DE2026099A1 - Vorschubspindeltrieb - Google Patents

Description

• Vorschubspindeltrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorschubspindeltrieb, insbesondere mit langen Spindeln, die zwischen ihren Endlagern von einer Seite her z.B. durch Haiblagerschalen oder Rollen gegen Durchbiegen abgestUtzt sind.
• Eine derartige Anordnung ist bereits in dem deutschen Patent (Patentanmeldung P 19 28 020.7) angegeben. Bei diesem Vorschubspindeltrieb sind die Spindeln zwischen ihren Endlagern bei spielsweise durch Halblagerschalen oder Rollen gegen Durchbiegung abgestützt, wobei an dem zu verschiebenden Teil eine einzige oder mehrere mit der Gewindespindel im Eingriff stehende Rollen angeordnet sind, die in senkrechten Ebenen zur Rollenachse umlaufende Rillen aufweisen. Mit dieser Anordnung wird bei geringster Reibung eine praktisch absolute Spielfreiheit erreicht.
• Bei langen Vorschubspindeln ist aus Gründen der Genauigkeit in vielen Fällen eine Zwischenabstützung der Spindel erforderlich, die nur mit haibzylindrischen (Fortsetzung auf Seite 2 der ursprünglich eingereichten Unterlagen) Lagerschalen möglich ist. Obwchl diese Vorrichtung bereits vorteilhaft arbeitet, kennen Jedoch durch die halbzylindrischen Lager gewisse Probleme - insbesondere hin sichtlich der Schwingungsneigung der Spindel " auftreten.
• Zur Vermeidung dieser Probleme sieht die Erfindung bei einem Vorschubspindeltrieb der obengenannten Gattung vor, daß die Abstützung der Spindel durch ein oder mehrere umgreifende Lager erfolgt, die die Spindel in mit verringertem Durchmesser und gewindefrei ausgebildeten Bereichen der Spindel umfassen, deren axiale Länge klein gegen die axiale Länge der Rolle(n) ist.
• Zweckmäßigerweise entspricht gemäß der Erfindung das Rillenprofil jeder Rolle dem Spindelgewindeprofil. Es sind jedoch auch Kombinationen zwischen z.B. geraden und runden Flanken möglich. Die Durchmesser von Gewindespindel und Rillenrolle können von unterschiedlicher Größe sein. die Rollenachse muß mit der Spindelaches einen der Gewindesteigung praktisch entsprechenden Winkel einschließen.
• Kleine Abweichungen des anstellwinkels aus fertigungsteohnischen Gründen sind dabei unbedenklich. Demgemäß wird die Länge der Rolle eo bemessen, daß ein sicherer Eingriff bei allen Betriabsfällen, ioh innerhalb der fUr die Fertigung erforderlichen Toleranzen gegeben ist.
• Um einen gleichmäßigen Eingriff zwischen Spindel und Rolle über die ganze Rollenlänge hinweg zu gewährleisten, ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen0 aß der Rillenabstand ausgehend von der Rollenmitte zu den beiden rollenenden hin bei konstanter Rillen breite derart abnimmt, daß die Flanken sämtlicher Rillen an den entsprechenden Flanken des Spindelgewindes anliegen.
• Die Rillenrollen sind nach einem weij;eren Anspruch in Rollenträgern gelagert, die an dem zu verschiebenden Teil, . an einem Werkzeugmeschionensupport, beweglich angelenkt sind. Bei Ausführung der Neuerung mit Anordnung von nur einem mit einer Rillenrolle versehemen Rollenträger, was in den meisten Fallen völlig außrejcht, ergibt sich eine in der Fertigung und im Zusammenban besonders einfache wie auch preisgünstige Konsiruktion.
• Die gleichmäßige Anpressung der Rolle all die Spindel zur Erzielung einer optimalen Spielfreiliejt kann. wenn das Eigengewicht des Rollenträgers nicht ausreicht, durch Federdruck, Luftdruck oder hyfeaulischen druck bewirkt werden. Bei Anordnung von mehreren Rillenrollen empfiehlt es sich, anspruchsgemäß zwei hintereinander liegende bzw. zwei einander gegenüberliegende Rollenträger, die auch achsial versetzt sein können, mit je eincr Rolle anzubringen.
• Wichtig ist schließlich, daß im Rahmen der Neuerung auch eine Umkehrung der anordnung möglich ist, indem die rollen mit einem Gewinde und die Vorschubspindel mit in senkrechten Ebenen zur Spindelachse umlaufenden Rillen versehen werden. In jedem Falle muß Jedoch die Gewinderolle angetrieben werden.
• Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den schutzansprüchen und aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Neuerung in seinen wesentlichen Merkmalen dargestellt ist.
• Fig. 1 zeigt einen Vorschubspindeltrieb i4an sieht in Achsrichtung seitlich auf einen Rollenträger mit Rolle Fig. 2 zeigt eine Draufsicht'au£ die Anordnung der Fig. 1 im Schnitt durch Träger- und Rollenlager.
• Fig. 3 zeigt den Verlauf des Eingriffs der Rolle in die Spindel, Zur besseren Darstellung wurde hier ein ca. 10fach kleinerer Ellipenradius gewählt, als er dem Ausführungsbeispiel ensprechen mußte.
• Fig. 4 zeigt schematisch ein teilweiee geschnittenes weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 5 zeigt Schematisch einen Teilschnitt durch die eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Rillenrolle0 In den Fig. 1 und 2 sind von einer Werkzeugmaschine der Maschinensockel 1 und der zu versciiiebende Support 2 angedeutet. Die Vorschubspindel 3, die im Querschnitt gezeichnet ist, trägt das Trapezgewinde 4. Zur Verhinderung einer unzulässigen Spindeldurchbiegung ist ein als Gleitlager mit halb zylindrischer lagerschale ausgebildetes Stützlager 5 angebracht, das am Maschinensockel 1 in geeigneter Weise befestigt ist, Der Support 2 ist mit zwei Ansetzen 6 und 6'versehen, in denen ein Rollenträger 7 in Zapfen 8, 8'drehbar angelenkt ist.
• In dem Rollenträger 7 wiederum ist eine Rolle 9 gelagert, die mit umlaufenden, trapezförmigen Rillen 10 versehen ist. Die Rillenrolle 9 greift in die Gewindegänge 4 der Trapezspindel 3 ein. Bei Drehung der Spindel 3 gerät auch die Rillenrolle 9 in Drehung und bewegt den Support 2 Je nach dem Drehsinn der Spindel nach links oder rechts, Unter Vorspannung im Rollenträger 7 eingesetzte Driickfcdern 13, die eich einerseits im Rollenträger 7, andererseits am Support 2 abstützen, sorgen ftlr eine gleichmäßige gute Anpressung der Rillenrolle 9 an die Vorschubspindel 3. Spindelachse und Rollenachse sind um einen Winkel alpha (Fig. 2) gegeneinander versetzt, der dem Steigungswinkel des Spindelgewindes annähernd entspricht. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel laufen der Rollenträger 7 ebenso wie die Rillenrolle 9 in Nadellagern 11, 11'bzw. 12, 12'.
• Rollenträger 7 wie Rillsnrolle 9 bewegen sich links in bekannter Weise in einem fest eingespannten 11, 12, rechts dagegen in einem losen Lager 11, 12; so daß eine achsiale Nachstellbarkeit gegeben ist.
• Der Eingriff der Rillenrolle 9 in die Vorschubapindel 3 verläuft, wie eine Berechnung ergibt, infolge der Winkelverschiebung α beider Teile zueinander länge eines Ellipsenbogens mit sehr großem Radius (Fig. 3), und zwar: in Näherung ftlr den Eingriffobereich R = a²/b a = große Halbachse der Ellipse b r kleine Halbachse der Ellipse ist0 Hieraus ergibt sich, daß der Eingriff und die dadurch bedingte Kraftübertragungsmöglichkeit einem Zah,nradpaar mit sehr großem Durchmesser zugeordnet werden kanne Die Kraftübertragung erfolgt daher im Zusammenwirken mit der elastischen Werkstoffverformung gleichzeitig über die Tragpunkte mehrerer Gewindegänge. E ergibt sich weiter, daß mit zutehmenden Durchmessern von Rolle und Spindel die Kraftübertregungsverhältnisse günstigsr werden.
• Bei großen Durcbmessern von Spindel und/oder Rolle ann zur Gewährleistung eines einwandfreien Eingriffs über die ganze Länge der Rillenrolle 9 hinweg eine Korrektur der Rillenabstände 1 (vgl. dazu Fig. 3 und 5) zwweckmäßig esin, und zwar in der Weise, daß der Rillenabstand l ausgehend von der Rollenmitte zu beiden Rollenenden hin bei konstanter Rillenbreite d derert abnimmt, daß die Flanken sämtlicher Rillen an den entsprechenden ll'anken des Spin delgewindes anliegen. In Fig. 5 ist diese Korrektur schematisch ftir die eine (rechte) Hälfte der Rillenrolle 9 dargestellt.
• In Pig. 4 ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Im einzelnen ist ein Teil der Spindel 3 gezeigt, der mit einer Rillenrolle 9 in Eingriff steht. Die Spindel 3 ist in dem dargeatellten Ausschnitt durch ein umgreifendes Lager 20 gelagert wobei die Spindel 3 an der Steile des Lagers 20 mit verringertem Durchmesser und ohne Gewinde ausgebildet ist, so daß die Rillen rolle 9 ungehindert Ueber den Bereich des Lagers 20 laufen kann. Gemäß der Erfindung ist dabei vorgesehen daß die axiale Länge des Lagers klein gegen die axiale länge der Rolle ist. Das umfassende lager 20 bestelit dabei bei spielsweise aus zwei halbzylindrischen Lagerschalen.
• Vorzugsweise ist daa umgreifende Lager 20 ein hydrostatisches Lager.
• Gemäß der Erfindung ist es natürlich möglich - insbesonderte zur Verringerung der Schwingungsfäbigkeit der Spindel 3 - mehrere umfassende Lager 20 für die Spindel 3 vorzusehen. Ebenso können halbzylindrische Lagerschalen - wie beispielsweise Stützlager 5 - zusätzlich zu den umfassenden Lagrn 20 Verwendung finden.
• P a t e n t a n s p r ü c h e :

Claims (9)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorschubspindeltrieb, insbesoniere für Spindeln, die zwischen ihren Endlagern von einer Seite her z.B. durch Halblagerschalen (5, Fig, 1) oder Rollen gegen Durchbiegen abgesttttzt sind, wobei an dem zu verschiebenden Teil eine einzige oder mehrere mit der Gewinde spindel in Eingriff stehende Rollen angeordnet sind, die in senkrechten Ebenen zur Rollenachse verlaufende Rillen aufweisen, dadurch g e -k e n n z e i c h n a t , daß die Absttltzung der-Spindel durch ein oder mehrere umgreifende Lager (20) erfolgt, die die Spindel in mit verringertem Durchmesser und gewindefrei ausgebildeten Morelchen der Spindel (3).wnfassen, deren axiale Länge klein gegen die axiale Länge der Rolle(n) ist.
2. 2. Vorschubspindeltrieb naah Anapruch 1, dadurch g e k e n n z e i O h n e t , daß das Profil von Gewindespindel und Rillenrolle spitz, trapszförmig oder rund ausgeführt ist.
3. 3. Vorschubspindeltrieb nach Anspruch und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Gewindespindel und Rillenrolle unterschiedliche Profile aufwisen, 4.
4. Vorechubspindeltrieb nach Anspruch 1 - 3, dadurch g e k e n n z e i o h n e t , daß die Achse Jeder Rolle (9) mit der Spindelachse (4) einen der Gewindesteigung genau oder aunähernd entsprechenden Winkel einschließt.
5. Vorschubspindeltrieb nach Anspruch 1 - 4, dadurch g e k e n n 8 o i o h n e t, daß die Rillenrollen (9) in Rollenträgern (7) gelagert sind, die an dem zu verschieb@nden Teil (2), z.B. einem Werkzeugmaschinensupport oder Tisch, beweglich angelenkt sind0
6. 6. Vorschubspindeltrieb nach Anspruch 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n s e i c h n e t , daß zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Angpressung der Rollen au die Spindel Anordnungen am Rollenträger vorhanden wind, die durch Pederkraft (13, Flg. 1), Luftdruck oder hydraulischen Druck wirken.
7. 7. Vorschubspindeltrieb nach Anspruch 1 - 6, dadurch g e k e n fl X e i o h n @ t * daß an dem zu verschiebenden etl zwei hintereinander liegende bzw.

   zwei einander gegenüberliegende Rollenträger mit je einer Rolle angeordnet mind.
8. 8. Vorschubspindeltrieb nach Anspruch 1 - 7, d a d u r c h g e k e n n s e i c h n e t , daß in Umkehrung der Anordnung nach Anspruch 1 die Rollen mit einem Gewindeprofil und die Vorschubapindel mit in Senkrechten Ebenen nur Spindelachse umlaufenden Rillen versehen sind.
9. 9. Vorschubspindeltrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -s e i e h n e t t daß der Rillenabstand (1) ausgehend von der Rollenmitte au den beiden Rollenenden hin bei konstanter Rillenbreite (d) derart abnimmt, daß die Flanken sämtlicher Rillen an den entsprechenden Flanken des Spindelgewindes anliegen.