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