DE2106649A1 - Vorschubeinrichtung, insbesondere fur Werkzeugmaschinen - Google Patents

Vorschubeinrichtung, insbesondere fur Werkzeugmaschinen

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DE2106649A1
DE2106649A1 DE19712106649 DE2106649A DE2106649A1 DE 2106649 A1 DE2106649 A1 DE 2106649A1 DE 19712106649 DE19712106649 DE 19712106649 DE 2106649 A DE2106649 A DE 2106649A DE 2106649 A1 DE2106649 A1 DE 2106649A1
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    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2247Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with rollers
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    • F16H2025/2257Planetary rollers between nut and screw with means for shifting planetary rollers axially, e.g. into central position

Description

  • Vorschubeinrichtung, insbesondere für Werkzeugmaschinen Es ist bekannt, den Schlitten einer Werkzeugmaschine in seiner Baße zu einem an der Maschine befestigten Muttersegment unter Verwendung einer am Schlitten angebrachten, angetriebenen Schraubenspindel zu verschieben. Es ist auch bekannt, den Schlitten und ein an demselben angebrachte) Muttersegment mittels einer in ihrer Längsrichtung festliegenden, drehbaren Spindel zu verschieben.
  • Zur weitgehenden Behebung der dabei entstehenden Reibung ist es bekannt, Kugel antriebe zu verwenden, bei denen Kugeln den Eingriff zwischen Spindel und Muttersegrnent vermitteln. Bei hohen Fördergeschwindigkeiten entan stehen jedoch bei den bekannten KugeYtrieben erhebliche Schwierigkeiten beim Überleiten der Kugeln vom Ende zum Anfane ihrer Wirkungsbereiche zwischen Spindel und Nuttersegment.
  • An sich sind zur Übertragung einer Kraft zwischen einer mutter und einer Spindel auch s.g. Rollenschrauben bzw. Rollenmuttern bekannt, bei denen an Stelle von Kugeln die zu übertragende Kraft durch Rollen übertragen wird, wobei die Rollen, um bei gegenseitiger Drehung der Mutter und der Spindel innerhalb der Mutter zu verbleiben, in einer Aussparung der Mutter je Umdrehung um eine Gewindesteigung zurückgeführt werden. Die Verwendung solcher Rollenschrauben für den Vorschub bei Werkzeugmaschinen ist an sich bekannt und kann, mit Kugelantrieben verglichen, auch an sich bekannte Vorteile erbringen, jedoch sind die bekannten Rollenantriebe dann nicht verwendbar, wenn es sich um die Zusammenwirkung zwischen einer S£hraubenspindel und einem Muttersegment handelt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Vorschubvorrichtung, die, mit dem Bekannten verglichen, erhebliche Vorteile erbringt, insbesondere zur Behebung der Nachteile, die bei Kugelantrieben bei hohen Geschwindigkeiten durch Massenkräfte entstehen. Des weiteren ermöglicht die Erfindung die Verwendung von im wesentlichen zylindrischen Rollenkörpern beim Zusammenwirken zwischen einem Muttersegment und einer Schraubenspindel, was dadurch erreicht wird, daß das Zurückführen der Rollenkörper, seiffles Kugeln oder zylindrische, gerillte Rollenkörper in einer neuartigen Weise erfolgt.
  • Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Vorschubvorrichtung, die in an sich bekannter Weise zwei mit gewindeähnlichen Kraftübertragungsflächen ausgerüstete Teile aufweist, von denen das eine eine drehbare Spindel bildet, und welche miteinander unter Vermittlung von Rollenkörpern zueinander in der Richtung der Spindelachse verschieblich sind, wobei diese Teile, wenn sie in Bezug zueinander um die gemeinsame Achse gedreht werden, gegenseitig axial verschoben werden, und die Rollenkörper während eines Arbeitstaktes in Eingriff mit den Teilen axial verschoben werden, und während eines folgenden Taktes von Leitmitteln außer Eingriff mit den Teilen durch einen Kanal in eine Ausgangsstellung für einen folgenden Arbeitstakt relativ zu dem einen Teil zurückgeführt werden, bei der erfindungsgemäß das zweite der genannten Teile ein die Schraubenspindel teilweise umschliessend es Mutterseginent bildet und die Leitmittel zum Zurückführen der Rollenkörper sowie der die Rückwärtsbewegung der Rollenkörper ermöglichende Kanal innerhalb eines dritten, außerhalb der Spindel und des Muttersegments gelegenen Teils angeordnet sind und diese dritte, die Leitmittel enthaltende Teil in einer in Bezug auf die Spindel axial unveränderlichen Lage zusammen mit der Spindel längs des Muttersegmentes beweglich angeordnet ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorschubvorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.
  • 1; Fig. 5 eine Abwickluns in der Ebene einet linderfläciie durch die Rollenkörper del Vorriclltung, und zwai an dei Stelle, wo die Rollenkörper durch die mit dem Spindel zusammen im Verhältnis zum Mut t ersegmeiit axial beweglichen Leitmittel auger Eingriff mit der Spindel zurückf3reschleußt werden; Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch eine Vorschubvorrichtung mit gegenseitig angespannter Schraubenspindel; und Fig. 5 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung mit zugehörigem Antrieb.
  • In den Abbildungen sind die Teile wie folgt bezeichnet: 1 sind Achszapfen einer mit Antriebmittel in Verbindung stehenden Schraubensgindel; 2, 3 gerillte Rollen; 4 eine ein Muttersegment bildende Stange, die mit KraftübertragungsSlächen,die mit den gerillten Rollen zusammenwirken, versehen ist; 5 sind Axial-Radiallager; 6 ein die Schraubenspindel tragendes Gehäuse; 7 Rollenhalter mit Halterringen 7a und Halterstäben 7b, die sich zwischen den Ringen erstrecken und die paarweise parallele Leitflächen für die Rollen bilden; 8 sind Leitmittel für das axiale Verschieben der Rollen; 9 sind in Gewindeform angeordnete Kraftübertragungsflächen der Schraubenspindel; 10 ist ein Schlitten einer Werkzeugmaschine; 11 kraftübertragende Flächen der Rollen, die Rillen ohne Steigung auf einffl Rolle bilden; 12 Kugel steuerung zwischen Schlitten und der ein ttuttersegment bildenden Stange 4; 15 Rückführungskanal der Steuerxugelrl 12; 14 Kreuzrolikette; 1) ein Maschinengestell; 16 die von den kraftübertragenden Flächen 9 der Schraubenspindel gebildeten Gewinde; 17 mit den Rollen zusammenwirkende Druckübertragungsflächen der das Muttersegrnent bildenden Stange 4; 18 die von den Flächen 17 gee en Teilgewinde des Muttersegments.
  • Die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Vorricntung wirkt wie folgt: Die Schraubenspindel 2 wird über die Welle 1 mittels eines in diesen Figuren nicht gezeigten Antriebs, beispielsweize von der in Fig. v schewatisch dargestellten Art, angetrieben, wobei die Rollen 5 in Eingriff mit der Schraubenspindel sind und das Muttersegment eine axiale Kraft zwischen dem Gehäuse 6 und der Stange überträgt, so daß dem Schlitten eine Axialbewegung der Stange entlang beigebracht werden kann.
  • Während des Drehens der Schraubenspindel in der Pfeilrichtung, Fig. 1, verlassen die Rollen 5 nacheinander das Segment 4 und setzen danach, von dem Halter 7 geführt, ihre Bahn um die Spindel über den vom Muttersegment nicht gedeckten Teil des Umfanges fort, jetzt außer Eingriff mit dem Gewinde der SchraubenspindeL, wobei die Rollen je axial im Verhältnis zur Spindel durch das Leitmittel 8 so weit verschoben werden, wie es zur Kompensation der axialen Verschiebung der Rollen, wenn sie mit dem Muttersegment in Eingriff sind, erforderlich ist.
  • Diese Kompensation wird somit außerhalb des Muttersegments zustandegebracht, und zwar dadurch, daß die Leitmittel 8 (Fig. 2 und )), die einen Teil des die Spindel tragenden Gehäuses 6 bilden oder in diese befestigt sind, in axialer Richtung wirken, so daß die Rollen, eine nach der anderen, an einer Anzahl Gewindegänge 9 der spindel vorbeigeführt werden, um dann wieder in Eingriff mit dieser gebracht zu werden.
  • In Fig. 5 ist dargestellt, in welcher Lage fünf über den halben Umkreis der Vorrichtung verteilte Rollen axial verschoben werden. Doppelt gekrümmte Kontaktflächen bzw. Kontaktlinien führen dabei die Rollen nacheinander in axialer Richtung so, daß jede Rolle innerhalb des Kanals der Spindel entlang zurückgeführt wird um dann wieder in Eingriff mit der Spindel von den Leitmitteln gebracht zu werden, jedoch in einer Weise, die sich von der Zurückführung; der Rollen in den llerkömmlichen "Rollenschrauten't in grundsätzlicher Weise unterscheidet, in dem die Rückführung der Rollen nicht innerhalb der Mutter durchgeführt wird, sondern innerhalb eines weiteren Teils, das sich in einer ortsfesten Lage relativ zur Spindel befindet. Wenn die Rolle da in der in Fig. 3 in die für die Rolle 5c gezeigte Stellung von den Leitmitteln geführt worden ist, wird sie von den doppelgekrümmten Kontaktflächen der Leitmittel wieder radial in Eingriff mit der Spindel gebracht, um einen neuen Arbeitstakt durchzurünren.
  • Die Ausbildung der Leitmittel 8 ist davon abhängig, innerhalb welches Mittelpunktswinkels jede Rolle mit der Schraubenspindel in Eingriff ist. In der unten beschriebenen Art ist es möglich, für jede gewünschte Ausführung der Vorrichtung die Leitmittel 8 so auszubilden, daß eine Rolle in vollem Eingriff mit der Schraubenspindel gebracht wird, bevor sie auch mit dem Segment in Eingriff kommt und sich dabei in einer genau bestimmten Stellung relativ zum Halter 7 befindet. Die für jede Ausführung erforderliche Komensationsbewegung ist proportional dem Eingriffsweg der einzelnen Rollen bezüglich der Schraube, je Umdrehung des Halters gerechnet. Sie ist auch voil der Zahl der Gewindegänge und der Gewindesteigung abhängig.
  • Wenn eine Rolle k Wälle besitzt, liegen die Spitzen einer naheliegenden Rolle der zehn in Fig. 1 gezeigten Rollen in ihrer Arbeitsstellung um 1/10 der Schraubensteigung s verschoben. Sämtliche Rollen haben eine und dieselbe Gesamtlänge,und ihre Enden sind identisch geformt, hier als eine konische Fläche gezeigt. Wenn eine Rolle am Ende einen Abstand a von der Spitze der letzten Rille hat, der klein ist, ist der Abstand b am anderen Ende von der letzten Rille gerechnet entsprechend größer. Als Beispiel sei angenommen, daß der Teilungsdurchmesser DN für das Muttersegment 90 mm ist und für die Schraube D5 = 60 mm, dabei wird der Teilungsdurchmesser DR für die Rollen 15 mm.
  • DN : D5 = 1,5 ergibt ein Verhältnis zwischen den Winkelgeschwindigkeiten um das Zentrum für Spindel und Halter = : : DH = 1 + DN : D. Im Beispiel dreht sich somit die Spindel 2,) Umdrehungen, wenn der Halter eine Umdrehung ausführt.
  • Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung, die für eine Spielfreiheit relativ zum Segment 4 ausgeführt ist. Die Vorrichtung besteht aus zwei Einheiten, von denen die rechte aus einer Schraubenhülse 2a besteht, die mit wenig Toleranz auf einem zylindrischen Zapfen 9 der linken Spindel 2 angebracht ist. Die Schraubenhülse 2a ist mit einem Gewinde 21 und einem Mutterschloß auf den Zapfen 19 aufgebracht. Beide Spindeln wirken über Rollen 3 zenit dem Muttersegment zusammen.
  • Fig. 5 stellt schematisch die Arbeitsweise der Vorschubvorrichtung nach der Erfindung dar. Die Vorrichtung besteht aus der Schraubenspindel 2, die über in einem Käfig vorhandene, gerillte Rollen 5 mit dem Mutter segment 4 zusammenwirkt. Die Spindel ist in dem an einem Bett befestigten Spindelgehäuse 6 gelagert. Die radiale Lagerung ist mit Nadeln 26 und die axiale Lagerung mit zylindrischen oder konischen Rollkörpern 27 ausgeführt.
  • Ein Motor 28 treibt über das Getriebe 29 und das Zahnrad 30 einen mit der Spindel 2 verbundenen Zahnkranz 31 an. Die Schraubenspindel 2 läuft an Zapfen 1 der Stirnwände 6a des Gehäuses 6.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorschubvorrichtung, die zwei mit gewindeählichen Kraftübertragungsflächen (16, 17) ausgerüstete Teile (2, 4) aufweist, von denen die eine eine drehbare Spindel (2) bildet, und welche miteinander unter Vermittlung von Rollenkkörpern (j) relativ zueinander in der Richtung der Spindelachse verschieblich sind, wobei diese Teile,wenn sie in Bezug zueinander um die gemeinsame Achse gedreht werden, gegenseitig axial verschoben werden, und die Rollenkörper (m) während eines Arbeitstaktes in Eingriff mit den Teilen axial verschoben werden und während eines folgenden Taktes von Leitmitteln (8) außer Eingriff mit den Teilen durch einen Kanal in eine Ausgangsstellung für einen folgenden Arbeitstakt relativ zum einen Teil zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite der genannten Teile ein die Schraubenspindel teilweise umschließendes Muttersegment (4) bildet und die Leitmittel (8) zum Zurückführen der Rollenkörper sowie der die Rückwärtsbewegung der Rollenkörper ermöglichende Kanal innerhalb eines dritten, außen halb der Spindel und des Muttersegments gelegenen Teils (6) angeordnet sind und dieses dritte, die Leitmittel enthaltende Teil (6) in einer in Yezu, auf die Spindel (2) axial unveränderlicllen Lage zusammen mit der Spindel längs des Muttersegments (4) beweglich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Tw (6) ein die Leitmittel (8) und den Kanal enthaltenes Gehäuse bildet, in dem die Schraubenspindel (2) in axialer Richtung unverschieblich gelagert ist und das mit dem ein sich axial erstreckendes Mutter segment bildenden zweiten Teil (4) mittels Führungen (12), die die axiale gegenseitige Bewegung zwischen der Schraubenspindel (2) und dem stangenförmigen Muttersegment (4) und die konzentrische gegenseitige Lage der Schraubenspindel und des Muttersegments während der gegenseitigen axial allen Verschiebung gewährleisten, verbunden ist.
L e e r s e i t e
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2502052A1 (de) * 1974-03-21 1975-10-09 Richard Baxter Stanley Betaetigungsvorrichtung zum erzeugen einer geradlinigen bewegung
DE2721977A1 (de) * 1976-06-01 1977-12-15 Illinois Tool Works Mechanische vorrichtung zur umwandlung einer eingangsdrehkraft in eine lineare ausgangsdruck- oder streckkraft mit hohem arbeitsgewinn

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2502052A1 (de) * 1974-03-21 1975-10-09 Richard Baxter Stanley Betaetigungsvorrichtung zum erzeugen einer geradlinigen bewegung
DE2721977A1 (de) * 1976-06-01 1977-12-15 Illinois Tool Works Mechanische vorrichtung zur umwandlung einer eingangsdrehkraft in eine lineare ausgangsdruck- oder streckkraft mit hohem arbeitsgewinn

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