DE2310992C3 - Antriebsvorrichtung für Schlitten an Werkzeugmaschinen mit einem Schraubspindeltrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Schlitten an Werkzeugmaschinen mit einem Schraub- s" spindeltrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen werden spielfreie Schraubspindeltriebe hoher Steifigkeit gefordert. Dies führt jedoch dazu, daß bereits geringfügige Ausrichtungsfehler zwischen >s Schraubspindel und Spindelmutter erhebliche radiale Spannungen zur Folge haben. Diese Spannungen beeinträchtigen die Genauigkeit der Bewegung und die Lebensdauer der Antriebsvorrichtung.

Diesen Nachteil hat man z. B. dadurch zu beseitigen <η> versucht, daß man eine langwierige und kostspielige Justierung vornahm, oder indem man eine ausreichend lange Schraubspindel verwendete, deren elastische Verformung die Fluchtungsfehler zwischen Schraubspindel und Spindelmutter aufnahm. <>⁵

Ein anderer Weg wurde mit der zur Gattungsbildung herangezogenen US-PS 33 98 598 beschritten, bei der die Spindelmutter mittels einer Doppelkardangelenk-Aufhängung am Werkzeugmaschinenschlitten befestigt ist. Diese Aufhängung erfolgt mittels eines plattenförmigen Zwischenstücks, das mit seinem einen Ende an den Schlitten angeschraubt ist und an seinem anderen Ende die Spindelmutter trägt Dazwischen ist das plattenförmig«: Zwischenstück quer zur Mittelachse der Spindelmutter geschlitzt, so daß das Zwischenstück in drei starre Abschnitte unterteilt ist, die durch Zwischenstege zusammenhäangen. Die Zwischenstege lassen gegenseitige Bewegungen der einzelnen Zwischenstückabschnitte nach allen Richtungen zu, d. h. sie verhalten sich wie Kardangelenke. Die Bewegungsfreiheit senkrecht zur Ebene des plattenförmigen Zwischenstücks ist dadurch gewährleistet, daß ausreichend Spiel zur angrenzenden Wand des Schlittens bzw. der Spindelmutter belassen ist

Die beschriebene Aufhängung ermöglicht es zwar, Fluchtungsfehler zwischen Schraubspindel und Schlitten-Fahrbett auszugleichen, sie dürfte jedoch für Präzisionswerkzeugmaschinen ungeeignet sein. Die Zwischenstege des Zwischenstücks lassen nämlich sowohl Drehbewegungen der Spindelmutter um ihre eigene Mittelachse als auch axiale Dehnungsbewegungen bei unterschiedlicher Belastung des Schlittens zu. Beides hat Fehler in der Positionierung des Schlittens zur Folge.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung die Doppelkardangelenk-Aufhängung für die Spindelmutter dahingehend zu verbessern, daß eine höhere Präzision bei der Positionierung des Werkzeugmaschinenschlittens erreicht wird und die Aufhängung sich damit insbesondere für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen eignet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit der verbesserten Doppelkardangelenk-Aufhängung zeichnet sich durch eine hohe Dreh- und Längssteifigkeit aus, ohne daß die Beweglichkeit der »Kardangelenke« beeinträchtigt ist. Dies wird einerseits durch Ausbildung des Zwischenstücks als ein die Spindelmutter konzentrisch umgebendes geschlitztes Rohrstück und andererseits durch Vorspannen dieses Rohrstücks erreicht. Bei Erzielung einer hohen Präzision in der Positionierung des Schlittens werden Fluchtungsfehler voll ausgeglichen. Hervorzuheben ist auch die kompakte Bauart der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und

F i g. 2 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.

Die dargestellte Antriebsvorrichtung für Schlitten an Werkzeugmaschinen weist ein Rohrstück 1 auf, das ein Aufnahmegehäuse 2 einer Spindelmutter 3 konzentrisch umgibt. In dem Rohrstück 1 sind zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Gruppen von je vier querverlaufenden Einschnitten vorgesehen, von denen sich in benachbarten Parallelebenen, um 90° versetzt, jeweils zwei Einschnitte Xa bzw. 16 gegenüberstehen. Diese beiden Gruppen von Einschnitten unterteilen das Rohrstück 1 in drei starre Abschnitte, die durch

ringförmige Zwischenstege zusammenhängen. Diese ringförmigen Zwischenstege bilden Kardangelenke mit jeweils zwei Gelenkpunkten auf der Achse der Schraubspindel 4.

Das Gehäuse 2, in dem die Spindelmutter 3 durch eine Hohlschraube 5 mit Vorspannung aufgenommen ist, ist an einem Ende des Rohrstücks 1 beispielsweise mittels eines verklebten Außengewindes 6 befestigt Mit seinem anderen Ende ist das Rohrstück 1 durch eine Schraube 7 an dem zu bewegenden Schlitten 8 angebracht Dank ι ο seiner Doppelkardangelenk-Aufhängung kann das Gehäuse 2 mit der Spindelmutter 3 sowohl Radialbewegungen als auch Abbiegebewegungen um senkrecht zu der Schraubspindelachse liegende Achsen ausführen.

Die Einschnitte Sa und \b führen zu einer gewissen Elastizität des Rohrstücks 1 in axialer Richtung. Zur Gewährleistung ausreichender axialer Steifigkeit wird dem Rohrstück eine Vorspannung erteilt indem das Gehäuse 2 mittels eines schwimmenden Widerlagers 9, 10 belastet wird, das gegen eine in da.; Rohrstück 1 geschraubte Hohlschraube 10 abgestützt ist.

Das schwimmende Widerlager 9,10 weist einen Ring 9 auf, der an jeder Seite mit zwei Sacklöchern versehen ist die diametral liegen und auf der einen Seite um 90° gegenüber denjenigen der anderen Seite versetzt sind. In diesen Löchern, die auf der einen Seite mit 11, auf der anderen Seite mit 12 bezeichnet sind, stecken mit Spiel Stützzapfen 13 mit kugelförmigen Stirnflächen, deren Durchmesser im wesentlichen gleich der Zapfenlänge ist Die Stützzapfen 13 gestatten, gleichzeitig Translations- und Kippbewegungen des Aufnahmegehäuses 2 aufzufangen.

Mit der in das Rohrstück 1 einschraubbaren Hohlschraube 10 wird die axiale Verformung der ringförmigen Zwischenstege des Rohrstücks 1 beeinflußt, die die Wirkung einer Feder haben. Die Dehnungsverformung des Rohrstücks 1 wird im Falle einer Überbeanspruchung durch eine Schulter 14 an dem Schlitten 8 begrenzt die ein Spiel 15 zuläßt

Die Stützzapfen 13 können bei der Montage in ihren Sacklöchern 11, 12 durch elastische Ringe 16 aus Synthesekautschuk od. dgL axial zentriert gehalten sein, um Ktemmwirkungen in den Extremlagen und den Widerstand gegen Querverschiebungen herabzusetzen.

Gemäß der in Fig.2 wiedergegebenen zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Rohrstück 1 nicht mehr mittels der als Feder wirkenden ringförmigen Zwischenstege des Rohrstücks 1 vorgespannt, sondern es ist ein zweites, dem ersten Widerlager entgegenwirkendes Widerlager 9a gleicher Art vorgesehen, das an der anderen Seite des Gehäuses 2 angeordnet ist und sich gegen eine Hohlschraube 5a und eine Scheibe 18 stützt die in ein Schulterteil des Schlittens 8a gelegt ist Die Einstellung der Vorspannung erfolgt wieder mittels der Hohlschraube 10. Bei dieser Bauweise wird die axiale Steifigkeit der Vorrichtung verdoppelt und die aufzunehmenden Kräfte sind weniger hoch.

Wegen der Länge der Zapfen 13 können an deren Ende sphärische Flächen für rollende Berührung mit relativ großem Radius vorgesehen werden, so daß die Durchfederung an den Kontaktpunkten verringert wird. Die resultierende größere Breite des Ringes 9 erhöht seine Steifigkeit entsprechend.

Das Gehäuse 2, das Widerlager 9 und die Hohlschraube 10 sind zweckmäßigerweise im Innern des Rohrstücks 1 untergebracht, woraus sich eine kompakte Bauweise ergibt.

Dichtungsmittel 17 an der Austrittsstelle der Schraubspindel 4 sind an beiden Enden der Antriebsvorrichtung angebracht und zwar bei der Ausführungsform nach F i g. 1 einerseits an der Innenseite der Hohlschraube 10 und andererseits an der Innenseite der Hohlschraube 5, bei der Ausführungsform nach F i g. 2 einerseits an der Innenseite der Hohlschraube 10 und andererseits an der Innenseite des Schlittens 8a.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

23 10 Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Schlitten an Werkzeugmaschinen mit einem Schraubspindeltrieb, der für .■> die Spindelmutter eine Doppelkardangelenk-Aufhängung mit einem Zwischenstück aufweist, an dessen einem Ende die Spindelmutter befestigt ist und das mit seinem anderen Ende am Werkzeugmaschinenschlitten angebracht ist, wobei das Zwischen- ι ο stück durch Schlitze in drei starre Abschnitte unterteilt ist, die durch Kardangelenke bildende Zwischenstege zusammenhängen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück ein das Aufnahmegehäuse (2) der Spindelmutter (3) konzen- ι s t risen umgebendes Rohrstück (1) ist, in dem zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Gruppen von je vier querverlaufenden Einschnitten (Sa, Xb) vorgesehen sind, von denen sich in benachbarten Parallelebenen, um 90° versetzt, jeweils zwei :> <> Einschnitte gegenüberstehen, und daß die axiale Steifigkeit des Rohrstücks durch ein einstellbares Widerlager (9, 10) gewährleistet ist, das dem Rohrstück eine Vorspannung über einen Ring (9) erteilt, der auf beiden Seiten in diametral liegenden ?s Sacklöchern (11,12), die auf der einen Ringseite um 90° gegenüber den Löchern der anderen Ringseite versetzt sind, Stützzapfen (13) aufnimmt.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützzapfen (13) mit kugelförmigen Stirnflächen enden, deren Durchmesser im wesentlichen gleich der Länge der Stützzapfen ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützzapfen (13) bei der i-s Montage in ihren Sacklöchern (11, 12) durch elastische Ringe (16) axial zentriert gehalten sind.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegehäuse (2) der Spindelmutter (3) in dem Rohrstück ^ (1) zwischen zwei schwimmend gelagerten Widerlagern (9,9a^qucrbeweglich angeordnet ist, von denen das eine sich an dem Rohrstück (1) und das andere sich an dem Werkzeugmaschinenschlitten (Sa) abstützt. 4s