DE3211567A1

DE3211567A1 - Schutzvorrichtung fuer schraubspindelantriebe

Info

Publication number: DE3211567A1
Application number: DE19823211567
Authority: DE
Inventors: Donald W. 48837 Grand Ledge Mich. Garnett
Original assignee: Olofsson Corp Lansing Mich; Olofsson Corp
Current assignee: OLOFSSON CORP LANSING MICH US
Priority date: 1981-07-27
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE3211567C2; CA1174488A; US4466511A; GB2102910A; JPH0320616B2; JPS5821057A; SG83785G; GB2102910B

Description

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' PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING - 5 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

THE OLOFSSON CORPORATION Lansing, Michigan, USA

"Schutzvorrichtung für Schraubspindelantriebe"

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Schraubspindelantriebe, bei denen die antreibbare Spindel in eine mit einem hin- und herschiebbaren Teil verbundenen Spindelmittel eingreift und mittels Lager axial gehalten und drehbar gelagert ist.

Bei derartigen Schraubspindelantrieben ist die Spindelmutter fest mit dem hin- und herschiebbaren Teil verbunden, während die Antreibbare Spindel mittels ihrer Lager in einem Maschinengestell axial unverschieblich unterstützt ist. Trifft der hin- und her verschiebbare Teil unversehens auf ein Hindernis, so können die nach wie vor auf die Spindel wirksamen Antriebskräfte zu Drehmomenten führen, die eine Beschädigung des Teils bzw. der Maschine zur Folge haben. Schutzschalter, welche die Antriebvorrichtung bei Auftreten eines zu hohen Drehmomentes abschalten reichen bei modernen Maschinen mit hohen Drehgeschwindigkeiten für die Schraubspindel nicht mehr als wirksamer · Schutz aus. Andere Vorschläge zum Schutz der Maschine sind sehr

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oder nicht zuverlässig oder selber anfällig, da sie bei den häufig rauhen Betrieben leicht versagen.

Die Probleme sind besonders groß bei nummerisch gesteuerten und mit Servoantrieben ausgerüsteten Maschinen. Hier können übermäßige Belastungen auftreten, z.B. wenn Fremdmaterial in die Bewegungsbahn von Maschinenteilen gelangen. Auch ist es möglich, daß ein elektronisches Versagen für die Antriebskreise von Servomotoren zum Durchdrehen oder falschem Antrieb der Servomotoren führen. Auch eine fehlerhafte Programmierung der elektronisch gesteuerten Servomotore kann zu gefährlichen Zuständen führen. Aber selbst in den mechanischen Funktionsbereichen, die zur Stellungssteuerung von Maschinengliedern dienen können Fehler auftreten, die zu hohen Widerständen an den beweglichen Teilen führen.

Die rasch erfolgenden Bewegungen der Maschinenteile sind notwendigerweise begleitet von hohen Trägheitsenergien in den mechanischen Antrieben. In einer möglichen Gefahrensituation muß diese Energie rasch aufgenommen und abgeführt werden, bevor sie zu Störungen, Beschädigungen oder dgl. führt. Die Natur eines Servoantriebes ist es, daß er den Steuerkommandos einer Steuereinrichtung genau folgt. Die Steuerorgane reagieren auf eine Erhöhung des Reaktionsmomentes mit einer Steigerung des Antriebsdrehmomentes. In ihrem Bemühen den Steuerkommandos zu folgen können Servoantriebe ihr Drehmoment bis zu einem Zerstörungsmoment erhöhen, das 400% oder mehr oberhalb des normalen Arbeitsdrehmomentes liegt. Die von Servomotoren ange-

triebenen Maschinenteile bewegen sich häufig mit Geschwindigkeiten von 10 m/Min, oder mehr. Um einen Schutz vor Zerstörungskräften zu gewährleisten muß die Bewegung häufig von dieser hohen Geschwindigkeit auf einem Weg von 1/4 mm oder weniger nach Feststellung der überlast zum Stillstand gebracht werden. Das dabei wesentliche Zeitelement ist oft kürzer als 1 oder 2 Millisekunden. ^:

Die Drehzahlen bei Servomotoren und Rotationsantriebswegen liegen häufig bei 1600 U/Min, oder mehr. Diese Drehenergie muß sehr rasch aufgenommen und abgeleitet werden. Häufig besteht die Bedingung, daß diese Energie innerhalb einer Umdrehung des Maschinenteils oder innerhalb von 30 bis AO Millisekunden aufgenommen und abgeleitet wird.

Von einer Schutzvorrichtung wird verlangt, daß sie unter diesen Bedingungen relativ narrensicher arbeitet und unabhängig von jeder elektronischen Steuerung ist, da diese selbst wieder Anlaß zu Zerstörungen geben kann, da sie im Notfall möglicherweise nicht funktionsfähig ist.

Hinzu kommt, daß dann, wenn eine Schutzvorrichtung angesprochen hat die Maschine sich danach unter einem hochgespannten Zustand befinden kann, die Gefahren für eine Bedienungsperson beinhaltet, welche den gestoppten Notzustand der Maschine wieder in den Normalzustand überführen will.

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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schutzvorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, die den aufgezeigten Problemen und Schwierigkeiten in optimaler Weise Rechnung trägt, sehr robust und zuverlässig auch unter erschwerten Bedingungen ist und nach Möglichkeit selbsttätig nach Ansprechen die Maschine wieder in den normalzustand zurückführt, so daß eine Bedienungsperson das Hindernis an der Maschine ohne Gefahr beseitigen und die Maschine wieder in Betrieb nehmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spindellager mit vorbestimmter elastischer Kraft in einer vorbestimmten axialen Arbeitsstellung gehalten ist, der Art, daß bei Auftreffen des hin und her bewegbaren Teils auf ein Hindernis die Spindel und ihr Lager gegen die elastische Vorspannkraft und relativ zur Spindelmutter axial bewegen können, und daß eine mit Reibung wirksame Bremseinrichtung mit ihren bremswirksamen Teilen so angeordnet ist, daß bei Auswanderunt der Spindel aus ihrer Arbeitsstellung ein fest mit der Spindel verbundener Teil mit den bremswirksamen Teilen in Reibkontakt gelangt. Es handelt sich um eine rein mechanische Schutzvorrichtung, die irgendwelcher Steuerung elektronischer Teile nicht bedarf. Sie trägt den hohen Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten Rechnung. Die Teile können sehr robust ausgebildet sein. Durch die relative Anordnung der bremswirksaraen Element und der mit diesen zusammenwirkenden Teilen der Spindel kann auf mechanischem Wege die Bremszeit oder der Bremsweg genau festgelegt und sehr klein gehalten werden. Die Bremswirkung kann sehr hoch ausgelegt werden, ohne daß die Vor-

richtung sehr aufwendig oder voluminös wird, so daß die Spindel auch von hohen Drehzahlen und bei hohen Momenten innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Sekunde zum Stillstand abgebremst werden kann.

Vorteilhafterweise ist eine Einrichtung vorgesehen, die im Fall eines Auswanderns der Spindel aus ihrer Arbeitsstellung automatisch anspricht und nach einem für die Abbremsung der Spindel ausreichenden Auswanderungsweg die dabei auftretenden Spannungen zwischen Bremseinrichtung und Spindel bevorzugt gedrosselt aufhebt und die Spindel automatisch wieder in ihre Arbeitsstellung zurückführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen axialen Schnitt durch eine Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform.

Figur 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Figur 1 und

Figur 3 im Ausschnitt und in ähnlicher Darstellung wie Fig. ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Schutzvorrichtung.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Spindelantrieb 10 gezeigt. In einem Maschinenbett 12 ist ein hin und herschiebbarer Teil 14 geführt und gelagert. Mit diesem ist eine Gewindemutter oder Spindelmutter 16 fest verbunden. Eine mittels Kugeln in die Mutter 16 eingreifende Gewindespindel 18 kann in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben werden, um den Teil 14 in der einen oder anderen Richtung zu verschieben.

Die Spindel 18 ist im mittleren Bereich durch Lager 20,22 und nahe dem von der Spindelmutter 16 abgewandten Ende durch Lager 24 gelagert. Nahe dem freien Ende der Spindel ist eine Riemenscheibe 26 auf der Spindel mit Hilfe einer Keilbuchse drehfest angeordnet, wobei die Buchse mit Hilfe einer Mutter festgespannt werden kann. Auf der Maschinenbasis ist ein Antriebsmotor 30 angeordnet, der in beiden Drehrichtungen angetrieben werden kann und eine Riemenscheibe 32 aufweist, die über Treibriemen 34 mit der Riemenscheibe 26 verbunden ist.

Die Lager 20,22 sind gemeinsam in einem Lagerkäfig 36 in Form eines zylindrischen Körpers mit einem hinterschnittenen ringförmigen Flansch 38 an einem Ende aufgenommen. Die Lager 20 und 22 sind in den Lagerkäfig 36 eingepaßt und liegen an dem Flansch 38 an, gegen den sie mit Hilfe einer Spannmutter in Anlage gehalten werden. Der Lagerkäfig 36 ist in einer zylindrischen Hülse 42 axial verschiebbar gelagert, welche Hülse genau die gleiche Länge wie der Lagerkäfig 36 aufweist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Hülse 42 ist ihrerseits in einer zylindrischen öffnung 43 in der Basis 12 der Maschine angeordnet, die konzentrisch zur Spindel 18 vorge-

sehen ist. Die Hülse 42 ist in der Bohrung 43 gegen axiale Bewegung durch ein Halteglied 44 gesichert, das mit einem zylindrischen Abschnitt 46 in die zylindrische Bohrung 43 der Maschinenbasis eingreift. Das Ende des zylindrischen Abschnittes 46 greift an dem einen Stirnende der Hülse 42 an. Die Halteeinrichtung 44 ist an der Maschinenbasis mit Schraubbolzen 48 festgelegt.

Innerhalb des zylindrischen Teils 46 der Halteeinrichtung 44 ist ein Stapel von Tellerfedern 50 angeordnet, der gegen eine flache Ringscheibe 42 innerhalb des Abschnittes 46 mittels einer Schulter 54 vorgespannt ist, wobei die Schulter 54 an einem radial erweiterten Teil 56 der Halterung 44 vorgesehen ist. Die Ringscheibe 52 liegt an den in Fluchtung liegenden Enden des Käfigs 36 und der Hülse 42 an.

Die Maschinenbasis weist eine zweite zylindrische öffnung 57 von kleinerem Durchmesser auf, die konzentrisch zur Öffnung oder Bohrung 43 angeordnet ist. Beide Öffnungen sind durch eine Schulter 58 voneinander getrennt. In der Bohrung 57 ist ein zweiter Stapel von Tellerfedern 60 , der in der Bohrung unter Druck an einer in die Bohrung 57 eingelegten Ringscheibe 62 anliegt. Der unter Druck stehende Stapel 60 stützt sich am anderen Ende an einer Innenschulter 64 der Maschinenbasis ab. Der Ring 62 liegt an den ebenfalls in Fluchtung stehenden Stirnflächen des Lagerkäfigs 36 und der Hülse 42 an.

Die Ringscheiben 52 und 62 werden durch die Federpakete 50 und 60 gegen die entgegengesetzten Enden der Hülse 42 und des Lagerkäfigs 36 gepreßt, die exakt die gleichen Längen aufweisen. Damit wird der Lagerkäfig 36 gegen jede axiale Bewegung gesichert, es sei denn, die axialen Kräfte übersteigen die Vorspannung der Federpakete 50 oder 60„ in dieser eingefangenen Arbeitsstellung werden die Enden des Käfigs in Fluchtung mit den Enden der Hülse 42 durch die Ringscheiben und 62 gehalten.

Die inneren Laufflächen der Lager 20, 22 und 24 sowie die Riemenscheibe 26 sind an der Spindel 18 befestigt und in ihren Stellungen auf der Spindel axial festgelegt, so daß sie sich nicht in axialer Richtung bewegen können. Die Festlegung erfolgt mit Hilfe der Spannrautter 66 am Gewindeende der Spindel und mit Hilfe von Abstandshülsen 80 und 70 zwishen der keilförmigen Spannhülse 28 und dem.inneren Laufring des Lagers 24 bzw. zwischen den inneren Laufringen der Lager 24 und 20. Es wird bemerkt, daß das Lager 20 in direktem Kontakt mit dem Lager 22 steht und daß das Lager 22 an einer Schulter 72 der Spindel 18 anliegt.

Eine kreisförmige Scheibe 74 ist auf der dem Teil 14 zugewandten Seite der Riemenscheibe 26 angeordnet. Die Scheibe 74 wird axial verschiebbar in einer zylindrischen Ausnehmung 76 des erweiterten Teils 56 der Halteeinrichtung 44 unterstützt. Die äußere zylindrische Wand der Ausnehmung 76, in der die Scheibe 74 gleiten kann, ist mit der Spindel 18 konzentrisch, so daß auch die Scheibe 74 mit Spindel 18 konzentrisch ange-

ordnet ist. Die Scheibe weist eine Ausnehmung auf, in der ein kreisförmiges Bremselement oder eine Bremsscheibe 80 angeordnet ist.

Vier segmentartige Blockteile 82,84,86 und 88 sind Intervallen von 90 kranzartig an dem erweiterten Teil 56 der Halteeinrichtung 44 mit Hilfe von Schraubbolzen 90 befestigt. Diese Blöcke sind von gleicher Größe und Form und umgeben die Riemenscheibe 26. Ihre axiale Dicke, d.h. der Abstand zwischen ihren Stirnflächen 92 und 94 ist geringfügig größer als die Dicke der Riemenscheibe 26, wobei dieser Unterschieb genau vorherbestimmt ist. Die Blöcke 82 bis 88 sind so angeordnet, daß ihre inneren Stirnflächen 92 in einer Ebene liegen mit geringem Abstand in Richtung auf das Teil 14 versetzt gegenüber der inneren Stirnfläche der Riemenscheibe 26. Ebenso liegen ihre äußeren Flächen 94 in einer Ebene, die ihrerseits einen geringen Abstand in Richtung nach außen gegenüber der äußeren Stirnfläche der Riemenscheibe 26 aufweist.

Ein Zylinder 100 weist ein geschlossenes Ende 102 und eine zylindrische Wand 104 auf, die mit der Spindel 18 konzentrisch angeordnet und in Längsrichtung im Bereich des offenen Endes geschlitzt ist. Dadurch entstehen Mantelabschnitte 106,108,110, 112,114,116 (Fig. 2) welche über die Blöcke 80 bis 88 greifen, in einer Weise, wie dies Fig. 2 zeigt. Diese Mantelsegmente des Zylinders 100 sind mit der Scheibe 74 fest über SChraubbolzen 118 verbunden, so daß die Scheibe 74 in bezug auf den Zylinder koaxial unterstützt ist. In dem Zylinder 100 ist auf der Außenseite der Riemenscheibe 26 ein Kolben 120 mit Dich-

tung 122 verschiebbar gelagert. Der Kolben 120 weist auf seiner innenliegenden Seite eine Ausnehmung 124 auf, in der das freie Ende der Spindel 18 ungehindert aufgenommen werden kann. Ein zweites kreisförmiges Bremselement oder eine Bremsscheibe 126 ist in dem Zylinder 100 axial verschiebbar aufgegenommen und liegt an der nach innen weisenden Stirnfläche des Kolbens an. Die Blöcke 82 bis 88 erstrecken sich durch die Fenster zwischen den Mantelabschnitten und in den Zylinder 100. Die Bremselement 80 und 126 liegen jeweils den axialen Stirnflächen der Antriebsscheibe 26 gegenüber, ebenso wie den radial innen liegenden Stirnflächenabschnitten der Blöcke 82 bis 88.

Ein Stift 130 im Zylinderkopf 100 ist in einer Bohrung 132 des Kolbens 120 verschiebbar aufgenommen und verhindert eine relative Drehung des Kolbens 120 gegenüber dem Zylinder 100.

Eine Belüftungsöffnung 1AO im Kopf des Zylinders 100 kann an eine Druckluftquelle angeschlossen werden. Der Anschluß erfolgt im dargestellten Beispiel über ein Dreiwegeventil 142, das über eine Elektromagnetspule 144 gegen die Wirkung der Feder 146 umgeschaltet werden kann. Das Ausströmen der Druckluft aus dem Zylinder wird durch ein Rückschlagventil 148 verhindert.

Wenn die Elektromagnetspule 144 abgeschaltet ist, sorgt die Feder 146 dafür, daß das Ventil 142 die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt. Dadurch wird der Eintritt weiterer Druckluft

von der Druckluftquelle in den Zylinder 100 verhindert. Die in dem Zylinder oder in der zwischen dem Zylinder und dem Kolben begrenzten Druckmittelkammer von veränderlichem Volumen eingefangene Druckluft kann in dieser Stellung langsam durch die Drossel 150 ausströmen.

Wenn Druckluft dem Zylinder 100 zugeführt wird, wird der Kolben 120 so bewegt, daß sich das Bremselement 126 an die Fläche 94 der Segmentblöcke 82 bis 88 anlegt. Dabei zieht der Zylinder 100 die Scheibe 74 mit der Bremsscheibe 80 in Anlage an die Flächen 92 dieser Blöcke. In der normalen Arbeitsstellung der Teile befinden sich die Bremselemente 80 und 126 mit ihren bremswirksamen Flächen in einem geringen vorbestimmten Abstand von den gegenüberliegenden Flächen der Riemenscheibe 26. Wenn der Servoantrieb betätigt wird, wird die Elektromagnetspule 144 eingeschaltet, so daß Druckluft über das Ventil 142 in die Druckmittelkammer innerhalb des Zylinders 100 gelangt.

Ein Begrenzungsschalter 160 ist in einer Ausnehmung 162 der Maschinenbasis 12 aufgenommen und weist ein Betätigungsglied 164 auf, das durch eine Öffnung der Hülse 42 ragt. Eine Ringnut 166 am äußeren Umfang des Lagerkäfigs 36 nimmt die Spitze des Betätigungsgliedes 164 auf. Jede axiale Bewegung des Käfigs 36 aus der Arbeitsstellung führt dazu, daß die Nut außer Fluchtung mit der Spitze des Betätigungsgliedes 164 gelangt, so daß das Betätigungsglied nach außen gedrängt wird

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und der Stellungsschalter einen normalerweise geschlossenen elektrischen Kreis öffnet.

Im Betrieb wird der Elektromotor 30 in einer durch eine Steuereinrichtung vorgeschriebenen Weise betrieben. Die Spindel wird dabei über den Riemenantrieb gedreht. Die Spindelmutter 16 und der bewegliche Maschinenteil 14 werden dabei nach rechts oder nach links verschoben, und zwar in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Spindel 18 „ Wenn das Maschinenglied 14 oder ein anderer damit verbundener Teil auf einen Bewegungswiderstand trifft erhöht der Servomotor aufgrund der Steuerung automatisch sein Ausgangsdrehmoment. Der axiale Druck auf die Mutter 16 wird entsprechend erhöht, um so den Bewegungswiderstand für das Maschinenteil 14 zu überwinden. Wenn der axiale Widerstand anormal hoch wird und die Vorspannung des Federstapels 50 oder 60 übersteigt beginnt der Käfig 36 in der Hülse 42 zu gleiten. Aufgrund dieser Gleitbewegung kann der Maschinenteil 14 gegenüber dem Hindernis stehenbleiben. Die weiterhin drehende Spindel 18 bewegt sich mit dem Häfig 36 in der entsprechenden axialen Richtung„ Da das Drehmoment des sich relativ langsam bewegenden Maschinenteils 14 niedrig ist im Vergleich zum Drehmoment des mit hoher Umdrehungszahl laufenden Antriebssystems müssen die Maschinenkräfte,die durch plötzliche Zunahme des axialen Widerstandes auftreten, nur einen kleinen Anteil des Momentes des gesamten Antriebssystems aufnehmen, so daß Zerstörungskräfte vermieden werden können.

Da der Weg den die Spindel 18 axial zurücklegen kann, augenscheinlich durch die Federstapel 50 und 60 und andere Begrenzungen innerhalb der Maschinen eingeschränkt ist, muß die Drehung des Antriebssystems außerordentlich rasch gestoppt und die relativ hohen Drehmomente rasch aufgenommen und abgeleitet werden, vorzugsweise innerhalb einer einzigen Umdrehung. Wenn der übermäßige Widerstand gegenüber der Bewegung während einer Drehung im Gegenuhrzeigersinne (Fig. 2) erfolgt, beginnt die axiale Auswanderung der Spindel 18 in einer Richtung, in der die Stirnseite 96 der Riemenscheibe in Bremskontakt mit der Bremsscheibe 126 gelangt. Das Zeitelement , das erforderlich ist, um den Spalt zwischen den beiden Teilen zu überwinden, ist außerordentlich kurz. Es entspricht etwa beispielsweise einem Vierzigstel einer Umdrehung,Bei einer Drehzahl von 1600 U/Min, ist diese Zeit kleiner als eine tausendstel Sekunde. Da es sich bei dem Erfindungsgegenstand um ein mechanisches System handelt kann seine Funktion durch elektrisches Versagen oder Verzögerungen nicht beeinträchtigt werden, so daß der Bremseingriff augenblicklich sichergestellt ist.

Der Bremseingrifferzeugt augenblicklich ein hohen Bremsmoment. Dieses wird durch den Kolbendruck innerhalb des Zylinders 100 mitbestimmt. Eine Drehung des Zylinders 100 und der daran befestigten Teile 74· wird durch den Eingriff der geschlitzten Bereiche des Zylindermantels 10A mit den Blöcken 82 bis 88 verhindert. Entsprechend wird die Drehung des Kolbens 120 durch den Stift 130 verhindert. Wenn die axiale

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Auswanderungsbewegung der Spindel 18 sich fortsetzt, wird die Bremsscheibe 126 von ihrer Anlage an der Anschlagfläche 94 der Segmente 82 bis 88 durch die Stirnfläche 96 der Riemenscheibe abgehoben.

Die zwischen Kolben 120 und Zylinder 100 eingefangene Luft kann über das Rückschlagventil 148 nicht entweichen. Die Luft wird also durch die Relativbewegung zwischen Kolben 120 und (. Zylinder 100 weiter zusammengepreßt. Der Luftdruck steigt somit rapide, so daß auch die Bremswirkung der Scheibe 126 außerordentlich rasch zunimmt,

2 Ein anfänglicher Luftdruck von etwa 4,2 kg/cm kann beispiels-

weise auf einen Wert von über 12 kg/cm anwachsen, wenn das Kolbenkopfspiel entsprechend reduziert ist. Die daraus erfolgende hohe Bremskraft oder das hohe Bremsmoment kann die Drehenergie rasch abführen, so daß der Servomotor selbst dann, wenn er noch unter Antrieb steht, abgewürgt werden kann.

Es ist ersichtlich, daß bei einer Drehung im Uhrzeigersinne gemäß Fig. 2 die Spindel axial nach rechts auswandert (Fig. 1) wenn das Element 14 auf einen übermäßigen Bewegungswiderstand trifft. Der Eingriff der Stirnfläche 98 der Riemenscheibe mit der Brennscheibe 80 führt dazu, daß der Zylinder 100 nach rechts bewegt wird, wobei der Kolben durch Anlage der Bremsscheibe 126 an der Stirnfläche der Segmente 82 bis 88 festgelegt bleibt. Die Bremswirkung wird in diesem Falle durch die Scheibe 80 hervorgerufen. Hierbei wird erneut die inner-

halb der Druckmittelkammer eingeschlossene Druckluft weiter rasch komprimiert, mit einer rasch folgenden Erhöhung der Bremswirkung.

Auf diese Weise wird das Maschinenglied 14 gegen den Einfluß übermäßiger Kräfte in beiden axialen Richtungen geschützt.

Wenn der Lagerkäfig 36 sich in der einen oder anderen axialen Richtung bewegt greift die eine oder andere Seite der Nut 166 an dem Betätigungsglied 164 des Stellungsschalter 160 an, so daß ein normalerweise geschlossener elektrischer Kreis geöffnet wird. Das elektrische Fehlersignal führt dazu, daß der Elektromagnet 144 des Ventils 142 ausgeschaltet wird. Durch Federwirkung wird das Ventil 142 in einer Stellung umgeschaltet, in der die Druckluft aus der Kammer im Zylinder 100 gedrosselt abgelassen wird. Die Drosselwirkung wird durch die Drosselöffnung 150 bestimmt. Die Folge ist, daß während des Bremsvorganges nur sehr wenig Luft entweisen kann, so daß die Bremswirkung nicht beeinrträchtigt wird. Der Stellungsschalter 160 kann auch dazu verwendet werden, andere Maschinenantriebe elektrisch auszuschalten, die sonst zu einer Zerstörung an dem Teil 14 oder der Maschine führen können, einschließlich des Servomotors 30.

Im Falle des Wirksamwerdens einer solchen Schutzfunktion befindet sich am Ende der Schutzwirkungen einer der Federstapel 50 oder 60 in einem erheblich zusammengepreßten Zustand. Dieser _t Druck ist wirksam an der Kontaktstelle der Maschinenteile mit

dem Hindernis. Wenn die Bedienungsperson nun versucht das Hindernis zu entfernen könnte das Maschinenteil 14 unter der Wirkung dieses Druckes schnappartig zurückfedern und zu Verletzungen oder Schaden führen. Da jedoch bei der beschriebenen Ausführungsform die Druckluft fortgesetzt über die Drosselöffnung 150 entweichen kann, vermindert sich der Druck im Zylinder 100. Damit vermindert sich auch die Bremswirkung bis zu dem Zeitpunkt, daß der Druck des Federstapels 50 oder 60 ausreicht, um die Spindel und den Servomotor anzutreiben und zurückzuführen. Damit kann der Käfig 36 in die normale, durch die Federstapel bestimmte Arbeitsstellung zurückkehren. Die Gefahren, die durch den Reaktionsdruck an dem Maschinenhindernis ausgehend, werden so automatisch beseitigt„Die Wegnahme der Bremswirkung ermöglicht auch die Verwendung des Servomotors 30, um das Maschinenglied von dem Hindernis wegzuführen.

In Fig. 3 ist im Ausschnitt in ähnlicher Darstellung wie Fig_o1 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt«, Dieses unterscheidet sich nur in wenigen Punkten von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. So ist in diesem Ausführungsbeispiel die Druckmittelkammer, die durch den Zylinder und den Kolben und den zugehörigen Druckmittelkreis bestimmt wird, ersetzt durch einen Ringteil 200 mit einem zylindrischen Mantel 2OA, der in Längsrichtung geschlitzt ist, um Segmente ählich den Segmenten 106 bis 116 in Fig. 1 und 2 zu bilden, wobei in Fig. 3 nur ein Segment 208 gezeigt ist. Die Mantelsegmente übergreifen Segmentblöcke 282 und 286 in der gleichen Weise wie dies anhand der Fig. 2 beschrieben ist. Schraub-

bolzen 290 sind mit der Scheibe 74 verbunden, wobei der Ring 200 auf den Schraubbolzen verschiebbar ist. Die Schraubbolzen 290 verlaufen parallel zur Spindel 19, so daß der Ring 200 konzentrisch zur Spindel gehalten ist. Der Ring weist eine Ausnehmung auf, in der das Bremselement 126 montiert ist. Die Bremsscheiben 126 und 80 stehen in der gleichen Beziehung zu der Riemenscheibe 26 und den Segraentblöcken, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Federn auf den Bolzen 290 werden zwischen den Bolzenköpfen 212 und dem Ring 200 zusammengepreßt, um den Ring 200 und die Scheibe 74 gegeneinanderzuziehen mit der Folge, daß die Bremselemente 126 und 80 im Ruhezustand sich gegen die Stirnflächen der Blocksegmente legen. Die bei dem vorigen Beispiel über den Druckmittelzylinder gelieferte Vorspannung für die Bremselemente wird hier durch die Federn 210 nach Fig. 3 erzeugt. Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 3 ist ähnlich der nach Fig. 1 und 2. Jedoch weist die einfachere Ausführungsform nach Fig. 3 nicht die Möglichkeit auf, automatisch den Bremsdruck aufzuheben.Um dennoch eine sichere Rückführung der Teile in die Ausgangsstellung zu ermöglichen ist die Spindel 18 verlängert und weist einen Schlitz für ein Werkzeug auf, so daß die Spindel manuell nach einer Auslösung der Schutzwirkung zurückgeführt werden kann. Alternativ dazu könnten auch die Schraubbolzen 290 betätigt werden, um die Druckwirkung der Federn 210 aufzuheben.

Claims

PATENTANWÄLTE

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Ansprüche

ι 1.) Schutzvorrichtung für Schraubspindelantriebe, bei denen die antreibbare Spindel in eine mit einem hin- und herbewegbaren Teil verbundenen Spindelmutter eingreift und mittels Lager axial gehalten und drehbar unterstütztist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindellager (20,22) mit vorbestimmter elastischer Kraft (50,60) in einer vorbestimmten axialen Arbeitsstellung gehalten ist, der Art, daß bei Auftreffen des Teils (14) auf ein Hindernis die Spindel (18) und ihr Lager (20,22) sich gegen die elastische Vorspannkraft und relativ zu der Spindelmutter (16) axial bewegen können und daß eine mit Reibung wirksame Bremseinrichtung mit ihren bremswirksamen Teilen (80,126) so angeordnet ist, daß bei Auswanderung der Spindel (18) aus ihrer Arbeitsstellung ein fest mit der Spindel verbundener Teil (26) mit den bremswirksamen Teilen automatisch in Reibkontakt gelangt.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (18) in jeder axialen Richtung gegen die elastische Vorspannkraft aus ihrer Arbeitsstellung auswandern kann und die Bremseinrichtung für jede axiale Auswanderungsrichtung einen bremswirksamen Teil ' (80,126) und die Spindel (18) je eine damit zusammenwirkende

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- 2 Bremsfläche (96,98) aufweist»
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bremswirksame Teil (80, 126) in einer vorbestimmten axialen Bereitschaftsstellung mit vorbestimmter elastischer Vorspannung in einer axialen Richtung nachgiebig gehalten ist.
4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder bremswirksame Teil (80,126) axial beweglich gelagert und so vorgespannt ist, daß die Vorspannkraft mit der Auswanderung des bremswirksamen Teils (80,126) aus seiner axialen Bereitschaftsstellung zunimmt.
5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge(92,94) zur Abstützung der bremswirksamen Teils (80,126) in der Bereit-Schaftsstellung vorgesehen sind»
6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes bremswirkr same Teil (80,126) unter der Wirkung von Vorspannfedern (210) in seiner bereitschaftsstellung gehalten ist.
7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes bremswirksame Teil (80,126) mittels einer Druckmittelkammer (100,120)

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von veränderbarem Volumen in seiner Bereitschaftsstellung gehalten ist.
8« Schutzvorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen bremswirksamen Element (126) der bewegliche Kolben (120) und mit dem anderen bremswirksamen Element (80) der bewegliche Zylinder (120) eines Druckmittelzylinderw verbunden ist, die zwischen sich die Druckmittelkammer von veränderlichem Volumen begrenzen, die ihrerseits an eine Druckmittelquelle über eine Steuereinrichtung (142-I5o) angeschlossen ist.
9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (142-150) vorgesehen ist, mittels der der Druck in der Druckmittelkammer in Abhängigkeit davon, daß die Spindel um einen für ihre Abbremsung ausreichenden Weg axial ausgewandert ist, -vorzugsweise gedrosselt - entlastet wird.
10. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge kennzeich net, daß eine Einrichtung zur Zurückführung der Spindel (18) in ihre Arbeitsstellung vorgesehen ist.

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11. Schutzvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkararaer über ein mittels elektromagnetisher Spule (1AA) steuerbares Ventil (142) mit einer Druckmittelquelle verbunden ist und zur Steuerung ein auf die Auswanderung der Spindel (18) ansprechender Stellungsschalter (160,16A) vorgesehen ist. .