DE857304C

DE857304C - Device for eliminating the axial play in spindle drives

Info

Publication number: DE857304C
Application number: DEW5523A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing May
Original assignee: Fritz Werner AG
Current assignee: Fritz Werner AG
Priority date: 1951-04-08
Filing date: 1951-04-08
Publication date: 1952-11-27

Description

Vorrichtung zur Aufhebung des axialen Spiels bei Spindelantrieben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufhebung des axialen Spiels bei Spindelantrieben, die sich besonders für den Tischantrieb von Fräsmaschinen beim sogenannten Gleichlauffräsen eignet, bei dem die Schnittrichtung des Fräsers mit der Vorschubrichtung des Tisches übereinstimmt.Device for eliminating the axial play in spindle drives The invention relates to a device for eliminating the axial play in spindle drives, which are particularly suitable for the table drive of milling machines for so-called down-cut milling in which the cutting direction of the cutter with the feed direction of the table matches.

Es ist zu diesem Zweck bekannt, auf einer gemeinsamen Spindel zwei Muttern oder Mutternhälften vorzusehen, die bestrebt sind, unter Einwirkung einer elastischen Kraft entweder eine axiale oder eine Drehbewegung zueinander auszuführen.For this purpose it is known to have two on a common spindle Provide nuts or nut halves that strive to act under the action of a elastic force to perform either an axial or a rotary movement to each other.

Auch ist es bekannt, bei Schraubenantrieben zur Erzielung einer rollenden Reibung zwischen den Gewindegängen von Schraube und Mutter Kugeln anzuordnen, die durch einen außerhalb oder auch innerhalb der Mutter angeordneten Kanal jeweils von der Antrittsstelle der Mutter zur Eintrittsstelle derselben zurückgeführt werden. Die Erfindung besteht in der Kombination dieser beiden an sich bekannten Merkmale. Gemäß der Erfindung sind daher zwei in axialer oder Umfangsrichtung elastisch gegeneinander abgestützte Muttern bzw. Mutternhälften vorgesehen, deren Gewindegänge durch rollende Reibung gegen die Gewindegänge der Spindel abgestützt sind. Dabei «-erden zweckmäßig die die rollende Reibung bewirkenden Kugeln im Bereich der beiden Muttern oder Mutternhälften jeweils nur auf einer Flanke des Mutter- oder Spindelgewindes derart angeordnet, daß die tragenden Flanken in beiden Muttern auf entgegengesetzten Seiten liegen.It is also known for screw drives to achieve rolling Friction between the threads of the screw and nut to arrange the balls by a channel arranged outside or inside the nut in each case be returned from the mother's point of entry to the point of entry of the same. The invention consists in the combination of these two features which are known per se. According to the invention, two are therefore elastic against one another in the axial or circumferential direction supported nuts or nut halves provided, the threads of which by rolling Friction are supported against the threads of the spindle. In doing so, «-grounds appropriate the balls causing the rolling friction in the area of the two nuts or nut halves in each case only arranged on one flank of the nut or spindle thread in such a way that that the load-bearing flanks in both nuts are on opposite sides.

Durch die den Gegenstand der Erfindung bildende Kombination werden gegenüber den bekannten Getrieben mit Totgangausgleich die im nachstehenden beschriebenen neuartigen und vorteilhaften Wirkungen erzielt. Beim Gleichlauffräsen können verhältnismäßig große Schnittdrücke auftreten, die von den federbelasteten Muttern aufgenommen werden müssen und daher eine entsprechend starke Bemessung der Federn bedingen. Dadurch entsteht eine erhebliche Reibung in den Gewindegängen, die sich besonders bei dem im Eilgang erfolgenden Heranführen des Werkstückes an den Fräser und Rücklauf des Tisches nach beendigtem Fräsvorgang störend bemerkbar macht und eine übermäßige Abnutzung vor allem der Mutter herbeiführt. Diese Abnutzung wird noch dadurch gefördert, daß die Unterteilung der Muttern eine flüssige oder halbflüssige Reibung unmöglich macht. Es ist daher schon versucht worden, die Bremswirkung der Federn während des Eilgangs aufzuheben, was jedoch, wenn es überhaupt möglich ist, zu einer wesentlichen Komplizierung der ganzen Einrichtung führt.Through the combination forming the subject of the invention compared to the known gearboxes with backlash compensation, those described below novel and beneficial effects achieved. In down milling Relatively large cutting pressures can occur due to the spring-loaded Nuts must be included and therefore a correspondingly strong dimensioning of the Condition feathers. This creates considerable friction in the threads, which are particularly evident when the workpiece is brought up in rapid traverse the milling cutter and the return movement of the table after the milling process has been completed noticeably disturbing and causes excessive wear especially of the mother. This wear and tear is further promoted by the fact that the subdivision of the nuts is a liquid or makes semi-fluid friction impossible. Attempts have therefore already been made to improve the braking effect of the springs during rapid traverse, which, however, if at all possible is, leads to a substantial complication of the whole facility.

Im Gegensatz dazu tritt bei der Vorrichtung nach der Erfindung infolge der rollenden Reibung auch bei Anwendung hoher Federspannung keine Klemmung ein. Der Tisch läuft gleich leicht in beiden Richtungen sowohl im Arbeitsgang als auch im Eilgang, so daß eine Entlastung der Muttern während des Eilgangs überflüssig wird. Die Spindelabnutzung ist äußerst gering, was zu einer außerordentlichen Verlängerung der Lebensdauer der verhältnismäßig teuren Spindel führt. Die Antriebsleistung des Tisches ist klein, so daß der Vorteil des geringeren Kraftbedarfs beim Gleichlauffräsen nicht durch einen höheren Kraftbedarf zur Tischbewegung wieder aufgehoben wird. Die Passung des Wälzgewindes ist unabhängig von der Betriebstemperatur, da für Muttern und Spindeln gleiche Materialien Verwendung finden. Die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung, wie sie z. B. bei geklemmten Gleitmuttern besteht, ist nicht vorhanden.In contrast to this occurs in the device according to the invention as a result the rolling friction, even when applying high spring tension, there is no jamming. The table runs equally easily in both directions, both in the working aisle and in rapid traverse, so that it is not necessary to relieve the nuts during rapid traverse will. The spindle wear is extremely low, resulting in an extraordinary lengthening leads to the service life of the relatively expensive spindle. The drive power of the The table is small, so the advantage of less force required for down-cut milling is not canceled by a higher force requirement to move the table. The fit of the rolling thread is independent of the operating temperature, as it is for nuts and spindles use the same materials. The risk of an impermissible Warming as it is e.g. B. exists with clamped slide nuts, is not available.

Im Vergleich zu den bekannten Getrieben mit Wälzgewinde werden durch die Erfindung die nachfolgenden Vorteile erzielt.Compared to the well-known gearboxes with rolling thread are through the invention achieves the following advantages.

Um bei einem Getriebe mit Wälzgewinde eine Umkehr der Antriebsrichtung zu ermöglichen, ist es bei der bekannten Ausführung erforderlich, Kugelreihen zwischen beiden Gewindeflanken des Muttern- und Schraubengewindes vorzusehen. Auch bei Verwendung verhältnismäßig kleiner Kugeln bedingt dies einen großen Abstand der einzelnen Gewindegänge voneinander, d. h. es können nur Spindeln mit großer Steigung verwendet werden. Derartige Spindeln sind jedoch für viele Zwecke, wie z. B. auch den selbsttätigen Spielausgleich, nicht geeignet, da keine Selbsthemmung der Mutter auf der Spindel eintritt und somit bei axialem Schub der Spindel in der Vorschubrichtung ein Drehen der Mutter eintritt.To reverse the drive direction in a gear unit with a rolling thread To enable, it is necessary in the known design, rows of balls between both thread flanks of the nut and screw thread. Even when in use relatively small balls, this requires a large distance between the individual threads from each other, d. H. only spindles with a large pitch can be used. However, such spindles are used for many purposes, such as. B. also the automatic Backlash compensation, not suitable as the nut is not self-locking on the spindle occurs and thus with axial thrust of the spindle in the feed direction a turning the mother enters.

Dadurch, daß erfindungsgemäß zwei federnd abgestützte Muttern verwendet werden, liegen die tragenden Flanken der Muttern ein für allemal fest und ändern sich auch bei Umkehr der Spindeldrehrichtung nicht. Es genügt daher, die Kugeln einseitig zu den Gewindegängen entsprechend den tragenden Flanken anzuordnen. Infolgedessen erhält man eine wesentlich geringere Ganghöhe wie bei den bekannten Ausführungen der Wälzgewinde und somit eine für den vorliegenden Zweck genügend kleine Spindelsteigung.The fact that according to the invention two resiliently supported nuts are used the load-bearing flanks of the nuts are fixed once and for all and change not even if the direction of rotation of the spindle is reversed. It is therefore sufficient to use the balls to be arranged on one side to the threads according to the load-bearing flanks. Consequently you get a much lower pitch than in the known designs the rolling thread and thus a sufficiently small spindle pitch for the present purpose.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch den Tischantrieb einer Fräsmaschine, Abb. 2 einen Schnitt nach Linie A-B der Abb. i, welcher die Anordnung des Rückführungskanals für die Kugeln erkennen läßt, Abb. 3 eine Draufsicht auf eine der beiden Muttern der Abb. i, die ebenfalls den Rückführungskanal zeigt.In the drawings, an embodiment of the invention is shown. Fig. I shows a longitudinal section through the table drive of a milling machine, Fig. Fig. 2 is a section along line A-B of Fig. I, showing the arrangement of the return duct for the balls can be seen, Fig. 3 is a plan view of one of the two nuts of Fig. i, which also shows the return duct.

Gemäß Abb. i ist die Spindel i unverdrehbar im Oberschlitten bzw. Tisch 2 der Fräsmaschine gelagert. Zum Antrieb dient die Mutter 3, die bei 4 als Schneckenrad ausgebildet ist und durch eine nicht dargestellte Schnecke angetrieben wird. Mit der Mutter 3 ist über eine Klauenkupplung 5 längs verschiebbar, jedoch nicht vierdrehbar, eine zweite Mutter 6 verbunden. Die letztere Mutter steht unter Einwirkung einer Feder 7, die sich gegen ein in dein Unterschlitten eingeschraubtes Widerlager 9 abstützt. Die von der Feder 7 ausgeübte Kraft wird über eine Hülse io und ein Kugellager ii auf die Mutter 6 übertragen. Ein zweites Kugellager 12 dient zur axialen Abstützung der Mutter 3, die über ein bei 13 angedeutetes Gleitlager im Unterschlitten 8 gelagert ist.According to Fig. I, the spindle i is non-rotatably mounted in the top slide or table 2 of the milling machine. The nut 3, which is designed as a worm wheel at 4 and is driven by a worm, not shown, is used for driving. A second nut 6 is connected to the nut 3 via a claw coupling 5, which is longitudinally displaceable, but not rotatable. The latter nut is under the action of a spring 7, which is supported against an abutment 9 screwed into your lower slide. The force exerted by the spring 7 is transmitted to the nut 6 via a sleeve io and a ball bearing ii. A second ball bearing 12 serves to axially support the nut 3, which is mounted in the lower slide 8 via a slide bearing indicated at 13.

Wie der geschnitten gezeichnete Teil der Spindel i erkennen läßt, ist zwischen den tragenden Flanken der Mutter 3 und 6 und denen der Spindel i eine durchgehende Reihe von Kugeln 14 angeordnet, d. h. bei Mutter 3 auf den linken Gewindeflanken und bei Mutter 6 auf den rechten Flanken der Spindel. Da diese Kugeln bei Drehung der Muttern auf der Spindel in Längsrichtung der Gewindeflanken abrollen, treten sie am Ende der Mutter aus und müssen zum Anfang derselben zurückgeführt werden. Hierzu dient ein Rückführungskanal, dessen Ausbildung aus Abb. 2 und 3 zu entnehmen ist.As the sectioned part of the spindle i shows, is between the supporting flanks of the nut 3 and 6 and those of the spindle i one continuous row of balls 14 arranged, d. H. with nut 3 on the left thread flank and with nut 6 on the right flank of the spindle. As these balls rotate of the nuts roll on the spindle in the longitudinal direction of the thread flanks, step they end at the end of the mother and must be returned to the beginning of the same. A return channel, the design of which can be seen in Figs. 2 and 3, is used for this purpose is.

Wie diese Abbildungen zeigen, geht der Kanal mit seinen Endteilen 15 und 16 tangential in die entsprechenden Gewindegänge, d.li. den ersten und letzten Gewindegang einer jeden Mutter, über. Der mittlere Teil 17 dieses Kanals ist als nach außen offene Nut im äußeren Umfang der betreffenden Mutter ausgebildet. Da die Mutter 3 durch das Gleitlager 13 umschlossen wird, erübrigt sich bei dieser ein besonderer Abschluß der Nut 17. Bei der Mutter 6 ist zu diesem Zweck die Hülse 18 vorgesehen.As these figures show, the channel goes with its end parts 15 and 16 tangentially in the corresponding thread turns, d.li. the first and last thread turn of each nut. The middle part 17 of this channel is designed as an outwardly open groove in the outer circumference of the nut in question. Since the nut 3 is enclosed by the sliding bearing 13, there is no need for a special closure of the groove 17 in this case. In the case of the nut 6, the sleeve 18 is provided for this purpose.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Durch den Antrieb der Mutter 3 erfolgt eine Bewegung der feststehenden Spindel i und damit des mit ihr verbundenen Tisches 2 der Fräsmaschinen nach rechts oder links, je nach der Drehrichtung des Antriebs. Da die Muttern 3 und 6 durch die Feder 7 zusammengedrückt werden, sind die Gewindegänge der Spindel i über die zwischengeschalteten Kugeln 14 fest zwischen die entgegengesetzten Gewindeflanken der beiden Muttern 3 und 6 eingespannt, so daß keine Längsbewegung der Spindel möglich ist. Bei einer Umkehr der von dem Tisch auf die Spindel übertragenen Kraft, wie sie beim Gleichlauffräsen unvermeidlich ist, kann daher kein Spiel zwischen Spindel und Mutter auftreten.The mode of operation of the device described is as follows: Through the drive of the nut 3 is a movement of the fixed spindle i and thus of the table 2 of the milling machines connected to it to the right or left, depending on the direction of rotation of the drive. Since the nuts 3 and 6 are compressed by the spring 7 are the threads of the spindle i over the interposed balls 14 firmly between the opposite thread flanks of the two nuts 3 and 6 clamped so that no longitudinal movement of the Spindle is possible. In the event of a reversal of the force transmitted from the table to the spindle, as in the Climb milling is unavoidable, so there can be no play between spindle and nut appear.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist vielmehr möglich, an Stelle der Mutter beispielsweise auch die Spindel anzutreiben. Auch kann für die dargestellte Feder eine beliebige andere elastische Kraft, wie Druckluft oder Druckflüssigkeit, zur Anwendung kommen.The invention is of course not limited to that shown and described Embodiment limited. Rather, it is possible in place of the mother, for example also to drive the spindle. Any desired spring can also be used for the spring shown other elastic force, such as compressed air or hydraulic fluid, are used.

Claims

PATENTAN SPRLCHL: i. Device for eliminating axial play for spindle drives, especially for the table drive of milling machines for down-cut milling, characterized by two mutually elastic in the axial or circumferential direction supported nuts (3, 6) or nut halves, the threads of which by rolling Friction are supported against the threads of the spindle.

2. Device according to Claim i, characterized in that the balls causing the rolling friction (14) in the area of the two nuts (3, 6) or nut halves only on one Flank of the nut and spindle thread are arranged.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the thread flanks supported by rolling friction in both nuts (3, 6) or nut halves are on opposite sides.

4. Apparatus according to claim i to 3, characterized in that the return serving the balls, from the exit point of the mother to the entry point of the same reaching channel, merges tangentially into the first and last thread turn and into its part (17) extending in the longitudinal direction of the nut as being open to the outside Groove is formed in the circumference of the nut.