DE2137427A1

DE2137427A1 - Vorschubeinrichtung

Info

Publication number: DE2137427A1
Application number: DE19712137427
Authority: DE
Inventors: Carl F Torrington Conn Benson (V St A)
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-07-27
Publication date: 1972-02-17
Also published as: US3713349A; DE2137427C3; GB1364525A; DE2137427B2; CA937423A; JPS5616015B1

Description

Dr. A. Msnfzel ₂₁. _{Jull 1CJ71} Dipl.-lng.W.Dahlke Da.-W/ho

Paienlanvvalte

R e f r a t h bei Köln 9 1 Q

F'ankenfoFst 137 ZlO

THE TORRINGl'ON COMPANY
Torrington, Connecticut (V.St.A.)

"Vorschuleinrichtung¹¹

Die Erfindung "betrifft eine Vorschubeinrichtung und insbesondere eine Schrittvorschubeinrichtung zur Anbringung an. einem linear beweglichen. Maschinenelement, wobei eine Vorbelastung vorgesehen, sein kann, teilweise in. der Porm einer Zug- und
teilweise in der Form einer Druckbelastung, um extrem kleine Schritte in. der Linearbewegung entweder nach vorne oder nach

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hinten, ohne Spiel zu ermöglichen.

Vor3hcubeinrichtungen bekannter Art arbeiten allgemein mit einer einzigen Spindel- und Kugelmubteranordnung, bei der die Kugelmutter in sich gegen, die Spindel vorbelastet ist. Di8 3e Einrichtungen, sind im allgemeinen effektiv, um ein Spiel zwischen der Schraube und der Mutter allein, zu beseitigen, sie beseitigen aber kein Spiel aus dem gesamten. Antriebssystem. Ferner erfordern, bekannte Einrichtungen, die zum Schrittvorschub entweder nach vorn oder nach hinten eingerichtet sind, im allgemeinen, ein bestimmtes Maß an. "Totgang" zwischen dem antreibenden Element und dem getriebenen. Element, der sich unmittelbar an eine Umkehrung der Bewegungsrichtung anschließt, um Montagetoleranzen ο.dgl. zu kompensieren, gleichgültig, mit welcher Präzision die treibenden Elemente gefertigt sind.

Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser und anderer unerwünschter Eigenschaften, bei bekannten Einrichtungen insofern, als eine Vorschubeinrichtung geschaffen wird, bei der ein. treibendes Element mit einem linear beweglichen Element durch Verbindungselemente verbunden ist, die entgegengesetzt vorbelastet 3ind, derart, daß jeder kleine Bewegungsschritt des treibenden Elementes in. einer linearen Bewegung des Maschiueneleinentes seinen Niederschlag findet, ohne daß die vorhergehende Bewegungsrichtung des Maschinenelementes eine Rolle spielt, wobei das Spiel zwischen den. verschiedenen Bauelementen Null ist,

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die die Verbindungselemente zwischen dem treibenden Element und dem beweglichen Element bilden.

Die Erfindung sieht also hauptsächlich die Schaffung einer Vorschubeinrichtung zum Antreiben eines Elementes vor, bei der Treibmittel mit Verbindungsmitteln zwischen, den Treibmitteln und dem anzutreibenden. Element vorgesehen sind, wobei die Verbindungsmittel zur Beseitigung eines Totgangs eingerichtet sind, gleichgültig, in welcher Richtung angetrieben wird.

Ferner sieht die Erfindung die Schaffung einer Vorschubeinrichtung vor, bestehend aus Treibmitteln, und Verbindungselement en, bei der ein Element, das präzis bewegt werden, soll, mit den Verbindungselementen verbunden werden kann und bei der die Verbindungselemente in entgegengesetzter Richtung vorgespannt sein können, einmal unter Zug, zum anderen unter Spannung.

Ferner sieht die Erfindung dazu vor, daß die Verbindungselemente jeweils eine Kugelspindel- und Kugelmuttereinrichtung umfassen, wobei die jeweilige Kugelmutter an ihrer Außenseite mit Treibzähnen versehen, ist, mit denen, die Treibmittel in einen Eingriff gelangen.

Weiter sieht die Erfindung die Schaffung einer totgangfreien, reibungsarmen,bewegungsuntersetzenden Einrichtung vor, mittels der festgelegte Sollvorschubschritte mittels einer bestimmten

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Bogenbewegung von Treibmitteln erreicht werden, können.

Weiter sieht die Erfindung dazu Tor, daß die BogenverSetzung der Treibmittel zwischen Anschlägen eingestellt werden kann, wobei die Bogejaverse-tzung unabhängig von der Treibkraft ist, mit der die Bogenversetsung "bewirkt wird.

Weiter sieht dis Erfindung vor«, daß die Schrittvorschubeinrichtung zur Bildung eines Qu@rvor@chubs für eine Werkzeugmaschine eingerichtet ist-, beispielsweise einer Schleifmaschine o.dgl.

Die Erfindung ist im nachfolgenden, anhand von Ausführungsbeispieles, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den. Zeichnungen siadi

!ig» 1 eine Yorderansieht einer spitzelosen Schleifmaschine, die mit der vorbelasteten Schrittvorschubeinrichtung gemäß der Erfindung bestückt ist, welche mit dem Stellrad verbunden. ist, um das Ead in Querrichtung zu bewegen,

fig. 2 eine Draufsicht auf die in. Fig. 1 gezeigte Maschine, in der die allgemeine Anordnung der Torschubeinrichtung dem Stellrad der Maschine gegenüber dargestellt ist,

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Pig. 3 ein. Schaubild verschiedener Funktionsteile der Vorschubeinrichtung im zusammengesetzten. Zustand, wobei Mittel zum Einstellen; der entgegengerichteten Vorlast der Verbindungselemente der Vorschubeinrichtung dargestellt sind und wobei ein. Eneumatik-Zylindersystem schematisch dargestellt ist, das die Treibkraft für die Betätigung der Einrichtung liefert,

i*ig. 4 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 4-4 der Pig. 2, in der die Mittel zum Drehen der Treibmittel der Vorschubeinrichtung gezeigt sind,

Fig. 5 eine Draufsicht aus der Ebene der Linie 5-5 der Pig. 4, in. der Mittel zur Bildung gegenüberliegende Anschläge für die Bogenbewegung der Treibmittel dargestellt aind, wobei einer der Anschläge im Schnitt dargestellt ist_s

Pig. 6 eine Einzelheit im Schnitt an.der Linie 6-6 der Pig. 4, wobei Schnecken-Treibmittel zwischen dem Schafttreibelement und den Kugelmuttern zur Bewegung der Kugelspindeln dazwischen gezeigt sind,

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Fig. 7 eine Einzelheit im Schnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung an der Linie 7-7 der Pig. 6, in der die Konstruktion der Kugelspindel und der Kugelmutter gezeigt ist,

Fig. 8 eine Einzelheit in Draufsicht auf eine vorbelastete Sehrittvorschubeinrichtung gemäß der Erfindung, "bei der drei Kugelspindeln vorgesehen sind, von. denen eine entgegengesetzt zu den beiden anderen vorbelastbar ist und bei der drei Kugelspindeln mit einer gemeinsamen Antriebswelle versehen sind, wobei die Wellen_treibmittel auf einer Seite der Einrichtung sitzen,

Fig. 9 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 9-9

der Fig. 8, in der die Kopplung der Wellen-Treibmittel und eine Kugelmutter zum Treiben einer Kugelspindel durch sie hindurch gezeigt ist,

Fig. 10 eine Einzelheit im Schnitt an. der Linie 10-10 der Fig. 9» in der die Kopplung der Schaft-Treibmittel mit den jweiligen drei angetriebenen Kugelmuttern gezeigt ist.

In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine 12 in der Form einer spitzen.-

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losen. Schleifmaschine gezeigt. Die Werkzeugmaschine 12 umfaßt einen Maschinensocicel I3s> sine feststehende Schleifscheibe 14_S ein. Stellrad 15, einen aufrecht stehenden Support 16 laad eine Schrittvorschubeinrichtung 17 gemäß der Erfindung₉ die auf dem, Maschinensockel 1J sitzt ο

Die Schleifscheibe 14 umfaßt ein Grußgehäuse 18₉ is dsm eis© SchleifScheibenwelle 20 gelagert ist_s die ia.triebsscheibea 21 an. einem Ba.de und eine Schleifscheibe 22 am anderen. Side aufweist»

Stelleinrichtung besteht aus einem Gußgehäuse 2J₉ in dem eine Stellradwelle 24 drehbar gelagert ist_p welches Antriebsscheiben 25 an einem Ende und ein Stellrad 26 am gegenüberliegenden Ende aufweist ο Der Support 16 umfaßt ein aufrechtstehendes Supportteil 27p auf dem ein zu schleifender ßegenütasd (nicat dargestellt) abgestützt wird»

Die Stelleinrichtung 15 ist zur Ausführung einer Querbewegusg in Sichtung auf die Schleifscheibe H an und von ihr weg gemäß der Darstellung in Fig» 2 eingerichtet« Die Stelleinrichtung 15 ist auf dem Maschinensockel 1J mit Hilf® ©lass geeigneten Schlittens 28 gemäß der Darstellung in fig» 1 gelagert»

Die Schrittvorschubeinrichtung 17 umfaßt ©in Kugelapindelgehäuse 30, das auf dem Maschinenbett I3 sitzt; sowie ©ine Iss.·=»

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triebspartie 5I , die am Gehäuse 30 sitzt.

Gemäß der Darstellung in !ig«, i umfaßt das Kugelspindelgehäuse JO eine Soelsalpartie 32 ₂ ein© vordere aufrechtstehen.de Wandpartie 53 und ©ine hintere aufrechtstehende Wandpartie 34· Zwei Kuge!muttern 55 und 36 sind zwischen der vorderen und der hinteren Wan&partie 55 "bzw« 34 eingeschlossen» Vordere Drucklager 57 und 33 und hinter© Drucklager 40 und 4I sitzen an. gegsnuberlisgen&en Enden der Kuge!muttern 35 unü, 36, um eine freie Drehung der Kugelmuttern 35 und 36 des. Gehäusewandpartien 33 und 34 gegenüber zu erleichtern.

la. Fig» 7 ist sia. eehen, daß die vordere Wandpartie 33 mit einer Bohrung 42 T®re@hen ist₉ die in einer flucht mit der jeweiligen Enge !mutter 35 und 36 liegt und" durch die eine zugehörige Drucklage r-SragMilas 43 eingesetzt wird, um dort abgestützt zu werden. Entsprechend sitzt eine Sraghülse 44 innerhalb eäaer Bohrung 45 der Wandpartie 34 in einer Flucht mit der jeweiligen Kugelmutter 35 und. 36, wo. das gegenüberliegende En.de der jeweiligen. Kugelmutter abzustützen. Me Kuge !muttern 35 und 36 können also frei innerhalb des Gehäuses 30 gedreht werden, abgesehen von. den Beschränkungen ₉ die ihnen durch !Treibmittel auferlegt werden, welche noch su "beschreiben sein werden.

Sie Kugelmutter 35 ist mit einer Kugelspindel 46 versehen, die durch sie äurchgeht und die in ihr durch reibungsarme Kugeln. 47

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abgestützt ist. Entsprechend ist die Kugelmutter 36 mit einer Kugelspindel 48 versehen, die sich durch sie hindurcherstreckt und die durch Kugeln 47 abgestützt ist. Die Kugelspindeln 46 und 48 sind also innerhalb der Kugelmuttern 35 bzw. 36 frei drehbar, und Kugelrückläufkanäle 50 und 51 sind für die jeweiligen Kugelmuttern. 35 und 36 vorgesehen, um einen kontinuierlichen Eücklaufweg für die Wälzkörper 47 von einem Ende der jeweiligen Kugelmutter 35 bzw. 36 zum anderen En.de zu bilden. Die Längsbewegung, die die jeweiligen Kugelspindeln 46 und ausführen, wenn, sie durch eine Drehung der Kugelmuttern 35 und 36 angetrieben werden, ist eine untersetzte Bewegung» so daß eine effektive BewegungsunterSetzung zwischen der jeweiligen Kugelmutter und der zugehörigen Kugelspindel hervorgerufen wird. Die Kugelspin.deIn. 46 und 48 haben entgegengesetzte Gewindesteigung, d.h. eine ist linksgängig, und die andere ist rechtsgängig, und zwar aus einem Grund, der noch zu beschreiben sein wird.

Gemäß der Darstellung in Pig. 6 ist die Kugelmutter 35 mit einem Schneckerad 52 versehen, das darauf sitzt und zur Drehung mit ihr vorgesehen ist. Entsprechend ist ein Schneckenrad 53 an der Kugelmutter 36 vorgesehen. Wellen-Treibmittel 54 sind innerhalb des Gehäuses 30 vorgesehen, und sitzen zwischen den Sehneckrädern 52 und 53 der Kugelmuttern 35 bzw. 36. Ein. unteres Ende der Wellen-Treibmittel 54 sitzt innerhalb eines Drucklagers 55» das innerhalb des Sockelteils 32 des Gehäuses 30

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sitzt, wie das in Fig. 4 gezeigt ist. Die Wellen-Treibmittel sind mit einem Drucklager 56 versehen, das innerhalb einer oberen Wand 57 des Gehäuses 30 befestigt ist, welche sich zwischen den. aufrechtstehenden Wandpartien 33 und 34 erstreckt. Die Wand 57 bildet gleichzeitig eine untere Wand des Gehäuses 31. Die Wellen-Treibmittel 54 sind also innerhalb des Gehäuses 30 durch, die Lager 55 und 56 drehbar gelagert. Die Treibwelle 54 umfaßt eine Schnecke 58 an der Außenseite, die im treibenden Kontakt mit den Schneckenrädern 52 und 53 steht, um die Kugelmuttern 35 und 36 in. entgegengesetzte Drehrichtungen zu treiben.

In Pig. 3 ist gezeigt, daß die Kugelspindel 46 mit einem Flansch

60 an einem Ende versehen ist, der mit Befestigungsschrauben

61 mit dem beweglichen Stellradgehäuse 23 verbunden ist. Die Kugelspindel 48 ist mit einem Plansch 62 versehen, der ebenfalls mit dem Gehäuse 23 durch Befestigungsschrauben 63 verbiunden ist, der Plansch 62 ist jedoch mit bogenförmigen Längslöchern 64 und 65 versehen, um ein begrenztes Maß an Drehbewegung des Flansches 62 zu ermöglichen. Der Plansch 62 ist ferner mit einer Ausnehmung 66 versehen, in die ein Spannschlüssel eingesetzt werden kann, um den Plansch 62 zu drehen, bis ein Solldrehmoment erreicht wird, das durch ein Meßgerät 68 gemessen wird. In dieser Stellung des Spannschlüssels 67 und des Flansches 62 werden die Befestigungsschrauben 63 festgezogen, um den Plansch

62 in der eingestellten Lage zu sperren. Dadurch wird ein festgelegtes Vorlaatdrehmoment in das System eingeführt, das so

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wirksam wirdr, daß die Kugel spindel 48 und folglich die Kugelmutter 36 unter Spannung gesetzt %firdo Dies© Spannkraft wird durch, die Jkn.triebsweHe 54 auf die Kugelmutter 55 und auf die Kugelspindel 46 übertragen₉ um damit eii^Zug auf die Kugel= mutter 35 uad die Kugelsjmdel 46 auszuüben*. Da® Yorlastdrehmoment der Kugelspindel 48 und folglich der Kugelspindel 46 kann eine erhebliche fööße err@ich.enj, x-iobei die gei-räneehte Größe von der erforderlichen Kraft abhängt₉ di© benötigt x-7ird₉ um das Maschinenelement 15 au bewegeno Gegebenenfalls 'kann, die Vorlast ein. Mehrfaches der Kraft "betragen,, die erforderlich ist, um das Maschinenelement 15 zu bewegen^ Die jeweiligen Yerbin= dungsmittelj, υοώ. denen eiaes durch die Kugelspindel 46 und die Kuge!matter 35 gebildet üind₉ Sie andere duxeh die Kugelspindel 48 und die Kugelmutter 56 ₃ bilden aleo einen. Teil des Wege der Vorlastkraftverteilung suisehen der Antriebswelle 54 und dem beweglichen Element 23_o Me ausgeübte Yorlagtkraft bleibt ia dem Systemj, wenn die Kugslmuttern 35 uad 36 gedreht warden,, v/eil beide Kugelmuttern um gleiche Weg® gedreht werden^ wenn die Antriebsschnecke 58 gedreht wird₉ so daß bside Kageliipin= dein 46 und 48 um ein gleiches Maß in gleicher Sichtung bewegt werdenο Wegen der entgsgengerichtetea Vorlast auf den jeweiligen Yerbindungsmittelnr, di© durch die Eagelspindel und die Kugelmutter gebildet siad₉ führt eine Sreibbewsgung von der UeIle 54 unmittelbar zu einer Tr©ibbewegung des beweglichen Elements 23 ohne To.tgong, seibat uamittelbar nach einer Umkehrung ia der ln.trieberichtun.g der Welle 54«

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Bezugnehmend auf Figo 4 ist zu sehen, daß das Bewegungseingangsgehäuse oder das Antriebswellen-Stellgehäuse J1 das auvorgenannte Soekelelement 57 ₉ vordere und hintere aufrechtstehende Ifendelement 70 und 7^ und ein. oberstes waagerechtes Wandelement 72 umfaßt. Das Drucklager 56, das die Antriebswelle 54 lagert5 sitzt isaerhalb des unteren ßehäuseelementes 57 s ¹J-S-O- die Ifelle 54 erstreckt sich. a.ach oben durch das Geliäiisje θ !eisest 57 und durch dae öfterste G-ehäuseelement 72 ₃ wo ein. Handrad 73 an der Welle 54 "befestigt ist» Das Handrad 73 wird vemssdatj um da® BohrittTorsehub-Stellsystem zu irgendeinem Zsitpmkt si! iil)erst®iiera.₉ um eis schnelles Gröbste Ilen des bewegliehen Maschinenelementes 23 vorzunehmen.

lins Treib^eheib© 74 ist an. der Sreibwelle 54 drehfest gelagert. Bi© frsifegelieibe 54 umfaßt ein® im wesentlichen vertikal© peripher©- Fläche 75 gewlB.scl3.ter Bauhheit, um eineis, reibendea. Antrieb derselben zu erleichtern. Ein Treibhebel 76 ist an der oberen Verlängerung der Sreifewelle 54 schwenkbar gelagertj laa.d @r sitst unter der Scheibe 74? um eine freie Bewegung um die Welle 54 herum ausführen zu können· Bin Supportiielbsl 77 ist in. entsprechender Weise frei drehbar um die obere Verlängerung der Antriebswelle 54 zwischen der Seibacheibe und dem oberen. Gehäuseelement 72 herum gelagert. Ein Druckluftzylinöer 73 ist am Treibhebel 76 zur Bewegung damit gela- " gert. Der Zylinder 78 weist einen in Längsrichtung bewegbaren Stößel SO aufj der von Luftdruck innerhalb des Zylinders 78

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getrieben wird, welcher einen. Kolben. 81 beaufschlägt₅ der am Stößel 80 angebracht ist, um den. Stößel 80 in. Kontakt mit der Fläche 75 der Scheibe 74 zu drücken., wodurch eine vordere Endfläche 81 des Stößels 80 reibend an der Fläche 74 angreift, und zwar mit ausreichendem axialen. Druck als Folge der Druckbeaufschlagung innerhalb des Zylinders 78, um die Treibscheibe 74 bei einer Bogenbewegung des Treibhebels 76 anzutreiben. Ein Führungsblock 82 sitzt am Treibhebel 76 zwischen, dem Hebel 76 und dem Supporthebel 77 vor dem Zylinder 78, um die Längsbewegung des Stößels 80 in Richtung auf die Treibscheibe 74 zu führen.

Ein Treibkraftzylinder 83 ist an einer aufrechtstehenden. Wand 84 des Gehäuses 31 gelagert. Der Zylinder 83 ist mit einem Kolben 85 versehen, der eine Kolbenstange 86 aufweist, die sich durch die Wand 84 erstreckt. Eine Koppel 87 sitzt zwischen der Stange 86 und dem radial äußersten En.de des Treibhebels 76. Der Treibhebel ist mit einer Bohrung 88 (Fig. 3) versehen, in der ein Lagerelement 90 drehbar sitzt. Der Zylinder 83 ist doppelt wirkend, d.h. er ist mit Einlaßöffnungen 91 und 92 auf gegenüberliegenden Seiten, des Kolbens 85 versehen, um den Kolben, in. Richtung auf das eine oder das andere Ende des Zylinders 83 zu treiben, so daß entweder eine Bewegung der Treibwelle 54 nach rechts oder nach links ermöglicht wird, die entsprechend entweder in. einer Vorwärtsbewegung oder Rückwärtsbewegung des befeweglichen Elementes 23 ihren Niederschlag findet, und zwar

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über die beiden Verbindungsmittel, bestehend aus den beiden Kugelspindeln und Kugelmuttern.

Die Einlaßöffnungen 9I und 92 des Zylinders 83 sind jeweils mit Druckmittelleitungen 93 und 94 verbunden, die ihrerseits mit Ventilen 95 und 96 verbunden sind. Die Ventile 95 und 96 sind jweils mit Einlaßleitungen 97 und 98 versehen, die mit einer Sammelleitung 100 verbunden sind. Die Sammelleitung 100 erhält Druckluft von einer geeigneten. Quelle (nicht dargestellt) Druckmittel wird dem Zylinder 78 durch eine Leitung 101 zugeleitet, die mit einem Ventil 102 verbunden ist. Das Ventil 10Θ2 weist eine Einlaßleitung I03 auf, die ebenfalls mit der Sammelleitung 100 verbunden ist.

Die Ventile 95, 96 und 102 sind im wesentlichen in ihrem Aufbau gleich, so daß nur das Ventil 102 im einzelnen, beschreiben wird. Es besteht aus einem Gehäuse 104 mit einer Bohrung 105, die sich in. Längsrichtung desselben, erstreckt und in einer Endpartie k 106 endet. Eine Kolbenstange 107 sitzt innerhalb der Bohrung 105 und hat drei im Abstand angeordnete Kolben 108, 110 un.d111, die an. der Kolbenstange 107 gelagert sind, um mit ihr zusammen eine Längsbewegung auszuführen. Ein Blindloch 112 in der Endpartie 104 vorgesehen, in der eine Feder II3 sitzt, um den Kolben 111 nach außen bzw. nach links gemäß der Darstellung in. Fig. 3 vorzusapannen. Ein von Hand betätigbarer Knopf 114 ist außerhalb des Zylinders 102 vorgesehen, und er ist mit der Stange 107 verbunden, die im Reibschluß innerhalb einer Bohrung in einer End-

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partie 115 des Zylinders 102 sitzen kann, um eine eingestellte Lage der Stange und der Kolben innerhalb der Bohrung 105 beizubehalten» Das Ventil 102 ist also in. Fun^ktionp wem die Stange 107 und die zugehörigen Kolbea. 1O8_S 110 und 111 in der in Fig= 3 gezeigten Lage stehen,, in. der si© sich am äußersten rechten Ea.de innerhalb der Bohrung 105 befinden., In. dieser Lage des Ventils 102 geht Druckluft durch die Einlaßleiinmg 103 in den Saum zwischen dsa. Kolben 108 und 110 und Yerläßt das Ventil 102 durch die Leitung 101 und fließt zum Zylinder 78 ο

Wenn das Ventil 102 außer Funktion gesetzt werden üollc, wird der Knopf 115 nach liaks bex-jegts, bis der Kolben unten an der Endwand 115 des Vea.tilsyliB.ders aufsitzt ο Dadurch wird Druckluft Ton der ©Einlaßleitung 103 daran gehindert _ΰ in die Bohrung 105 einzuströmen _ΰ und swar durch die peripher© Fläche das Kolben© 110, und gleichzeitig ist die Bohrumg 105 zwischen fiea Korboa. 110 und 111 zur Atmosphäre über dis Belüftung 116 belüftet ο Ia. dieser außer !funktion gesetzten Stellung des Ventils 102 (nicht dargestellt) erfolgt auch eine Belüftung de® Zylinders 78 durch die Leitung 101 ₉ die Bohrung 105 und die Belüftung 116 des Ventils 102 ο

üie bereits erwähnt;, sind die Arbeitmreisen der Ventil© 95 ua.d 96 im wesentlichen gleich der de® Ventils 1O2₉ wem sich ab®r eines der Ventile 95 und 96 beispielsweise das Veatil 95, ia der in Figo 3 gezeigten Stellung befindet₉ ist das andere eier Vea~

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tile 95 und 96 wirksam, um eine Belüftung von der Niederdruckseite des Zylinders 83 zu bewirken, wie beispielsweise in der in Fig. 3 für das Ventil 96 gezeigten Stellung, in der unter Biederem Druck stehende Luft von dem Zylinder 83 durch die leitung 94 und nach außen, durch die Belüftung des Ventils 96 abfließt, um damit der durch die Leitung 93 vom Ventil 95 fließenden Druckluft die Möglichkeit zu geben, den Kolben 85 sur Einlaßöffnung 92 des Zylinders zu treiben.

Eine Bewegung für den Treibhebel 76 wird also in die eine oder in die andere Richtung durch den doppelt wirkenden Druckluftzylinder 83 bewirkt. Die Winkelbewegung des Hebels 76 wird auf die Treibwelle 54 durch den Klemmzylinder 78 übertragen, indem der Stößel 80 an der Treibscheibe 74 angreift.

line schrittweise Eingangsbewegung, die auf die Treibwelle 54 übertragen wird, wird also durch entsprechendes Spieleinstellen äer Druckluftventile 95, 96 und 102 erreicht. Diese Ventile * können von Hand oder automatisch in Funktion und außer Funktion gesetzt werden, je nach Bedarf.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 und 5 sind einstellbare Anschlagelemente 117 und 118 vorgesehen, die im Gewindeeingriff mit aufrechtstehenden Seitenwänden 84 und 89 stehen und die durch geeignete Kontermuttern 120 und 121 in der vorgesehenen Lage gehalten werden.

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Die Anschlagelemente sind in. ihrem Aufbau gleich, und sie bestehen jeweils aus einer Laufpartie 122 und einer Kopfpartie 125. Die Laufpartie 122 weist eine mit Gewinde versehene Außenfläche 124 und eine Innenbohrung 125 auf. Ein. Bolzen 126 sitzt innerhalb der Bohrung und hat eine Manschette 127, die sich an. eine Endwand 128 des Laufs 122 anlegt. Bolzenverlängerungen I30, 131 sind für die jeweiligen Anschlagelemente 117 und 118 vorgesehen. Die Kopfpartien 123 des An.schlagelemen.tes sind jeweils mit Gewinde versehen, um eine Ansehlagschraube 132, 133 aufzunehmen. Ein geeignetes Sperrelement 134 ist für die jeweilige I Anschlagschraube vorgesehen, um die jeweilige Anschlagschraube in der jeweils eingestellten Lage zu halten. Das jeweilige Anschlagelement 117 und 118 ist mit einer Schraubenfeder 135 versehen, die zwischen der Manschette 127 und einem inneren Ende der Bohrung 125 sitzt, um die Manschette 127 gegen die Enden 128 des Laufs 122 in Vorspannung zu halten.

Die Anschlagelemente II7 und 118 sind zentrierende und einstellbare Kombinationsanschlageinrichtungen, zur Bestimmung der Win- i kelbewegung des Treibhebels 76. Ein Anschlagblock 136 ist am Treibhebel 76 vorgesehen, an den sich die Bolzen. 130 und 1 3I der jeweiligen Anschlagelemente II7 und 118 anlegen. Wenn sich die Ventile 95, 96 und 102 in einer Stellung befinden, in der aie außer Funktion gesetzt sind, und wenn, sich die Schribtvorschubeinrichtung in der Ruhestellung befindet, wird die Treibkoppel 76 durch die Anachlagelemente 117 und 118 in einer Mit-

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telstellung gebracht, dadurch, daß sie jeweils in die zugehörigen. Gehäusewände 84 und 89 eingeechraubt sind, während die Federn. 135 die jeweiligen. Bolzen. 130 und 13I in ihre Endlagen nach außen, drücken., wobei die Bolzen gerade so eben den Anschlagblock 136 berühren. Dadurch wird eine Mittelstellung für den Treibhebel 76 bestimmt, derart, daß bei einer Bewegung des Hebels 76 entweder nach links oder nach rechts aus dieser Mittelstellung der entsprechende Bolzen 130 oder 13I eingedrückt wird, Il wobei die zugehörige Feder 135 zusammengedrückt wird, bis das gegenüberliegende Ende des Bolzens an. einer Anschlagschraube I32 oder 133 anschlägt. Die Anschlagschz'auben 132 und 133 können so eingestellt werden., daß dem Hebel 76 die gewünschte Winke J-bewegung in die eine oder in. die andere Richtung aus der Mittelstellung ermöglicht wird, wobei eine der Richtungen der Vorwärtsbewegung der Spindeln4§6 und 48 und die andere Richtung der Rückwärtsbewegung der Spindeln 46 und 48 entspricht. Die Anschlagschrauben. 132 und 133 können, gegebenenfalls geeicht sein, um die genaue Bewegung des Kurbelhebels aus der Mitte heraus zu messen., damit eine genaue Bestimmung des Bogens ermöglicht wird, den der Kurbelhebel 76 durchläuft.

Eine gewün3hhte schrittweise Vorschubbewegung des beweglichen Elementes 23 wird dadurch erreicht, daß die Ventile 95, ¹Jt und 102 in ordnungsgemäßer Weise eine Arbeitsfolge durchlaufen, entweder manuell oder automatisch gesteuert, je nach Bedarf. Um dnen Vorwärtsvorachub3chritt zu erreichen, wird das VentiL

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102 in die dargestellte Stellung gebracht, um den Treibhebel 76 gegen die Treibscheibe 74 mittels des Zylinders 78 zu drücken. Das Ventil 76 wird dann in Funktion, gesetzt, um den. Zylinder 83 in Gang zu setzen und den Treibhebel 76 durch Kraft zu bewegen, die durch die Kolbenstange 86 und die Koppel 87 übertragen wird, wobei eine Bewegung nach links gemäß der Darstellung in Mg. 3 erfolgt, bis der zentrierende Bolzen. 130 an der An schlagschraube 132 anschlägt. Das Ventil 102 wird dann außer Punktion gesetzt, um den Spannzylinder 78 freizugeben, und das Ventil 96 wird außer Funktion gesetzt, um dem zentrierenden Bolzen 130 die Möglichkeit zu geben, den. Treibhebel 76 in die ursprüngliche Mittelstellung zurückzuführen. Um eine umgekehrte Schrittbewegung zu erreichen, geht die Arbeitsfolge so vonstatten, daß das Ventil 102 in Funktion gesetzt wird_s um den Zylinder 78 in Gang zu setzen, so daß der Stößel 80 gegen die Treibscheibe gespannt wird, woran sich eine Betätigung des Ventils 95 anschließt, um die linke Seite des Zylinders 83 mit Druckluft zu beaufschlagen, wodurch der Treibhebel 76 und der zentrierende Bolzen 131 nach rechts gemäß der Darstellung in Fig. 3 bewegt werden. Das Ventil 102 wird dann außer Funktion gesetzt, um die Spannkraft des Stößels 80 gegen die Treibscheibe 74 zu lösen, und das Ventil 95 wird dann außer Funktion gesetzt, um dem Treibhebel 76 die Möglichkeit zu geben, sich in seine ursprüngliche Mittelstellung zurückzubewegen.

Die Winkelbewegung des Treibhebels 76 kann auf sehr kleine

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Schritte beschränkt sein, beispielsweise wenige Minuten eines Grades, in_dem eine relativ einfache Einstellung der Anschlagschrauben 1 32 und I33 erfolgt. Die kleine Winkelbewegung wird genau auf die Treibscheibe 74 und auf die Treibwelle 54 und auf das vorgespannte Triebwerk übertragen, bestehend aus den Kugelmuttern und den Kugelspindeln, was zu sehr kleinen Schritten in einer linearen Bewegung des beweglichen Element 23 führt, die durch die Kugelspindeln. 46 und 48 übertragen wird. Ferner können die Anschlagschrauben 132 und 133 ohne weiteres nachgestellt werden, um größere Vorschubschritte entstehen zu lassen, wenn man die haben will. Ein Bereich von Vorschubschritten von O.OOOI25 Millimeter bis 0,025 Millimeter kann in dieser Weise schnell und einfach erreicht werden.

In Fig. 8 bis 10 ist ein. weiteres Ausführungsbeispiel einer Schrittvorschubeinrichtung I40 gezeigt. Zu dieser Vorrichtung gehört ein Stellmechanismus I4I, der innerhalb eines Gehäuses 142 sitzt, das in seiner Anordnung und in seiner Punktion im wesentlichen den Mitteln entspricht, die innerhalb des Gehäuses 31 in dem zuvor beschriebenen Ausführungbeispiel untergebracht sind, um eine genau festgelegte Schrittdrehung oder Winkelbewegung der Treibwelle 54 hervorzurufen. In dem in Fig. 8 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sorgt die Stelleinrichtung 141 für eine Winkelbewegung einer Treibwelle 143, die innerhalb einer Bohrung H4 eines Gehäuses H5 sitzt. Das Gehäuse 145 ist ebenfalls zur Lagerung an einem Maschinensockel

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13 eingerichtet, um eine Querbewegung eines Elementes 23 der Einrichtung 15 hervorzurufen, wie sie in Pig. 1 und 2 dargestellt ist.

D_as Gehäuse 145 besteht aus einer oberen Gehäusepartie 146 und einer unteren. Gehäusepartie 147« Die Bohrung 144 ist in der oberen Gehäusepartie I46 vorgesehen. Die Welle 143 ist mit Lagerzapfen. I48, 149> 150 und 151 versehen, auf denen Rollenlager 152 3itzen, die die Welle 143 innerhalb der Bohrung 144 zentrieren. Die Welle 143 ist mit drei im Abstand angeordneten Schnecken 153, ¹ 54 und 155 bestückt. Die Schnecken 153 und haben die gleiche Steigung, die Schnecke 154 hat eine entgegengesetzte Steigung.

Die Gehäusepartie 147 ist mit drei Bohrungen 156, 157 und 158 versehen, die mit ihren Längsachsen, in einer gemeinsamen waagerechten Ebene liegen. Drei Kugelmuttern 160, 161 und 162 sind jeweils in den Bohrungen 156, 157 und 158 eingesetzt. In Fig. ^cj iat die Kugelmutter 160 so dargestellt, daß sie mit einem Drucklager I63 an einem Ende zwischen der Kugelmutter 160 und einer Partie 164 abgesetzten Durchmessers des Gehäuses versehen ist. Am gegenüberliegenden Ende der Kugelmutter 160 ist ein Drucklager 165 vorgesehen, das an einer Schulter 166 der Kugelmutter anliegt und die Kugelmutter zwischen dar Gehäusepartie 16J- und einer Hülse 167 hält, die innerhalb der Bohrung 156 sitzt. Die Hülse 167 hat jeweils eine .Innenbohrung

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168, die mit zwei Rollenlagern 170 und 171 versehen ist, um eine radiale Flucht der Kugelmutter 160 zu bewirken. Die Kugelmuttern 161 und 162 sind in entsprechender Weise innerhalb der jeweiligen. Bohrung gelagert.

Die Kugelmuttern. 160, 161 und 162 sind jeweils mit schneckenverzahnten Partien 172, 175 und 174 versehen. Die Schnecke der Treibwelle 145 befindet im kämmenden Eingriff mit der Schneckenverzahnung 175 der Kugelmutter 161, um die Kugelmutter

161 in. eine bestimmte Richtung zu treiben. Entsprechend befinden sich die Schnecken 155 und 155 der Treibwelle 145 im kämmenden Eingriff mit der SchneGkeverdehnung 172 und 174 der jeweiligen Kugelmuttern 160 und 162, um die Kugelmuttern 160 und

162 in Richtungen, zu drehen, die entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kugelmutter 161 gehen.

Die Kugelmuttern. 160, 161 und 162 sind jeweils mit KugeLapindeln. 175, 176 und 177 versehen, die alle in der gleichen Längsrichtung ihren zugehörigen Kugelmuttern gegenüber angetrieben werden, und zwar durch reibungsarme Elemente 178 in der Form von Kugeln. Die Kugelmuttern. 160, 161 und 162 sind ferner mit Kugelrücklaufbahn en (nicht dargestellt) versehen.

Die Kugelspindeln 175, 176 und 177 wind jeweils mit Endl'lanachen 178, 180 und 181 versehen, um die Kugelspindeln an dem beweglichen Element 25 zu befeat igen. Die Kugelspindeln sind zur

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Vorspannung eingerichtet, wobei die mittlere Kugelspindel entgegengesetzt zu den anderen Kugelspindeln 175 und 177 "belastet wird. Wenn die Kugelspindel 176 also unter Druck gesetzt wird, indem der Flansch 180 unter einer bestimmten Drehmomentlast gedreht wird und anschließend in der belasteten Lage festgezogen wird, wird eine entgegengerichtete Zug-Vorlast auf die Kugelspindel 175 und 177 zwischen ihrer Arbeitsverbindung mit der Antriebswelle 143 und dem zugehörigen Befestigungsflansch 178 und 181 gelegt. Die Zug-Vorlast in der jeweiligen Schraubenspindel 175 und 177 ist gleich der Hälfte der Druckvorlast in der Kugelspindel I76, so daß die Gesamtzugvorlast gleich der Gesamtdruckvorlast ist. Zu beachten ist ferner, daß der betreffende Aufbau der Treibanordnung zwischen den. Schnecken₉ die auf der Welle 143 sitzen, und den Schneckenverzahnungen., die an den Kugelmuttern vorgesehen sind, eine einzige Bewegungsuntersetzung entstehen läßt, und die Kugelmutter- und Kugelspinde !anordnungen bilden, eine weitere Bewegungsunt er setzung, so daß eine Zweistufen-Bewegungsuntersetzung zwischen der Antriebswelle 143 und dem beweglichen Element 23 entsteht, neben einer Umsetzung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung,.

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Claims

Patentansprüche

ί 1 . j Vorschubeinrichtung zur Vorwärts- und Rückwärts-Eichtungsbewegung eines Elementes, gekennzeichnet durch Treibmittel zum Treiben des Elementes, durch Mittel zur Verbindung der Treibmittel mit dem Element und durch Mittel zur Vorbelastung des Elementes, der Treibmittel und der Verbindungsmittel derart, daß ein. Totgang beseitigt wird, unabhängig von. der Antriebsrichtung des Elementes.

2. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel mindestens zwei Wege in. der Kraftverteilung zwischen, den Treibmitteln, und dem Element bilden, wobei die Vorlastmittel so wirksam sind, daß sie die Elemente in einem der Wege unter Zug und die Elemente in. dem anderen, der Wege unter Druck setzen.

5· Schritt-Vorschubeinrichtung mit einem Element zur Ausführung einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung, gekennzeichnet, durch Treibmittel zum Antreiben des Elementes, durch mindestens zwei Verbindungsmittel zwischen, den Treibmitteln uftd dem Element und durch Mittel zum entgegengesetzten Vorbelasten, der Verbindungsmittel.

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4· Vorschubeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Verbindungsmittel eine geschlossene KreisverMndung mit den Treibmitteln und dem Element bilden und daß die Vorlastmittel die gesamte geschlossene Kreisverbindung vorbelasten.

5· Vorschubeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn ζ e i chne t, daß die Verbindungsmittel Gewindeelemente umfassen, die jeweils mit dem Element und mit den. Treibmitteln verbunden sind, derart, daß mindestens ein Kraftübertragungsweg zwischen den Elementen über mindestens einen Teil der. Treibmittel gebildet wird, bei dem eines der Gewindeelemente unter Druck und das andere unter Zug steht.

6. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Verbindungsmittel eine Spindel und eine Kugelmutter in Wälzausführung umfassen.

7· Vorschubeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmittel so vorgesehen sind, daß Teile davon im treibenden Eingriff mit entsprechenden Teilen der jeweiligen Kugelmutter stehen.

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8. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmittel eine Wellenelement umfassen, das zur Drehung und zum linearen Antrieb des Elementes durch die Spindeln und die Kugelmuttern gelagert ist.

9· Vorschubeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile eine Schneckenverzahnung bilden.

10. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzte Vorlast der Verbindungsmittel dadurch entsteht, daß mindestens eine Verbindung unter Zug und die andere unter Druck durch die An.triebsmittel gesetzt ist, derat, daß an Totgang oder ein Spiel in den Verbindungsmittein beseitigt wird.

11. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch

t gekennzeichnet, daß die Treibmittel ein Wellenelement aufweisen, das drehbar gelagert ist, und daß die enrgegengesetzte Vorlast der Verbindungsmittel dadurch entsteht, daß mindestens eine Verbindung unter Zug und eine andere unter Druck über die Treibmittel gesetzt ist, derart, daß ein. Totgang oder Spiel in. den Verbindungsmitteln beseitigt wird, wobei die Verbindungsmittel für eine Bewegungsuntersetzung zwischen dem Wellenelement und dem zu bewegenden

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Element sorgen.

12. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel für eine doppelte Untersetzung sorgen.

13. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Drehen, der Treibmittel von. Hand vorgesehen sind, die an. dem ¥ellenelement sitzen.

14. Schrittvorschubeinrichtung zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung eines Elementes in Erwiderung auf die Bewegung von. Treibmitteln, gekennzeichnet durch Treibmittel und mindestens zwei Verbindungamitteln, wobei die Verbindungsmittel mit den. Treibmitteln, verbunden und zur Verbindung mit dem Element eingerichtet sind, die Treibmittel ein drehbar gelagertes lflellenelement umfassen, die Verbindungsmittel einen Weg für ihre entgegengesetzte Vorbelastung bilden, von. denen einer unter Zug und der andere unter Druck durch die Treibmittel gesetzt ist, deratt, daß ein Totgang in den Verbindungsmitteln, beseitigt wird, die Verbindungsmittel eine Bewegungsuntersetzung bilden und Mittel zum Erzielen einer genau festgelegten Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Elementes durch ehe Drehbewegung des Wellenelementes um einen fest-

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gelegten Bogen, vorgesehen sind.

15. Vorschubeinrichtung nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß die letzterenMittel ein. Scheibenelement umfassen, das drehfest an dem Wellenelement sitzt, ferner ein. Stößel, der schlüssig in Angriff an eine periphere Partie des Scheibenelementes bringbar ist, wobei Mittel sum Bewegen, des Stößels im Bogen um die Achse

. des Wellenelementes vorgesehen, sind.

16. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel in einen Eeibschluß mit der peripheren Partie des Scheibenelementes bringbar ist.

17· Vorschubeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch

gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bewirkung der Bogenbewegung einen im wesentlichen radialen Treibhe.bel umfassen, der mit einem Ende im wesentlichen konzentrisch zur Achse des Wellenelementes sitzt und dessen anderes Ende mit einer Treibkrafteinrichtung versehen ist.

18. Vorschubeinrichtung nach Anspruch I7, dadurch gekenn ze ichne t, daß der Stößel mit einer Treibkrafteinrichtung versehen ist und die jeweilige Treibkraft einrichtung einen Arbeitszylinder umfaßt.

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· Vorschubeinrichtung nach. Anspruch. 18, dadurch. gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder, der die Treibkrafteinrichtung für den Treibhebel bildet, für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung doppelt wirkend ist.

20. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekenn, ζ e ichne t, daß eine Ventilanordnung für die Arbeitszylinder zum wahlweisen Betätigen des Arbeitszylinders für den. Stößel während der Beaufschlagung der einen, oder der anderen Seite des doppelt wirkenden. Zylinders vorgesehen ist.

. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 17? dadurch gekennzeichnet, daß kombinierte Anschlag- und Zentriermittel zum Begrenzen des Bogenwegs des ifeibhebels vorgesehen sind.

22. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ©Einstellmittel für die kombinierten Anschlag- und Zentriermittel vorgesehen sind, derart, daß ein Sollwinkelweg für den Treibhebel aus einer Ausgangsmittelstellung heraus einstellbar ist.

23. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten. Anschlag- und Zentriermittel zwei getrennte Anschlageinrichtungen um-

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fassen, von denen eine jeweils auf einer Seite des Treibhebels sitzt.

24· Vorschubeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel , eine Einrichtung zur Bewirtung einer zweifachen. Bewegungsuntersetzung aufweisen.

25. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spindel- und Kugelmutterverbindung smittel vorgesehen, sind,wobei die Schaftelemente dazwischen sitzen.

26. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn ζ e i c h n. e t, daß drei der Spindel- und Kugelmutterverbindungsmittel vorgesehen, sind, wobei eine

der Verbindungsmittel den anderen, beiden, gegenüber vorbelastet ist.

27. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekenn ζ e i c hne t, daß das wellenartige Treibelement im wesentlichen quer zu den Achsen der Spindeln und Kugelmuttern liegt, wobei alle Spindeln und Kugelmuttern in einer gemeinsamen. Ebene liegen.

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28. Vorschuleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß au. einer der Spindeln an dem Element Mittel zum Vorbelasten der Spindel und zum gleichzeitigen Übertragen einer Vorlastkraft auf die anderen Spindeln durch die treibmittel vorgesehen, sind.

29« Vorschubeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,, daß die letzteren Mittel einen Flansch umfassen, der an. der einen Spindel sitzt und der ein bogenförmiges Langloch aufweist_s um ein sperrendes Befestigungselement aufzunehmen, das an dem Element angreift.

50. Vorschubeinrichtung zur Vorwärts- und Rückwärts-Richtungsbewegung eines Elementes, gekea.nzeich.net durch Treibmittel zum Antreiben eines Elementes uad durch Mittel zum Verbinden der Treibmittel mit dem BIemeat zum Erzielen von Vorschubschritten in einer gewünschten Richtung unabhängig von der vorhergehenden Vorschubrichtung ohne Totgang, wobei die Vorschubschritte im Bereich von 0,005125 bis 0,025 mm liegen.

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