DE2404930B2

DE2404930B2 - Vorschubvorrichtung zum verschieben eines beweglichen teiles gegenueber einem ortsfesten teil

Info

Publication number: DE2404930B2
Application number: DE19742404930
Authority: DE
Inventors: Walter Ebnat Lüthi (Schweiz)
Original assignee: Werkzeugjnaschinenfabrik OerJikon-Bührle AG, Zürich (Schweiz)
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1976-09-16
Also published as: CH563541A5; GB1409403A; DE2404930A1; JPS49116459A; US3934483A

Description

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schinenbett 1 ist eine Gewindespindel 6 an ihren beiden Enden drehbar gelagert. In der Zeichnung ist nur die eine Lagerung dargestellt Der Schlitten 4 weit eine auf die Gewindespindel 6 aufgeschraubte Mutter 5 auf.

Gemäß F i g. 2 hat die Mutter 5 einen ringförmigen Flansch 7 mit zwei Stirnflächen 8,9, auf welchen sich je ein Ring 10, 11 mit sechs segmentförmigen öltaschen 12, 13 axial abstützt. Die Ringe 10, 11 ragen in ringförmige Nuten 14,15 des Schlittens 4 hinein. Die mit Dichtungen versehenen Ringe 10, 11 begrenzen in den Nuten 14, 15 Kammern 16, 17, die mit öl gefüllt sind. Ferner weit die Mutter 5 zwei diametral einander gegenüberliegende Ansätze 18, 19 auf. Auf jeder zur Spindelachse senkrechten Fläche 20,21 des Ansatzes 18 einerseits und auf dem Schlitten 4 andererseits stützt '5 sich eine Kalotte 22,23 ab. Die Kalotten 22,23 weisen je zwei öltaschen 24,26 und 25,27 auf. Die Öhasche 26 der Kalotte 22 ist über eine Leitung 28 mit der Kammer 16 verbunden, welche zu dem Ring 10 gehört, der sich in der gleichen Richtung auf der Mutter 5 abstützt wie die Kalotte 22. Die öltasche 27 der Kalotte 23 ist über eine Leitung 29 mit der Kammer 17 verbunden, welche zu dem Ring 11 gehört, der sich in der gleichen Richtung auf der Mutter 5 abstützt wie die Kalotte 23.

Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckölquel-Ie ist über Leitungen 55,56 und über Drosseln 51,52 mit dem öltaschen 24, 25, 26, 27 der Kalotten 22, 23 und über Leitungen 28, 29 mil den öltaschen 12, 13 und Kammer 16,17 der Ringe f4,15 verbunden.

Gemäß Fig. 3 stützt sich einerseits auf jeder zur Spindelachse parallelen Fläche 30, 31 des Ansatzes 18, andererseits auf dem Schlitten 4 eine Kalotte 32, 33 ab. Die Kalotten 32,33 weisen je zwei öltaschen 34,36 und 3^. ?7 i-'uf. Auf jeder zur Spindelachse parallelen Fläche 40, 41 des Ansatzes 19 einerseits und auf einem Kolben 46, 47 andererseits stützt sich eine Kalotte 38, 39 ab. Jeder Kolben 46,47 befindet sich in einem zylindrischen Raum 48,49 des Schlittens 4.

Die öltasche 36 der Kalotte 32 ist über eine Leitung

57 mit dem zylindrischen Raum 49 verbunden, in dem sich der Kolben 47 befindet.

Die öltasche 2\7 der Kalotte 33 ist über eine Leitung

58 mit dem zylindrischen Raum 48 verbunden, in dem sich der Kolben 4¹S befindet.

Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckölquel-Ie ist über Leitungen 59,60 und über Drosseln 53, 54 mit den öl laschen 34,35,36,37 der Kalotten 32,33 und über die Leitungen 57, 58 mit den zylindrischen Räumen 48, 49 verbunden.

Die Kolben 46, 47 weisen eine nicht dargestellte Bohrung auf, die die zylindrischen Räume 48,49 mit den öltaschen 44, 4!$ der Kalotten 38, 39 verbinden. Bei sämtlichen Kalotten der ganzen Vorrichtung sind ihre beiden öltaschen über eine nicht dargestellte Bohrung miteinander verbunden. Auch die Ringe 10, 11 weisen eine nicht dargestellte Bohrung auf, die öltaschen 12,13 mit den Kammern 16,17 verbinden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Stellt sich der Schlitten 4 gegenüber der Gewindespindel 6 schräg, so stellen sich auch dementsprechend die aus der Fig.2 ersichtlichen Ringe 10, 11 schräg in den ringförmigen Nuten 14,15 des Schlittens 4. Dadurch wird weiterhin die Kraftübertragung von der Schraubenfläche der Gewindespindel 6 auf die Schraubenfläche der Mutter 5 gleichmäßig erfolgen.

Eine beim Vorschub des Schlittens 4 auftretende Axialkraft bewirkt entsprechende Änderung der Spalthöhen und Druckverhältnisse in den öltaschen 24, 25, 26,27 der sich am Ansatz 18 abstützenden Kalotten 22, 23. Wirkt z. B. die Axialkraft in der Richtung, daß in der öltasche 26, die sich zwischen der Kalotte 22 und dem Schlitten 4 befindet, der Öldruck erhöht wird, so wird dieser erhöhte Druck von der öltasche 26 über Leitung 28 in die Kammer 16 zwischen dem Ring 10 und dem Schlitten 4 übertragen. Somit wird auf den Ring 10 eine der Axiaikraft entsprechende Gegenkraft ausgeübt. Bei einer in der anderen Richtung wirkenden Axiaikraft erhöht sich der Öldruck in der öltasche 27, die sich zwischen der Kalotte 23 und dem Schlitten 4 befindet und dieser Druck wird über Leitung 29 in die Kammer 17 zwischen dem Ring 11 und dem Schlitten 4 übertragen. Auf den Ring 11 wird eine der Axialkraft entsprechende Gegenkraft ausgeübt. Dadurch wird die axiale Steifigkeit der Vorschubvorrichtung gewährleistet.

Ein beim Vorschub des Schlittens 4 von der Gewindespindel 6 auf die Mutter 5 übertragenes Drehmoment bewirkt entsprechende Änderungen der Spalthöhen und Druckverhältnisse in den öhaschen 34, 35, 36, 37 der sich am Ansatz 18 abstützenden Kalotten 32, 33. Tritt z. B. ein Drehmoment in der Drehrichtung auf, daß der Öldruck in der öltasche 36, die sich zwischen der Kalotte 32 und dem Schlitten 4 befindet, erhöht wird, (gemäß F i g. 3 Drehmoment im Uhrzeigersinn) so wird dieser erhöhte Druck über Leitung 57 in die Kammer 49 beim Kolben 47 übertragen, welcher in entgegengesetzter Drehrichtung als das ausgeübte Drehmoment auf die Mutter 5 wirkt. (In Fig. 3 Gegenuhrzeigersinn). Einem Drehmoment wird durch den Kolben 47 ein gleich großes Gegendrehmoment erzeugt, so daß auf die Spindelachsc keine Querkräfte wirken.

Bei entgegengesetzter Drehrichtung des Drehmomentes wird Öldruck in der Öltasche 37 der Kalotte 33 erhöht und über Leitung 58 in die Kammer 48 beim Kolben 46 übertragen. Der Kolben 46 erzeugt zu dem ausgeübten Drehmoment ein gleich großes Gegendrehmoment, so daß keine Querkräftc auf die Spindelachse wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorschubvorrichtung zum Verschieben eines beweglichen Teiles gegenüber einem ortsfesten Teil, mit einer im ortsfesten Teil gelagerten Gewindespindel und einer im beweglichen Teil kardanisch gelagerten Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (5) über zwei zur Spindelachse konzentrische Ringe (10, 11) in dem beweglichen Teil (4) hydrostatisch gelagert ist und die Ringe (10, U) sich einerseits auf zur Spindelachse senkrechten und zueinander entgegengesetzt gerichteten Flä chen (8, 9) der Mutter (5) radial verschiebbar hydrostatisch abstützen und andererseits je ^;n eine ringförmige Nut (14, 15) des beweglichen Teils (4) hineinragen und in axialer Richtung hydraulisch gehalten sind, wobei zwischen Nut (14,15) und Ring (10, 11) genügend Spiel zum Schrägstellen des Ringes (10,11) in der Nut (14,15) vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (5) außerdem zwei diametral gegenüberliegende Ansätze (18, 19) aufweist, mit je zwei zueinander und zur Spindelachse parallelen Flächen (30, 31, 40, 41) zur Aufnahme des durch die Gewindespindel (6) auf die Mutter (5) ausgeübten Drehmomentes und daß die Flächen (30, 31) des ersten Ansatzes (18) sich hydrostatisch auf Kalotten (32,33) abstützen, die in dem die Mutter (5) aufnehmenden beweglichen Teil gelagert sind, und daß die Flächen (40, 41) des zweiten Ansatzes (19) sich hydrostatisch über Kalotten (38, 39) auf zwei gegenüberliegenden, senkrecht zu diesen Flächen (40, 41) angeordneten, im beweglichen Teil geführten Kolben (46,47) abstützen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden r.ind, um eine axiale Verschiebung der Mutter (5) gegenüber dem beweglichen Teil (4) zu verhindern, enthaltend zwei Kalotten (22, 23), welche sich einerseits axial an einem der genannten Ansätze (18 oder 19) und andererseits am beweglichen Teil (4) hydrostatisch abstützen, wobei die sich in einer Richtung auf die Mutter (5) abstützende Kalotte (22 oder 23) mit dem sich in gleicher Richtung auf die Mutter (5) abstützenden Ring (10 bzw. II) hydraulisch verbunden ist, indem die Oltaschen (26, 27) zwischen der Kalotte (22 bzw. 23) und dem beweglichen Teil (4) mit der Kammer (16, 17) zwischen Ring (10 bzw. 11) und beweglichen Teil (4) über je eine Leitung (28 bzw. 29) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß jeder der in einer Richtung auf den zweiten Ansatz (19) wirkenden Kolben (46 bzw. 47) in einem zylindrischen Raum (48 bzw 49) im beweglichen Teil (4) angeordnet ist, welcher Raum (48 bzw. 49) über eine Leitung (57 bzw. 58) mit einer Ohasche (36 bzw. 37) einer am erstgenannten Ansatz. (18) auf der entgegengesetzten Seite anliegenden Kalotten (32 bzw. 33) hydraulisch verbunden ist.

5. Vorschubvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf den Vorschubantrieb eines auf dem Bett einer Werkzeugmaschine verschiebbaren Schlittens.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorschubvorrichtung zum Verschieben eines beweglichen Teiles gegenüber einem ortsfesten Teil, mit einer in einem Teii gelagerten Gewindespindel und einer im anderen Teil kardanisch gelagerten Mutter.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DTPS 7 15 919) ist die Mutter zylindrisch geformt, wobei das Gewinde quer zu ihrer Achse angeordnet ist, und in einem Körper untergebracht, der seinerseits zylindrisch geformt ist, wobei die Zylinderachse der Mutter als auch die Gewindespindelachse senkrecht zur Zylinderachse des Körpers angeordnet sind.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß zur Anpassung der Spindelmutter-Achse an die Lage der Spindelachse wegen der großen Reibung zwischen den genannten Teilen große Kräfte zu überwinden sind, so daß die gewünschte Anpassung nur unvollständig erfolgt, daher wird beim Schrägstellen des Schlittens gegenüber der Spindelachse die Spindel deformiert. wodurch zwischen Spindel und dem Schlitten, außer dazu Vorschubbewegung notwendigen Axialkraft, unerwünschte Querkräfte wirken. Damit ist auch die erreichbare Präzision der Schlittenbewegung stark beeinträchtigt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Reibungskräfte möglichst klein zu halten und trotzdem eine hohe Steifigkeit der Vorschubvorrichtung in Bewegungsrichtung zu garantieren.

Erfindungsgemäß wird, ausgehend von der Einrichtung nach der DT-PS 7 15 919, diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 genannten kennzeichnenden Mitteln gelösi.

Hydrostatische Lagerungen der Mutter für Leitspin dein sind an sich bekannt (DT-OS 18 09 229). Sie weisen jedoch keine kardanische Lagerung auf, wodurch die beschriebene Anpassung der Spindelmutter-Achsr un die Lage der Spindelachse nicht möglich ist.

Auch das von der Gewindespindel auf die Mutter übertragene Drehmoment kann beim Schrägstellen des Schlittens gegenüber der Spindtlachse eine Querkraft. auf den Schlitten ausüben. Auch diese durch das Drehmoment erzeugte Querkraft kann vermieden werden, indem vorzugsweise die Mutter zwei diametral gegenüberliegende Ansätze aufweist, mit je zwei zueinander und zur Spindelachsie parallelen Flächen zur Aufnahme des durch die Gewindespindel auf die Mutter ausgeübten Drehmomentes und daß die Flächen des ersten Ansatzes sich auf Kalotten abstützen, die in dem die Mutter aufnehmenden Teil gelagert sind und daß die Flächen des zweiten Ansatzes sich hydrostatisch über Kalotten auf zwei gegenüberliegenden, senkrecht zu diesen Flächen angeordneten, im beweglichen Teil geführten Kolben abstützen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden ausführlich beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Anordnung einer in einem Werkzeugmaschinenbett gelagerten Gewindespindel und eines auf diesem Werkzeugmaschinenbett geführten, mit einer Mutter versehenen Schlittens in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Schlitten mit der Mutter auf der Gewindespindel längs der Spindelachse, F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie 111111 in F i g. 2, F i g. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV in F i g. 2.

Gemäß Fig. 1 weist ein Werkzeugmaschinenbett 1 zwei Führungsbahnen 2,3 aut. Lin Schlitten 4 stützt sich ..luf diesen Rihrungsbahnet; 2, 3 ab. In; W er