich bei dem von der Erfindung vorgeschla­ genen Antrieb die Hubgeschwindigkeit jedoch aus einer Diffe­ renz zweier Drehzahlen ergibt, können normale hohe Drehzah­ len, die sich gut steuern lassen, zur Erreichung einer gerin­ gen Hubgeschwindigkeit verwendet werden.

Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß mindestens einer der beiden Antriebsmotore, vorzugsweise der für die Hubbewegung zuständige, in beide Drehrichtungen an­ steuerbar ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung.

Hierbei zeigt die einzige Zeichnungsfigur schematisch eine Anordnung einer Lagerung für eine Hubspindel mit den zugehö­ rigen Antriebsmotoren.

Die Figur zeigt stark vereinfacht eine Antriebseinrichtung für eine Honspindel 1 einer Honmaschine. Die Honspindel 1 enthält an ihrem einen in der einzigen Zeichnungsfigur unte­ ren Ende ein Futter 2 zum Einspannen eines Honwerkzeugs. Zwi­ schen der Honspindel und dem Honwerkzeug kann eine gelenkige oder sich zurückstellende Verbindungsstange eingesetzt sein.

An einem nicht näher dargestellten Maschinengestell ist eine Lagerung 3 für die Honspindel befestigt. Die Honspindel ragt sowohl unten als auch oben aus der Lagerung 3 heraus. An dem oberen in der Zeichnungsfigur oben aus der Lagerung 3 heraus­ ragenden Bereich der Honspindel ist zu sehen, daß diese eine schraubenlinienförmig angeordnete Nut 4 und mindestens eine in Längsrichtung und parallel zur Drehachse der Honspindel 1 verlaufende geradlinige Nut 5 aufweist.

Die Antriebsrichtung ist so ausgebildet, daß sie die Honspin­ del 1 sowohl in Richtung des Doppelpfeils nach unten und nach oben als auch in Richtung des Bogenpfeils 7 drehend antreiben kann.

Die Lagerung 3 für die Honspindel weist ein Gehäuse 8 auf, das etwa zylinderförmig ausgebildet ist und gekapselt ist. In dem Gehäuse 8 ist an dem einen Stirnende eine Kugelmutter 9 angebracht, die einen äußeren mit dem Gehäuse 8 verbundenen zylindrischen Teil und einen gegenüber diesem äußeren Teil mit Hilfe eines Kugellagers gelagerten drehbaren inneren Teil 10 aufweist. Dieser Innenteil 10, der drehbar gelagert ist, weist eine Riemenscheibe 11 auf. Der drehbare innere Teil der Kugelmutter 9 steht mit einem Eingriffselement mit der schraubenlinienförmig angeordneten Nut 4 der Honspindel 1 in Eingriff. Bei diesem Eingriffselement kann es sich um minde­ stens zwei längs einer korrespondierenden Schraubenlinie an­ geordnete Kugeln handeln. Diese Kugeln greifen in die schrau­ benlinienförmige Nut 4 ein.

Parallel zu der Honspindel 1 ist auf der einen Seite des Ge­ häuses 8 ein Elektromotor 12 angeordnet, der auf seiner der Kugelmutter 9 zugeordneten Stirnseite 13 mit einer Riemen­ scheibe 14 versehen ist. Über die Riemenscheibe 14 des Elek­ tromotors 12 und die Riemenscheibe 11 der Kugelmutter 9 er­ streckt sich ein Antriebsriemen, insbesondere ein Zahnriemen 15. Sobald der Elektromotor 12 über eine nicht dargestellte, an den Anschlüssen 16 angeschlossenen Leitung mit Strom ver­ sorgt wird, dreht er seine Riemenscheibe 14 und damit über den Zahnriemen 15 auch den drehbaren Teil der Kugelmutter 9.

Auf der dem Elektromotor 12 gegenüberliegenden Seite des Ge­ häuses 8 ist ein weiterer Elektromotor 17 befestigt, der um­ gekehrt angeordnet ist, so daß er an seiner in der Figur un­ teren Stirnseite eine Riemenscheibe 18 aufweist.

An dem der Kugelmutter 9 entgegengesetzten Ende des Gehäuses 8 ist eine zweite Kugelmutter 19 angeordnet, die ähnlich auf­ gebaut ist wie die Kugelmutter 9 an der oberen Seite. Der Unterschied zu der oberen Kugelmutter 9 besteht darin, daß die Kugelmutter 19 mit Hilfe eines Eingriffselementes in die geradlinig verlaufende Längsnut 5 der Honspindel 1 eingreift. Es kann sich auch hier um zwei Kugeln handeln, die mit axia­ lem Abstand aber an der gleichen Winkelposition an der Innen­ seite des drehbaren Teils 20 der Kugelmutter 19 angeordnet sind.

Auch hier ist der drehbare Teil 20 der Kugelmutter 19 mit einer Riemenscheibe 21 versehen, die über einen Zahnriemen 22 mit der Riemenscheibe 18 des Elektromotors 17 in Wirkverbin­ dung steht.

Die Wirkungsweise der in der Figur dargestellten Antriebsein­ richtung ist die folgende. Wird der Elektromotor 17 nicht mit Strom versehen bzw. festgehalten, und erhält der Antriebsmo­ tor 12 Strom, so dreht sich die Kugelmutter 9 und bewegt die Spindel 1 je nach Drehrichtung entweder nach oben oder nach unten in Richtung des Doppelpfeils 6.

Werden dagegen beide Motore 12, 17 mit der gleichen Drehzahl und der gleichen Drehrichtung betrieben, so wird die Honspin­ del 1 nur in Richtung des Pfeils 7 verdreht, so daß in diesem Fall eine reine Drehbewegung auftritt.

Werden die beiden Motore 12, 17 dagegen mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben, so erfolgt je nach dem Vorzeichen des Un­ terschiedes der Drehzahlen eine rotierende Aufwärts- oder eine rotierende Abwärtsbewegung.

Durch entsprechende Steuerung der Drehzahlen der beiden Moto­ ren läßt sich also mit Hilfe dieser Antriebseinrichtung und der zwei Motore eine Kombination aus einer Hub- und einer Drehbewegung erreichen, wobei zum Umsteuern der Hubbewegung am Ende des gewünschten Hubes eine Änderung der Drehzahl des für die Hubbewegung zuständigen Motors, in diesem Fall also des Motors 12, ausreicht.

Selbst sehr kleine Hubgeschwindigkeiten können mit normal großen, gut steuerbaren Drehzahlen der beiden Motore erreicht werden, da sich die Hubgeschwindigkeit aus der Differenz der beiden Drehzahlen ergibt.

Der für die in die geradlinige Nut 5 eingreifende Kugelmutter zuständige Antriebsmotor 17 bestimmt durch seine Drehzahl die Drehzahl der Honspindel 1 und damit die Drehzahl der Bewegung des Honwerkzeugs, während die Differenz der Drehzahl der bei­ den Motoren für die Hubbewegung bestimmend ist.

Ein an sich bekannter Antrieb wird für den Antrieb einer Hon­ spindel so verwendet, daß der Antriebsmotor für die eine, die Drehzahl bestimmende Kugelmutter mit einer für eine bestimmte Honbearbeitung konstanten Drehzahl angetrieben wird, während die Steuerung die Drehzahl des anderen Motors für die ge­ wünschte Hubbewegung jeweils bestimmt.

Claims (6)

1. Antriebseinrichtung für die Honspindel (1) einer Hon­ maschine, mit
1.1 einer an einem Maschinengestell angeordneten Lagerung (3) für die Honspindel (1),
1.2 einer Honspindel (1), die
1.2.1 eine sich über ihre Länge erstreckende schrau­ benförmig ausgebildete Nut (4) und
1.2.2 mindestens eine sich in Längsrichtung parallel zur Drehachse der Honspindel (1) erstreckende geradlinige Nut (5) aufweist,
1.3 einem Antrieb für die Honspindel (1), der
1.3.1 ortsfest an dem Maschinengestell in der Nähe der Lagerung (3) der Honspindel (1) angeordnet ist,
1.3.2 eine drehbar gelagerte und von einem Motor (12) antreibbare Kugelmutter (9) zum Eingriff in die schraubenlinienförmige Nut (4) der Honspindel (1) und
1.3.3 eine drehbar gelagerte und von einem zweiten Motor (17) antreibbare Kugelmutter (19) zum Eingriff in die geradlinige Nut (5) der Spindel (1) aufweist, sowie mit
1.4 einer Steuerung zur aufeinander abgestimmten Ansteuerung der beiden Motore (12, 17) für die beiden Kugelmuttern (9, 19).

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die beiden Kugelmuttern (9, 19) mit geringem gegenseitigem Abstand in der Lagerung (3) angebracht sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die beiden Kugelmuttern (9, 19) in einem gekapselten Gehäuse (8) angeordnet sind.

4. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der die beiden Motore (12, 17) über je einen Zahnriemen (15, 22) mit der jeweiligen Kugelmutter (9, 19) wirkverbunden sind.

5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der mindestens einer der beiden Motore (12, 17) in beiden Drehrichtungen ansteuerbar ist.

6. Verwendung eines Antriebs mit den Merkmalen eines oder mehrerer der vorhergehenden Patentansprüche als An­ triebseinrichtung für eine Honspindel (1) einer Hon­ maschine.