DE3623112C2

DE3623112C2 -

Info

Publication number: DE3623112C2
Application number: DE19863623112
Authority: DE
Inventors: Toshio Kariya Aichi Jp Tsujiuchi; Tadashi Toyota Aichi Jp Ogasawara
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1989-05-18
Also published as: JPH0570746B2; DE3623112A1; JPS6213861A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindel-Mutter-Vor schubvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Eine derartige Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung, die in der DD-PS 2 14 324 gezeigt ist, weist eine drehbar gelager te Schraubspindel auf, die mit einer Mutter über ein Gewinde im Eingriff steht. Die Mutter ist unter Zwischen schaltung einer Ausgleichsbuchse mit einem verfahrbaren Tisch verbunden, so daß bei einer Drehung der Schraubspin del die Mutter zusammen mit dem Tisch axial verschoben wird. Um Zwängungen infolge von Montageungenauigkeiten zu vermeiden, ist es notwendig, daß die Ausgleichsbuchse in radialer Richtung verformungsweich ist, so daß die Mutter in radialer Richtung nachgiebig bzw. schwimmend am Tisch gelagert ist. Gleichzeitig muß die Ausgleichsbuchse zur Erzielung einer präzisen Vorschubbewegung des Tisches in axialer Richtung verformungssteif und in Umfangsrichtung torsionssteif sein. Es ist zwar theoretisch möglich, eine derartige Ausgleichsbuchse zu konzipieren, wenn man die sogenannte Theorie I. Ordnung (Rechnung am idealen, unver formten System) zugrundelegt. Bereits bei der Konstruktion einer derartigen Ausgleichbuchse nach der wesentlich praxisnäheren Theorie II. Ordnung (Rechnung am verformten System) erkennt man, daß die axiale Druck- bzw. Zugstei figkeit und die radiale Steifigkeit nicht voneinander unabhängig sind. Bei einer geringen radialen Steifigkeit würde beispielsweise das Aufbringen einer Druckkraft trotz einer hohen axialen Steifigkeit zu einem sofortigen radia len Ausknicken der Ausgleichsbuchse führen, wodurch sie für den vorgesehenen Anwendungsfall technisch unbrauchbar wäre. Es ist deshalb in der Praxis notwendig, für die axiale und die radiale Steifigkeit jeweils einen geeigne ten Wert zu finden, so daß eine relativ große radiale Verformbarkeit und eine relativ geringe axiale Verformbar keit erzielt werden kann. Es wurde allerdings festge stellt, daß eine Ausgleichsbuchse mit derartigen Steifig keitswerten nicht gleichzeitig den hohe Anforderungen an eine präzise Führung des Tisches in axialer Richtung und an eine in hohem Maße nachgiebige Lagerung der Mutter genügt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Spindel- Mutter-Vorschubvorrichtung zu schaffen, bei der die Aus gleichsvorrichtung sowohl eine präzise Führung des Tisches als auch eine in hohem Maße nachgiebige Lagerung der Mutter gewährleistet.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die nachgiebige Lagerung der Mutter vorrichtung und die Übertragung der axialen Vorschubkraft funktional vollständig voneinander getrennt und werden von unterschiedlichen Bauteilen wahrgenommen, so daß diese für die jeweilige Funktion optimiert sein können. Zur nachgie bigen Lagerung der Muttervorrichtung dient das zylindri sche Tragelement, das in bekannter Weise in radialer Richtung verformungsweich ist. Da das Tragelement erfin dungsgemäß nicht der Übertragung der axialen Vorschubkräf te dient, ist es darüber hinaus auch in axialer Richtung verformungsweich ausgebildet. Durch diese sowohl radiale als auch axiale Verformungsweichheit des Tragelementes kann dieses die Muttervorrichtung in optimaler Weise schwimmend lagern. Die Übertragung der axialen Vorschub kräfte von der Muttervorrichtung auf den Tisch erfolgt über zwei Schubstangen, die im wesentlichen parallel zur Vorschubspindel verlaufen. Die Schubstangen sind ausrei chend verformungssteif, um eine sehr präzise Bewegungs übertragung von der Muttervorrichtung auf den Tisch zu gewährleisten, und behindern - bedingt durch ihre geometri sche Formgebung als langgestrecktes Bauteil - die schwimmen de Lagerung des Tragelementes darüber hinaus nicht bzw. in kaum feststellbarem Maße. Auf diese Weise ist eine Aus gleichseinrichtung für die Spindel-Mutter-Vorschubvorrich tung geschaffen, die sowohl eine präzise Führung des Ti sches als auch eine nachgiebige Lagerung der Mutter ge währleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spin del-Mutter-Vorschubvorrichtung sind Gegenstand der Unter ansprüche 2 bis 5.

Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug nahme auf die Zeichnung er sichtlich. Es zeigt

Fig. 1 einen Aufriß einer Spindel-Mutter-Vorschubvorrich tung einer Schleifmaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Spindel-Mutter-Vorschubvorrich tung in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen teilweise gebro chen dargestellten Aufriß eines anderen Ausführungsbeispiels und

Fig. 5 einen teilweise gebro chen dargestellten Aufriß eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Führungssockel bzw. -bett 10 einer Schleif maschine dargestellt, in dem eine eine V-Nut aufwei sende Gleitbahn 10 a und eine ebene Gleitbahn 10 b parallel zueinander ausgebildet sind, auf denen ein bewegbarer Tisch 11 verschiebbar gelagert ist. Die Schleifmaschine ist mit einer Vorschub spindel 12 versehen, die um eine parallel zu den Gleitbahnen 10 a und 10 b verlaufenden Achse drehbar an dem Führungssockel 10 befestigt und an ihrem einen Ende mit einem Servomotor M in der üblichen Weise an triebsmäßig verbunden ist. Der bewegbare Tisch 11 weist eine Befestigungs- bzw. Verbindungsplatte 13 auf, die an seiner unteren Oberfläche befestigt ist. Eine Kugel muttervorrichtung 15 ist mit der Vorschubspindel 12 über nicht dargestellte Kugeln gewindemäßig ver bunden und an der Befestigungsplatte 13 schwimmend gelagert, wodurch die Kugelmuttervorrichtung radial zur Vorschubspindel 12 bewegbar ist.

Im folgenden wird eine Ausgleichseinrichtung ausführlich beschrieben, die die Kugelmuttervorrichtung 15 rela tiv zu der Befestigungsplatte 13 schwimmend lagert. Die Ausgleichseinrichtung weist ein zylindrisches Tragelement 20 auf, das koaxial zu der Vorschub spindel 12 angeordnet ist. Das Tragelement 20 weist einen Endabschnitt 20 A, der an der Befe stigungsplatte 13 angebracht ist, einen weiteren End abschnitt 20 B, der an einem einem Flansch 15 a aufweisenden Ende der Kugelmuttervorrichtung 15 befestigt ist, und einen Mittelabschnitt 20 C auf, der zwischen den beiden Endabschnitten 20 A und 20 B angeordnet und mit diesen über ein Paar axial beabstandeter flexibler Abschnitte 21 und 22 verbunden ist. Die flexiblen Abschnitte 21 und 22 des Tragelements 20 weisen jeweils die Form einer ringförmigen Platte geringer Dicke auf, die senkrecht zur Rotationsachse der Vorschubspindel 12 angeordnet ist. Der gemäß Fig. 1 linksseitige flexible Abschnitt 21 des Tragelementes 20 ist zwischen einem Paar diame tral angeordneter Schlitze 23 und einem Paar diametral angeordneter Schlitze 24 ausgebildet, die von den Schlitzen 23 in Axial richtung einen geringen Abstand aufweisen und in Quer richtung zu diesen angeordnet sind. In ähnlicher Weise ist der gemäß Fig. 1 rechtsseitige flexible Ab schnitt 22 des Tragelements 20 zwischen einem Paar diametral angeordneter Schlitze 25 und einem Paar diametral angeordneter Schlitze 26 ausgebildet, die von den Schlitzen 25 in Axialrichtung einen geringen Abstand aufweisen und in Querrichtung zu diesen angeordnet sind.

Auf diese Weise ist der linksseitige flexible Abschnitt 21 des Tragelementes 20 mittels eines Paares von diametral angeordneten Rippen bzw. Stegen 21 a einstückig mit dessen Mittel abschnitt 20 C und mittels eines Paares von diametral angeordneten Rippen 21 b, die in Querrichtung zu den Rippen 21 a angeordnet sind, mit dessen linksseitigem Endabschnitt 20 A verbunden. Entsprechend ist der rechts seitige flexible Abschnitt 22 des Tragelementes 20 mittels eines Paares von diametral angeordne ten Rippen 22 a einstückig mit dessen rechtsseitigem Endabschnitt 20 B und mit tels eines Paares von diametral ange ordneten Rippen 22 b, die in Querrichtung zu den Rippen 22 a angeordnet sind, mit dem Mittelabschnitt 20 C verbunden.

In der vorstehend beschriebenen Anordnung ist der Mittelab schnitt 20 C des Tragelementes 20 somit durch die axial aus einanderliegenden flexiblen Abschnitte 21 und 22 schwimmend bzw. federnd gelagert, um eine Ungenauigkeit bzw. einen Feh ler in der Zentrierung der Kugelmuttervorrichtung 15 relativ zu der Vorschubspindel 12 auszugleichen. Des weiteren weisen die flexiblen Abschnitte 21 und 22 jeweils eine ausreichend hohe Torsionsfestigkeit auf, um eine Drehung der Kugelmuttervorrichtung 15 zu beschränken. Die Kugelmuttervorrichtung 15 ist mit tels des Tragelementes 20 derart schwimmend gelagert, daß sie radial zur Achse der Vor schubspindel 12 bewegbar ist, ohne daß dies zu einer Eigendrehung führt.

Um auf den bewegbaren Tisch 11 die von der Kugelmuttervorrichtung 15 ausgehenden Vorschubkräfte zuverlässig aufbringen zu können, sind zwei Schutzstangen 30 paral lel zu der Achse der Vorschubspindel 12 angeord net und jeweils an ihrem einen Ende mittels einer Halteklammer 31, die an der Befestigungsplatte 13 angebracht ist, sowie an ihrem jeweils anderen Ende an dem Flansch 15 a der Kugelmuttervorrichtung 15 befestigt. Die Schubstangen 30 sind jeweils mit einem Paar axial beabstandeter ringförmiger Nuten 32 und 33 ausgebildet, die die Flexibilität der Schubstangen 30 erhöhen, wodurch eine nachgiebige Lagerung der Kugelmuttervorrichtung 15 radial zur Achse der Vorschubspindel 12 möglich ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, bewirkt das Tragelement 20, daß die Eigendrehung der Kugel muttervorrichtung 15 begrenzt ist, und die Schubstangen 30 bewirken, daß die Vorschubkräfte der Kugelmuttervor richtung 15 unabhängig von dem Tragelement 20 auf den bewegbaren Tisch 11 aufgebracht werden.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tragelements 40 dargestellt, das in Form einer Membran- bzw. Diaphragma-Kupplung ausgebildet ist. Das Tragelement 40 weist eine erste Membran 41 auf, die über einen Endabschnitt 42 in Form einer Halteplatte an der Befestigungsplatte 13 und an ihrer gegenüberliegenden Seite an einem Ende eines Mittelabschnitts 43 angebracht ist, der die Form einer Hülse aufweist, die koaxial zu der Vorschubspindel 12 verläuft. Das Tragelement 40 weist des weiteren eine zweite Membran 44 auf, die über einem Endabschnitt 45 in Form einer Halteplatte an dem Flansch 15 a der Kugelmuttervorrich tung 1 an ihrer gegenüberliegenden Seite an dem anderen Ende des Mittelabschnitts 43 angeordnet ist. Bei Betrieb können sich die axial auseinanderliegenden Membranen 41 und 44 federnd verformen, so daß ein Fehler bei der Zentrie rung der Kugelmuttervorrichtung 15 relativ zu der Vor schubspindel 12 ausgeglichen und die Eigendrehung der Kugelmuttervorrichtung 15 beschränkt werden kann.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Tragelementes 20 in Form eines metal lischen Balgs 50. Der metallische Balg 50 weist einen flexiblen Bereich 51 mit wellenförmigem Querschnitt auf, der an seinem gemäß Fig. 5 linksseitigen Ende an der Befestigungsplatte 13 und an seinem rechtsseitigen Ende an dem Flansch 15 a der Kugelmuttervorrichtung 15 befestigt ist. Bei dieser Anordnung weist der metal lische Balg 50 eine ausreichend hohe Torsionssteifig keit auf, um die Drehung der Kugelmuttervorrichtung 15 zu beschränken, und dient zur schwimmenden Lagerung der Kugelmuttervorrichtung 15 radial zur Achse der Vorschubspindel 12.

Claims

1. Spindel-Mutter-Verbindungsvorrichtung mit
einer drehbar gelagerten Vorschubspindel,
einer mit der Vorschubspindel im Eingriff stehenden Kugel muttervorrichtung, die an einem verschiebbaren Tisch gela gert ist und infolge einer Drehung der Vorschubspindel entlang dieser axial verschiebbar ist, und mit
einer Ausgleichseinrichtung, die dem Tisch und der Kugel muttervorrichtung zwischengeschaltet ist und die eine axiale Verschiebung der Kugelmuttervorrichtung auf den Tisch überträgt, eine bezüglich der Vorschubspindel ra diale Bewegung der Kugelmuttervorrichtung aufnimmt sowie die Kugelmuttervorrichtung drehfest hält,
wobei die Ausgleichseinrichtung ein im wesentlichen ko axial vor Vorschubspindel angeordnetes, zylinderförmiges Tragelement umfaßt, das bezüglich seiner Längsachse tor sionssteif und in radialer Richtung verformungsweich ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (20; 40; 50) in axialer Richtung verformungsweich ist und daß die Aus gleichseinrichtung des weiteren zwei Schubstangen (30) umfaßt, die sich zwischen der Kugelmuttervorrichtung (15) und dem Tisch (11) im wesentlichen parallel zur Vorschub spindel (12) erstrecken.

2. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (20) zwei Endabschnitte (20 A, 20 B), über die es an dem Tisch (11) bzw. an einem Ende der Kugelmuttervorrichtung (15) ange bracht ist, sowie einen Mittelabschnitt (20 C) aufweist, der zwischen den Endabschnitten (20 A, 20 B) angeordnet ist und mit diesen jeweils über ein Paar axial beabstandeter flexibler Abschnitte (21, 22) verbunden ist.

3. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (40) zwei Endabschnitte (42, 45), über die es an dem Tisch (11) bzw. an einem Ende der Kugelmuttervorrichtung (15) angebracht ist, sowie einen Mittelabschnitt (43) aufweist, der zwi schen den Endabschnitten (42, 45) angeordnet ist und mit diesen über jeweils eine Membran (41 bzw. 44) verbunden ist.

4. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement ein metalli scher Balg (50) ist, der um eine Vorschubspindel (12) herum angeordnet ist und an seinen Enden an dem Tisch (11) bzw. am einem Ende der Kugelmuttervorrichtung (15) ange bracht ist.

5. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub stangen (30) jeweils mit einem Paar axial beabstandeter, ringförmiger Nuten (32, 33) versehen sind.