DE2106917B1 - Hydrostatische Schmiervorrichtung für ein Schnecke-Zahnstange-Getriebe mit ortsfester Zahnstange - Google Patents

Description

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Schmiervorrichtungen nach dem Ausgangspunkt der Erfindung sind durch die USA.-Patentschrift 3 323 385 und die deutsche Offenlegungsschrift 1 650 745 bekannt- Bei den bekannten Lösungen bewegt sich jeweils mit der Schnecke und dem von dieser mitgenommenen Maschinenteil unmittelbar neben der Zahnstange ein Schieber, der einen Schmiermittelversorgungskanal aufweist, von dem aus Verteilerbohrungen gegen die Zahnstange gerichtet sind, in welcher sich quer durch die Zahnstange, in den Flanken der Zähne ausmündende Verbindungsbohrungen befinden, durch welche das in den Schieber eingeleitete Schmiermittel austritt. Da sich der Schieber zusammen mit der Schnecke bewegt und deren Länge aufweist, ist gewährleistet, daß das Schmiermittel durch die Verbindungsbohrungen in der Zahnstange jeweils nur in demjenigen Bereich derselben aus den Zahnflanken austritt, der mit der Schnecke im Eingriff ist. Bei den bekannten Schmiervorrichtungen geht es vor allem um die Lösung des Problems, zwischen dem Schieber und der Zahnstange im Bereich des Schmiermittelüberganges eine Abdichtung zu erzielen. Bei den bekannten Schmiervorrichtungen ist es unbedingt notwendig, daß die einzelnen Zahnstangenstücke genau übereinstimmen und zusammenpas- ^ sen, d. h. die Stoßstellen müssen genau in einer Ebene liegen, und es müssen die Zahnstangenstücke so dicht aneinanderliegen, daß beim Überfahren durch den Schieber kein Drucköl dazwischen fließen kann. Diese hohe Genauigkeit bei der Herstellung und beim Einbau erfordert einen großen Aufwand an Zeit und Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gleitende, abzudichtende Verbindung zwischen der Schmiermittelzuführung und der Zahnstange zu vermeiden.

Nach der Lösung gemäß Anspruch 1 ist die Schmiermittelzuführungsbohrung in der Schneckenzahnstange ständig mit unter Druck stehendem Schmiermittel versorgt. Von ihr aus tritt das Schmiermittel, jeweils durch die Steuerkolben gesteuert, durch die Verbindungsbohrungen in der Zahnstange an den Zahnflanken der Zähne im Arbeitsbereich der Schnecke aus, wobei die Steuerung der Steuerkolben mittels einer Steuerschiene erfolgt. Die Schmiermittelzufuhr erfolgt somit ohne Durchfluß des Schmiermittels durch ein mit der Schnecke bewegtes Teil un- i mittelbar durch die ortsfeste Zahnstange, deren Steu- " erkolben über die Steuerschiene unmittelbar vom bewegten Maschinenteil in die beiden möglichen Stellungen verbracht werden.

Mit der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung gemäß' Anspruch 2 wird erreicht, da& in der Ausgangsstellung der verjüngte Abschnitt nur mit der Schmiermittelzuführungsbohrung in Verbindung steht, während in der Arbeitsstellung des .Steuerkolbens der verjüngte Abschnitt die Schmiermittelzuführungsbohrung mit der Verteilerbohrung verbindet, so daß das Schmiermittel beiderseits des jeweils beaufschlagten Steuerkolbens in die Verteilerbohrung gelangen kann, die' jedoch jeweils durch Steuerkolben gesperrt ist, welche nicht von der Steuerschiene beaufschlagt sind und sich somit weiterhin in der Ausgangslage befinden.

Bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung nach Anspruch 3 befindet sich infolge des Abstandes der Ringnuten voneinander in der Ausgangsstellung nur die eine Ringnut in Verbindung mit der Schmiermittelzuführungsbohrung, deren Verbindung mit der Verteilerbohrung erst durch die Verschiebung des Steuerkolbens gegen Federkraft in die Arbeits-

stellung zustandekommt, in der das Schmiermittel von der Schmiermittelzuführungsbohrung über die eine Ringnut, durch deren Querbohrung, durch die Längsbohrung und durch die Querbohrung der zweiten Ringnut in die zweite Ringnut gelangt und von dieser aus in die Verteilerbohrung strömt, aus der es durch die Verbindungsbohrungen an die Flanken der Zähne gelangen kann, welche sich mit der Schnecke im Eingriff befinden.

Die erfindungsgemäß nach Anspruch 4 eingesetzten Abdichtungsbüchsen lassen zwar den Durchfluß des Schmiermittels über die ganze Länge der Zahnstange durch die Schmiermittelzuführungsbohrung und die Verteilerbohrung zu, machen jedoch ein Austreten des Schmiermittels durch die Zahnstangenstoßstellen unmöglich. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Bett einer Werkzeugmaschine und einen darauf abgestützten und mittels einer angetriebenen Schnecke verfahrbaren Stander, dessen Schnecke in eine am Bett befestigte Schneckenzahnstange eingreift,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Schneckenzahnstange mit Steuerkolben, strichpunktiert die in die Schneckenzahnstange eingreifende Schnecke,

F i g. 3 einen Ausschnitt nach F i g. 2 mit durch die Steuerschiene verschobenem Steuerkolben,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch die Schneckenzahnstange mit den darin vorgesehenen Verbindungsbohrungen im Eingriff mit der Schnecke,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Zahnstange senkrecht zum Schnitt nach F i g. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Zahnstange ähnlich dem nach F i g. 2 mit einer anderen Anordnung und Ausführung des Steuerkolbens,

F i g. 7 einen Ausschnitt nach F i g. 6 mit auf den Steuerkolben einwirkender Steuerschiene,

F i g. 8 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch einen Zahn der Schneckenzahnstange mit Drucköltaschen und Verbindungsbohrungen und

F i g. 9 einen Teilschnitt durch die Schneckenzahnstange im Bereich der Stoßstelle zweier Zahnstangenstücke.

Die Fig. 1 veranschaulicht beispielsweise die Zuordnung der Schneckenzahnstange 1 und der darin eingreifenden Schnecke 2 zu dem ortsfesten Bett 3 einer Werkzeugmaschine, auf deren Bett 3 der Maschinenständer 4 verschiebbar ist, wozu zwischen den Stütz- und Führungsflächen 5 von Bett 3 und Maschinenständer 4 die motorisch angetriebene Schnecke 2 gelagert ist, welche in die am Maschinenbett 3 mittels Schrauben 21 befestigte Schneckenzahnstange 1 eingreift. Wie erwähnt, ist die Aufgabe gestellt, Drucköl als Schmiermittel an die Flanken der Schneckenzahnstange 1 und die Flanken der Schnecke 2 heranzuführen, und zwar im wesentlichen nur in demjenigen Bereich, in dem sich Schneckenzahnstange 1 und Schnecke 2 im Eingriff befinden. Dazu ist unter dem Ständer 4 im Bereich der Schneckenzahnstange 1 eine Steuerschiene 6 befestigt, deren Länge maximal der Länge der Schnecke 2 entspricht und die mit der Verlagerung des Ständers 4 auf dem Bett 3 jeweils im Eingriffsbereich der Schnecke 2 in der Zahnstange 1 Steuerkolben 12 betätigt, welche die Druckölzufuhr in dem Bereich der Schnecke 2 freigeben. Dies zeigen im einzelnen die nachfolgenden Figuren an Hand zweier Ausführungsbeispiele.

Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, erstreckt sich einseitig längs durch die Schneckenzahnstange 1 eine Druckölzuführungsbohrung 8, welche über eine nicht gezeigte Druckpumpe mit einem Ölsammelbehälter in Verbindung steht. Mit einem Abstand von mehreren Zahnteilungen sind über die Länge der Zahnstange 1 sich senkrecht zur Druckölzuführungsbohrung 8 erstreckende Zylinderbohrungen 9 verteilt, durch welche die Druckölzuführungsbohrung 8 jeweils angeschnitten ist, so daß zwischen der Bohrung 8 und den Zylinderbohrungen 9 eine Verbindung besteht. Ferner erstreckt sich längs durch die Zahnstange 1 eine Verteilerbohrung 10 mit einem Durchmesser, welcher geringer ist als der Durchmesser der Zylinderbohrungen 9. Durch die Bohrung 10 sind die Zylinderbohrungen 9 miteinander verbunden. In den Zylinderbohrungen 9 befindet sich jeweils eine Druckfeder 11, auf der sich jeweils ein Steuerkolben 12 abstützt, der im Bereich der Druckölzuführungsbohrung 8 eine Verjüngung 13 aufweist. Die Länge der Verjüngung 13 ist derart bemessen, daß im Falle einer Verschiebung des Steuerkolbens 12 aus der Stellung nach Fig. 2 in die Stellung nach F i g. 3 durch die Verjüngung 13 eine Verbindung zwischen der Bohrung 8 und der Bohrung 10 hergestellt wird, also das in der Bohrung 8 befindliche Drucköl über die Verjüngung 13 in die Bohrung 10 gelangen kann, von der aus das Drucköl an die Flanken der Zahnstangenzähne und die Flanken der Schnecke 2 fließen kann. Dazu sind die sich senkrecht zur Zylinderbohrung 9 gegen die Schnecke 2 erstreckenden Verbindungsbohrungen 14 vorgesehen, wobei jeder Flanke eines Zahnes der Zahnstangel eine Bohrung 14 zugeordnet ist, die in eine bogenförmig in der Flanke verlaufende Drucköltasche 15 einmündet, wie es unter anderem die F i g. 6 bis 8 deutlich machen.

Die Stellung des Steuerkolbens 12 ist in der Ausgangslage durch die Feder 11 in der Zylinderbohrung 9 und die auf die Zahnstange 1 aufgeschraubte Arretierleiste 16 festgelegt, welche die Auswärtsverschiebung des Steuerkolbens 12 unter der Kraft der Feder 11 begrenzt. Am unteren Ende der Zylinderbohrung 9 befindet sich in der Zahnstange 1 eine Entlüftungsbohrung 17, welche den Raum der Zylinderbohrung 9 mit der Außenluft verbindet.

In der Stellung nach F i g. 2 ist die Verbindung zwischen der Bohrung 8 und der Bohrung 10 durch den Steuerkolben 12 gesperrt. Überfährt die am Ständer 4 befestigte Steuerschiene 6 mit der Verschiebung des Ständers 4 das obere, herausragende Ende 7 des Steuerkolbens 12, was aus den F i g. 3 und 5 deutlich wird, so werden die jeweils von der Steuerschiene 6 überfahrenen Steuerkolben 12 gegen die Kraft der Federn 11 in die Zylinderbohrungen 9 hineinverschoben, womit über die Verjüngungen 13 eine Verbindung zwischen den Bohrungen 8 und 10 zustande kommt, so daß sich das Drucköl jeweils beiderseits des beaufschlagten Steuerkolbens 12 in die Bohrung 10 verteilen kann und daraus durch die Verbindungsbohrungen 14 in die Drucköltaschen 15 in den Flanken der Zähne der Zahnstange 1 gelangt, welche mit den Flanken der Schnecke 2 in Fühlung sind. Da dabei die nicht von der Steuerschiene 6 beaufschlagten Steuerkolben 12 in der Stellung nach Fig. 2 verbleiben, wird nur die der Schnecke 2 entsprechende Länge der Bohrung 10 mit Öl versorgt, und demgemäß ist auch der Durchfluß des Öls durch die Verbindungsbohrungen 14 bis an die Schnecke 2 auf

diesen Bereich begrenzt. Deutlich mächt dies insbesondere die Fig. 5, nach der die Steuerkolben 12 a durch die Steuerschiene-6, entsprechend F i g. 3, weiter in die Zylinderbohrungen 9 als die Steuerkolben 12 b hineinverschoben sind, so daß im Bereich der Steuerkolben 12 α die Verbindung zwischen der Bohrung 8 und der Bohrung 10 hergestellt ist, während die Steuerkolben 12 ö, die ohne Fühlung mit der Steuerschiene 6 sind, den Durchfluß des Drucköls in die Bohrung 10 hinein sperren. Um einen gleichmäßigen Öldurchfluß durch die Verbindungsbohrungen 14 zu gewährleisten, sind in die Verbindungsbohrungen jeweils Drosseln 27 eingesetzt, was aus den F i g. 2 bis 4 entnommen werden kann.

Aus der F i g. 4 ist noch das Lager 18 der Schnecke 2 zu ersehen, an deren anderem Ende der nur angedeutete Schneckenantrieb 19 angreift. Sowohl das Lager 18 als auch der Schneckenantrieb 19 sind ebenso wie die Steuerschiene 6 fest mit dem Ständer 4 verbunden.

Das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 6 und 7 unterscheidet sich von dem nach den vorhergehenden Figuren dadurch, daß sich die Druckölzuführungsbohrung 8 in einer Ebene unterhalb statt oberhalb der Verteilerbohrung 10 befindet und daß ferner der Steuerkolben 12 statt eines verjüngten Abschnittes 13 mit axialem Abstand voneinander zwei verjüngte Abschnitte in Form von Ringnuten 22 und 23 aufweist, die durch Querbohrungen 24 und eine Längsbohrung 25 innerhalb des Steuerkolbens 12 miteinander in Verbindung stehen. Von der Druckölzuführungsbohrung 8 gelangt in der Ausgangsstellung des Steuerkolbens 12 nach F i g. 6 Drucköl nur in die Ringnut 23 und verteilt sich von dort durch die Längsbohrung 25 in die Ringnut 22. Erfährt der Steuerkolben 12 durch die Steuerschiene 6 eine Verlagerung entsprechend Fig. 7, so vermag das Druckölaus der Ringnut 22 in die Verteilerbohrung 10 zu gelangen, aus der das Drucköl dann über die Drosseln 27 durch die Verbindungsbohrungen 14 in die Dfucköltaschen 15 fließt.

Gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform ermöglicht die nach den F i g. 6 und 7 eine engere Bauweise, und es lassen sich die Verbindungsbohrungen 14 in der Schneckenzahnstange 1 kürzer halten.

Die Anordnung der stets mit Drucköl versorgten Druckölzuführungsbohrung 8 längs in der Zahnstange 1 und die parallel dazu verlaufende Verteilerbohrung 10 ermöglicht im Zusammenwirken mit den Steuerkolben 12 und der Steuerschiene 6 eine laufende Versorgung der bogenförmigen Drucköltaschen 15 in denjenigen Flanken der Zähne der Zahnstange 1, mit welchen jeweils sich die Flanken der Schnecke 2 in Fühlung befinden, während in die anderen Drucköltaschen 15 kein öl austritt und somit nicht ungenutzt ohne Schmierwirkung abfließt.

Schneckenzahnstangen für den Eingriff einer Antriebsschnecke für die Bewegung eines Maschinenteils einer Werkzeugmaschine, z. B. eines Ständers, werden vorzugsweise aus einzelnen Zahnstangenstükken zusammengesetzt, die jeweils eine Teillänge der ganzen Zahnstange bilden. In diesem Fall werden, Λ wie die F i g. 9 deutlich macht, im Bereich der Stoß- ^ stelle zweier Zahnstangenstücke 1 α und 1 b sowohl in die gezeigte Druckölzuführungsbohrung 8 als auch in die Verteilerbohrung 10 Dichtungsbuchsen 20 eingesetzt, die die Stoßstelle abdichtend überbrücken und etwa zur Hälfte in die Enden der Bohrungen 8 und 10 in den aneinander anstoßenden Zahnstangenstücke 1 α und 1 b eingreifen. Im einzelnen dienen der Abdichtung zwischen den Bohrungen 8 und 10 einerseits und der Stoßstelle zwischen den Zahnstangenstücken 1 α und 1 b andererseits jeweils um die Buchse 20 herumgreifende, in Ringnuten liegende Dichtringe 28, z. B. sogenannte O-Ringe. Es kann somit an den Stoßstellen Drucköl nicht austreten. Mit der Anwendung dieser Abdichtungen erübrigt sich eine hohe Genauigkeit an den Stoßstellen bei der Zahnstangenfertigung und bei dem Zusammenbau der Teilstücke.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Schmiervorrichtung für ein Schnecke-Zahnstange-Getriebe, insbesondere für Werkzeugmaschinen, mit ortsfester Zahnstange und mit angetriebener und längs der Zahnstange bewegter Zylinderschnecke mit einem von ihr mitgenommenen Maschinenteil, wobei in der Zahnstange sich quer in Schmiertaschen der Zahnflanken der Zähne ausmündende Verbindungsbohrungen mit Drosseln erstrecken, durch welche das Schmiermittel unter Druck den Schmiertaschen derjenigen Zähne der Zahnstange zuführbar ist, welche sich jeweils mit der Schnecke im Eingriff befinden, dadurch gekennzeichnet, daß sich längs durch die Zahnstange (1) eine an eine Schmiermitteldruckquelle angeschlossene Schmiermittelzuführurigsbohrung (8) erstreckt, welche von lotrecht dazu angeordneten Zylinderbohrungen (9), deren Abstand voneinander einer oder zwei Zahnteilungen entspricht, angeschnitten sind, in denen gegen Federkraft (11) durch eine mit dem bewegbaren Maschinenteil (4) verbundene Steuerschiene (6) mit Schneckenlänge einschiebbare Steuerkolben (12) vorgesehen sind, welche eingedrückt die Schmiermittelzuführungsbohrung (8) mit einer die Zylinderbohrungen (9) in Längsrichtung der Zahnstange (1) untereinander verbindende Verteilerbohrung (10) verbinden, von der für jede Zahnflanke der Zahnstange (1) eine Verbindungsbohrung (14) ausgeht, die jeweils in einer Zahnflanke eines Zahnes ausmündet.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1,' da'-durch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) jeweils einen verjüngten Abschnitt (13) aufweist, dessen Länge etwas größer ist als der Abstand der einander zugekehrten Wandungen der Schmiermittelzuführungsbohrung (8) und der Verteilerbohrung (10) voneinander.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch I4·;''da-' \ durch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) jeweils mit Abstand voneinander zwei Ringnuten (22, 23) aufweist, deren Abstand voneinander derart bemessen ist, daß bei eingeschobenem Steuerkolben (12) der Nutraum der einen Ringnut (23) mit der Schmiermittelzufuhrungsbohrung (8) und der Nutraum der anderen Ringnut (22) mit, der Verteilerbohrung (Ϊ0) in Verbindung'-steht; und daß die beiden Ringnuten (22, 23) über Querbohrungen (24) und eine Längsbohrung (25) miteinander verbunden sind,

4. Schmiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer Zahnstange^ die' aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schmiermittelzufuhrungsbohrung (8) und in die Verteilerbohrung (10) jeweils im Bereich der Zahnstangenstoßstellen diese überbrückende Abdichtungsbüchsen (20) eingesetzt sind.