DE2137427B2 - Vorschubeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubvorrichtung zum Hin- und Herbewegen eines Elementes, insbesondere des Schlittens einer Werkzeugmaschine, mit einer Antriebseinrichtung für das Element, mit wenigstens zwei Gewindespindeln, die die Antriebseinrichtung mit dem Element verbinden, und mit einer das Spiel zwischen dem Element, den Gewindespindeln und der Antriebseinrichtung unabhängig von der Bewegungsrichtung beseitigenden Einrichtung, wobei die eine Gewindespindel auf Zug, die andere auf Druck vorbelastet ist.

Bei einer bekannten Vorschubvorrichtung der genannten Art (US-PS 22 06 479) sind zwei drehbare, axial relativ zueinander verschieblich gelagerte Gewindespindeln vorgesehen, von denen eine Spindel antreibbar ist. Von der antreibbaren Spindel wird das Drehmoment über ein schrägverzahntes Zahnradpaar auf die andere Spindel übertragen. Ein zweites schrägverzahntes Zahnradpaar mit gegenüber dem ersten Zahnradpaar unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis, sorgt in Zusammenwirkung mit einem Spannmechanismus und einem auf der ersten Welle vorgesehenen Kupplungsmechanismus, der von dem Spannmechanismus beeinflußt wird, für eine Verspannung der Wellen relativ zueinander und damit für einen Spielausgleich. Ferner ist auch bereits möglich, die beiden Gewindespindeln mit einer von Hand einstellbaren Vorspannung zu versehen, die durch eine Axialverschiebung der einen Gewindespindel gegenüber der anderen erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spielfreiheit auf einfachere Weise und mit geringerem Vorrichtungsaufwand zu erreichen, wobei gleichzeitig dafür gesorgt werden soll, daß die Verbiegung der Teile auf einem Minimum gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gewindespindeln stillstehen und mit dem Element bewegbare Schraubenmuttern tragen bzw. fest mit dem beweglichen Element verbunden sind und axial feststehende Muttern tragen, wobei die Schraubenmuttern unmittelbar von der Antriebseinrichtung angetrieben sind, so daß die Gewindespindeln zwei parallele Wege in der Kraftverteilung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Element bilden, und daß zur Vorbelastung der Spindeln eine der Gewindespindeln an dem dem Element benachbarten Ende mit einer die Winkelstellung dieser Spindel gegenüber der anderen Spindel bzw. den anderen Spindeln verstellbaren Vorbelastungseinrichtung versehen ist und die Vorbelastung auf die andere Gewindespindel oder die anderen Gewindespindeln über die Antriebseinrichtung übertragen wird.

Die erfindungsgemäße Vorschubvorrichtung weist gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil auf, daß sie in ihrer einfachsten Form mit sehr

wenigen Einzelteilen auskommt. Auf jeder der nicht drehbaren Gewindespindel sitzt nur eine einzige Schraubenmutter, wobei die Muttern sämtlicher Spindeln über eine gemeinsame Antriebseinrichtung gegenläufig angetrieben werden. Allein durch den Antrieb entsteht bereits eine Verspannung mit eintm geschlossenen Kraftweg. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bearbeitungsgang wahlweise eine Vorspannung aufgebracht werden, zu der sich die durch den Antriebsmechanismus hervorgerufene Spannimg addiert.

Die Antriebseinrichtung weist vorzugsweise eine drehbar gelagerte Antriebswelle auf, durch die das Element über die Spindeln und die Muttern linear parallel zu den Gewindespindeln verschiebbar ist. Dabei können die Muttern an ihrem Außenumfang mit einer Schneckenverzahnung versehen sein, die mit einer auf der Antriebswelle sitzenden Schneckenverzahnung im Eingriff steht.

Die Gewindespindeln und die Muttern können so gestaltet sein, daß sie eine doppelte Untersetzung bewirken.

Vorzugsweise ist die Antriebswelle mit der Schnecke zwischen den beiden Muttern der Gewindespindeln angeordnet, wodurch ein sehr einfacher, ohne Zwischenschaltung weiterer Getriebeelemente bewirkter gegenläufiger Antrieb der Muttern entsteht.

Es können auch drei Gewindespindeln mit Muttern vorgesehen sein, wobei eine Spindel-Mutter-Verbindung gegenüber den beiden anderen vorbelastet ist. Die ϊιι Antriebswelle kann dabei quer zu den Achsen der Gewindespindeln und Muttern angeordnet sein, wobei alle Gewindespindeln und Muttern in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Zweckmäßig kann bei der Anordnung von drei ü Gewindespindeln eine davon mit der Vorbelastungseinrichtung versehen sein, wobei die Vorbelastungskraft auf die beiden anderen Gewindespindeln über die Antriebseinrichtung übertragen wird.

Die Vorbelastungseinrichtung kann einen von einer Gewindespindel getragenen Flansch mit bogenförmigen Langlöchern aufweisen, durch die sich Befestigungsschrauben hindurcherstrecken, die in das Element einschraubbar sind.

Die Antriebswelle ist zweckmäßig mit einem von dieser getragenen Handrad versehen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht einer spitzenlosen Schleifmaschine, die mit der vorbelastbaren Vorschubeinrichtung versehen ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die in F i g. 1 dargestellte Maschine,

F i g. 3 ein Schaubild verschiedener Funktionsteile der 5ϊ Vorschubeinrichtung im zusammengesetzten Zustand, wobei Mittel zum Einstellen der entgegengerichteten Vorlast der Verbindungselemente der Vorschubeinrichtung dargestellt sind und wobei ein Pneumatik-Zylindersystem schematisch dargestellt ist, das die Treibkraft für 6« die Betätigung der Einrichtung liefert,

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

F i g. 5 eine Draufsicht aus der Ebene der Linie 5-5 der Fig.4, in der Mittel zur Bildung gegenüberliegende Anschläge für die Bogenbewegung der Treibmittel dargestellt sind, wobei einer der Anschläge im Schnitt dargestellt ist,

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

F i g. 7 eine Einzelheit im Schnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung an der Linie 7-7 der F i g. 6, in der die Konstruktion der Kugelspindeln und der Kugelmutter gezeigt ist,

Fig.8 eine Einzelheit in Draufsicht auf eine vorbelastete Schrittvorschubeinrichtung 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 Wellentreibmittel auf einer Seite der Einrichtung sitzen,

F i g. 9 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 9-9 der F i g. 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 F i g. 9, in der die Kopplung der Schaft-Treibmittel mit den jeweiligen drei angetriebenen Kugelmuttern gezeigt ist.

In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine 12 in der Form einer spitzenlosen Schleifmaschine gezeigt. Die Werkzeugmaschine 12 umfaßt einen Maschinensockel 13, eine feststehende Schleifscheibe 14, ein Stellrad 15, einen aufrechtstehenden Support 16 und eine Schrittvorschubeinrichtung 17 gemäß der Erfindung, die auf dem Maschinensockel 13 sitzt.

Die Schleifscheibe 14 umfaßt ein Gußgehäuse 18, in dem eine Schleifscheibenwelle 20 gelagert ist, die Antriebsscheiben 21 an einem Ende und eine Schleifscheibe 22 am anderen Ende aufweist.

Die Stelleinrichtung besteht aus einem Gußgehäuse 23, in dem eine Stellradwelle 24 drehbar gelagert ist, welches Antriebsscheiben 25 an einem Ende und ein Stellrad 26 am gegenüberliegenden Ende aufweist. Der Support 16 umfaßt ein aufrechtstehendes Supportteil 27, auf dem ein zu schleifender Gegenstand (nicht dargestellt) abgestützt wird.

Die Stelleinrichtung 15 ist zur Ausführung einer Querbewegung in Richtung auf die Schleifscheibe 14 zu und von ihr weg gemäß der Darstellung in Fig.2 eingerichtet. Die Stelleinrichtung 15 ist auf dem Maschinensockel 13 mit Hilfe eines geeigneten Schlittens 28 gemäß der Darstellung in F i g. 1 gelagert.

Die Schrittvorschubeinrichtung 17 umfaßt ein Kugelspindelgehäuse 30, das auf dem Maschinenbett 13 sitzt, sowie eine Antriebspartie 31, die am Gehäuse 30 sitzt.

Gemäß der Darstellung in Fig.4 umfaßt das Kugelspindelgehäuse 30 eine Sockelpartie 32, eine vordere aufrechtstehende Wandpartie 33 und eine hintere aufrechtstehende Wandpartie 34. Zwei Kugelmuttern 35 und 36 sind zwischen der vorderen und der hinteren Wandpartie 33 bzw. 34 eingeschlossen. Vordere Drucklager 37 und 38 und hintere Drucklager 40 und 41 sitzen an gegenüberliegenden Enden der Kugelmuttern 35 und 36, um eine freie Drehung der Kugelmuttern 35 und 36 den Gehäusewandpartien 33 und 34 gegenüber zu erleichtern.

In F i g. 7 ist zu sehen, daß die vordere Wandpartie 33 mit einer Bohrung 42 versehen ist, die in einer Flucht mit der jeweiligen Kugelmutter 35 ind 36 liegt und durch die eine zugehörige Drucklager-Traghülse 43 eingesetzt wird, um dort abgestützt zu werden. Entsprechend sitzt eine Traghülse 44 innerhalb einer Bohrung 45 der

Wandpartie 34 in einer Flucht mit der jeweiligen Kugelmutter 35 und 36, um das gegenüberliegende Ende der jeweiligen Kugelmutter abzustützen. Die Kugelmuttern 35 und 36 können also frei innerhalb des Gehäuses 30 gedreht werden, abgesehen von den Beschränkungen, die ihnen durch Treibmittel auferlegt werden, welche noch zu beschreiben sein werden.

Die Kugelmutter 35 ist mit einer Kugelspindel 46 versehen, die durch sie durchgeht und die in ihr durch reibungsarme Kugeln 47 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 Kugelrücklauf kanäle 50 und 51 sind für die jeweiligen Kugelmuttern 35 und 36 vorgesehen, um einen kontinuierlichen Rücklaufweg für die Wälzkörper 47 von einem Ende der jeweiligen Kugelmutter 35 bzw. 316 zum anderen Ende zu bilden. Die Längsbewegung, die die jeweiligen Kugelspindeln 46 und 48 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 Kugelspindeln 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 F i g. 6 ist die Kugelmutter 35 mit einem Schneckenrad 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 Schneckenrädern 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 sitzt, wie das in F i g. 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 Drehrichtung zu treiben.

In Fig. 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 Flansch 62 versehen, der ebenfalls mit dem Gehäuse 23 durch Befestigungsschrauben 63 verbunden ist, der Flansch 62 ist jedoch mit bogenförmigen Längslöchern 64 und 65 versehen, um ein begrenztes Maß an Drehbewegung des Flansches 62 zu ermöglichen. Der Flansch 62 ist ferner mit einer Ausnehmung 66 versehen, in die ein Spannschlüssel eingesetzt werden kann, um den Flansch 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 Flansch 62 in der eingestellten Lage zu sperren. Dadurch wird ein festgelegtes Vorlastdrehmoment in das System eingeführt, das so wirksam wird, daß die Kugelspindel 48 unc folglich die Kugelmutter 36 unter Spannung gesetzt wird. Diese Spannkraft wird durch die Antriebswelle 54 auf die Kugelmutter 35 und auf die Kugelspindel 4i übertragen, um damit einen Zug auf die Kugelmutter 35 und die Kugelspindel 46 auszuüben. Das Vorlastdrehmoment der Kugelspindel 48 und folglich der Kugelspindel 46 kann eine erhebliche Größe erreichen, wöbe

ίο die gewünschte Größe von der erforderlichen Krafi abhängt, die benötigt wird, um das Maschinenelement 15 zu bewegen. Gegebenenfalls kann die Vorlast eir Mehrfaches der Kraft betragen, die erforderlich ist, urr das Maschinenelement 15 zu bewegen. Die jeweiliger Verbindungsmittel, von denen eines durch die Kugelspindel 46 und die Kugelmutter 35 gebildet sind, die andere durch die Kugelspindel 48 und die Kugelmuttei 36, bilden also einen Teil des Weges der Vorlastkraftverteilung zwischen der Antriebswelle 54 und derr beweglichen Element 23. Die ausgeübte Vorlastkrafi bleibt in dem System, wenn die Kugelmuttern 35 und 36 gedreht werden, weil beide Kugelmuttern um gleiche Wege gedreht werden, wenn die Antriebsschnecke 5f gedreht wird, so daß beide Kugelspindeln 46 und 48 urr ein gleiches Maß in gleicher Richtung bewegt werden Wegen der entgegengerichteten Vorlast auf der jeweiligen Verbindungsmitteln, die durch die Kugelspindel und die Kugelmutter gebildet sind, führt eine Treibbewegung von der Welle 54 unmittelbar zu eine!

jo Treibbewegung des beweglichen Elements 23 ohne Totgang, selbst unmittelbar nach einer Umkehrung ir der Antriebsrichtung der Welle 54.

Bezugnehmend auf Fig.4 ist zu sehen, daß das Bewegungseingangsgehäuse oder das Antriebswellen-Stellgehäuse 31 das zuvorgenannte Sockelelement 57 vordere und hintere aufrechtstehende Wandelement 7C und 71 und ein oberstes waagerechtes Wandelement 72 umfaßt. Das Drucklager 56, das die Antriebswelle 54 lagert, sitzt innerhalb des unteren Gehäuseelementes 57 und die Welle 54 erstreckt sich nach oben durch das Gehäuseelement 57 und durch das oberste Gehäuseelement 72, wo ein Handrad 73 an der Welle 54 befestigt ist Das Handrad 73 wird verwendet, um das Schrittvorschub-Stellsystem zu irgendeinem Zeitpunkt zu übersteuern, um ein schnelles Grobstellen des beweglicher Maschinenelementes 23 vorzunehmen.

Eine Treibscheibe 74 ist an der Treibwelle 54 drehfesi gelagert. Die Treibscheibe 54 umfaßt eine im wesentlichen vertikale periphere Fläche 75 gewünschtei Rauhheit, um einen reibenden Antrieb derselben zi erleichtern. Ein Treibhebel 76 ist an der oberer Verlängerung der Treibwelle 54 schwenkbar gelagert und er sitzt unter der Scheibe 74, um eine freie Bewegung um die Welle 54 herum ausführen zu können Ein Supporthebel 77 ist in entsprechender Weise fre drehbar um die obere Verlängerung der Antriebswelle 54 zwischen der Treibscheibe 75 und dem oberer Gehäuseclement 72 herum gelagert. Ein Druckluftzylinder 78 ist am Treibhebel 76 zur Bewegung damii gelagert. Der Zylinder 78 weist einen in Längsrichtung bewegbaren Stößel 80 auf, der von Luftdruck innerhalb des Zylinders 78 getrieben wird, welcher einen Kolber 81 beaufschlagt, der am Stößel 80 angebracht ist, um der Stößel 80 in Kontakt mit der Fläche 75 der Scheibe 74 zi

b5 drücken, wodurch eine vordere Endfläche 81 de! Stößels reibend an der Fläche 74 angreift, und zwar mil ausreichendem axialen Druck als Folge der Druckbcauf schlagung innerhalb des Zylinders 78, um die Treibschei

be 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 Ende des Treibhebels 76. Der Treibhebel ist mit einer Bohrung 88 (F i g. 3) versehen, in der ein Lagerelement 90 drehbar sitzt. Der Zylinder 83 ist doppeltwirkend, 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 beweglichen Elementes 23 ihren Niederschlag findet, und zwar über die beiden Verbindungsmittel, bestehend aus den beiden Kugelspindeln und Kugelmuttern.

Die Einlaßöffnungen 91 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 jeweils 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 102 weist eine Einlaßleitung 103 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 beschrieben wird. Es besteht aus einem Gehäuse 104 mit einer Bohrung 105, die sich in Längsrichtung desselben erstreckt und in einer Endpar- ·*ο tie 106 endet. Eine Kolbenstange 107 sitzt innerhalb der Bohrung 105 und hat drei im Abstand angeordnete Kolben 108,110 und 111, 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 113 sitzt, um den Kolben 111 nach außen bzw. nach links gemäß der Darstellung in Fig.3 vorzuspannen. 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 Endpartie 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 Funktion, wenn die Stange 107 und die zugehörigen Kolben 108,110 und 111 in der in F i g. 3 gezeigten Lage stehen, in der sie sich am äußersten rechten Ende innerhalb der Bohrung 105 befinden. In dieser Lage des Ventils 102 geht Druckluft durch die Einlaßleitung 103 in den Raum zwischen den Kolben 108 und 110 und verläßt ^b0 das Ventil 102 durch die Leitung 101 und fließt zum Zylinder 78.

Wenn das Ventil 102 außer Funktion gesetzt werden soll, wird der Knopf 115 nach links bewegt, bis der Kolben unten an der Endwand 115 des Ventilzylinders aufsitzt. Dadurch wird Druckluft von der Einlaßleitung 103 daran gehindert, in die Bohrung 105 einzuströmen, und zwar durch die periphere Fläche des Kolbens 110, und gleichzeitig ist die Bohrung 105 zwischen den Kolben 110 und 111 zur Atmosphäre über die Belüftung

116 belüftet. In dieser außer Funktion gesetzten Stellung des Ventils 102 (nicht dargestellt) erfolgt auch eine Belüftung des Zylinders 78 durch die Leitung 101, die Bohrung 105 und die Belüftung 116 des Ventils 102.

Wie bereits erwähnt, sind die Arbeitsweisen der Ventile 95 und 96 im wesentlichen gleich der des Ventils 102, wenn sich aber eines der Ventile 95 und 96 beispielsweise das Ventil 95, in der in F i g. 3 gezeigten Stellung befindet, ist das andere der Ventile 95 und 96 wirksam, um eine Belüftung von der Niederdruckseite des Zylinders 83 zu bewirken, wie beispielsweise in der in F i g. 3 für das Ventil 96 gezeigten Stellung, in der unter niederem Druck stehende Luft von dem Zylinder 83 durch die Leitung 94 und nach außen durch die Belüftung des Ventils % abfließt, um damit der durch die Leitung 93 vom Ventil 95 fließenden Druckluft die Möglichkeit zu geben, den Kolben 85 zur Einlaßöffnung 92 des Zylinders zu treiben.

Eine Bewegung für den Treibhebel 76 wird also in die eine oder in die andere Richtung durch den doppeltwirkenden 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.

Eine schrittweise Eingangsbewegung, die auf die Treibwelle 54 übertragen wird, wird also durch entsprechendes Spieleinstellen der 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.

Die Anschlagelemente sind in ihrem Aufbau gleich, und sie bestehen jeweils aus einer Laufpartie 122 und einer Kopfpartie 123. 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. Bolzen Verlängerungen 130, 131 sind für die jeweiligen Anschlagelemente

117 und 118 vorgesehen. Die Kopfpartien 123 des Anschlagelementes sind jeweils mit Gewinde versehen, um eine Anschlagschraube 132, 133 aufzunehmen. Ein geeignetes Sperrelement 134 ist für die jeweilige 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 117 und 118 sind zentrierende und einstellbare Kombinationsanschlageinrichtungen zur Bestimmung der Winkelbewegung des Treibhebels 76. Ein Anschlagblock 136 ist am Treibhebel 76 vorgesehen, an den sich die Bolzen 130 und 131 der jeweiligen Anschlagelemente 117 und 118 anlegen. Wenn sich die Ventile 95, 96 und 102 in einer Stellung befinden, in der sie außer Funktion gesetzt sind, und wenn sich die Schrittvorschubeinrichtung in der Ruhestellung befindet, wird die Treibkoppel 76 durch die Anschlagelemente 117 und 118 in einer Mittelstel-

lung gebracht, dadurch, daß sie jeweils in die zugehörigen Gehäusewände 84 und 89 eingeschraubt sind, während die Federn 135 die jeweiligen Bolzen 130 und 131 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 und 131 eingedrückt wird, wobei die zugehörige Feder 135 zusammengedrückt wird, bis das gegenüberliegende Ende des Bolzens an einer Anschlagschraube 132 oder 133 anschlägt. Die Anschlagschrauben 132 und 133 können so eingestellt werden, daß dem Hebel 76 die gewünschte Winkelbewegung in die eine oder in die andere Richtung aus der Mittelstellung ermöglicht wird, wobei eine der Richtungen der Vorwärtsbewegung der Spindeln 46 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 gewünschte schrittweise Vorschubbewegung des beweglichen Elementes 23 wird dadurch erreicht, daß die Ventile 95, % und 102 in ordnungsgemäßer Weise eine Arbeitsfolge durchlaufen, entweder manuell oder automatisch gesteuert, je nach Bedarf. Um einen Vorwärtsvorschubschritt zu erreichen, wird das Ventil 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 Fig.3 erfolgt, bis der zentrierende Bolzen 130 an der Anschlagschraubf 132 anschlägt. Das Ventil 102 wird dann außer Funktion 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, 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 F i g. 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 Schritte beschränkt sein, beispielsweise wenige Minuten eines Grades, in dem eine relativ einfache Einstellung der Anschlagschrauben 132 und 133 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 0,000125 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 140 gezeigt. Zu dieser Vorrichtung gehört ein Stellmechanismus 141, der innerhalb eines Gehäuses 142 sitzt, das in seiner Anordnung und in seiner Funktion im wesentlichen den Mitteln entspricht, die innerhalb des Gehäuses 31 in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel 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 144 eines Gehäuses 145 sitzt. Das Gehäuse 145 ist eberfalls zur Lagerung an einem Maschinensockel 13 eingerichtet, um eine Querbewegung eines Elementes 23 der Einrichtung 15 hervorzurufen, wie sie in F i g. 1 und 2 dargestellt ist.

Das Gehäuse 145 besteht aus einer oberen Gehäusepartie 146 urd einer unteren Gehäusepartie 147. Die Bohrung 144 ist in der oberen Gehäusepartie 146 vorgesehen. Die Welle 143 ist mit Lagerzapfen 148,149, 150 und 151 versehen, auf denen Rollenlager 152 sitzen, die die Welle 143 innerhalb der Bohrung 144 zentrieren. Die Welle 143 ist mit drei im Abstand angeordneten Schnecken 153, 154 und 155 bestückt. Die Schnecken 153 und 155 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.9 ist die Kugelmutter 160 so dargestellt, daß sie mit einem Drucklager 163 an einem Ende zwischen der Kugeimutter 160 und einer Partie 164 abgesetzten Durchmessers des Gehäuses 147 versehen ist. Am gegenüberliegenden

*5 Ende der Kugelmutter 160 ist ein Drucklager 165 vorgesehen, das an einer Schulter 166 der Kugelmutter anliegt und die Kugelmutter zwischen der Gehäusepartie 164 und einer Hülse 167 hält, die innerhalb der Bohrung 156 sitzt. Die Hülse 167 hat jeweils eine Innenbohrung 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, 173 und 174 versehen. Die Schnecke 154 der Treibwelle 143 befindet im kämmenden Eingriff mit der Schneckenverzahnung 173 der Kugelmutter 161, um die Kugelmutter 161 in eine bestimmte Richtung zu treiben. Entsprechend befinden sich die Schnecken 153 und 155 der Treibwelle 143 im kämmenden Eingriff mit der Schneckenverzahnung 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 Kugelspindeln 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 Kugelrücklaufbahnen (nicht dargestellt) versehen.

Die Kugelspindeln 175, 176 und 177 sind jeweils mit Endflanschen 178, 180 und 181 versehen, um die Kugelspindeln an dem beweglichen Element 23 zu befestigen. Die Kugelspindeln sind zur 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 ^er Druckvorlast in der Kugelspindel 176, so daß die Gesamtzugvorlast gleich der Gcsanitdruckvorlast ist. Zu beachten ist ferner, daß der betreffende Aufbau der Treibanordnung zwischen den Schnecken, die auf der Welle 143 sitzen, und den Schneckenverzahnungen, die an den Kugelmuttern

ίο vorgesehen sind, eine einzige Bewegungsuntersetzung entstehen läßt, und die Kugelmutter- und Kugelspindelanordnungen bilden eine weitere Bewegungsuntersetzung, so daß eine Zweistufen-Bewegungsuntersetzung zwischen der Antriebswelle 143 und dem beweglichen Element 23 entsteht, neben einer Umsetzung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorschubeinrichtung zum Hin- und Herbewegen eines Elementes, insbesondere des Schlittens einer Werkzeugmaschine, mit einer Antriebseinrichtung für das Element, mit wenigstens zwei Gewindespindeln, die die Antriebseinrichtung mit dem Element verbinden, und mit einer das Spiel zwischen dem Element, den Gewindespindeln und der Antriebseinrichtung unabhängig von der Bewegungsrichtung beseitigenden Einrichtung, wobei die eine Gewindespindel auf Zug, die andere auf Druck vorbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (46, 48; 175, 176, 177) stillstehen und mit dem Element bewegbare Schraubenmuttern tragen bzw. fest mit dem beweglichen Element (23) verbunden sind und axial feststehende Schraubenmuttern (35, 36; 160, 161, 162) tragen, wobei die Schraubenmuttern unmittelbar von der Antriebseinrichtung (54; 143) angetrieben sind, so daß die Gewindespindeln zwei parallele Wege in der Kraftverteilung zwischen der Antriebseinrichtung (54; 143) und dem Element (23) bilden und daß zur Vorbelastung der Spindeln eine der Gewindespindeln (48; 176) an dem dem Element (23) benachbarten Ende mit einer die Winkelstellung dieser Spindel (48; 176) gegenüber der anderen Spindel (46) bzw. den anderen Spindeln (175, 177) verstellbaren Vorbelastungseinrichtung (62, 64, 67) versehen ist und die Vorbelastung auf die andere Gewindespindel oder die anderen Gewindespindeln über die Antriebseinrichtung übertragen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine drehbar gelagerte Antriebswelle (54) aufweist, durch die das -'5 Element (23) über die Spindeln (46, 48) und die Muttern (35,36) linear parallel zu den Gewindespindeln verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern an ihrem Außen- ■« umfang mit einer Schneckenverzahnung (58) versehen sind, die mit einer Antriebsschnecke in Eingriff steht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (46, 48) und die Muttern (35, 36) eine doppelte Untersetzung bewirken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (54) mit der Schnecke (58) zwischen den beiden Muttern (35,36) so der Gewindespindeln (46,48) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Gewindespindeln (175, 176, 177) mit Muttern vorgesehen sind, wobei eine Spindel-Mutter-Verbindung gegenüber den beiden anderen vorbelastet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (143) quer zu den Achsen der Gewindespindeln (175, 176, 177) und Muttern (160, 161, 162) angeordnet ist, wobei alle &o Gewindespindeln und Muttern in einer gemeinsamen Ebene liegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gewindespindeln (175, 176,177) mit der Vorbelastungseinrichtung versehen ist, wobei die Vorbelastungskraft auf die beiden anderen Gewindespindeln über die Antriebseinrichtung (147) übertragen wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung einen von einer Gewindespindel getragenen Flansch (62) mit bogenförmigen Langlöchern (64,65) aufweist, durch die sich Befestigungsschrauben (63) hindurcherstrecken, die in das Element (23) einschraubbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein von der Antriebswelle (54) getragenes Handrad (73).