DE4335092C2

DE4335092C2 - Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil

Info

Publication number: DE4335092C2
Application number: DE4335092A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Katahira
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: US5370214A; DE4335092A1; JP2526816B2; JPH06129510A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung für ein bewegliches Teil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorschubeinrichtungen eignen sich beispielsweise für den Antrieb eines Werkstücktisches einer Werkzeugmaschine. Wenn sich die Drehzahl einer Vorschubspindelwelle der Eigenschwingungsfrequenz der Vorschubspindelwelle annähert, entsteht eine Resonanz, welche gefährlich ist. Diese gefährliche bzw. kritische Drehzahl ist umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Stützweite der Vorschubspindelwelle. Wenn ein Tischhub groß ist, wie bei einer numerisch gesteuerten Flä chenschleifmaschine bzw. Planschleifmaschine, dann wird die Vorschubspindelwelle für den Vorschub des Tisches länger und somit auch die Stützweite der Vorschubspindelwelle, so daß die kritische Drehzahl bzw. Geschwin digkeit in einen unteren Drehzahlbereich verlagert wird. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden soll, wird die Vorschubspindelwelle mit einer hohen Drehzahl in Bewegung versetzt bzw. mit einer großen Drehzahl bewegt, d. h. die Vorschubspindelwelle wird in dem kritischen Drehzahlbereich betrieben.

Eine Vorschubvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der JP-A-2-66359 bekannt, bei der die Stützweite der Vorschubspindelwelle verkürzt wird, um hierdurch die Eigen schwingungsfrequenz der Vorschubspindelwelle in einen höheren Bereich zu verlagern.

Bei der bekannten Vorrichtung der vorstehend genannten Art, welche beispielhaft in Fig. 5 gezeigt ist, ist zwischen zwei Lagern SA, SB, welche jeweils die beiden Enden einer Vorschubspindelwelle 2′ abstützen, eine Zwischenabstützung S angeordnet, welche frei in eine Vorschubrichtung bewegbar ist. Die Zwischenabstützung weist zwei zueinander feststehende Vorschubspindelwellen-Abstützteile A, B und eine relativ dazu bewegbare Mutter 3′ auf, die zwischen den beiden Vorschubspindelwellen-Abstützteilen A, B angeordnet ist. Wenn die Mutter 3′, die mit einem beweglichenn Teil, z. B. einem Werkstücktisch gekoppelt ist, gegen eine der Vorschubspindelwellen-Abstützungen der Zwischenabstützung S anläuft, werden beide zusammen bewegt.

Wenn die Mutter 3′, ausgehend von dem in Fig. 5(a) gezeigten Zustand nach links bewegt wird, wird die Stützweite A-SA als eine Differenz L zwischen dem Ab stand 2L der Lager SA, SB und dem zwischen den Zwischenabstützteilen A, B liegenden Abstand bestimmt. Dieser kann nicht weiter verkürzt werden, so daß die kritische Drehzahl nicht auf ein gewünschtes Maß herabgesetzt werden kann. Da ferner ein Stützteil der Zwischenabstützung S in Kontakt mit der Mutter 3′ sein muß, bevor die Zwischenabstützung S bewegt werden kann, wird bei einem Inkontaktkommen die zu bewegende Masse plötzlich und in großem Maße erhöht, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsbewegung des zu bewegenden Teils bzw. Tisches behindert wird, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches verzögert wird.

Weiterhin ist aus der JP-A-2-66359 bekannt, den Abstand der Vorschubspindelwellen-Abstützteile A, B in Abhängigkeit der Bewegung der Mutter 3′ zu verändern, indem diese mit der Mutter über einen Seilzug gekoppelt werden. Die Abstützteile A, B sind dabei an einer Führungsschiene gleitgelagert.

Hieraus ergeben sich die folgenden Schwierigkeiten:

(1) Da die Abstützung der Vorschubspindelwelle über die Zwischenabstützung durch die Führungsschiene erfolgt, und somit ein geringfügiges Spiel in dem Vorschubspindelwellen-Abstützteil vorhanden ist, läßt sich die Schwingung der Vorschubspindelwelle nicht in ausreichendem Maße beeinflussen.
(2) Da die Abstützteile und die Mutter bzw. der Tisch jeweils durch eigene Führungsteile geführt werden, ist es schwierig, diese genau parallel zueinander einzurichten. Aus diesem Grunde kann häufig eine unerwünschte Kraft auf die Vorschubspindelwelle einwirken.
(3) Da die Abstützteile und die Mutter miteinander mit Hilfe eines Seilzuges verbunden sind, kann sich die relative positionsmäßige Zuordnung zwischen den Abstützteilen und der Mutter leicht infolge des Schlupfs des Seiles verschieben, so daß eine vorhandene, positionsmäßige Zuordnung der Vorschubspindel nicht genau eingehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorschubvorrichtung der eingangs genannten Art das Schwingungsunterdrückungsverhalten insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu verbessern und ein präzises Führungsverhalten zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorschubvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

So lassen sich die Vorschubwellenspindel und die Hilfsvorschubspindel genau parallel zueinander ausrichten. Die Zwischenabstützung in Form des Zwischenabstützungsrahmens läßt sich gut stabilisieren und ist gleichmäßig bewegbar. Vorzugsweise wird eine Druckkraft auf den Zwischenabstützrahmen und die Führungsschiene aufgebracht. Hierdurch kann ein Spiel bei der Abstützung der Vorschubspindelwelle und des Zwischenabstützrahmens ver mieden werden. Da ferner der Zwischenabstützrahmen mit Hilfe einer Hilfsvorschubspindel-Antriebseinrichtung bewegt wird, läßt sich die Zwischenabstützung in eine gewünschte Position durch die Hilfsvorschubspindelwelle bewegen nach Maßgabe der Drehbewegung der Vorschubspindelwelle. Die Bewegungsgröße der Zwischenabstützung ist frei von der Drehbewegung der Vorschubspindelwelle und hängt nur von der Drehbewegung einer Hilfsvorschubspindel ab, so daß eine optimale Frequenzabstimmung mit der Drehzahl der Vorschubspindelwelle möglich ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich nung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten bevorzugten Aus führungsform einer Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der ersten bevorzugten Aus führungsform;

Fig. 3 eine Draufsicht einer zweiten bevorzugten Aus führungsform einer Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht einer dritten bevorzugten Aus führungsform einer Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach der Erfindung;

Fig. 5(a) bis (e) schematische Ansichten zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer Mutter und einer Zwischen abstützung bei einer bekannten Auslegungsform ei ner Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil;

Fig. 6 eine Ansicht zur Verdeutlichung der Position einer Zwischenabstützung, welche bei der ersten bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommt; und

Fig. 7(a) bis (e) schematische Ansichten zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer Zwischenabstützmutter und einer Zwischen abstützung, die bei der ersten bevorzugten Aus führungsform zum Einsatz kommen.

Ein Rahmenteil 7 ist mit einer in Längsrichtung länglich verlau fenden, ebenen, plattenförmigen Gestalt ausgelegt und umfaßt zwei Führungsschienen-Tragteile 35, welche jeweils an den bei den Seiten hiervon vorgesehen sind. Zwei Führungsschienen 6 sind fest mit den Führungsschienentragteilen 35 derart verbun den, daß sie parallel zueinander sind. Gleitteile 8 für einen Tisch arbeiten passend mit den Führungsschienen 6 derart zusam men, daß sie frei in axialer Richtung der Führungsschiene be weglich sind. Oberhalb der Tischgleitteile 8 ist ein Tisch 10 festgelegt, welcher ein bewegliches Teil darstellt, und zwar mit Hilfe von Tischtragteilen 28 und auf eine solche Weise, daß der Tisch 10 in axialer Richtung der Führungsschiene frei be wegbar ist.

Eine Vorschubspindelwelle 2 ist parallel zu den Führungsschie nen 6 angeordnet, die beiden Enden der Vorschubspindelwelle 2 sind frei drehbeweglich mit Hilfe einer Abstützeinheit bzw. Lagereinheit 1 gelagert, welche fest mit dem Basisteil 7 ver bunden ist, und ein Ende der Vorschubspindelwelle 2 ist über eine Kupplung 22 mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors 23 fest verbunden, welcher an dem Rahmenteil 7 mit Hilfe eines Motorträgers 31 festgelegt ist. Durch diese Anordnung wird somit erzielt, daß die Vorschubspindelwelle 2 durch Betreiben des Antriebsmotors 23 in Drehung versetzt werden kann. Eine Tischmutter 3 ist in Gewindeeingriff mit der Vorschubspindel welle 2 und ist passend mit einem Müttergehäuse 25 fest ver bunden, welches an der Bodenfläche des Tisches 10 befestigt ist.

Ein erster Zwischenabstützrahmen 13 ist zwischen dem Antriebs motor 23 und der Tischmutter 3 angeordnet und ein zweiter Zwi schenabstützrahmen 14 ist zwischen der Tischmutter 3 und der Stützeinheit bzw. Lagereinheit 1 angeordnet, welche auf der gegenüberliegenden Seite zum Antriebsmotor 23 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Zwischenabstützrahmen 13, 14 sind je weils fest an ihren beiden Enden mit Hilfe von Schrauben B3 mit Zwischenabstützgleitteilen 9, 9 verbunden, welche jeweils passend mit Linearbewegungslagern und den Führungsschienen 6, 6 zusammenarbeiten. Die ersten und zweiten Zwischenabstützrahmen 13, 14 können in dieselbe Richtung wie die Bewegungsrichtung des Tisches bewegt werden. Die Bewegungen der ersten und zwei ten Zwischenabstützrahmen 13, 14 sind mit Hilfe von Führungs schienen 6, 6 wie der Tisch 10 geführt, wodurch sichergestellt wird, daß die beiden Zwischenabstützrahmen 13, 14 parallel zum Tisch 10 angeordnet sind. Die ersten und zweiten Zwischenab stützrahmen 13, 14 umfassen Öffnungen, welche konzentrisch zur Vorschubspindelwelle 2 ausgebildet sind. In diesen Öffnun gen ist eine erste Zwischenabstützmutter 4 drehbeweglich mit Hilfe des ersten Zwischenabstützrahmens 13 unter Zwischenlage eines Lagers 11 gelagert, während eine zweite Zwischenabstütz mütter 5 durch den zweiten Zwischenabstützrahmen 14 drehbeweg lich gelagert ist. Die ersten und zweiten Zwischenabstützmüt tern 4, 5 sind in Gewindeeingriff mit den Spindelwellen der Vorschubspindelwellen jeweils über Kugeln.

Mit den Außenumfangsflächen der ersten und zweiten Zwischen abstützmüttern 4, 5 sind Gleitlager 11 in Gewindeeingriff, welche mit Hilfe von Schrauben B1 über Träger 12 jeweils fest gelegt sind. Die äußeren Umfangsflächen der Gleitlager 11 sind passend zu den Zwischenabstützrahmen 13, 14 ausgelegt und mit Hilfe von Schrauben B2 über Platten 34 jeweils fest mit diesen verbunden. Die beiden Längsenden der ersten und zweiten Zwi schenabstützrahmen 13 und 14 sind fest mit den Zwischenabstütz gleitteilen 9 mit Hilfe von Schrauben B3 jeweils verbunden, und die ersten und zweiten Zwischenabstützrahmen 13 und 14 sind mit einander mit Hilfe eines Zwischenabstütz-Verbindungsteils 15 in einem gegebenen Abstand in axialer Richtung verbunden.

Zwischen der Vorschubspindelwelle 2 und einer der Führungsschie nen 6 ist eine Hilfsvorschubspindel 16 parallel zu der Vor schubspindelwelle und einer der Führungsschienen 6 angeordnet, welche eine Kugelumlaufausnehmung hat, welche spiralförmig in die gleiche Richtung verläuft und dieselbe Steigung wie die Vorschubspindelwelle 2 hat. Die beiden Enden der Hilfsvorschub spindel 16 sind mit Hilfe einer Abstützeinheit bzw. einer Lager einheit 17 und eines Stützlagers 18 drehbeweglich gelagert. Ei ne Zwischenlagerungsvorschubmutter bzw. Zwischenabstützvorschubmutter 24 ist in Gewindeeingriff mit der Hilfsvorschubspindel 16 über eine Kugel (nicht gezeigt), und die äußere Umfangsfläche der Zwischenabstützvorschubmutter 24 ist fest mit dem ersten Zwischenabstützrahmen 13 mit Hilfe einer Schraube B4 verbunden.

In Fig. 1 bilden die Bauteile der vorliegenden Einrichtung, die auf der linken Seite der Tischmutter 3 angeordnet sind, d. h. die erste Zwischenabstützmutter 4, das Gleitlager 11, der erste Zwischenabstützrahmen 13, die Zwischenabstützvorschubmutter 24 und das Zwischenabstützgleitteil 9 eine erste Zwischenabstützung 26. Andererseits bilden die zweite Abstützmutter 5, das Gleitla ger 11, der zweite Abstützrahmen 14 und das Zwischenabstützgleit teil 9, welche jeweils auf der rechten Seite von der Tischmutter 3 angeordnet sind, eine zweite Zwischenabstützung 27.

Nunmehr erfolgt eine Beschreibung der Positionen der ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26, 27 unter Bezugnahme auf Fig. 6. Die beiden Abstützeinheiten 1, 1, welche die Vorschub spindelwelle 2 lagern, sind jeweils mit SA, SB bezeichnet. An fünf unterteilungspunkten wird ein Abstand L zwischen SA und SB um jeweils 1/4 unterteilt, und diese Punkte sind mit P0, P1, P2, P3 und P4 jeweils bezeichnet. Die Positionen der ersten und zweiten Zwischenabstützmuttern 4 und 5 sind derart gewählt, daß, wenn die Tischmutter 3 in die Position P2 kommt, die erste Zwischenabstützmutter 4 in der Position P3 ist, und die zweite Zwischenabstützmutter 5 in der Position P1 ist.

Eine Steuerriemenscheibe 19 ist fest mit dem Wellenende der Vorschubspindelwelle 2 verbunden, und eine Steuerriemenschei be 20 ist fest mit dem Wellenende der Hilfsvorschubspindel 16 verbunden. Ein Steuerriemen 21 ist über die beiden Steuerrie menscheiben 19, 20 derart gespannt, daß die Drehbewegung der Vorschubspindelwelle 2 auf die Hilfsvorschubspindel 16 über tragen werden kann. Die Anzahl der Zähne der Steuerriemen scheibe ist derart eingestellt, daß sie doppelt so groß wie die Anzahl der Zähne der Steuerriemenscheibe 19 ist.

Wenn die Vorschubspindelwelle 2 durch den Antriebsmotor 23 an getrieben wird und somit eine Drehbewegung in eine Richtung ausführt, welche in eine Uhrzeigerrichtung weist, wenn man auf den Motor von der Rückseite her blickt, dann wird die Tischmutter 3 in eine Richtung bewegt, in welcher sich diese dem Motor annähert, und somit wird der Tisch 10, welcher fest mit der Mutter 3 verbunden ist, auf einer linearen Füh rungseinrichtung geführt und kann daher gleichmäßig in axia ler Richtung nach Maßgabe der Drehbewegung der Spindelwelle bewegt werden. Auf Grund der Tatsache, daß die ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26 und 27 vorgesehen sind und die Stützweite hiervon verkürzt wird, wird zu diesem Zeit punkt die kritische Geschwindigkeit bzw. Drehzahl durch die Anzahl der Umdrehungen der Spindelwelle stark erhöht, um hierdurch die Möglichkeit zu schaffen, daß das Auftreten des Resonanzbereichs bei der Spindelwelle vermieden wird.

Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist die Tisch mutter 3 mit dem ersten Zwischenabstützrahmen 13 mit Hilfe von Steuerriemenscheiben 19, 20 und dem Steuerriemen 21 gekop pelt, und der zweite Zwischenabstützrahmen 14 ist mit dem er sten Zwischenabstützrahmen 13 über das Zwischenabstütz-Ver bindungsteil 15 verbunden, so daß die ersten und zweiten Ab stützrahmen sich zusammen bewegen können, wodurch ein gleich bleibender Abstand zwischen denselben eingehalten wird. Nun mehr erfolgt die Beschreibung der Arbeitsweise der Zwischen abstützung unter Bezugnahme auf Fig. 7. Die Unterteilungspunk te, welche einen Abstand L zwischen den Abstützeinheiten 1, 1, welche jeweils an den beiden Endteilen der Zwischenabstützung angeordnet sind, durch 1/4 unterteilen, sind mit P0, P1, P2, P3 und P4 jeweils bezeichnet. Es wird angenommen, daß die Tisch mutter 3 und die zweite Zwischenabstützung 27 sich beide an dem rechten Endpunkt P0 der Vorschubspindelwelle 2 (Fig. 7(a)) be finden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Stützweite am größten mit P2-P4-L/2, d. h. zwischen dem linken Ende der Vorschubspindel welle 2 (Punkt P4) und der ersten Zwischenabstützung 26 (Punkt P2). Wenn ausgehend von diesem Zustand die Vorschubspindelwel le 2 mit Hilfe des Antriebsmotors 23 in Drehung versetzt wird, um die Tischmutter 3 nach links zu bewegen und somit auch den Tisch 10 nach links zu bewegen, dann wird die Anzahl der Umdre hungen der Vorschubspindelwelle 2 auf 1/2 durch die Steuerriemen scheiben 19, 20 und den Steuerriemen 21 herabgesetzt und auf die Hilfsvorschubspindel 16 übertragen, so daß auf Grund der Tatsache, daß die Vorschubspindelwelle 2 und die Hilfsspindel 16 ein und dieselbe Steigung haben, auch die ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26 und 27 in einem Verhältnis von 1/2 be züglich der Bewegungsgröße der Tischmutter 3 bewegt werden.

Da die Gleitlager 11 mit den äußeren Umfangs teilen der ersten und zweiten Zwischenabstützmüttern 4 und 5 zusammenarbeiten und da auch bei der Drehbewegung der Vorschubspindelwelle 2 die ersten und zweiten Zwischenabstützmuttern 4 und 5 in die sel be Richtung wie die Spindelwelle 2 gedreht werden, werden die ersten und zweiten Zwischenabstützmuttern 4 und 5 nicht bezüglich der Vorschubspindelwelle 2 bewegt. Somit können die Bewegungen der ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26 und 27 nur durch die Drehbewegung der Hilfsvorschubspindel 16 erfolgen, welche durch die Steuerriemenscheiben 19, 20 und den Steuerriemen 21 drehangetrieben wird. Wenn daher die Tischmutter 3 um L/4 von dem rechten Ende bewegt wird und den Punkt P1 erreicht, ist die Stützweite a zwischen der linken Endstützeinheit und der ersten Zwischenabstützung 26 gleich 3/8L, d. h. a=3/8L, was um L/2 gegenüber der üblichen Einrichtung (Fig. 7(b)) verkürzt wird. Wenn die Tischmutter 3 ferner nach links um L/4 bewegt wird und den Punkt P2 erreicht, ist die erste Zwischenab stützung 26 nach links um L/8 bewegt worden und befindet sich an dem Punkt P3, und die Stützweite a wurde um L/4 verklei nert, d. h. a=L/4 (Fig. 7(c)). Wenn die Tischmutter 3 weiter um L/4 nach links bewegt wird und den Punkt P3 erreicht, wird auch die erste Zwischenabstützung 26 nach links um L/4 weiter bewegt und befindet sich an einer Zwischenposition zwischen den Punkten P3 und P4, und die Stützweite a wurde auf L/8 herabgesetzt, d. h. a=L/8 (Fig. 7(d)). Wenn auch die Tisch mutter 3 um L/4 nach links zu dem linken Ende bewegt wird und den linken Endpunkt P4 erreicht, wurde die erste Zwischen abstützung 26 ebenfalls um weitere L/8 bewegt, befindet sich am linken Endpunkt P4. Zu diesem Zeitpunkt wird dann die Stütz weite a 0, d. h. a=0. Andererseits liegt die rechte Seite der zweiten Zwischenabstützung 27 an dem Punkt P2 und eine Stütz weite d zwischen der zweiten Zwischenabstützung 27 und dem rechten Endpunkt P0 wird am größten, d. h. d=L/2. (Fig. 7(e)).

Auf diese Weise wird die linke Stützweite a sequentiell ver kleinert, wenn die Tischmutter 3 nach links bewegt wird und sie wird Null, wenn die Tischmutter 3 am linken Ende ankommt. Andererseits wird die rechte Stützweite d sequentiell mit der nach links gerichteten Bewegung der Tischmutter 13 ver größert, und sie erreicht schließlich L/2, bei welcher es sich um die größte Spannweite handelt. Wenn die Tischmutter 3 das linke Endteil der Vorschubspindelwelle 2 erreicht und sich der ersten Zwischenabstützung 26 annähert, welche auf der linken Seite der vorhandenen Zwischenabstützung liegt, dann wird ein Grenzschalter (nicht gezeigt) betätigt, um den Antriebsmotor 23 anzuhalten, wodurch bewirkt wird, daß die Drehbewegung der Vorschubspindelwelle 2 zum Anhalten kommt und zugleich der Tisch 10 und die ersten und die zweiten Zwi schenabstützungen 26, 27 zum Stillstand gebracht werden, so daß verhindert wird, daß die Zwischenabstützung und die Stütz einheit bzw. Lagereinheit aufeinandertreffen. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird somit einem Sicherheitsgesichtspunkt Rech nung getragen.

Wenn dann der Antriebsmotor 23 in Gegenrichtung drehangetrie ben wird (in diesem Fall wird der Grenzschalter an einem Be aufschlagungsbetrieb gehindert), dann beginnt sich die Tisch mutter 3 zusammen mit dem Tisch 3 in eine Richtung von dem Antriebsmotor 23 in Fig. 1 wegzubewegen (Fig. 7(e)). Somit bewegt sich die Tischmutter 3 von dem linken Ende sequentiell in der Reihenfolge gemäß Fig. 7(d), (c), (b) und (a) nach rechts. Somit bewegt sich die Tischmutter 3 in Gegenrichtung zu der voranstehend angegebenen Bewegungsrichtung. In diesem Fall wird die Spannweite d zwischen der rechten Stützeinheit 1 und der zweiten Zwischenabstützung 27 sukzessiv verkleinert.

Die Tischmutter 3 und die ersten und zweiten Zwischenstütz muttern 4 und 5 sind in Gewindeeingriff mit der Vorschub spindelwelle 2 über Kugeln, um hierdurch Kugelumlaufspindeln zu bilden, und die Linearbewegungsführung erfolgt unter Ein satz einer linearen Führungseinrichtung. Dank dieser Auslegung können der Tisch 10 und die Zwischenabstützungen 26, 27 sehr gleichmäßig selbst bei hohen Geschwindigkeiten mit einem ho hen Nachlaufvermögen die Vorschubbewegung ausführen, und die Schwingung der Vorschubspindelwelle 2 in eine Richtung senk recht zur Achse läßt sich begrenzen, so daß der Tisch mit ho her Genauigkeit bewegt werden kann. Unter Bezugnahme auf die Kugelumlaufspindeln arbeiten die Vorschubspindelwelle und die zugeordneten Muttern unter Bildung von Kugelumlaufspindeln auf der äußeren Fläche der Vorschubspindelwelle zusammen, und Druckkräfte werden zuvor auf die Kugelumlaufspindeln über ei ne große Anzahl von Kugeln aufgebracht, welche eine Gleitbe wegung entlang Kugelgleitausnehmungen ausführen, welche je weils auf den inneren Flächen der zugeordneten Muttern ausge bildet sind. In der linearen Führungseinrichtung sind die Führungsschiene 6 und das Tischgleitteil 8 mit Hilfe einer großen Anzahl von zuvor unter Druck gesetzten (mit einem Vor druck belasteten) Kugeln kombiniert und es wird eine Gleitbe wegung entlang Kugelgleitausnehmungen ausgeführt, welche auf den gegenüberliegenden Seitenflächen der Führungsschiene 6 und des Tischgleitteils 8 ausgebildet sind. Die zugeordneten Kugelmuttern 3, 4 und 5 und das Tischgleitteil 8 sind äußerst starr, haben ein geringes Eigengewicht und stabil, so daß die linearen Bewegungen dieser Bauteile mit hoher Genauigkeit verwirklicht werden können. Da auch die Linearbewegungen der ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26, 27 und des Tisches 10 durch die lineare Führungseinrichtung unter Einsatz der gleichen Führungsschienen 6, 6 geführt sind, lassen sie sich mit hoher Genauigkeit parallel bewegen, um hierdurch zu verhin dern, daß die Vorschubspindelwelle 2 zusätzlichen unerwünsch ten und übergroßen Kräften ausgesetzt wird.

Wenn die Tischmutter 3 sich um einen Abstand L bewegt und die ersten und zweiten Abstützungen 26, 27 sich mit der Bewegung der Tischmutter 3 bewegen und dann das rechte Endteil der Vorschubspindelwelle 2 erreichen, wird auf ähnliche Weise wie bei dem linken Endteil der Grenzschalter (nicht gezeigt) be tätigt, um den Antriebsmotor 23 zu stoppen, wodurch die Dreh bewegung der Vorschubspindel 2 zum Stillstand gebracht wird und zugleich der Tisch 10 und die ersten und zweiten Zwischen abstützungen 26, 27 zum Stillstand gebracht werden.

Gemäß der vorstehend angegebenen ersten bevorzugten Ausfüh rungsform ist abgesehen von dem Fall, wenn die Tischmutter 3 an den beiden Endteilen der Vorschubspindelwelle 2 ist, die Spannweite der Vorschubspindelwelle 2 gegeben durch die ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26, 27 immer kürzer als die übliche Stützweite, so daß sich die kritische Drehzahl der Welle in Richtung der sicheren Seite verbessern läßt. Auch auf Grund der Tatsache, daß die Bewegungen der ersten und zweiten Zwischenabstützungen 26, 27, welche durch das Zwischen abstütz-Verbindungsteil 15 miteinander verbunden sind, mit Hilfe von Steuerriemenscheiben 19, 20 und einem Steuerriemen 21 erzielt werden, wird die Möglichkeit eliminiert, daß ein Schlupf des Steuerriemens zu einer Verschiebung einer relati ven Positionszuordnung zwischen dem Tisch und der Zwischenab stützung führen kann, was bei der Konstruktion der Zwischen abstützung auftreten könnte, wenn diese mit Hilfe einer Rie menscheibe und einem glatten Riemen bewegt wird, wie dies in der vorstehend beschriebenen japanischen ungeprüften Patent veröffentlichung No. Hei. 2-66359 beschrieben ist, die von den vorliegenden Anmeldern hinterlegt wurde.

In Fig. 3 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Vorschubeinrichtung für ein bewegliches Teil nach der Erfin dung gezeigt. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Wellenende der Vorschubspindelwelle 2, welches dem An triebsmotor 23 gegenüberliegt, mit Hilfe eines Stützlagers 130 gelagert, welches mit einem Träger an Stelle einer Stützein heit 1 versehen ist, welche bei der ersten bevorzugten Aus führungsform eingesetzt wird. Die erste Zwischenabstützung 26 fehlt und nur die zweite Zwischenabstützung 27 ist vorgesehen. Die zweite Zwischenabstützung 27 kann mit Hilfe von Kugelum laufspindeln auf ähnliche Weise wie die erste bevorzugte Aus führungsform bewegt werden. Die zweite bevorzugte Ausführungs form ist auch ähnlich der ersten bevorzugten Ausführungsform dahingehend, daß eine Hilfsvorschubspindel 116 eine gleiche Steigung wie eine Vorschubspindelwelle 102 hat, und daß die Hilfsvorschubspindel 116 mit der halben Drehzahl der Vorschub spindelwelle 102 mit Hilfe von Steuerriemenscheiben 119, 120 und einem Steuerriemen 121 in Drehung versetzt werden kann. Wenn infolge von dieser Auslegung die Vorschubspindelwelle 102 durch den Antriebsmotor 23 drehangetrieben wird, dann wird die Tischmutter 3 bewegt und die zweite Zwischenabstützung 127 wird bewegt, welche mit der Tischmutter 3 gekoppelt ist, und zwar um die halbe Größe der Bewegung der Tischmutter 3 in die gleiche Richtung wie die Tischmutter 3, so daß die zweite Zwi schenabstützung 127 immer nahezu zentrisch zwischen der Tisch mutter 3 und dem Stützlager 130 durch die Vorschubspindelwelle 102 abgestützt werden kann, wodurch ermöglicht wird, daß die kritische Drehzahl der Vorschubspindelwelle 102 zu günstigen Bedingungen verbessert werden kann.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist keine Zwischen abstützung zwischen der Stützeinheit 1 und der Stützmutter 3 auf der Seite des Antriebsmotors 23 vorgesehen. Diese Kon struktion wird eingesetzt, wenn kein Raum für das Vorsehen der Hilfsvorschubspindel 16 auf der Seite in der Nähe des An triebsmotors 23 vorhanden ist. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform fixiert die Stützeinheit 1 die Vorschubspindel welle 102 mit Hilfe mit einer Winkellagerkontaktkonstruktion, und die Tischmutter 3 und die Vorschubspindelwelle 102 sind über Kugeln in Gewindeeingriff miteinander, während ein Druck zuvor auf dieselben aufgebracht wurde, wodurch die Vorschub spindelwelle kein Spiel mit der Tischmutter hat und daher die Eigenschwingungsfrequenz der Vorschubspindelwelle 102 infolge der Stützeinheit 1 und der Tischmutter 3 verbessert wird und somit die Vorschubspindelwelle 102 kaum zum Schwingen angeregt wird. Daher läßt sich auch eine Konstruktion auf effektive Weise einsetzen, welche eine Zwischenabstützung hat, die nur auf einer Seite vorgesehen ist.

Nunmehr ist in Fig. 4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Vorschubeinrichtung für ein bewegliches Teil nach der Erfindung gezeigt. Eine Vorschubspindelwelle 202 ist eine lange Kugelumlaufspindel und die beiden Enden hiervon sind mit Hilfe von Fixierblöcken 40, 40 jeweils fixiert. Eine Tischmut ter 203 ist mit der Vorschubspindelwelle 202 über eine Kugel in Eingriff und die ersten und zweiten Zwischenabstützmuttern 204, 205 sind in Eingriff mit den vorderen und hinteren Teilen der Vorschubspindelwelle 202 jeweils über Kugeln. Mit dem Flanschteil der Tischmutter 203 ist über ein Halteteil 42 ein Tischantriebsmotor (ein mit einer Hohlwelle versehener Motor) 41 festgelegt, welcher zum Antreiben eines Tisches dient, wel cher eine Ausfahrbewegung durch die Vorschubspindelwelle 202 ausführen kann.

Zwei Führungsschienen 206, 206 sind parallel zur Vorschubspin delwelle 202 angeordnet, und die Vorschubspindelwelle 202 ist zwischen denselben angeordnet und jeweils auf einem Basisteil 207 fixiert. Zwei Tischgleitteile 208 sind passend zu den je weiligen Führungsschienen 206, 206 unter Zwischenschaltung je weils von Kugeln angeordnet, und vor und hinter den Tischgleit teilen 208, 208 auf ein und derselben Führungsschiene sind in ähnlicher Weise zwei Zwischenabstützgleitteile 209, 209 pas send mit den Führungsschienen 206 unter Zwischenschaltung von Kugeln jeweils vorgesehen.

Ein Tisch 210 liegt auf den vier Tischgleitteilen 208 auf, und der Tisch 210 und der Tischantriebsmotor 41 sind über einen Hai ter 43 festgelegt. Gleitlager 211 sind passend zu den äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Zwischenabstützmuttern 204, 205 vorgesehen und mit Hilfe von Schrauben B5 über Träger 212 festgelegt. Das Gleitlager 211 ist passend zu einem Zwi schenabstützrahmen 209 angeordnet und verhindert ein Abgleiten einer Platte 234. Die zugeordneten Längsenden der Zwischenab stützrahmen 29, 29 sind fest mit den Zwischenabstützgleittei len 209, 209 verbunden, um jeweils erste und zweite Abstützun gen 226 und 227 zu bilden. Die ersten und zweiten Abstützungen 226 und 227 sind mit Hilfe von Schrauben 6 über eine Verbin dungsplatte 44 miteinander verschraubt und fest miteinander verbunden. In der Nähe der Verbindungsplatte 44 ist eine Hilfs vorschubspindel 216 parallel zur Führungsschiene 206 angeordnet, und die beiden Enden der Hilfsvorschubspindel 216 sind mit Hil fe eines Stützlagers 218 und einer Stützeinheit 217 jeweils drehbeweglich gelagert. Eine Zwischenabstützvorschubmutter 224 ist in Gewindeeingriff mit der Hilfsvorschubspindel 216 über eine Kugel, während die Endfläche der Hilfsvorschubspindel 216 auf der Seite der Stützeinheit 217 mit der Ausgangswelle des Antriebsmotors 45 für die Zwischenabstützung verbunden ist. Die Zwischenabstützvorschubmutter 224 ist fest mit der Verbin dungsplatte 44 in der Nähe des Mittelteils der Verbindungs platte 44 verbunden.

Nunmehr erfolgt eine Beschreibung der Arbeitsweise der dritten bevorzugten Ausführungsform. Wenn die Ausgangswelle des Tisch antriebsmotors 41 in eine vorbestimmte Richtung in Drehung versetzt wird, wird auch eine Drehbewegung der Tischmutter 203 bewirkt, welche fest mit der Ausgangswelle des Tischan triebsmotors 41 über das Halteteil 42 verbunden ist. Da die beiden Enden der Vorschubspindelwelle 202 durch die Fixier blöcke 40 festgelegt sind, wenn die Mutter 203 eine Drehbewe gung ausführt, bewegt sich die Tischmutter 203 entlang der Vorschubspindelwelle 202, und somit wird auch der Tisch 210 bewegt und zugleich erfolgt eine Führung durch das Tischgleit teil 208. Wenn dann der Zwischenabstütz-Antriebsmotor 45 dreh angetrieben wird, um der Hilfsvorschubspindel 216 eine Dreh bewegung zu erteilen, wird die Zwischenabstützvorschubmutter 224 entlang der Hilfsvorschubspindel 216 bewegt. Da zu diesem Zeitpunkt die Verbindungsplatte 44, welche die ersten und zwei ten Zwischenabstützungen 226 und 227 miteinander verbindet, mit der Zwischenabstützvorschubmutter 224 verbunden ist, werden die ersten und zweiten Abstützungen 226 und 227 in Kopplung mit der Bewegung der Zwischenabstützvorschubmutter 224 bewegt.

In Abweichung von den ersten und zweiten bevorzugten Ausfüh rungsformen, bei denen die Drehkraft der Vorschubspindelwelle 202 auf die Hilfsvorschubspindel 216 übertragen wird und die Hilfsvorschubspindel 216 mit einer verminderten und gegebenen Drehzahl eine Drehbewegung ausführt, wird bei der dritten be vorzugten Ausführungsform die Anzahl der Umdrehungen des Zwi schenabschnitts-Antriebsmotors 45 nach Maßgabe der Bewegung der Tischmutter 203 infolge der Drehbewegung des Tischantriebs motors 41 gesteuert, d. h. nach Maßgabe der Bewegung des Ti sches 210, um hierdurch die Bewegungspositionen für die er sten und zweiten Zwischenabstützungen 226 und 227 vorzugeben, welche miteinander über die Verbindungsplatte 44 verbunden sind. In ähnlicher Weise wie bei der ersten bevorzugten Aus führungsform wird die relative positionsmäßige Zuordnung zwi schen der Tischmutter 203 und den ersten und zweiten Zwischen abstützungen 226, 227 derart gesteuert, daß die ersten und zweiten Zwischenabstützungen 226 und 227 immer zu den im we sentlichen beiden Mittelteilen der Vorschubspindelwelle je weils zwischen der Tischmutter 203 und den Fixierblöcken 40, 40 unabhängig von der Position der Tischmutter 203 bewegt wer den. Daher lassen sich die Positionen der ersten und zweiten Zwischenabstützmuttern 204 und 205 bezüglich der Tischmutter 203 auf ähnliche Weise wie bei der ersten bevorzugten Aus führungsform wählen. Da somit die Stützweite der Vorschub spindelwelle 202 immer kürzer als jene bei der üblichen Ein richtung ist, wird die kritische Drehzahl der Welle in Rich tung der sicheren Seite verlagert, und die Vorschubspindel welle 202 wird kaum in Schwingung versetzt, wodurch ermöglicht wird, daß die Tischmutter 203 mit hohen Geschwindigkeiten im Sinne einer Vorschubbewegung bewegt werden kann.

Nunmehr unter Bezugnahme auf die voranstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen erfolgt die Beschreibung eines Falles, bei dem die Steigung der Vorschubspindelwelle gleich jener der Kugelumlaufspindelausnehmungen in der Hilfs vorschubspindel ist. Dies braucht jedoch nicht immer der Fall zu sein, daß diese beiden gleich sind. Beispielsweise können die Anzahl der Zähne der beiden Steuerriemenscheiben jeweils unterschiedlich unter Berücksichtigung der Steigung dazwischen gewählt werden. Obgleich bei den ersten bis dritten bevorzug ten Ausführungsformen die Position der Zwischenabstützung der art vorgegeben wird, daß die Zwischenabstützung die beiden Mit telteile jeweils zwischen den beiden Endstützteilen der Vor schubspindelwelle und der Tischmutter abstützen können, kann die Zwischenabstützung auch in der Nähe der Mittelteile vor gesehen sein. Ferner können bei den ersten bis dritten be vorzugten Ausführungsformen alternativ die Tischmutter und die Zwischenabstützmutter in einer einzigen Mutter oder von einer Doppelmutter gebildet werden.

Die Zwischenabstützmutter ist in Eingriff mit der Vorschub spindelwelle über die Kugel, das Gleitlager ist passend zu der äußeren Umfangsfläche der Zwischenabstützmutter angeordnet und der Rahmen ist passend zu dem Gleitlager an den beiden Stellen hiervon mit Hilfe von Gleitteilen abgestützt, welche auf derselben Führungsschiene wie die Führungen des Tisches abgestützt ist. Auf Grund dieser Tatsache ist die Zwischen abstützung bei der Erfindung stabiler im Vergleich zu einer Konstruktion, bei der der Rahmen fest mit einem einzigen Gleitteil verbunden ist, und die Vorschubspindelwelle und die Führungsschiene können in genauer Weise parallel zueinander angeordnet werden. Wenn auch der Tisch und die Zwischenab stützung in axialer Richtung der Vorschubspindelwelle bewegt werden und Druckkräfte zuvor auf den Kugelumlaufspindelteil der Zwischenabstützung und der linearen Führung des Gleit lagers und des hiermit ist verbundenen Rahmens aufgebracht werden, wodurch das Spiel der Zwischenabstützung eliminiert wird, können Schwingungen der Vorschubspindelwelle vermieden werden. Die Zwischenabstützung wird nach Maßgabe der Drehbe wegung der Spindelwelle der Kugelumlaufspindel bewegt, die Zwischenabstützmutter ist in Gewindeeingriff mit der Zwischen abstützung über die Kugel, auf welche Anordnung zuvor eine Druckkraft aufgebracht wurde, und die Zwischenabstützung wird durch die Zwischenabstützmutter angetrieben, welche eben falls in Form einer zuvor mit einer Druckkraft beaufschlagten Einrichtung ausgelegt ist. Auf Grund dieses Umstandes wird die Möglichkeit ausgeschaltet, daß unterschiedliche Bewegungen der Zwischenabstützmutter unter Zuordnung zu der Drehbewegung der Vorschubspindelwelle auftreten können, wodurch ermöglicht wird, daß die Position der Zwischenabstützung mit Genauig keit eingestellt oder gesteuert werden kann, oder wodurch ermöglicht wird, daß die Zwischenabstützung bewegt werden kann, ohne daß Behinderungen zu dem Tischgleitteil auftreten, welches an dem Tisch befestigt ist. Ferner ist die Zwischenab stützung frei von der Vorschubspindelwelle und die Größe der Bewegung der Zwischenabstützung wird nur in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Hilfsvorschubspindel bestimmt, wobei die Bewegung der Zwischenabstützmutter keinen Einfluß auf die Dreh bewegung der Vorschubspindelwelle hat.

In Abweichung von einer Konstruktion, bei der die Zwischenab stützung nach Maßgabe des Tisches bewegt wird, ergibt sich hieraus, daß die Position der Zwischenabstützung derart einge stellt und gesteuert werden kann, daß die Zwischenabstützung die Eigenschwingungsfrequenz der Vorschubspindelwelle in effek tiver Weise erhöht, und es wird auch ermöglicht, daß die Schwingungen der Vorschubspindelwelle in effektiver Weise re duziert werden.

Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung dienen lediglich zu Illustrationszwecken. Es ist hiermit keine erschöpfende oder beschränkende Wirkung auf die Erfindung zu sehen, sondern es sind zahlreiche Abän derungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Be darfsfall vornehmen wird, ohne den Schutzgedanken nach der Er findung zu verlassen. Die bevorzugten Ausführungsformen wur den beschrieben und gewählt, um die Grundprinzipien zu erläu tern,sowie deren praktischer Einsatz für den Fachmann zu er läutern, so daß natürlich zahlreiche Modifikationen und Aus führungsvarianten eingeschlossen sind.

Claims

1. Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil, das an einer an einem Rahmenteil (7) vorgesehenen Führungsschiene (6, 106, 206) gelagert und in axialer Richtung durch eine Vorschubspindelwelle (2, 102, 202) frei bewegbar ist,
mit einem ersten Zwischenabstützrahmen (13, 113, 29), der an einem mit der Führungsschiene (6, 106, 206) in Ein griff stehenden Linearlager (9, 109, 209) abgestützt ist und in axialer Richtung derselben frei bewegbar ist, und
an dem eine Zwischenabstützmutter (4, 105, 204) dreh bar, jedoch in axialer Richtung der Vorschubspindelwelle (2, 102, 202) festgelegt vorgesehen ist, die über eine Kugel mit der Vorschubspindelwelle (2, 102, 202) in Gewindeeingriff steht,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Hilfsvorschubspindel (16, 116, 216) an dem Rahmen teil (7) gelagert ist, deren Achse parallel zu der Vorschub spindelwelle (2, 102, 202) verläuft, und
eine Zwischenabstützvorschubmutter (24, 124, 224) vor gesehen ist, die in Gewindeeingriff mit der Hilfsvorschub spindel (16, 116, 216) steht und an dem ersten Zwischenab stützrahmen (13, 113, 29) befestigt ist, und
eine Hilfsvorschubspindel-Antriebseinrichtung (19 bis 21, 119 bis 121, 44, 45, 224) zum Bewegen des ersten Zwi schenabstützrahmens (13, 113, 29) entsprechend der Drehung der Vorschubspindelwelle (2, 102, 202) vorgesehen ist.

2. Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorschubspindel- Antriebseinrichtung (19 bis 21, 119 bis 121, 44 bis 45, 224) aufweist:
eine erste Steuerriemenscheibe (19, 119), welche auf der Vorschubspindelwelle (2, 102) befestigt ist;
eine zweite Steuerriemenscheibe (20, 120), welche an der Hilfsvorschubspindel (16, 116) befestigt ist; und
einen Steuerriemen (21, 121), welcher über die ersten und zweiten Steuerriemenscheiben derart gespannt ist, daß die Dreh bewegung der Vorschubspindelwelle (2, 102) auf die Hilfsvor schubspindel (16, 116) übertragen wird.

3. Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zähne der zweiten Steuerriemenscheibe (20, 120) auf die doppelte Anzahl der Zähne der ersten Steuerriemenscheibe (19, 119) eingestellt ist.

4. Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubspindelwelle (2, 102, 202) und die Hilfsvorschubspindel (16, 116, 216) die glei che Steigung aufweisen.

5. Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Zwischenabstützrah men (14, 29), der an einem mit der Führungsschiene (6, 206) in Eingriff stehenden Linearlager (9, 209) gelagert und in axialer Richtung derselben frei beweglich ist; und ein Verbindungsteil (15, 44) zum Verbinden des ersten Zwi schenabstützrahmens (13, 29) und des zweiten Zwischenabstütz rahmens (14, 29) derart, daß die ersten und zweiten Zwischenab stützrahmen sich zusammen bewegen können und dazwischen ein vorbestimmter Abstand konstant aufrechterhalten wird.

6. Vorschubvorrichtung für ein bewegliches Teil nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorschubspindel- Antriebseinrichtung (44-45, 224) folgendes aufweist:
einen Zwischenabstütz-Antriebsmotor (45) zum Drehbewe gungsantrieb der Hilfsvorschubspindel (216); und
die Zwischenabstützvorschubmutter (224), welche entlang der Hilfsvorschubspindel (216) bewegt wird, wobei die Zwischen abstützvorschubmutter (224) mit dem Verbindungsteil (44) gekop pelt ist, und wobei der Zwischenabstütz-Antriebsmotor nach Maß gabe der Drehbewegung der Vorschubspindelwelle (202) gesteuert wird.