DE3026734C2 - Device to compensate for the longitudinal expansion of threaded spindles - Google Patents

Device to compensate for the longitudinal expansion of threaded spindles

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DE3026734C2
DE3026734C2 DE19803026734 DE3026734A DE3026734C2 DE 3026734 C2 DE3026734 C2 DE 3026734C2 DE 19803026734 DE19803026734 DE 19803026734 DE 3026734 A DE3026734 A DE 3026734A DE 3026734 C2 DE3026734 C2 DE 3026734C2
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Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
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Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
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    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0003—Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine
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    • B23Q5/58—Safety devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
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Description

hinaus ist ein erheblicher Aufwand an Mitteln und Einjustierarbeit erforderlich, um einen genauen Ausgleich der Längsdehnung der Gewindespindel gegenüber dem Schlitten bei Längenveränderung zu erzielen.In addition, there is a considerable expenditure of resources and adjustment work required in order to precisely compensate for the longitudinal expansion of the threaded spindle compared to the To achieve slide with change in length.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the associated Drawings shows

F i g. 1 die Seitenansicht des Schlittenantriebes,F i g. 1 the side view of the slide drive,

F i g. 2 die Draufsicht zu F i g. 1,F i g. 2 shows the top view of FIG. 1,

Fig.3 einen Schnitt durch die antriebsseitige Lsgerung für die Gewindespindel,3 shows a section through the solution on the drive side for the threaded spindle,

F i g. 4 einen Schnitt durch die zweite Lagerung für die Gewindespindel.F i g. 4 shows a section through the second bearing for the threaded spindle.

Am Bett 1 einer Werkzeugmaschine ist auf zwei Führungsbahnen 2 ein Schlitten 3 verschiebbar gelagert. Für den Antrieb des Schlittens 3 ist ein Motor 4 vorgesehen, der über eine Gewindespindel 5 mit einer im Schlittengehäuse befestigten Mutter 6 in Wirkverbindung steht Die Gewindespindel 5 ist an beiden Enden in Lagergehäusen 7; 8 radial und axial gelagert Die beiden nicht dargestellten Axiallagerungen sind in bekannter Weise zweiseitig wirkend ausgeführt Die beiden Lagergehäuse 7; 8 sind in Richtung der Schlittenbewegung kraftschlüssig durch Reibung auf Längsführungen mit dem Bett 1 verbunden. Das geschieht durch ein vorgespanntes Schwalbenschwanzprofil, das durch die Ober- .- _ On the bed 1 of a machine tool, a slide 3 is slidably mounted on two guide tracks 2. To drive the slide 3, a motor 4 is provided which is in operative connection via a threaded spindle 5 with a nut 6 fastened in the slide housing. The threaded spindle 5 is at both ends in bearing housings 7; 8 mounted radially and axially The two axial bearings, not shown, are designed to act on both sides in a known manner. The two bearing housings 7; 8 are frictionally connected to the bed 1 by friction on longitudinal guides in the direction of the slide movement. This is done by a pre-stressed dovetail profile defined by the upper .- _

fläche des Bettes 1, auf dem Bett befestigte Anschlaglei- ~area of bed 1, sling attached to the bed- ~

sten 9; 10 und bewegliche Spannleisten 11; 12 gebildet wird. Die Spannleisten 11; 12 stützen sich auf am Bett 1 befestigten Auflageleisten 13; 14 ab und werden durch vorgespannte Tellerfedern 15 belastet Die Spannkraft der Tellerfedern 15 ist durch Schrauben 16 einstellbar. Unter der Spannleiste 12 für das Lagergehäuse 8 sind darüber hinaus zwischen den Schrauben 16 Kolben 17 vorgesehen, die in Zylinderräumen 18 im Bett 1 und in Deckeln 19 geführt sowie durch Federn 20 ständig leicht von unten an die Spannleiste 12 gedrückt werden. Die Zylinderräume 18 unter den Kolben 17 sind über Kanäle 21 mit einer nicht dargestellten Druckquelle für ein geeignetes Druckmedium verbunden.sten 9; 10 and movable clamping bars 11; 12 is formed. The clamping bars 11; 12 lean on on bed 1 attached support strips 13; 14 and are loaded by pretensioned disc springs 15 The clamping force the disc springs 15 can be adjusted by means of screws 16. Under the clamping bar 12 for the bearing housing 8 are also provided between the screws 16 pistons 17, which are in cylinder spaces 18 in bed 1 and in Lids 19 and are constantly pressed slightly from below against the clamping bar 12 by springs 20. the Cylinder spaces 18 under the piston 17 are via channels 21 with a pressure source, not shown, for a suitable Print medium connected.

Ein an dem Bett 1 befestigter Grenztaster 22 greift mit seiner Tastrolle in eine V-förmige Nut 23 des Lagergehäuses 7 ein. Sein Schaltpunkt ist so eingestellt, daß er bei einer kleinen axialen Verschiebung des Lagergehäuses 7 gegenüber dem Bett 1 nach links oder rechts den Vorschubantrieb ausschaltet. Am anderen Ende des Bettes 1 ist axial hinter dem Lagergehäuse 8 ein Lagerbock 24 befestigt. Er trägt einen elektronischen Feinzeiger 25, der mit seinem Taster die Mitte eines Zentrierdeckels 26 am Lagergehäuse 8 berührt und damit kleine axiale Verschiebungen zwischen dem Lagergehäuse 8 und dem Bett mißt und den Meßwert einer bekannten Auswerteschaltung der nicht dargestellten Steuerung der Maschine eingibt.A limit switch 22 attached to the bed 1 engages with its feeler roller in a V-shaped groove 23 of the bearing housing 7 a. Its switching point is set in such a way that it reacts to a small axial displacement of the bearing housing 7 turns off the feed drive to the left or right opposite the bed 1. At the other end of the Bed 1, a bearing block 24 is fastened axially behind the bearing housing 8. He wears an electronic dial indicator 25, which touches the center of a centering cover 26 on the bearing housing 8 with its button and is therefore small axial displacements between the bearing housing 8 and the bed measures and the measured value of a known Inputs evaluation circuit of the control of the machine, not shown.

Die Wirkungsweise der Einrichtung wird nächstehend beschrieben:The way the device works is described below:

Die Reibkraft zwischen den Lagergehäusen 7; 8 und dem Bett 1 wird mit Hilfe der Schrauben 16 so eingestellt, daß alle bei normalem Betrieb der Maschine möglichen Axialkräfte sicher aufgenommen werden, ohne daß die Lagergehäuse 7*8 g?g?nüb?r d?rn R?tt l verrutschen. Erst bei wesentlichem Überschreiten der vorgesehenen Axialkräfte, z. B. bei Havarie zwischen dem Schlitten 3 und einem Hindernis, verrutschen die Lagergehäuse 7; 8 mit der V-förmigen Nut 23 und der Spindel 5. Diese nicht beabsichtigte Bewegung wird vom Endschalter 22 als Havarie erkannt, und die Maschine wird sofort abgeschaltet Soweit bei der Maschine eine andere oder keine Havariesicherung erforderlich ist kann das Lagergehäuse 7 auch fest auf dem Bett 1 angeordnet sein und damit der Grenztaster 24 und die Nut 23 entfallen. The frictional force between the bearing housings 7; 8 and the bed 1 is adjusted with the help of the screws 16 so that that all possible axial forces during normal operation of the machine are safely absorbed without that the bearing housings 7 * 8 g? g? n slide over thin R? tt l. Only when the intended axial forces are significantly exceeded, e.g. B. in case of average between the Slide 3 and an obstacle, the bearing housing 7 slip; 8 with the V-shaped groove 23 and the spindle 5. This unintended movement is recognized by the limit switch 22 as a damage, and the machine switched off immediately As far as the machine is concerned, a different one or no accident insurance is required, the bearing housing 7 can also be arranged firmly on the bed 1 his and thus the limit switch 24 and the groove 23 are omitted.

Wenn im normalen Betrieb der Maschine der Schlitten 3 häufig im Eilgang verfahren wird, erwärmt sich die Gewindespindel 5. Die durch die Erwärmung hervorgerufene Dehnung der Gewindespindel 5 kann zu unzulässig hohen Belastungen der Axiallagerungen in den Lagergehäusen 7; 8 führen, weil die Gewindespindel 5 an beiden Enden zweiseitig wirkend axial gelagert ist Um das zu vermeiden, werden in bestimmten Zeitabständen (z. B. nach jedem Werkstück) die Kolben 17 mit Druck beaufschlagt Sie heben die Spannleiste 12 gegen die Tellerfedern 15 an und lösen damit für kurze Zeit die krafschlüssige Verbindung zwischen dem Bett 1 und dem Lagergehäuse 8. Die durch die Erwärmung hervorgerufene Spindeldehnung AL kann sich dadurch ausgleichen. Durch Entlastung der Kolben 17 wird der Kraftschluß zwischen dem Lagergehäuse 8 und dem Bett 1 wieder hergestelltIf the slide 3 is frequently moved in rapid traverse during normal operation of the machine, the threaded spindle 5 heats up. The expansion of the threaded spindle 5 caused by the heating can lead to inadmissibly high loads on the axial bearings in the bearing housings 7; 8, because the threaded spindle 5 is axially supported on both ends to act on both sides. To avoid this, the pistons 17 are subjected to pressure at certain time intervals (e.g. after each workpiece) thus loosen the frictional connection between the bed 1 and the bearing housing 8 for a short time. The spindle expansion AL caused by the heating can be compensated for. By relieving the piston 17, the frictional connection between the bearing housing 8 and the bed 1 is restored

Die Längenänderung OL der Gewindespindel 5 wird vom Feinzeiger 25 gemessen und an die Steuerung der Maschine gemeldet. Damit kann nach der BeziehungThe change in length OL of the threaded spindle 5 is measured by the dial indicator 25 and reported to the control of the machine. So can after the relationship

A + ZA + Z

ALAL

jede Schlittenposition um den anteiligen Betrag der Spindeldehnung vorzeichenrichtig korrigiert werden. Dabei isteach slide position can be corrected with the correct sign by the proportional amount of the spindle expansion. It is

AZ der Korrekturwert für die Steuerung, AZ is the correction value for the controller,

A der Abstand Mitte Axiallager — linke Schlittenstellung (Nullpunkt), A is the distance from the center of the axial bearing to the left slide position (zero point),

Z die laufende Koordinate gemäß Schlittenstellung, Z the current coordinate according to the slide position,

L die Spindellänge zwischen den Axiallagern und L is the spindle length between the thrust bearings and

AL der Meßwert des Feinzeigers. AL is the measured value of the fine pointer.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

1 2 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat- Patentansprüche: tungsgemäße Vorrichtung zum Ausgleich der Längs dehnung von Gewindespindeln so auszubilden, daß eine1 2 The invention is based on the object of a gat- claims: device according to the invention to compensate for the longitudinal expansion of threaded spindles so that a 1. Vorrichtung zum Ausgleich der Längsdehnung hohe Steife des Schlittenantriebes während der Positiovon Gewindespindeln, insbesondere Vorschubspin- 5 nierung sowie Bearbeitung des Werkstückes gewährleideln für Schlitten von programmgesteuerten Werk- stet und eine Überlastung der Axiallagerungen für die zeugmaschinen, bei denen die Gewindespindel zu Gewindespindel ausgeschlossen ist Darüber hinaus soll beiden Seiten des Schlittens zumindest in je einem eine Korrektur der Schlittenposition in Abhängigkeit Axiallager gelagert und eines der Axiallager in ei- von der Längsdehnung der Gewindespindel gegeben nem axial verschiebbaren Lagergehäuse befestigt io sein.1. Device to compensate for the longitudinal expansion, high rigidity of the slide drive during the positiovon Thread spindles, in particular feed spinning and machining of the workpiece for slides of program-controlled workshops and an overload of the axial bearings for the machine tools in which the threaded spindle to threaded spindle is excluded In addition, should Correction of the slide position as a function of at least one on both sides of the slide Axial bearings stored and one of the axial bearings given in one of the longitudinal expansion of the threaded spindle nem axially displaceable bearing housing attached io. ist, dadurch gekennzeichnet, daß das La- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, gergehäuse (8) auf dem Bett (1) in Längsführungen daß das Lagergehäuse auf dem Bett in Längsführungen mit definiertem Reibschluß klemmbar und lösbar an- mit definiertem Reibschluß klemmbar und lösbar angegeordnet ist und daß axial zur Gewindespindel (5) ordnet ist und daß mit dem Lagergehäuse axial zur Gemit dem Lagergehäuse (8; 26) ein Feinzeiger (25) in 15 windespindel ein Feinzeiger in Wirkverbindung steht, Wirkverbindung steht, der mit der Programmsteue- der mit der Programmsteuerung der Maschine elekrung der Maschine elektrisch verbunden ist trisch verbunden istis, characterized in that the La- This object is achieved according to the invention, gergehäuse (8) on the bed (1) in longitudinal guides that the bearing housing on the bed in longitudinal guides with a defined frictional engagement clamped and releasably arranged with a defined frictional engagement clamped and releasably arranged is and that is arranged axially to the threaded spindle (5) and that with the bearing housing axially to the Gemit the bearing housing (8; 26) a dial indicator (25) in 15 threaded spindle a dial indicator is in operative connection, There is an operative connection between the program control and the program control of the machine the machine is electrically connected is trically connected 2. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekenn- Hierbei kann die Reibschlußverbindung zwischen zeichnet, daß für die Reibschlußverbindung zwi- dem 3ett und dem Lagergehäuse als Schwalbenschen dem Bett (1) und dem Lagergehäuse (8) eine 20 Schwanzführung ausgebildet sein, die einerseits aus ei-Schwalbenschwanzführung vorgesehen ist, die ei- ner Anschlagleiste und andererseits aus einer Auflagenerseits aus einer Anschlagleiste (10) und anderer- leiste und einer Spannleiste besteht, die mit dem Bett seits aus einer Auflageleiste (14) und einer Spannlei- mit definierter Kraft über Tellerfedern sowie Schrauben ste (12) besteht, die mit dem Bett (1) mit definierter verbunden ist2. Apparatus according to claim J, characterized thereby, the frictional connection between draws that for the frictional connection between the 3ett and the bearing housing as a swallow the bed (1) and the bearing housing (8) a 20 tail guide, which on the one hand consists of egg-dovetail guide is provided, the one ner stop bar and on the other hand from a support side consists of a stop bar (10) and another bar and a tension bar that connects with the bed on the one hand from a support bar (14) and a tensioning line with a defined force via disc springs and screws ste (12), which is connected to the bed (1) with a defined Kraft über Tellerfedern (15) sowie Schrauben (16) 25 Zum Lösen des Lagergehäuses vom Bett können KoI-Force via disc springs (15) and screws (16) 25 To detach the bearing housing from the bed, you can use verbunden ist ben vorgesehen werden, die unterhalb der Spannleisteconnected is ben provided below the clamping bar 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- in Zylinderräumen angeordnet und gegen die Kraft der zeichnet, daß zum Lösen des Lagergehäuses (8) vom Tellerfedern über Kanäle durch die Programmsteue-Bett (1) Kolben (17) vorgesehen sind, die unterhalb rung hydraulisch beaufschlagbar sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized thereby arranged in cylinder chambers and against the force of the draws that for releasing the bearing housing (8) from the disc springs via channels through the program control bed (1) Pistons (17) are provided which can be acted upon hydraulically below tion. der Spannleiste (12) in Zylinderräumen (18) angeord- 30 Zum Ausgleich der Längsdehnungen der Gewindenet und gegen die Kraft der Tellerfedern (15) über spindel gegenüber den Axiallagern und der Position des Kanäle (21) durch die Programmsteuerung hydrau- Schlittens wird programmgemäß, beispielsweise nach lisch beaufschlagbar sind. der Bearbeitung jeden Werkstückes, das axial verschiebbare Lagergehäuse gelöst, was vorzugsweisethe clamping bar (12) arranged in cylinder spaces (18). 30 To compensate for the longitudinal expansion of the thread net and against the force of the disc springs (15) via the spindle with respect to the axial bearings and the position of the Channels (21) through the program control hydraulic slide is programmed according to, for example can be acted upon. the machining of each workpiece, the axially displaceable one Bearing housing solved what preferably 35 durch die Beaufschlagung der Kolben geschieht. Damit35 happens by the action of the piston. In order to kann sich das Lagergehäuse, entsprechend der Längsdehnung der Spindel, neu einstellen. Die Verschiebungthe bearing housing can expand according to the longitudinal expansion the spindle, readjust. The postponement Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum des Lagergehäuses wird über den Feinzeiger zur Kor-The invention relates to a device for the bearing housing is on the dial indicator for Kor- Ausgleich der Längsdehnung von Gewindespindeln, ins- rektur der Schlittenherstellung der ProgrammsteuerungCompensation of the longitudinal expansion of threaded spindles, including the production of the slide in the program control besondere Vorschubspindeln für Schlitten von pro- 40 eingegeben. Die Beaufschlagung der Kolben wird aus-special feed spindles for slides of pro 40 entered. The application of the piston is grammgesteuerten Werkzeugmaschinen, nach dem geschaltet und über die mechanischen Mittel der Reib-gram-controlled machine tools, after which they are switched and via the mechanical means of friction Oberbegrif f des Anspruchs 1. Schluß zwischen dem Lagergehäuse und dem Bett wie-Preamble f of claim 1. Conclusion between the bearing housing and the bed like- Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 27 00 173 der hergestelltSuch a device is made from DE-PS 27 00 173 of bekannt Die Gewindespindel ist an beiden Enden zu- Nach der DE-OS 15 52 409 ist eine Einrichtung zur mindest mit einem Axiallager versehen, wobei ein Axial- 45 automatischen Kompensation von Steigungs- und Wärlager fest im Lagergehäuse und das andere Axiallager in medehnungsfehlern bei Gewindespindeln bekannt, einer Hülse angeordnet ist, die im entsprechenden La- Hierzu ist die Gewindespindel einerseits axial fest und gergehäuse längsverschiebbar gelagert ist. Diese Hülse andererseits verschiebbar gelagert und über eine Mutist über eine hydraulische Dämpfungseinrichtung mit ter mit dem Schlitten verbunden. Parallel zur Gewindediesem Lagergehäuse verbunden, deren durch einen 50 spindel ist eine mittels eines Motors schwenkbare Nok-Kolben gebildete Kammern über einen hydraulischen kenleiste angeordnet, deren Oberkante über einen Arm Widerstand miteinander in Verbindung stehen. Erreicht mit der im Schlittengehäuse verdrehbaren Mutter in werden soll, daß bei Axialverschiebungen des Kolbens Wirkverbindung steht. Gegenüber dem verschiebbar mit sehr geringer Geschwindigkeit, wie sie beispielswei- gelagerten Ende der Gewindespindel ist eine Wegmeßse bei einer thermischen Ausdehnung der Gewindespin- 55 einrichtung angeordnet, die bei einer Längendehnung del auftritt, die Verschiebung des Kolbens und damit der der Gewindespindel den Motor einschaltet und damit Hülse mit Axiallager nicht behindert wird, während Axi- die Nockenleiste nach oben oder unten schwenkt Mit alschwingungen höherer Frequenz gedämpft werden. dem Schwenken des Nockens erfolgt ein Verdrehen der Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Axialla- Mutter gegenüber der Gewindespindel, wodurch deren gerung der Gewindespindel nur eine geminderte Steife 60 Längenänderung gegenüber dem Schlitten kompensiert m besitzt, die zu Positionsfehiern des Schlittens führt. Dies wird.
! ist dadurch bedingt, daß ein Axiallager nicht fest, son- Nachteil dieser Einrichtung ist, daß während der Be-'Λ' dem über eine axial verschiebbare Hülse mit dem La- arbeitung des Werkstückes die Steife des Vorschuban- & gergehäuse verbunden ist. Bei einer Längsdehnung der triebes durch die nur einseitige feste Axiallagerung der [ι« Gewindespindel wird zwar eine Überlastung der Axial- 65 Gewindespindel wesentlich herabgesetzt ist. Weiterhin I/ lagerungen vermieden, jedoch keine Korrektur der besteht durch die erforderliche Schwenkbeweglichkeit ρ Schlittenposition vorgenommen, was zu Arbeitsunge- der Mutter im Schlittengehäuse relativ zur Gewinde- [· 1 nauigkeiten in Richtung der Spindel führt. spindel in diesem System keine Spielfreiheit. DarüberAccording to DE-OS 15 52 409, a device for at least one axial bearing is provided, with an axial 45 automatic compensation of pitch and heat bearings fixed in the bearing housing and the other axial bearing in elongation errors in threaded spindles known, a sleeve is arranged, which is mounted in the appropriate position on the one hand, the threaded spindle is axially fixed and ger housing longitudinally displaceable. This sleeve, on the other hand, is mounted displaceably and connected to the slide via a mutist via a hydraulic damping device. Connected parallel to the thread of this bearing housing, the chambers of which are formed by a spindle and a Nok piston which can be swiveled by means of a motor is arranged via a hydraulic joint bar, the upper edge of which is connected to one another via an arm resistance. Achieved with the rotatable nut in the slide housing is to be achieved that there is an operative connection in the event of axial displacements of the piston. Opposite the displaceable at very low speed, such as the end of the threaded spindle, which is mounted for example, a displacement measuring device is arranged in the event of thermal expansion of the threaded spindle, which occurs with a longitudinal expansion, the displacement of the piston and thus that of the threaded spindle switches the motor on and so that the sleeve with the axial bearing is not obstructed while the axis swivels the cam ledge up or down, with higher frequency vibrations being dampened. the pivoting of the cam takes place a rotation of this device has the disadvantage that the axial bearings nut relative to the threaded spindle, whereby the delay of the threaded spindle only one-reduced stiffness compensates 60 change in length relative to the carriage has m, which leads to Positionsfehiern of the carriage. This will.
! is due to that a thrust bearing fixed, special disadvantage of this device is that 'over the is an axially displaceable sleeve with the laser processing of the workpiece, the stiffness of the Vorschuban- & gergehäuse connected during the loading'Λ. In the event of a longitudinal expansion of the drive due to the only one-sided fixed axial bearing of the threaded spindle, overloading of the axial threaded spindle is significantly reduced. Furthermore, I avoided deposits /, but no correction is made, resulting in Arbeitsunge- the mother in the carriage housing for thread [1 · accuracies relative leads towards the spindle by the required pivotability ρ slide position. spindle in this system is not backlash-free. About that
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