DE3732570C2

DE3732570C2 -

Info

Publication number: DE3732570C2
Application number: DE3732570A
Authority: DE
Inventors: Seiji Yokohama Jp Takei
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1987-09-26
Publication date: 1991-12-12
Also published as: DE3732570A1; US4763886A; JPH0565303B2; JPS63162132A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kreuzschlit teneinheit, genauer gesagt, auf eine in einer XY-Ebene verschiebbare Schlitteneinheit aus einem Unterschlitten und einem relativ dazu bewegbaren Oberschlitten, wobei der Oberschlitten genau bezüglich dem Unterschlitten posi tioniert werden kann, damit Werkzeuge, die am Oberschlitten befestigt sind, präzise an Werkstücken positioniert werden können und die gegen die Bewegung der Schlitten gerichtete Trägheitskraft reduziert werden kann, so daß die Genauigkeit der Positionierung sowohl der beiden Schlitten relativ zueinander als auch zu den Werkstücken verbessert wird.

Der Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zeigt JP 57-61 436 A. In: Patents Abstr. of Japan, Sect. M. Vol.6 (1982), Nr.138.

Bei dieser Einheit weist das Bett eine großflächige Grundplatte auf, an der beide Antriebseinheiten befestigt sind. Die dadurch notwendige Hilfsführung für den Oberschlitten ist seitlich überhängend ausgebildet, wodurch die gesamte Vorrichtung groß und schwer wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kreuzschlitteneinheit mit einer geringen Größe zu schaffen, bei der der Oberschlitten in einer relativ großen Ebene mit hoher Betriebssicherheit und Genauigkeit positioniert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreuzschlit teneinheit gelöst, die aus folgenden Konstruktionsteilen besteht:
einem Bett,
einem auf dem Bett mittels Führungen in X-Richtung ver schiebbaren Unterschlitten,
einem auf dem Unterschlitten mittels Führungen in Y-Richtung verschiebbaren Oberschlitten,
einer Antriebseinheit für den Unterschlitten und einer Antriebseinheit für den Oberschlitten, die seitlich am Bett mit Haltevorrichtungen be festigt sind, und
einer Hilfsführung in X-Richtung zwischen dem Oberschlitten und der Antriebseinheit des Oberschlittens, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten jeweils eine Antriebswelle mit einem Gewindespindelabschnitt und die Schlitten jeweils eine Spindelmutter aufweisen, daß einen freien Raum bildende Nuten in den Seitenwänden des Unterschlittens ausgebildet sind und
daß die Hilfsführung zwischen dem Oberschlitten und seiner Spindelmutter ausgebildet ist und der Gewindespindelab schnitt des Oberschlittens mit seiner Spindelmutter in einem Hohlraum des Unterschlittens angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist je eine Wälznut an einer Stirnseite der Spindelmutter des Ober schlittens in einem Lagerbock ausgebildet, der an der Spindelmutter befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Kreuzschlitteneinheit kann auch so ausgeführt sein, daß die Wälznuten der Hilfsführung direkt an den Stirnseiten der Spindelmutter des Oberschlittens ausgebildet sind.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden durch die Rotation der Antriebseinrichtung für den Unterschlitten sowohl der in X-Richtung bewegbare Unterschlitten als auch der in Y-Richtung bewegbare Oberschlitten zur gleichen Zeit in X-Richtung bewegt. Aber der Mechanismus zum Antrieb des in Y-Richtung bewegbaren Oberschlittens einschließlich der Antriebsvorrichtung für den Oberschlitten mit ihrer An triebswelle und dem darauf befindlichen Gewindespindelab schnitt und die mit diesem Gewindespindelabschnitt drehbar im Eingriff stehende Spindelmutter für den Oberschlitten und andere Bauteile bewegen sich nicht in X-Richtung, so daß entsprechend der Vorrichtung und ihrer Funktionsweise die Antriebseinheit für den Oberschlitten eine stationäre Stellung relativ zum Bett behält. Es ist daher bei der vorliegenden Erfindung möglich, die Antriebseinrichtung für den Oberschlitten außerhalb des Schlittens anzubringen.

Auf diese Weise sind bei der vorliegenden, in einer XY-Ebene verschiebbaren Kreuzschlitteneinheit die Antriebseinheiten sowohl für den Unterschlitten als auch für den Oberschlitten einzeln am Bett befestigt und vom Tisch entfernt. Entspre chend der zuvor beschriebenen Konstruktion wirkt das Gewicht der Antriebseinheiten nicht auf die Schlitten, wodurch die Trägheitskraft gegen die Bewegung der Schlitten reduziert wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben:

Fig. 1 ist eine perspektivische Übersichtszeichnung und veranschaulicht eine mögliche Ausführung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein seitlicher Teilschnitt der vorliegenden Erfindung, wobei die erfindungsgemäße Kreuzschlit teneinheit aus Fig. 1 aus Y-axialer Richtung gezeigt wird;

Fig. 3 ist eine seitliche Teilansicht der erfindungs gemäßen Kreuzschlitteneinheit aus Fig. 1 aus X-axialer Richtung;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführung einer Spindelmutter für den Oberschlitten, wie sie bevorzugterweise bei der vorliegenden Erfindung angewendet wird, und

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt eine geänderte Ausführung der Spindelmutter für den Oberschlitten, die ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird anschließend eine detaillierte Beschreibung bezüglich der erfindungsgemäßen Ausführung gegeben. In den Zeichnungen entsprechen identi sche Symbole identischen Bauteilen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Übersicht der erfindungs gemäßen Kreuzschlitteneinheit 10. Die zugrunde liegende Konstruktion der Kreuzschlitteneinheit 10 besteht hauptsäch lich aus einem Bett 12, einem in X-Richtung bewegbaren Unterschlitten 14, der beweglich auf dem Bett 12 angebracht ist, und einem in Y-Richtung bewegbaren Oberschlitten 16, der beweglich auf dem Unterschlitten (14) aufgesetzt ist.

Eine Halterung 18 für einen als Antriebseinheit wirkenden Stellmotor 20 ist seitlich am Bett 12 angebracht und dieser Stellmotor 20 an dieser Halterung 18 befestigt. Eine weitere Halterung 22 ist am Bett 12 (s. Fig. 3) befestigt, und ein als Antriebseinheit wirkender Stellmotor an dieser Halterung 22 angebracht.

Die Antriebswelle des Stellmotors 22 für den Antrieb in X-Richtung ist an einem Ende mit einem Gewindespindelab schnitt 26 versehen, der drehbar in eine Spindelmutter 28 für den Unterschlitten 14 eingreift, die an dem Unterschlit ten 14 sicher befestigt ist.

Ein Lager 30 zur Durchführung einer geradlinigen Bewegung in X-Richtung ist zwischen dem Bett 12 und dem Unterschlitten 14 eingelassen, um eine relative Gleitbewegung zwischen beiden zu ermöglichen. Des weiteren ist ein Lager 32 zur Durchführung einer geradlinigen Bewegung in Y-Richtung zwischen dem Unterschlitten 14 und dem Oberschlitten 16 eingelassen, um ihnen eine zueinander relative Gleitbewegung zu ermöglichen. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Lager 30 und 32 zur Durchführung einer geradlinigen Bewegung so angebracht, daß sie sich im rechten Winkel schneiden; auf diese Weise kann die X-Richtung (die Richtung entlang des X-Pfeiles in Fig. 1) und die Y-Richtung (die Richtung entlang des Y-Pfeiles in Fig. 1) festgelegt werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wird die Antriebswelle des Stellmotors 20 an einem Ende ihres Gewindespindelabschnittes 26 drehbar von einer Lagereinheit 36 gestützt, die in einem in X-Richtung liegenden Stützteil 34 sicher am Bett 12 angeordnet ist.

Der Unterschlitten 14 weist einen inneren Hohlraum 38 auf, der durch Seitenwände 40 begrenzt wird, wobei eine einen freien Raum bildende Nut 42 in jeder der gegenüberliegenden Seitenwände 40 des Unterschlittens 14 ausgebildet ist.

Eine Spindelmutter 44 für den Oberschlitten 16 ist innerhalb des Hohlraumes 38 des Unterschlittens 14 untergebracht, wobei die Spindelmutter 44 einen Gewindering 48 enthält, der mit einem nachfolgend beschriebenen Gewindespindelabschnitt 46 der Antriebswelle des Stellmotors 24 für den Oberschlit ten 16 eingreift. Im oberen Teil der Spindelmutter 44 ist eine Hilfsführung 50 zur Durchführung einer geradlinigen Bewegung in X-Richtung ausgebildet, so daß der Oberschlitten 16 in X-axialer Richtung relativ zur Spindelmutter 44 gleiten kann. Das Teil 52 in Fig. 3 zeigt ein Lager der Antriebswelle des Stellmotors 24 für den Oberschlitten 16.

Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Kreuzschlitteneinheit 10, gesehen aus X-axialer Richtung in Fig. 1. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Stellmotor 24 zum Antrieb des Ober schlittens 16 in Y-Richtung an der Halterung 22 befestigt und die Antriebswelle des Stellmotors 24 mit dem in Y-Richtung verlaufenden Gewindespindelabschnitt 46 ver sehen. Der Gewindespindelabschnitt 46 verläuft eingreifend durch den Gewindering 48 und weiterhin durch die Nuten 42. Mit einem Ende ist die Antriebswelle des Stellmotors 24 am Gewindespindelabschnitt in dem Lagerteil 52 und mit dem anderen gegenüberliegenden Ende in der Halterung 22 für den Stellmotor 24 gelagert. Wie zuvor erwähnt, ist der Gewinde ring 48 in der Spindelmutter 44 ausgebildet, wobei zwischen der Spindelmutter 44 und dem Oberschlitten 16 die Hilfsfüh rung 50 zur Durchführung einer geradlinigen Bewegung des Oberschlittens 16 in X-Richtung relativ zur Spindelmutter 44 eingelassen ist. Die Hilfsführung 50 ermöglicht der Spindel mutter 44 und dem in Y-Richtung bewegbaren Oberschlitten 16, sich in X-axialer Richtung gleitend zu bewegen, wobei die Hilfsführung 50 keine Bewegung in der X-axialen Richtung gestattet.

Die Gewindespindel 44 und die Hilfsführung 50 zur Durchfüh rung einer geradlinigen Bewegung in X-Richtung werden in Fig. 4 genauer veranschaulicht.

Fig. 4 zeigt Lagerblöcke 54 und 56, die an und längs der beiden Seiten in X-Richtung an der Spindelmutter 44 befestigt sind (die Seiten längs des Pfeiles X-X von Fig. 4). Sie schneiden sich rechtwinklig mit der Achse des Gewindespindelabschnittes 46, die drehbar entlang der Linie Y-Y von Fig. 4 verläuft. Die Hilfsführung 50 zur Ermög lichung einer geradlinigen Bewegung in X-Richtung besteht aus einem Paar von Lagereinheiten, die in räumlich paralle ler Lage angeordnet sind, wobei jede Einheit aus einem ersten Lagerblock 54 und einem zweiten Lagerblock 56 besteht, der in dem Oberschlitten gegenüber dem ersten Lagerblock 54 ausgebildet ist, Wälznuten 55A und 55B, die seitlich in den gegenüberliegenden ersten und zweiten Lagerblöcken 54 und 56 ausgebildet sind, und aus einem Rollenkäfig 58 zur Führung einer Vielzahl von Rollen, die zwischen den gegenüberliegenden Laufnuten 55A und 55B ausgebildet sind. Die Rollen im Käfig 58 können so angeordnet sein, daß sich die Längsachsen von benachbarten Rollen rechtwinklig nach Art eines Querrollenlagers schnei den.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.

Die Positionierung bzw. Führung der Schlitten 14 und 16 entsprechend der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt, indem zuerst der Stellmotor 20 zum Antrieb für den Unterschlitten 14 angetrieben wird. Die Rotationsbewegung des Stellmotors 20 wird auf den Gewindespindelabschnitt 26 (Fig. 2) übertragen, so daß die Spindelmutter 28 für den Unterschlitten 14, die mit dem Gewindespindelabschnitt 26 in Eingriff steht, mit geradliniger Bewegung in der Richtung der X-Achse läuft. Da die Spindelmutter 28 an dem Unter schlitten 14 befestigt ist, wird die Rotationsbewegung des Stellmotors 20 in eine geradlinige Bewegung des Unterschlit tens 14 in X-Richtung umgesetzt (eine Bewegung in der Richtung des Pfeiles X-X in Fig. 2). Die geradlinige Bewegung in X-Richtung des Unterschlittens 14 wird auf den Oberschlitten 16 durch das Lager 32 übertragen, das die beiden Schlitten in stationärer Relation bezüglich der X-Achse und in bewegliche Relation zur Y-Achse lagert. Daher bewegt sich, wenn der Stellmotor 20 rotiert, der Oberschlit ten 16 ebenso geradlinig zusammen mit dem Unterschlitten 14 in X-Richtung. Die X-axiale geradlinige Bewegung des Unterschlittens 14 und des in Y-Richtung verschiebbaren Oberschlittens 16 wird jedoch weder auf den Gewindespindel abschnitt 46 noch auf die Spindelmutter 44 übertragen. Daher kann, da der Gewindespindelabschnitt 46 in den Nuten 42 mit horizontalen Öffnungen verläuft, keine in X-Richtung verlau fende geradlinige Bewegung des Unterschlittens 14 bezüglich der Seitenwände 40 auf den Gewindespindelabschnitt 46 übertragen werden, wenn sie sich durch die horizontal verlaufenden Öffnungen bewegt, während der Oberschlitten 16 eine unbehinderte relative Gleitbewegung in X-Richtung relativ zur Spindelmutter 44, entsprechend der Funktion der Hilfsführung 50, die die geradlinige Bewegung in X-Richtung ermöglicht, ausführen kann. Dementsprechend ist, wenn sich die Schlitten 14 und 16 in X-axialer Richtung bewegen, für den Antriebsmechanismus einschließlich des Stellmotors 24, den Gewindespindelabschnitt 46 und die Spindelmutter 44 usw. keine mechanische Beeinflussung durch die erwähnte Bewegung in X-Richtung gegeben.

Die Positionierung oder Führung des Oberschlittens 16 in einer Y-axialen Richtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird durch den Antrieb des Stellmotors 24 durchgeführt (Fig. 3). Die Rotationsbewegung des Stellmotors 24 wird auf den Gewindespindelabschnitt 46 übertragen und dann in eine Y-axiale geradlinige Bewegung (die Richtung des Pfeiles Y-Y in Fig. 3) des Gewinderinges 48 umgesetzt, der ein wesentlicher Bestandteil der Spindelmutter 44 ist. Die Y-axiale geradlinige Bewegung der Spindelmutter 44 wird auf den in Y-Richtung verschiebbaren Oberschlitten 16 durch die Hilfsführung 50 übertragen. Auf diese Weise wird die Rotationsbewegung des Stellmotors 24 in eine geradlinige Bewegung in Y-Richtung des Oberschlittens 16 umgesetzt. In diesem Fall führen der Unterschlitten 14 und der Oberschlit ten 16 relativ zur X-axialen Bewegung des in Y-Richtung verschiebbaren Oberschlittens 16 eine Gleitbewegung entspre chend der Funktionsweise der Lager 32 aus. Daher beeinflußt oder stört die X-axiale Bewegung des Oberschlittens 16 nicht das X-axiale Positionieren oder Führen des Unterschlittens 14 relativ zum Bett 12.

Wie zuvor erwähnt, kann der Unterschlitten 14 und der Oberschlitten 16 entsprechend der vorliegenden Erfindung eine geradlinige Bewegung ausführen, ohne mechanische Störungen auf verschiedene Antriebsmechanismen, die inner halb des Unterschlittens 14 angebracht sind, zu bewirken, wobei es nicht erforderlich ist, daß die Stellmotoren 20 und 24 direkt an den Schlitten 14 und 16 befestigt sind. Sie können vielmehr auch direkt am Bett 12 befestigt sein. Daher wirkt entsprechend der vorliegenden Erfindung das Gewicht des Stellmotors 24 nicht auf den Unterschlitten 14, und nicht nur die Trägheitskraft wird enorm reduziert, sondern auch eine fehlerhafte Führung, hervorgerufen durch eine Bewegung des Unterschlittens, verhindert.

Fig. 5 veranschaulicht eine modifizierte Spindelmutter 60 für den Oberschlitten 16, mit der die vorliegende Erfindung ebenfalls ausgestattet werden kann. In der modifizierten Spindelmutter 60 ist im Unterschied zur Ausführung von Fig. 4 kein zusätzlicher Lagerbock ausgebildet, sondern die Wälznuten 55a sind direkt in dem Block angeordnet. In diesem Fall können ledigliche Positionierungsfehler, die aus den Befestigungsverfahren des Lagers 52 am Gewindespindelab schnitt 46 resultieren, vermieden werden.

Bei der gezeigten Ausführung sind der Gewindering 48 und die Spindelmutter 44 getrennt ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, den Gewindering 48 und die Spindelmutter 44 in einem gemeinsamen Körper auszubilden, z. B. durch die Anbringung einer Hohlschraube direkt in der Spindelmutter 44, so daß diese den Gewindespindelabschnitt 46 aufnehmen kann. Die Hilfsführung 50, die in Fig. 4 und 5 gezeigt wird, besteht bevorzugterweise aus einem Rollenlager, wobei die Achsen von benachbarten Rollen sich rechtwinklig schneiden. Sie können jedoch auch aus einem beliebigen anderen Lager ohne Nachteile für den Gebrauch bestehen.

In gleicher Weise können die Lager 30 und 32, die eine geradlinige Bewegung ermöglichen, aus beliebigen Lagern hergestellt sein, die die erwünschten Effekte ermöglichen. Die Antriebseinheiten 20 und 24, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können ebenso aus einer anderen Antriebseinheit bestehen und sind nicht begrenzt auf einen Stellmotor.

Die vorliegende Erfindung weist folgende Vorteile auf:

1. Da der Antriebsmechanismus für die Y-Richtung in dem Hohlraum des Unterschlittens untergebracht werden kann, ist die vorliegende Kreuzschlitteneinheit bezüglich ihrer Größe im Vergleich mit ähnlichen Einheiten nach dem Stand der Technik kleiner.
2. Da das Gewicht des Antriebsmechanismus für den Ober schlitten nicht direkt auf den Unterschlitten wirkt, können die Trägheitskräfte gegen die Bewegung des Tisches deutlich reduziert werden. Demzufolge kann die Führung oder Positionierung der Kreuzschlitteneinheit bezüglich der Werkstücke genauestens erfolgen.
3. Da die Lager für die Durchführung der geradlinigen Bewegung zwischen dem Antriebsmechanismus für die Y-Richtung und dem Oberschlitten angeordnet sind, ist die Belastungskapazität der vorliegenden Kreuzschlitten einheit stark erhöht, wobei die Durchführung und Genauigkeit einer sicheren Positionierung der Kreuz schlitteneinheit bezüglich des Werkstückes sicherge stellt ist.
4. Die Lager zur Durchführung der geradlinigen Bewegung, die bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden, besitzen eine größere Belastungskapazität als Radial rollenlager. Mit der Anwendung dieser Lager und dem vorliegenden Antriebsmechanismus für die Y-Richtung wird die Genauigkeit der Positionierung und Führung erreicht, die über lange Zeit in einem sicheren Betriebszustand gehalten werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Kreuzschlitteneinheit
12 Bett
14 Unterschlitten
16 Oberschlitten
18, 22 Halterung für Stellmotor
20 Stellmotor für den Unterschlitten
24 Stellmotor für den Oberschlitten
26 Gewindespindelabschnitt der Antriebswelle des Stell motors für den Unterschlitten
28 Spindelmutter für den Unterschlitten
30, 32 Lager zur Durchführung einer geradlinigen Bewegung
34 Stützteil
36 Lagereinheit
38 Innerer Hohlraum des Unterschlittens
40 Seitenwand der Kreuzschlitteneinheit
42 einen freien Raum bildende Nut
44 Spindelmutter für den Oberschlitten
46 Gewindespindelabschnitt der Antriebswelle des Stell motors für den Oberschlitten
48 Gewindering an der Spindelmutter für den Oberschlitten
50 Hilfsführung
52 Lager der Antriebswelle des Stellmotors für den Oberschlitten
54, 56 Lagerblock
55A Wälznut
55B Wälznut
58 Rollenkäfig
60 modifizierte Spindelmutter für den Oberschlitten

Claims

1. Kreuzschlitteneinheit, bestehend aus einem Bett (12), einem auf dem Bett (12) mittels Führungen in X-Richtung verschiebbaren Unterschlitten (14), einem auf dem Unterschlitten (14) mittels Führungen in Y-Richtung verschiebbaren Oberschlitten (16), einer Antriebseinheit (20) für den Unterschlitten (14) und einer Antriebsein heit (24) für den Oberschlitten (16), die seitlich am Bett (12) mit Haltevorrichtungen (18, 22) befestigt sind, und aus einer Hilfsführung (50) in X-Richtung zwischen dem Oberschlitten (16) und der Antriebseinheit (24) des Oberschlittens (16), dadurch ge kennzeichnet, daß die Antriebseinheiten (20, 24) jeweils eine Antriebswelle mit einem Gewinde spindelabschnitt (26 bzw. 46) und die Schlitten (14, 16) jeweils eine Spindelmutter (28 bzw. 44) aufweisen, daß einen freien Raum bildende Nuten (42) in den Seitenwän den (40) des Unterschlittens (14) ausgebildet sind und daß die Hilfsführung (50) zwischen dem Oberschlitten (16) und seiner Spindelmutter (44) ausgebildet ist und der Gewindespindelabschnitt (46) des Oberschlittens (16) mit seiner Spindelmutter (44) in einem Hohlraum (38) des Unterschlittens (14) angeordnet ist.

2. Kreuzschlitteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Wälznut (55A) an einer Stirnseite der Spindelmutter (44) des Ober schlittens (16) in einem Lagerblock (54) ausgebildet ist, der an der Spindelmutter (44) befestigt ist.

3. Kreuzschlitteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälznuten (55A) der Hilfsführung (50) direkt an den Stirnseiten der Spindelmutter (44) des Oberschlittens (16) ausgebildet sind.