DE665341C

DE665341C - Einrichtung zur Entlastung der Gewindeflanken von Genauigkeits-Schraubenspindeln an Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE665341C
Application number: DES123701D
Authority: DE
Original assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Current assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Priority date: 1936-07-03
Filing date: 1936-08-04
Publication date: 1938-09-22
Also published as: CH190755A; US2201934A; FR832092A; GB484364A; DE680913C; CH194101A

Description

Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei Bohr- und Fräsmaschinen, werden häufig Schraubenspindeln verwendet, die zur Verschiebung eines beweglichen Teiles der Maschine, z. B. des Werkstückschlittens oder des Werkzeugträgers, dienen, während sie gleichzeitig auch als Meßschrauben zur genauen Einstellung dieses Teiles verwendet werden. Bei der Verschiebung solcher beweglicher Teile von Werkzeugmaschinen ist die Schraubenspindel oft einer beträchtlichen Beanspruchung unterworfen, die für die Genauigkeit der Schraubengewinde nachteilig ist.
Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung

!5 einer Einrichtung zur Entlastung der Gewindeflanken einer zur genauen Verstellung des Schlittens einer Werkzeugmaschine dienenden Gewindespindel, und zwar wird die Entlastungskraft erfindungsgemäß durch ein mit dem Schlitten verbundenes hydraulisches Kolbengetriebe ausgeübt.

Es sind im Werkzeugmaschinenbau Einrichtungen zur Verstellung von Schlitten bekannt, bei welchen eine Schraubenspindel und ein hydraulischer Antrieb in bestimmter Zusammenwirkung arbeiten. Z. B. dient der hydraulische Antrieb zur raschen Grobverstellung des Schlittens, während zur anschließenden Feineinstellung die Schraubenspindel benutzt wird. In diesem Falle ist die Entlastung der Gewindeflanken der Schraubenspindel nicht erforderlich, da diese bei der Grobverstellung keine Arbeit leistet und daher auch keiner Abnutzung unterworfen ist, während die Feineinstellung nur über sehr kurze Weglängen erfolgt. Die Einrichtung kann so getroffen sein, daß bei der Feineinstellung der Flüssigkeitsdruck auf die Schraubenspindel wirkt, um den toten Gang im Schraubengetriebe aufzuheben, was aber keine Entlastung der Gewindeflanken erzeugt. Es sind auch Maschinen bekannt, in denen der hydraulische Antrieb und die Schraubenspindel gleichzeitig wirksam sind. Z. B. ist eine Hobelmaschine bekannt, bei welcher der hydraulisch angetriebene Tisch zwecks Ausgleich der Schwankungen der Vorschubgeschwindigkeit eine Schraubenspindel in Drehung versetzt, welche anderseits mit vom Tischantrieb unabhängig angetriebenen Schwungscheiben in Verbindung ist, um die Geschwindigkeit des Maschinenschlittens gleichförmig zu erhalten. Da auch in diesem Falle die Schraubenspindel nicht zum Antrieb und zur genauen Einstellung des Tisches verwendet wird, ist keine Entlastung der Gewindeflanken erforderlich und kann auch mit dieser Anordnung nicht erzeugt werden, da z. B. bei einer plötzlichen Vergrößerung des vom Schlitten zu überwindenden Widerstan-

des die Schraubenspindel infolge des Beharrungsvermögens der mit ihr gekuppelten Schwungmasse dem Tisch einen zusätzlichen Antrieb erteilt.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Anord nungen von Schraubenspindel und hydraulischem Antrieb wird beim Gegenstand der Erfindung die Schlittenverstellung von der Schraubenspindel besorgt, und das hydraulische Kolbengetriebe dient nur zur Erzeugung der Entlastungskraft. Erfindungsgemäß wird das Kolbengetriebe vom Antrieb der Gewindespindel so gesteuert, daß bei Ingangsetzen der Spindel zur Verstellung des 1-5 Schlittens d!er Zylinder des Kolbengetriebes unter Druck gesetzt wird, um während der Schlittenverstellung auf den Schlitten eine Entlastungskraft auszuüben, die von gleicher Größenordnung wie die von der Spindel zuüberwindenden Widerstände, aber entgegengesetzt gerichtet ist, während bei Stillstand der Spindel der Flüssigkeitsdruck im Kolbengetriebe abgeschaltet ist. Zweckmäßigerweise w^rird im hydraulischen Entlastungsgetriebe ein Ventil angeordnet, um den Druck der zum Zylinder geförderten Flüssigkeit und damit die Entlastungskraft der Größe des bei der Schlittenverstellung zu überwindenden Widerstandes anzupassen.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.

Fig. ι ist eine Gesamtansicht einer Einrichtung zur Entlastung der Spindel eines lotrecht verschiebbaren Schlittens einer Bohr- oder Fräsmaschine.

Fig. 2 ist eine Teilansicht in größerem Maßstab.

Fig. 3 und 4 stellen je eine Variante dar. Der Schlitten 1 einer Werkzeugmaschine soll in lotrechter Richtung mit großer Genauigkeit längs den Führungen 2 und 3 verstellt werden können. Die Verstellung erfolgt durch die in einer vom Schlitten 1 getragenen Mutter 8 drehbaren Genauigkeitsschraubenspindel 5, welche durch einen Motor 6 über nicht dargestellte, im Gehäuse 7 angeordnete Zahnräder angetrieben wird. Der Motor 6 treibt außerdem eine Pumpe 9, die aus dem Behälter 10 Flüssigkeit ansaugt und diese in den Zylindern eines hydraulischen Antriebs fördert, dessen Kolben 18 mit dem Schlitten 1 verbunden ist. Der im Zylinder 11 herrschende Druck wird durch ein Ventil 12 eingestellt.

Im Stillstand befindet sich der Schlitten 1 genau in der gewünschten Lage, wobei die untere Gewindeflanke der Mutter 8 durch das Eigengewicht des Schlittens 1 gegen die obere Gewindeflanke der Schraubenspindel 5 gedrückt wird. Der Schlitten 1 und die an ihm befestigte Mutter 8 hängen somit an der Schraubenspindel 5, wie in Fig. 2 gezeigt ist, weil bei Stillstand der Druck im Zylinder 11 infolge natürlicher Undichtheit auf Null sinkt. Wird der Motor 6 in Drehung versetzt, so treibt er die Schraubenspindel 5 an und erzeugt gleichzeitig im Zylinder 11 einen Druck.

Die auf den Kolben 18 wirkende, von unten nach oben gerichtete Entlastungskraft ist etwas größer als das Eigengewicht des Schlittens i, so daß dieser angehoben wird, bis die obere Flanke der Mutter 8 die untere Flanke der Schraubenspindel 5 berührt. Während der Schlittenverstellung sind also diejenigen Flanken der Abnutzung ausgesetzt, welche bei Stillstand nicht die Lage des Schlittens bestimmen.

Die genaue Einstellung des Schlittens erfolgt durch ein Handrad 13 und Ablesung auf der mit dieser Teilung versehenen Trommel 14; diese Einstellung geschieht stets von Hand, mit kleiner Geschwindigkeit und nur auf sehr kurzen Weglängen; eine Abnutzung der Flanken ist also nicht zu befürchten und eine entsprechende Entlastung überflüssig.

Soll auch während der Bewegung die Lage des Schlittens genau sein, so wird das Ventil 12 so eingestellt, daß die Schraubenspindel 5 möglichst wenig beansprucht wird und daß die Summenkraft des Schlittengewichtes und der entgegengesetzten Entlastungskraft nach unten gerichtet ist; während der Verstellung ist somit der Druck zwischen Mutter- und Schraubenflanke sehr gering, wogegen bei Stillstand der Schlitten mit seinem ganzen Gewicht auf der Schraubenspindel ruht, so daß durch den hohen Druck die genaue Lage des Schlittens gewährleistet ist.

Die Pumpe ist so angeordnet, daß die Entlastungskraft für beide Drehrichtungen der Schraube, also sowohl für Abwärts- als auch für Aufwärtsbewegung des Schlittens, erzeugt wird.

Die Verstellrichtung des Schlittens kann statt lotrecht auch waagrecht sein, wobei die Entlastungskraft zur Überwindung von Reibungs- und Spanabliebungskräften dient.

Fig. 3 zeigt eine besonders bei großem ■Verstellweg nützliche Anordnung. Die no Schraube 15 ist gleichachsig mit dem Kolben 16 und dringt in eine Aussparung desselben ein.

In der Ausführung gemäß Fig. 1 kann man als Nachteil- empfinden, daß der Druck im Zylindern erst erzeugt wird, nachdem die Drehbewegung der Schraubenspindel 5 begonnen hat; die Entlastungskraft wird also erst nach Beginn der Schlittenverstellung erzeugt. Die Anordnung gemäß Fig. 4 behebt diesen Mangel. Der Motor 6 treibt die Pumpe 9 unmittelbar an, die Schraubenspin-

del 5 dagegen über eine nur schematisch angedeutete Kupplung 19; diese wird erst dann eingerückt,.wenn in ihrem Gehäuse der Druck auf den gewünschten Wert gestiegen ist; zu diesem Zweck steht die hohle Welle 21 durch die Kammern 22 mit der Druckleitung der 'umpe 9 in Verbindung. Bei Anlauf des Motors 6 wird zunächst durch die Pumpe 9 im Zylinder 11 der zum Anheben des Schlittens erforderliche Druck erzeugt. Erst dann wird durch den in der Kammer 22 herrschenden Druck die Kupplung 19 eingerückt, wobei die Motorwelle 20 mit der Hohlwelle 21 verbunden wird; diese treibt die Schraubenspindel 5 über Zahnräder an. Die Gewindeflanken der Schraubenspindel sind also entlastet, bevor die Schraube zu drehen beginnt.

Der Flüssigkeitsdruck kann auch von einer unabhängig vom Motor 6 angetriebenen Pumpe in einem hydraulischen System erzeugt werden, welches über ein bei stillstehender Maschine geschlossenes Ventil mit dem Zylinder 11 verbunden ist. Dieses Ventil kann vom Motor 6 oder von der Schraubenspindel 5 so gesteuert werden, daß bei Anlauf des Motors und Drehung der Schraubenspindel das Ventil geöffnet wird und im Zylinder ι f ein Druck entsteht.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zur Entlastung der Gewindeflanken einer zur genauen Verstellung des Schlittens einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Bohr- und Fräsmaschine, dienenden Gewindespindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungskraft durch ein in an sich bekannter Weise mit dem Schlitten (1) verbundenes hydraulisches Kolbengetriebe (II, 18 bzw. 17, 16) ausgeübt wird, welches vom Antrieb der Gewindespindel (5 bzw. 15) derart gesteuert wird, daß bei Ingangsetzen der Spindel zur Abstellung des Schlittens der Zylinder des Kolbengetriebes '.inter Druck gesetzt wird, um während der Schlittenverstellung auf den Schlitten eine Entlastungskraft auszuüben, die von gleicher Größenordnung wie die von der Spindel zu überwindenden Widerstände, aber entgegengesetzt gerichtet ist, während bei Stillstand der Spindel der Flüssigkeitsdruck im Kolbengetriebe abgeschaltet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im hydraulischen Entlastungsgetriebe ein Ventil (12) angeordnet ist, um den Druck der zum Zylinder geförderten Flüssigkeit und damit die Entlastungskraft zu regeln.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit lotrecht stehender Schraubenspindel, die in der Hauptsache durch das Gewicht des zu verschiebenden Teiles beansprucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vom hydraulischen Entlastungsgetriebe entwickelte Entlastungskraft größer ist als das Gewicht des zu verschiebenden Teiles (1), damit bei Verschiebung des Teiles die unteren Gewindeflanken der Schraube (5) mit den oberen Gewindeflanken ihrer Mutter (8) in Berührung stehen, während im Ruhezustand die entgegengesetzten, nicht der · Abnutzung unterworfenen Gewindeflanken miteinander in Berührung stehen und die genaue Lage des Teiles (1) bestimmen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (15) gleichachsig zum Kolben (16) verläuft und mit ihrem freien Ende in eine Aussparung des Kolbens eindringen kann.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 mit gemeinsamem Kraftantrieb für die Schraubenspindel und die Flüssigkeitspumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftantrieb mit der Schraubenspindel über eine Kupplung (19) verbunden ist, die erst eingerückt wird, wenn das hydraulische Entlastungsgetriebe unter Druck steht, damit die Schraube erst zu drehen beginnt, nachdem die Entlastungskraft erzeugt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Schraubenspindel (5) in Verbindung stehende Teil der Kupplung (19) auf einer Hohlwelle (21) sitzt, die mit einer an die Druckleitung der Flüssigkeitspumpe (9) angeschlossenen Druckkammer (22) in Verbindung steht und ein Rad des Antriebsgetriebes der Schraubenspindel trägt, wobei nach Ingangsetzen der Pumpe und Erzeugung der Entlastungskraft die Kupplung vom Flüssigkeitsdruck eingerückt wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 mit vom Antrieb der Schraubenspindel unabhängigem Antrieb der Flüssigkeitspumpe, gekennzeichnet durch ein vom Motor (6) oder der Schraubenspindel (5) gesteuertes Ventil, welches erst nach Beginn der Drehung der Spindel (5) den Zylinder (11) mit der Druckflüssigkeitsquelle verbindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen