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Einrichtung und Verfahren zur willkürlichen Beseitigung und Einschaltung
des toten Ganges in Spindelantrieben Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und
ein Verfahren zur willkürlichen Beseitigung und Einschaltung des toten Ganges in
den mit zwei Muttern arbeitenden Spindelantrieben der Werkstück-oder Werkzeugträger
von Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen. Sie eignet sich besonders für
Idas sogenannte Mitlauffräsen., bei dem die Schnittrichtung des Fräsers mit der
Bewegungsrichtung des Tisches überein istimmt.
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Bei derarti:genTischantrieben vonFräsmaschinen ist es bekannt, die
beiden Muttern mit Hilfe eines selbstsperrenden Schneckengetriebes um einen solchen
Betrag gegeneinander zu verschieben, daß die Gewindeflanken der Muttern gegen entgegengesetzte
Flanken,des Spindelgewindes anliegen und infolgedessen bei einer Umkehr des Antriebes
oder der Richtung der an der Spindel. angreifenden Kräfte kein axiales Spiel auftreten
kann. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß keine selbsttätige Anpassung
an,den Spindeldurchmesser möglich isst, so daß bei. einer ungleichmäßig abgenutzten
Spindel die Muttern entweder auf dem stärker abgenutzten Teil der Spindel ein unzulässiges
Spiel haben oder, wenn die Einregulierung nach dem schwächeren Teil der Spindel
vorgenommen worden ist, die Gefahr eines Fest#klemmens auf dem stärkeren Spindelteil
besteht.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, für den Totgangausgleich
nur eine Mutter zu verwenden, die derart unterteilt ist, daß ihre Teile durch Federdruck
in radialer Richtung gegen,die Spindel gedrückt werden können. Diese Einrichtung
ermöglicht zwar eine selbsttätige Anpassung der Mutter an den Spindeldurchmesser,
sie übt jedoch eine erhebliche Klemmwi.rlcung und damit Reibung aus und führt daher
zu einem unnötig hohen Kraftverbrauch
sowie zu einer vorzeitigen,
Abnutzung von Mutter und Spindel.
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Es wurde gefunden, daß die Nachteile der vorstehend beschriebenen
Einrichtungen in besonders einfacher und zweckmäßiger Weise dadurch behoben werden
können, daß man die Merkmale dieser Einrichtungen miteinander kombiniert. Die Erfindung
besteht daher darin, d.aß bei einem mit zwei Muttern; arbeitenden Spindelamtrieb
die Muttern um einender Größe nach einstellbaren Betrag in axialer oder Drehrichtung
gegeneinander verstellbar sind und eine der Muttern als geschlitzte Mutter ausgebildet
isst, deren freie Enden unter Einwirkung einer elastischen Kraft stehen. Die elastische
Kraft kann beispielsweise durch Federn oder auch auf hydraulischem oder pneumatischem
Wege erzeugt werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die unter Einwirkung
der elastischen Kraft erfolgende Schließbewegung der geschlitzten Mutter,durch.
einen Anschlag od. dgl.derart zu begrenzen, daß diese Mutter in, ihrer geschlossenen
Stellung mit normalem Spiel auf der Spindel sitzt. Der Anschlag kann an dem Nockens
ausgebildet sein, der zum Öffnen der Mutter .dient. Es kann aber auch ein besonderer
Anschlaghebel auf der Welle dieses Nockens vorgesehen werden, dessen Bewegung in
der dem Schließen der geschlitzten Mutter entsprechenden Richtung durch einen von
Hand einstellbaren Anschlag begrenzt ist.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung erfolgt die Beseitigung des
axialen Spiels zwischen Spindel und Mutter durch die einstellbare axiale Verstellung
oder Verdrehung der beweglichen gegenüber der feststehenden Mutter. Diese Verstellung
kann genau dem zwischen den Gewindegängen von Spindel und Muttern, vorhandenen Spielraum
angepaßt werden, so daß keine wesentliche Erhöhung der Reibung auftritt. Da im Gegensatz
zu den bekannten Einrichtungen die geschlitzte Mutter infolge der Begrenzung ihrer
Schließbewegung von sich aus ebenfalls keine Klemmwirkung auf die Spindel ausübt,
ist jede größere zusätzliche Reibung vermieden. Trotzdem ist als wesentlicher Vorteil
der Erfindung eine selbsttätige Anpassung der Muttern an den Spindeldurchmesser
möglich. Ändert sich nämlich infolge ungleichmäßiger Abnutzung der Spindel der Durchmesser
derselben, so folgt die Einrichtung, die zweckmäßig auf- den schwächsten
Durchmesser der Spindel einreguliert wird, dem stärker werdenden Durchmesser,, indem
die geschlitzte, Mutter sich. selbsttätig entgegen der Federwirkung entsprechend?
öffnet. Außerdem ist eine besonders einfache Entlastung der ganzen Einrichtung möglich,
indem die geschlitzte Mütter mit Hilfe des Nockens so weit geöffnet wird, .daß beide
Muttern:das z. B. für den Eilgang erwünschte Spiel gegenüber der Spindel aufweisen.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. i. einen Schnitt @durah den nach der Erfindung ausgebildeten Tischantrieb
einer Fräsmaschine, Abb.2 einen; Schnitt nach oder Linie II-II der Abb. r, Abb.
3 einen Schnitt nach-,der Linie III-III der Abb. i, Abb. 4 den zum Öffnen und Schließen
der geschlitzten Mutter dienenden Mechanismus.
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In den Abbildungen ist bei i der Unterschlitten der Maschine angedeutet,
auf dem der Oberschlitten oder Tisch 2 in der Längsrichtung gleitet. Der Tisch :2
trägt das Werkstück 3, welches durch den Fräser 4 bearbeitet wird.
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In dem Tisch 21 ist die Spindel 5 drehbar gelagert, auf der zwei Muttern
6 und 7 angeordnet sind. Von, diesen ist idie Mutter 6 nicht längs verschlebbär
und unverdrehbar im Unterschlitten i gelagert. Die Mutter 7' ist geschlitzt ausgebildet
(vgl. Abb.3) und auf der Spindel 5 längs verschiebbar, jedoch nicht drehbar angeordnet.
Zur axialen Verstellung der Mutter 7 gegenüber der Mutter 6 dient eine. auf das
vordere Ende der Mutter 6 aufgeschraubte Ringmutter 8, die Außenverzabnung besitzt
und durch eine Schnecke 9 in der einen oder der anderen Richtung gedreht werden
kann. Diese Schnecke ist, wie Abb. 2 erkennen läßt, auf einem Bolzen io ausgebildet,
der in der Längsrichtung nicht verschiebbar im Unterschlitten gelagert ist und:
@durch einen gerändelten Knopf i i gedreht werden kann-.
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Wie Abb. 3( zeigt, ist die geschlitzte Mutter 7 mit backenförmigen
Ansätzen 12 und, 13 versehen, zwischen, denen ein Nocken 14 angeordnet ist. Die
Backen i2 und i3; sind zwischen Federn 15 und 16 eingespannt, die auf einem durchgehenden
Bolzen 17 angeordnet sind, und sich einerseits gegen die Backen und andererseits
gegen eine im Unterschlitten i gelagerte Hülse i8 bzw. eine durch die Mutter i9
gehaltene Ringscheibe 29 abstützen. Die Spannung dieser Federn, die bestrebt sind,
die Mutter 7- zu schließen, kann durch Drehen des Bolzens 17 einreguliert werden.
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Der Nocken 14 ermöglicht sowohl das Öffnen der geschlitzten Mutter
7 entgegen dem Druck der Federn 15 und 16 als auch eine Begrenzung der Schließbewegung
derselben. Hierzu. ,dient der in Abb. 4 -dargestellte Mechanismus.
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Wie diese Abbildung zeigt, sitzt der Nocken i:4 auf der Welle 21 (vgl.
auch Abb. i und 3), mit der ein Auschlaghebel 22 fest verbunden ist. Dieser Anschlaghebel
legt sich in. der in Abb. 4 gezeichneten, der geschlossenen Mutter entsprechenden
Endstellung gegen einen: Anschlag 23, der an einem von Hand: verstellbaren, im Unterschlitten
i angeordneten Bolzen 24 ausgebildet ist. Der Anschlaghebel 22 trägt einen Stift
25, in -den ein Gabelhebel 26 eingreift, welcher auf einer Welle 27 befestigt ist.
Auf dieser Welle sitzt außerdem ein Hebel 28, an den eine Stange angelenkt ist,
welche den Kern eines schematisch angedeuteten Elektromagneten 310 trägt.
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Die Arbeitsweise der im vorstehenden beschriebenen Einrichtung :ist
folgende: Durch entsprechende Einstellung des Anschlagbolzens 23, 24 wird die Schließbewegung,der
geschlitzten Mutter 7 derart
begrenzt, daß @diese mit normalem
Spiel auf der Spindel 5 sitzt. Dann wird durch Drehen der Schnecke 9 mit Hilfe des
Knopfes i i (vgl. Abb. 2) -die Ringmutter 8 so lange gedreht und damit die Mutter
7 in axialer Richtung .gegen. die feststehende Mutter 6 verschoben, bis kein Spiel
mehr zwischen der Spindel 5 und den Muttern 6 und, 7' vorhanden isst.
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In diesem Fall liegen, wie Abb. i erkennen läßt, die rechten Flanken
des, Spindelgewindes gegen die entsprechenden Gewindeflanken der Mutter 6 und die
linken Flankendes Spindelgewindes gegen die zugehörigen Flanken der Mutter 7 an.
Nimmt man in Abb. i an, @daß die Vorschubrichtung des Tisches 2 mit der Schnittrichtung
des Fräsers 4 übereinstimmt, also dem eingezeichneten Pfeil 33
entspricht,
so können die in. Längsrichtung der Spindel 5 wirkenden Kräfte sowohl der Vorschubrichtung
entgegengerichtet sein, als auch, wenn der Fräser das Werkstück mitnimmt, mit der
Richtung des Vorschubs zusammenfallen. In beiden Fällen ist offensichtlich kein
axiales Spiel zwischen der Spindel 5 und,den Muttern 6 und 7 möglich.
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Soll z. B. für den Eilgang der Maschine die Einrichtung entlastet
werden, so wird; der Elektromagnet 3o, erregt. Dieser zieht die Stange 29 in Richtung
des Pfeils 3,1, .auf Abb. 4 -bezogen, so daß der Hebel 28 nach links und
der Gabelhebel 26 nach oben geschwenkt wird. Diese Bewegung wird ,durch den Stift
25 auf den Anschlaghebel 22 übertragen, -der infolgedessen eine Schwenkbewegung
in Richtung des Pfeils 32 ausführt. Da der Anschlaghebel fest mit der Nockenwelle
21 verbunden isst, dreht sich diese und damit auch der Nocken 14 entgegen dem Uhrzeigersinne,
so daß die Backen 12, i3 entgegen dem Druck der Federn 15, 16 bewegt werden und
die geschlitzte Mutter 7 öffnen.
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Beim erneuten Übergang auf den Arbeitsgang muß ,das Spiel zwischen
Spindel 5 und Muttern 6 und, 7 wieder beseitigt werden. Zu diesem Zweck wird der
Stromkreis des Elektromagneten 30 wieder unterbrochen. Der Anschlaghebel 2:2 kehrt
dann unter dem Druck der Federn 15"ü6 in seine durch den Anschlag 2,31 begrenzte
Ausgangsstellung zurück, und die Mutter 7 schließt sich entsprechend.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das .dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Es können vielmehr die verschiedensten, im Rahmen der Ansprüche liegenden
Abänderungen vorgenommen werden. So kann beispielsweise das Öffnen und Schließen
der geschlitzten Mutter auch hydraulisch oder pneumatisch gesteuert werden. Auch
können die entsprechenden Bewegungen: durch einen von Hand verstellbaren, Exzenter
vorgenommen werden. Die für den Spielausgleich erforderliche Axi.albewegung der
beiden Muttern zueinander kann anstatt durch die dargestellte Ringmutter auch durch
Keil- oder durch Exzenterwirkung erfolgen. Schließlich ist es auch möglich, den
Spielausgleich anstatt durch axiale Verstellung @durch Verdrehen der beiden Muttern
,gegeneinander zu bewirken.