DE2258578A1

DE2258578A1 - Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE2258578A1
Application number: DE19722258578
Authority: DE
Inventors: Pierre Armand Legueu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-04
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1974-03-14
Also published as: FR2198589A5

Description

Antriebsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung,, iasbesoa.«- dere für die geradlinige. Yersehiebuing von Arbeitstischen an Werkzeugmaschinen, wie Fräs-s, Schleif-, Hobelmas©hiaea_$ Drehbänken od. dgl©

Werkzeugmaschinen bestehen im allgemeinen einerseits aus einem am Boden befestigten Gehäase mit Arbeitstisch für das zu bearbeitende Werkstück^ das relativ zum Werk^@u| werden muß· In der Regel 'ist dabei der Arbeitstisoh über dem Gehäuse verschieblich angeordnet®

Für die Bewegung des Arbeitstisches sind dabei ja aaeh er-· forderlicher Länge des Arbeitsho.bes entsprechend lange Spindeln erforderlichj, deren Drehbewegung über ©ine Matter in eine Längsbewegung des Arbeitstisches umgesetzt

Durch die Länge der Spindeln ist as aaeisia uw©nsaieLbar_p

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die Spindeln Verformungen unterliegen, die für die Präzision der Verschiebebewegung nachteilig sind.

Außerdem unterliegen die Spindeln, insbesondere bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten einem beträchtlichen Verschleiß, der sich im Laufe der Zeit ebenfalls nachteilig auf die Präzision auswirkt·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben, d.ho, es soll eine Antriebsvorrichtung für bewegliche Teile an Werkzeugmaschinen der genannten Art geschaffen werden, durch die lange Spindeln entbehrlich werden und die bei vermindertem Verschleiß hohe Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichen·

Diese Aufgabe ist mit einer Antriebsvorrichtung nach der
Erfindung gelöst durch eine Spindel Sit Kugeln fahrbar in einer Zahnstange gelagert ist, wobei der Arbeitstisch der Spindel dem Tisch als Antrieb für die Verstellbewegung dient.

Vorzugsweise ist diese grundsätzliche Lösung derart ausgebildet, daß die Zahnstange zur Führung der auf Kugeln gelagerten Spindel als halbzylindrische Schale ausgebildet ist und daß der Teil der Spindel, der in die Zahnstange eingreift, durch eine Abdeckung in Form einer Halbechale überdeckt ist, die durch eine Keilverbindung mit dem Tisch in fester Verbindung steht.

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Die relativ kurze Antriebsvorrichtung mit ihrer in spezieller Weise ausgebildeten Spindel erstreckt sich also nicht mehr über die ganze Tiseh~ "bzw· Maschinenlänge, sondern steht in fester Verbindung mit dem Tiaeh und nimmt diesen

bei ihrer Bewegung über die in spezieller Weise ausgebildete Zahnstange mit·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend an Hand der seichnerisehen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert·

In dieser Darstellung zeigt

Pig· 1 einen Längsschnitt durch die Antribesvorrichtung Bit den benachbart zugeordneten Teilen der Werkzeugmaschine;

Pig, 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung etwa im Bereich des rechten Spindelendes gemäß Pig· I und

Pig· 5 schematisch einen Querschnitt durch die Gesamtanordnung der Antriebsvorrichtung im Bereich des Arbeitstisches einer Werkzeugmaschine.

Di· Antribesvorrichtung besteht aus einer Spindel 1 mit Kugeln 3,für eine Zahnstange 5 mit Kehlgewinde 4, in dem die Kugeln 3, was noch näher beschrieben wird, zirkulierend rollen können, wobei sich die Kugeln durch Rücklaufkanäle 18, 19 in der Spindel 1 in einem geschlossenen Kreislauf bewegen» Die Spindel 1 selbst ist für die Kugeln 3 mit

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einem entsprechenden Gewinde 2 versehen, dessen Profil in Anpassung an die Kugeln 3 halbrund gehalten und wobei der Gewindeschnitt derart ausgeführt ist_f daß die Hälfte der Kugeln 3 unter Druck auf das Gewinde 4 der Zahnstange 5 Berührungswinkel hat, die entgegengesetzt sind denen der anderen Hälfte der Kugeln.

Gemäß Figur 1 ergibt sich, daß die halbe untere Drehung bzw· der halbe untere Teil der Spindel 1 durch die Kugeln 3 im Gewinde 4 der Zahnstange 5 drehbar gelagert ist, wobei die sich in Drehung befindlichen Kugeln unter Druck und einer Winkelberührung von 45° an den Gewindeflanken abstützen* Diese typische Eigenschaft ist dargestellt durch Pfeile entgegengesetzter Richtung auf den beiden Gruppen der Kugeln auf der unteren Seite der Spindel 1, In der Tat hat die linke Gruppe der Kugeln einen Winkelkontakt von 45° auf der linken Seite der Zahnflanken der Zahnstange und auf den rechten Zahnflanken der Spindel, während die rechte Gruppe der Kugeln in Winkelkontakt mit den rechten Zahnflanken des Gewindes der Zahnstange und den linken Zahnflanken der Spindel steht·

Diese einander entgegengesetzten Winkelberührungen werden einfach dadurch erhalten, daß man an einer bestimmten Stelle der Spindel den Verlauf seines Gewindes derart variiert, daß die Resultante der beiden senkrechten Belastungen, nämlich einerseits die aus der Axialverschiebung resultierende Kraft und andererseits die aus der R^dialbelastung resultierenden Kraft in der Halbierenden des rechten Winkels liegt,

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den die Belastungen zueinander "bilden.

Me Zahnstange 5 "besteht je nach erforderlicher länge aus einer Reihe von Profilen in Halbschalenform, die auf einem Zahnstangenträger 6 befestigt sind, der mit einem Keil 7 am Gehäuse 8 der Maschine gesichert ist. Diese Zahnstange 5 mit konstanter Steigerung umgreift die halbe untere Spindel, während deren oberer Teil von einer halbzylindrischen Schale 9 übergriffen wird* die zwischen zwei Lagerbüchsen 10 eingespannt ist, mit denen sie ein einheitliches Ganzes bildet. Durch einen Keil 12 steht die Schale 9 in unverschieblicher Verbindung mit dem Arbeitstisch 12₀

Die Schale 9 und die Lagerbuchse 10 sind durch Schrauben 13 (nur eine ist dargestellt) verbunden, die Bohrungen 14 durchgreifen und parallel zur Spindelachse verlaufen«, Die Lagersitze 15 der Spindel 1 sitzen in Radial- und Axiallagern 16, die durch die Lagerbüchsen 10 in Stellung gehalten werden. Das eine Ende der Spindel 1 ist als Achsschenkel 17 ausgebildet, mit dem die Spindel in Drehung versetzt wird.

Die Lagerbüchsen 10 haben eine der Schalenform der Zahnstange 5 angepaßte Gestalt, und mit ihrem Oberteil sind sie am Arbeitstisch 11 fixierte

Die Spindel 1 hat einen axialen Kanal 18 für den Rücklauf der Kugeln 3, der in Verbindung steht mit zwei Rücklaufkanälen 19 _t

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die mit Hülsen 20 ausgekleidet sind· Die Übergangsatellen der Kanäle 18,19 sind dureh Führungsstücke 21 gebildet, die derart in die Spindel 1 eingepaßt und ausgebildet sind, daß sich glatte Übergänge 22 ergeben und daß ihre Enden (siehe Figo 2) nicht über den Außenumfang der Spindel herausragen. Dadurch wird einerseits ein glatter Übergang der Kugeln von einem Kanal in den anderen und aus den Gewindegängen in die Kanäle bzw_e umgekehrt gewährleistete

Die Spindel mit den Kugeln, in Längsrichtung auf der festen Zahnstange 5 beweglich, dient also gewissermaßen als Fahrzeug für den ganzen beweglichen Teil bzw. Arbeitstisch, der durch den Keil 12 mit der Halbschale 9 in fester Verbindung steht.

Die Spindel 1 mit den Kugeln 3 wird unter Druck auf der Zahnstange 5 durch den beweglichen Arbeitstisch 11 und die Lagerbüchsen 10 gehalten. Auf diese Weise sind die Kugeln 3ι die sich auf der oberen Seite der Spindel befinden, ständig einem radialen Druck unterworfen, wie duroh die auf den Kugeln dargestellten Pfeile veranschaulicht, wobei diese radiale Belastung senkrecht zur Spindelacnse gerichtet ist. Die Längsfläcnen 24 der Zahnstange 5 (Fig. 2) verlaufen parallel zu den Längsflächen der Schale 9· Man kann zweckmäßig zwischen den Flächen 24,25 ein leichtes Spiel lassen, um dadurch jedes Hängenbleiben bei der Bewegung der* Kugeln an dieser Stelle zu vermeiden·

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Wie in Fig« 3 verdeutlicht, wird die auf die Spindel über die Kugel 1 ausgeübte Belastung geregelt mittels Rollenleisten 26, die man zwischen dem beweglichen Tisch 11 und dem Gehäuse 8 einschaltete

Durch diese Ausbildung der Antriebsvorrichtung wird nicht nur die Lebensdauer der Maschine verlängert, sondern es werden auch Leistungssteigerungen auf Grund erhöhter Geschwindigkeiten ermöglicht die die Kugeln aus gehärtetem Stahl zulassen« Im übrigen schaltet die Tatsache, daß die Spindel ständig unter radialem Druck arbeitet, sich einstellende Toleranzen als Verursacher eines meist vorzeitigen Verschleißes aus«,

Schließlich werden die RISIKEN der Erhitzung oder der Abnutzung unter diesen Bedingungen sehr zufriedenstellend vermieden. Man schaltet ebenso dank der Benutzung einer kurzen Spindel mit Kugeln auf einer profilierten Zahnstange die Probleme der Verformung oder einer Auslängung, wie sie bei gebräuchlichen Spindeln auftreten, aas.

Die Drehung der Spindel 1 kann entweder von einem, wie angedeutet, am Arbeitstisch sitzenden Antrieb aus erfolgen, es ist aber auch möglich, den Achssehenkel 17 entsprechend zu verlängern und keilwellenartig auszubilden, wobei dann die Keilwelle von einem entsprechend angepaßten stationären Antrieb gedreht werden kann.

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Claims

Patentansprüche:

( 1. !Antriebsvorrichtung, insbesondere für die geradlinige Verschiebung von Arbeitstischen an Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch eine Spindel (1) die mit Kugeln (3) fahrbar in einer Zahnstange (5) gelagert ist, wobei der Arbeitstisch (11) der Spindel (1) derart zugeordnet ist, daß die Spindel dem Tisch als Fahrzeug für die Verstellbewegung diente

2„Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzei ohne t, daß die Zahnstange (5) zur Führung der auf Kugeln (5) gelagerten Spindel (1) als halbzylindrische Schale ausgebildet ist und daß der Teil der Spindel, der in die Zahnstange eingreift, durch eine Abdeckung in Form einer Schale (9) überdeckt ist, die durch eine Keilverbindung mit dem Tisch in fester Verbindung steht·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (1) mit einen sich in axialer Richtung erstreckenden Kugelrückfuhrkanal (18) versehen ist, dessen Enden in Kanalverschlußstücke (21) übergehen, in denen Kanalbögen (22) für den Übergang in etwa radiale, mit Führüngsstücken (20) versehene Kanäle (19) angeordnet sind₀

4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalverschlußstücke (21), die

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an den Enden der Spindel (1) angeordnet sind, in ihrer Form der Spindel überstandsfrei angepaßt sind«

Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die als Lagersitze (15) ausgebildeten Enden der Spindel (l) in Lagerbüchsen (10) mit Lagern (16) gelagert sind, welche Büchsen (10) in ihrer äußeren Form einerseits der Zahnstange (5) und andererseits dem Arbeitstisch (11) angepaßt sindo

6. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 5s> dadurch gekennz eiohnet_s daß die obere Hälfte der Spindel (l) von einer halbzylindrischen, die Kugeln (3) radial belastenden Schale (9) übergriffen ist, die zwischen den Lagerbüchsen (10) eingespannt ist„

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Hälfte der Spindel (1) innerhalb der Zahnstange (5) mit den Kugeln (3) derart drehbar gelagert ist, daß die Andruckkraft der Kugeln einerseits an den Gewindegängen der Spindel (1) und andererseits an denen der Zahnstange (5) unter 45° wirkte

Vorrichtung nach Anspruch 7_f dadurch gekennz e i c h η e t, daß das Profil des .Spindelgewindes halbkreisförmig ausgebildet und der Verlauf des Gewindes eine Änderung derart aufweist, daß die Kugeln in zwei Gruppen

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mit entgegengesetzter Wirkrichtung unter 45° der Belastuns- geteilt sind.

β Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (1) mit den Kugeln (3) auf der Zahnstange (5) unter Belastung gehalten ist durch vorgespannte Rollenleisten (26), die zwischen dem beweglichen Arbeitstisch (11) und dem Maschinengehäuse (8) angeordnet sind»

Oo Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch. gekennzeichnet, daß die längsf lachen (⁹5) d*i^v> Schale (9) kontaktfrei den Längsflächen (24) der Z&hnstarge (5) zugeordnet sindo

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