DE2700173B2 - Vorrichtung zum Lagern einer Schraubenspindel, insbesondere einer Vorschubspindel in einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lagern einer Schraubenspindel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 36 40 138 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das verschiebefest mit der Schraubenspindel verbundene Teil ein an der Schraubenspindel befestigter Kolben, der sich mit der Schraubenspindel dreht und in einer Bohrung im ortsfesten Lagerteil sitzt. Die zwei Kammern werden von den beiden Stirnseiten des Kolbens und den Endflächen der Bohrung gebildet. Zwischen dem Kolbenumfang und der Wand der Bohrung besteht ein Zwischenraum. Dieser Zwischenraum sowie die beiden Kammern sind mit hydraulischem Fluid gefüllt, das ständig von einer Pumpe in den Zwischenraum nachgeliefert wird. Dieser Zwischenraum bildet außerdem den hydraulischen Widerstand zwischen den zwei Kammern. Die beiden Kammern sind über Ringspalte am Außenumfang der Schraubenspindel nach außen entlüftet. Wenn die Schraubenspindel und somit der mit ihr fest verbundene Kolben Axialschwingungen höherer Frequenz ausführt, werden diese vom hydraulischen Fluid in den beiden Kammern gedämpft, da das hydraulische Fluid beim Ausströmen und Einströmen in die Kammern von der Drosselwirkung des Zwischenraumes und der Ringspalte behindert wird. Bei Axialverschiebungen des Kolbens mit sehr niedriger Frequenz, wie sie beispielsweise bei einer thermischen Ausdehnung der Schraubenspindel auftritt, wird die Verschiebung des Kolbens jedoch nicht behindert. Auf diese Weise werden Axialschwingungen höherer Frequenz gedämpft, über längere Zeit erfolgende Längenänderungen der Schraubenspindel jedoch nicht verhindert Da die Dämpfungseinrichtung somit bei höheren Frequenzen in Axialrichtung steif ist, ist die Schraubenspindel bei diesen Frequenzen an beiden Enden axial unverschiebbar gelagert, was zur Erhöhung der Genauigkeit des mit der Schraubenspindel bewirkten Antriebs beiträgt

Der hydraulische Widerstand der bekannten Vorrichtung, durch den die Dämpfungskennlinie der Dämpfungseinrichtung bestimmt wird, ist jedoch nicht konstant, da die Schraubenspindel — und somit auch der an ihr befestigte Kolben — einerseits auch Radialschwingungen ausführt und andererseits thermischen Abmessungsänderungen unterliegt, so daß sich im Betrieb der Zwischenraum zwischen der Umfangsfläche des Kolbens und der Innenwand der Bohrung und somit der hydraulische Widerstand ändert Mit dem hydraulischen Widerstand ändert sich jedoch auch die Grenzfrequenz, die die Bereiche mit und ohne Dämpfung trennt, d. h. den Bereich, in dem die Lagerung am zweiten Ende der Schraubenspindel steif sein soll, und den Bereich, in dem die Lagerung der Schraubenspindel unsteif sein soll. Die Ungenauigkeit der Grenzfrequenz, die bei der bekannten Vorrichtung vorhanden ist, mag annehmbar sein, wenn die zu trennenden Frequenzbereiche weit auseinander liegen. Dies ict jedoch beispielsweise dann nicht mehr der Fall, wenn die Schraubenspindel am zweiten Ende auch bei den Schwingungsfrequenzen steif gelagert sein soll, die durch den Antrieb der Schraubenspindel hervorgerufen werden und im allgemeinen zwischen drei und vier Hz liegen. Außerdem ermöglicht die bekannte Vorrichtung praktisch keine nachträgliche Änderung oder Anpassung der Grenzfrequenz an bei einer bestimmten Werkzeugmaschine vorhandene Bedingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung so auszubilden, daß eine genauere Festlegung des hydraulischen Widerstandes möglich ist und daß sich dieser im Betrieb möglichst wenig verändert

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist dafür gesorgt, daß der hydraulische Widerstand von Schwingungen und thermischen Abmessungsänderungen der Schraubenspindel unabhängig ist, da der den hydraulischen Widerstand zusammen mit der Bohrung bestimmende Kolben nicht mit der Schraubenspindel verbunden ist und weder an deren Drehung noch an deren Schwingungen teilnimmt Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung allein durch Auswechseln des Kolbens eine Änderung und Anpassung des hydraulischen Widerstandes und somit der Grenzfrequenz.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung «um Lagern einer Schraubenspindel,

F i g. 2 eine vergrößerte, ausschnittsweise Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Lagern einer Schraubenspindel.

Eine in F i g. 1 dargestellte Schraubenspindel 6, die

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beispielsweise die Vorschubspindel einer Werkzeugmaschine ist, treibt einen Schlitten 8 an, der über eine Mutter 7 mit der Schraubenspindel 6 verbunden ist. Die Schraubenspindel 6 ist an ihrem ersten, in F i g. 1 rechten Ende auf herkömmliche Weise mit Hilfe von zwei Axiallagern 1 und einem Radiallagür 2 gelagert. An ihrem zweiten, in F i g. 1 linken Ende weist die Schraubenspindel 6 ein Radiallager 2 sowie zwei Axiallager 1 und eine Dämpfungseinrichtung auf. Die Axiallager 1 am zweiten Ende der Schraubenspindel 6 stützen vieh einerseits an der Schraubenspindel und andererseits an einer axial verschiebbaren Hülse 3 ab, die fest mit einem Kolbenelement 4 verbunden ist, das in einem Gehäuse 5 gleitend verschiebbar ist, das am Rahmen der Maschine befestigt ist. Das Kolbenelement 4 bildet somit ein verschiebefest mit der Schraubenspindel 6 verbundenes Teil, das in dem ein ortsfestes Lagerteil bildenden Gehäuse 5 zwei Kammern 9 und 10 abteilt. Die Kammern 9 und 10 sind mit hydraulischem Fluid gefüllt und über einen hydraulischen Widerstand R miteinander verbunden. Die vom Kolbenelement 4 und dem Gehäuse 5 abgeteilten Kammern 9 und 10 bilden zusammen mit dem hydraulischen Widerstand R eine Dämpfungseinrichtung, die Schwingungen höherer Frequenz unterdrückt und damit für eine steife Lagerung des zweiten Endes der Schraubenspindel 6 bei diesen höheren Frequenzen sorgt Die Versorgung der Kammern 9 und 10 mit hydraulischem Fluid erfolgt aus einem Behälter 11 über zwei Absperrventile 12.

Bei der in F i g. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform weist die Schraubenspindel 6 an ihrem zweiten Ende zwei Radiallager 2 sowie zwei Axiallager 1 auf. Zwischen den beiden Axiallagern 1 sitzt ein Ring 13, der bei dieser Ausführungsform das verschiebefest mit der Schraubenspindel 6 verbundene Teil bildet und gleiche Funktion wie die Hülse 3 und das Kolbenelement 4 der Ausführungsform gemäß F i g. 1 hat. Zusammen mit ortsfesten Teilen 14 und 15 der Lagerung für das zweite Ende der Schraubenspindel begrenzt der Ring 13 zwei Kammern 9 und 10, die mit hydraulischem Fluid gefüllt sind und für deren Abdichtung Dichtungen 19 und 20 sorgen. Die Kammern 9 und 10 sind über Leitungen 16 mit einem hydraulischen Widerstand R verbunden, über den das hydraulische Fluid von der einen Kammer zur anderen Kammer langsam überströmen kann. Die Speisung des hydraulischen Systems erfolgt über zwei Absperrventile 12 unmittelbar aus einem Behälter oder mittels einer Pumpe. Der hydraulische Widerstand R umfaßt einen Kolben 17, der koaxial in einer die Leitungen 16 verbindenden Bohrung 18 sitzt und dabei zur Wand der Bohrung 18 einen Ringraum frei läßt, durch den das hydraulische Fluid strömen kann. Zweckmäßigerweise ist der Kolben 17 in Axialrichtung um einige Millimeter frei verschiebbar, damit bei jeder Umkehr der Druckverhältnisse in den Kammern 9 und 10 eine Bewegung des Kolbens 17 erfolgt, die für zuverlässige Spülung des Ringraumes sorgt.

Während des Betriebes, d. h. bei jeder Drehung der Schraubenspindel 6 und somit bei jeder kurzzeitigen axialen Belastungsänderung an der Schraubenspindel 6, verhält sich diese so, als ob sie an ihren beiden Enden axial steif gelagert wäre, da die Fluidmenge, die während kurzer Zeit über den hydraulischen Widerstand R sfömen kann, praktisch vernachlässigbar ist, so daß die Dämpfungseinrichtung Schwingungen höherer Frequenz unterdrückt. Die bei einer Erwärmung der Schraubenspindel auftretende Verlängerung derselben und somit die Verlagerung von deren zweitem Ende führt zu einer Verschiebung des Ringes 13, an dem sich die Axiallager 1 abstützen, wodurch hydraulisches Fluid aus der Kammer 9 zur Kammer 10 über den hydraulischen Widerstand R gedruckt wird. Die thermische Ausdehnung erfolgt während einer Zeitdauer, die so groß ist, daß trotz des hydraulischen Widerstandes R Fluid von einer Kammer zur anderen Kammer überströmen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Lagern einer Schraubenspindel, insbesondere einer Vorschubspindel in einer Werkzeugmaschine, an beiden Enden mit zumindest einem Axiallager am ersten Ende der Schraubenspindel und einer am zweiten Ende der Schraubenspindel angeordneten Dämpfungseinrichtung, die zwei mit hydraulischem Fluid gefüllte Kammern zwischen einem ortsfesten Lagerteil und einem verschiebefest mit der Schraubenspindel verbundenen Teil umfaßt, das in der Kammer axial verschiebbar ist, wobei die zwei Kammern über einen hydraulischen Widerstand miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebefest mit der Schraubenspindel (6) verbundene Teil (4,13) die zwei Kammern (9, W) fluiddicht voneinander trennt und daß der hydraulische Widerstand von einer die Kammern (9, 10) verbindenden Bohrung (18) mit einem darin koaxial sitzenden Kolben (17) gebildet ist, der einen Ringraum zur Wand der Bohrung (18) freiläßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebefest mit der Schraubenspindel (6) verbundene Teil ein auf der Schraubenspindel drehbarer Ring (13) ist, an dem sich Axiallager (1) für die Schraubenspindel abstützen und der mit seinen Ringschultern die Kammern (9, 10) begrenzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) in der Bohrung (18) axial in begrenztem Ausmaß frei verschiebbar ist.