DD147073A1

DD147073A1 - Vorrichtung zum ausgleich der laengsdehnung von gewindespindeln

Info

Publication number: DD147073A1
Application number: DD21648479A
Authority: DD
Inventors: Volker Thomas
Original assignee: Volker Thomas
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1981-03-18
Also published as: DE3026734A1; DE3026734C2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausgleich der Laengsdehnung von Gewindespindeln, insbesondere Vorschubspindeln fuer Schlitten von programmgesteuerten Werkzeugmaschinen. Ziel der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine einwandfreie Positionierung des Schlittens fuer den Bearbeitungsvorgang zu gewaehrleisten. Das Wesen der Erfindung besteht bei Gewindespindeln, die zu beiden Seiten des Schlittens zumindest in je einem Axiallager gelagert sind darin, dasz ein Axiallager in einem axial verschiebbaren Lagergehaeuse befestigt ist und das Lagergehaeuse auf dem Bett in Lengsfuehrungen mit definiertem Reibschlusz, vorzugsweise durch mechanische Mittel klemmbar und vorzugsweise durch hydraulische Mittel loesbar, angeordnet ist. Mit dem Lagergehaeuse steht axial zur Gewindespindel ein Feinzeiger in Wirkverbindung, der mit der Programmsteuerung der Maschine elektrisch verbunden ist.

Description

Vorrichtung zum Ausgleich der Längsdehnung von Gewindespindeln

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausgleich der Längsdehnung von Gewindespindeln, insbesondere Vorschubspindelh für Schlitten von programmgesteuerten Werkzeugmaschinen,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Fach der DE-OS 1552 4-09 ist eine Einrichtung zur automatischen Kompensation von Steigungs- und Wärmedehnungsfehlern bei Gewindespindeln bekannte¹ Hierzu ist die Gewindespindel einerseits axial fest und andererseits verschiebbar ge-, lagert und über eine Mutter mit dem Schlitten verbunden.' Parallel zur Gewindespindel ist eine mittels eines Motors schwenkbare Nockenleiste angeordnet, deren Oberkante über

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einen Arm mit der im Schlittengehäuse verdrehbaren Mutter in Wirkverbindung steht. Gegenüber dem verschiebbar gelagerten Ende der Gewindespindel ist eine pneumatische Meßdüse angeordnet, die mit einer zweiten Meßdüse über eine Leitung verbunden und unterhalb der schwenkbaren Nockenleiste befestigt ist. Über einen Relaisverstärker und zwei druckempfindliche Schalter wird bei einer Gleichgewichtsstörung des Druckes an den Düsen durch Längen— dehnung der Gewindespindel der Motor eingeschaltet und damit die Nockenleiste nach oben oder unten geschwenkt bis der Gleichgewichtszustand wieder hergestellt ist· Mit 'dem Schwenken des Nockens erfolgt ein Verdrehen der Mutter gegenüber der Gewindespindel, wodurch deren Längenänderung gegenüber dem Schlitten kompensiert wird. Zu diesem pneumatisch arbeitenden System ist in dieser Patentschrift ein analog arbeitendes elektrisches System, angegeben,

Nachteil dieser Einrichtung ist, daß während der Bearbeitung des Werkstückes die Steife des Vorschubantriebes durch die nur einseitige feste Axiallagerung der Gewindespindel wesentlich herabgesetzt ist· Weiterhin besteht durch die erforderliche Schwenkbeweglichkeit der Mutter im Schlittengehäuse relativ zur Gewindespindel in diesem System keine Spielfreiheit· Darüber hinaus ist ein erheblicher Aufwand an Mitteln und Einjustierarbeit erforderlich, um einen genauen Ausgleich der Längendehnung der Gewindespindel gegenüber dem Schlitten bei Längenveränderungen zu erzielen.

Weiterhin ist in der DE-PS 2700 173 eine Vorrichtung zum Lagern einer Gewindespindel dargelegt, die Mittel zum Ausgleich der thermischen Längsdehnung sowie zur Dämpfung von Axialschwingungen beinhaltet. Die Gewindespindel ist an beiden Enden zumindest mit einem Axiallager versehen, wobei

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ein Axiallager fest im Lagergehäuse und das andere Axiallager in einer Hülse angeordnet ist, die im entsprechenden Lagergehäuse längsverschiebbar gelagert ist· Diese Hülse ist über eine hydraulische Dämpfungseinrichtung mit diesem Lagergehäuse verbunden, deren durch einen Kolben gebildete Kammern über einen hydraulischen Widerstand miteinander in Verbindung stehen. Erreicht werden soll, daß bei Axialverschiebungen des Kolbens mit sehr geringer Geschwindigkeit, wie sie beispielsweise bei einer thermischen Ausdehnung der Gewindespindel auftritt, die Verschiebung des Kolbens und damit der Hülse mit Axiallager nicht behindert wird, während Axialschwingungen höherer Frequenz gedämpft werden»

Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Axiallagerung der Gewindespindel nur eine geminderte Steife besitzt, die zu Positionierfehlern des Schlittens führt. Dies ist dadurch bedingt, daß ein Axiallager nicht fest, sondern über eine axial verschiebbare Hülse mit dem Lagergehäuse verbunden ist_e Bei einer Längsdehnung der Gewindespindel wird zwar eine Überlastung der Axiallagerungen vermieden, jedoch keine Korrektur der Schlittenposition vorgenommen, was zu Arbeitsungenauigkeiten in Richtung der Spindel führt«,

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, die aufgezeigten Nachteile der bekannten Einrichtungen, zum Ausgleich der Wärmedehnung von Gewindespindeln, zu beheben. Dabei soll eine einwandfreie Positionierung des Schlittens für den Bearbeitungsvorgang gewährleistet werden,"

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausgleich der Längsdehnung von Gewindespindeln zu schaffen,

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die eine hohe Steife des Schlittenantriebes während der Positionierung sowie Bearbeitung des Werkstückes gewährleistet und eine Überlastung der Axiallagerungen für die Gewindespindel ausschließt. Darüber hinaus soll eine Korrektur der Schlittenposition in Abhängigkeit von der Längsdehnung der Gewindespindel gegeben sein·

Dies wird bei Gewindespindeln, die zu beiden Seiten des Schlittens zumindest in je einem Axiallager gelagert sind, und eines der Axiallager axial bewegbar ist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dieses Axiallager in einem a.xial verschiebbaren Lagergehäuse befestigt ist und das Lagergehäuse auf dem Bett in Längsführungen mit definiertem Reibschluß, vorzugsweise durch mechanische Mittel klemmbar und vorzugsweise durch hydraulische Mittel lösbar, angeordnet ist. Mit dem Lagergehäuse steht axial zur Gewindespindel ein Peinzeiger in Wirkverbindung, der mit der Programmsteuerung der Maschine elektrisch verbunden ist«,

Hierbei kann die Reib Schluß verbindung zwischen dem Bett und dem Lagergehäuse als Schwalbenschwanzführung ausgebildet sein, die einerseits aus einer Anschlagleiste und andererseits aus einer Auflageleiste und einer Spannleiste besteht, die mit dem Bett mit definierter Kraft über Tellerfedern sowie Schrauben verbunden ist·

Als hydraulische Mittel zum Lösen des Lag@rgehäuses vom Bett können Kolben vorgesehen werden, die unterhalb der Spannleiste in Zylinderräumen angeordnet sind. Die Zylinderräume stehen in Verbindung mit Federn und Kanälen für ein Druckmedium mit der Programmsteuerung in Wirkverbindung«

Zum Ausgleich der Längsdehnungen der Gewindespindel gegenüber den Axiallagern und der Position des Schlittens werden programmgemäß, beispielsweise nach der Bearbeitung jeden Werkstückes, das axial verschiebbare Lagergehäuse gelöst,

was vorzugsweise durch die Beaufschlagung der Kolben geschieht· Damit kann sich das Lagergehäuse, entsprechend der Längsdehnung der Spindel, neu einstellen· Die Verschiebung des Lagergehäuses wird über den Feinzeiger zur Korrektur der Schlittenstellung der Programmsteuerung eingegebene Die Beaufschlagung der Kolben wird ausgeschaltet und über die mechanischen Mittel der Reibschluß zwischen dem Lagergehäuse und dem Bett wieder hergestellt.

In Ergänzung zu der Erfindung kann auch das zweite Lagergehäuse mit Axiallagerung unter Anwendung der gleichen vorzugsweise mechanischen Mittel, mit der gleichen definierten Kraft auf dem Bett geklemmt werden. In Verbindung mit einer Nut am Lagergehäuse und einem in diesen eingreifenden Endschalter ist dann zusätzlich die Abschaltung der Maschine beim Überschreiten der definiert eingestellten Reibkraft gegebenv

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig, 1ί die Seitenansicht des Schlittenantriebes, Fig. 2: die Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 3s einen Schnitt durch die antriebsseitige

Lagerung für die Gewindespindel, Fig, Λ: einen Schnitt durch die zweite Lagerung

für die Gewindespindel,

Am Bett 1 einer Werkzeugmaschine ist auf zwei Führungsbahnen 2 ein Schlitten 3 verschiebbar gelagert. Für den Antrieb des Schlittens 3 ist ein Motor 4- vorgesehen, der über eine Gewindespindel 5 mit einer im Schlittengehäuse befestigten Mutter 6 in Wirkverbindung steht. Die Gewindespindel 5 ist an beiden Enden in Lagergehäusen 7»8 radial

und axial gelagert. Die beiden nicht dargestellten Axiallagerungen .sind in bekannter Weise zweiseitig wirkend ausgeführt» Die beiden Lagergehäuse 7»8. sind in Richtung der Schlittenbewegung kraftschlüssig durch Reibung auf Längsführungen mit dem Bett 1 verbunden· Das geschieht durch ein vorgespanntes Schwalbenschwanzprofil, das durch die Oberfläche des Bettes 1, auf dem Bett befestigte Anschlagleisten 9|1O und bewegliche Spannleisten 11}12 gebildet wird* Die Spannleisten 11;12 stützen sich auf am Bett 1 befestigten Auflageleisten 13 J14- ab und v/erden durch vorgespannte Tellerfedern 15 belastet· Die Spannkraft der Tellerfedern 15 ist durch Schrauben 16 einstellbar· Unter der Spannleiste 12 für das Lagergehäuse 8 sind darüber hinaus zwischen den Schrauben 16 Kolben 17 vorgesehen, die in Zylinderräumen 18 im Bett 1 und in Deckeln 19 geführt sowie durch Federn 20 ständig leicht von unten an die Spannleiste 12 gedruckt werden· Die Zylinderräume unter den Kolben 17 sind über Kanäle 21 mit einer nicht dargestellten Druckquelle für ein geeignetes Druckmedium verbunden.

Ein an dem Bett 1 befestigter Endschalter 22 greift mit seiner Tastrolle in eine V-förmige Nut 23 des Lagergehäuses 7 ein. Sein Schaltpunkt ist so eingestellt, daß er bei einer kleinen axialen Verschiebung des Lagergehäuses 7 gegenüber dem Bett 1 nach links oder rechts den Vorschubantrieb ausschaltet. Am anderen Ende des Bettes 1 ist axial hinter dem Lagergehäuse 8 ein Lagerbock 24 befestigt* Er trägt einen elektronischen Feinzeiger 25, der mit seinem Taster die Mitte eines Zentrierdeckels 26 am Lagergehäuse berührt und damit kleine axiale Verschiebungen zwischen dem Lagergehäuse 8 und dem Bett 1 mißt und den Meßwert einer bekannten Auswerteschaltung der nicht dargestellten Steuerung der Maschine eingibt.'

Die Wirkungsweise der Einrichtung wird nachstehend "beschrieben:

Die Reibkraft zwischen den Lagergehäusen 7;8 und dem Bett 1 wird mit Hilfe der Schrauben 16 so eingestellt, daß alle bei normalem Betrieb der Maschine möglichen Axialkräfte sicher aufgenommen werden, ohne daß die Lagergehäuse 7»8 gegenüber dem Bett 1 verrutschen» Erst bei wesentlichem Überschreiten der vorgesehenen Axialkräfte, z,B_e bei Havarie zwischen dem Schlitten 3 und einem Hindernis, verrutschen die Lagergehäuse 7»8 mit der V-förmigen Nut 23 und der Spindel 5» Diese nicht beabsichtigte Bewegung wird vom Endschalter 22 als Havarie erkannt, und die Maschine wird sofort abgeschaltet·

V/enn im normalen Betrieb der Maschine der Schlitten 3 häufig im Eilgang verfahren wird, erwärmt sich die Gewindespindel 5» Die durch die Erwärmung hervorgerufene Dehnung der Gewindespindel 5 kann zu unzulässig hohen Belastungen der Axiallagerungen in den Lagergehäusen 7»8 führen, weil die Gewindespindel 5 an beiden Enden zweiseitig wirkend axial gelagert ist. Um das zu vermeiden, werden in bestimmten Zeitabständen (z.B. nach jedem Werkstück) die Kolben 17 mit Druck beaufschlagt« Sie heben die Spannleiste 12 gegen die Tellerfedern 15 an und lösen damit für kurze Zeit die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Bett 1 und dem Lagergehäuse 8, Die durch die Erwärmung hervorgerufene Spindeldehnung Δ L kann sich dadurch ausgleichen. Durch Entlastung der Kolben 17 wird der Kraftschluß zwischen dem Lagergehäuse 8 und Bett 1 wieder hergestellt.

Die Längenänderung Δ L der Gewindespindel 5 wird vom Feinzeiger 25 gemessen und an die Steuerung der Maschine gemeldet. Damit kann nach der Beziehung

jede Schlittenposition um den anteiligen Betrag der Spindeldehnung vorzeichenrichtig korrigiert werden,·

Soweit "bei der Maschine eine andere oder keine Havariesicherung erforderlich ist, kann das Lagergehäuse 7 auch fest auf dem Bett 1 angeordnet sein und damit der Endschalter 24 und die Nut 23 entfallen.

Claims

Erfindungsanspruch.:

1. Vorrichtung zum Ausgleich der Längsdehnung von Gewindespindeln, insbesondere Vorschubspindeln für Schlitten von programmgesteuerten Werkzeugmaschinen, bei denen die Gewindespindel zu beiden Seiten des Schlittens zumindest in je einem Axiallager gelagert und eines der Axiallager axial bewegbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß dieses Axiallager in einem axial ver- ' schiebbaren Lagergehäuse (8) befestigt ist und das Lagergehäuse (8) auf dem Bett (1) in Längsführungen mit definiertem Reibschluß, vorzugsweise durch mechanische Mittel (15»16) klemmbar und vorzugsweise durch hydraulische Mittel (17;18j19;20;21) lösbar, angeordnet ist und axial zur Gewindespindel (5) mit dem Lagergehäuse (8;26) ein Peinzeiger (25) in Wirkverbindung steht, der mit der Programmsteuerung der Maschine elektrisch verbunden ist*

2· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Reibschlußverbindung zwischen dem Bett (1) und dem Lagergehäuse (8) eine Schwalbenschwanzführung vorgesehen ist, die einerseits aus einer Anschlagleiste (10) und andererseits aus einer Auflageleiste (14) und einer Spannleiste (12) besteht, die mit dem Bett (1) mit definierter Kraft über Tellerfedern (15) sowie Schrauben (16) verbunden ist«;'

3# Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die hydraulischen Mittel zum Lösen des Lagergehäüses (8) vom Bett (1) aus Kolben (17) bestehen, die unterhalb der Spannleiste (12) in Zylinderräumen (18) angeordnet sind, die in Verbindung mit Federn (15) und Kanälen (21) für ein Druckmedium mit der Programmsteuerung in Wirkverbindung stehen.

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Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß auch das andere Lagergehäuse (7) mit Axiallager auf dem Bett (1) in Längsführungen mit definiertem Eei"bschluß durch mechanische Mittel (15516) 'klemmbar angeordnet ist und am Lagergehäuse (7) eine Nut (23) vorgesehen ist, in die ein am Bett (1) befestigter Endschalter (22) eingreift,¹

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen