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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb, insbesondere für Werkzeugmaschinen, mit einer feststehenden Spindel und einer auf der Spindel umlaufenden Mutter, die durch eine Rotationsbewegung entlang der Spindel verfahrbar ist, und mit einem Kopplungselement, wobei die Mutter gegenüber dem Kopplungselement drehbar gelagert ist und das Kopplungselement bei einer Rotation der Mutter zusammen mit dieser entlang der Spindel verfahren wird. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Werkzeugmaschine mit einem entlang einer feststehenden Spindel verfahrbaren Schlitten gerichtet, der durch einen solchen Spindelantrieb verschiebbar ist.
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Spindelantriebe der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und werden auch als Spindel-Mutter-Systeme bezeichnet. Je nach Ausbildung der Rotationsmutter existieren dabei unterschiedliche Ausführungen, wie beispielsweise Kugelgewindetriebe oder Gewinderollenschraubtriebe. Weiterhin wird im Stand der Technik prinzipiell zwischen Spindelantrieben mit feststehender Spindel und Spindelantrieben mit rotierender Spindel unterschieden. Spindelantriebe mit rotierender Spindel haben den Nachteil, dass insbesondere bei sehr langen Bauweisen, wie sie beispielsweise bei Langbett-Werkzeugmaschinen auftreten, aufgrund der Länge der Spindel und der hohen Drehzahlen Schwingungen der Spindel auftreten. Typische Längen solcher Spindeln können 10 m oder mehr betragen. Die Schwingungen begrenzen die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel und können darüber hinaus zu einer vorzeitigen Materialermüdung und gegebenenfalls zu einem Ausfall der betreffenden Werkzeugmaschine führen. Weiterhin beeinträchtigen diese Schwingungen die Arbeitsgenauigkeit der Werkzeugmaschine. Letztlich können sich die Schwingungen so weit aufschaukeln, dass es zu einer Zerstörung der Werkzeugmaschine kommen kann.
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Um diese Probleme zu vermeiden, ist es aus der Praxis bekannt, Spindelantriebe mit feststehenden Spindeln zu verwenden. Im Gegensatz zu einem Spindelantrieb mit rotierender Spindel dreht sich bei einem Spindelantrieb mit feststehender Spindel die Mutter, um auf diese Weise ein Verfahren des mit der Mutter verbundenen Schlittens zu ermöglichen. Die Mutter muss in diesem Fall drehbar gegenüber dem Kopplungselement und dem damit verbundenen Schlitten gelagert sein, um eine Linearbewegung des Schlittens entlang der Spindel zu ermöglichen.
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Bei dieser Variante wird ein Schwingen der Spindel vermieden, so dass die bei einem Spindelantrieb mit rotierender Spindel auftretenden Probleme bei dieser Ausführungsform nicht vorhanden sind.
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Allerdings haben Spindelantriebe mit feststehenden Spindeln gegenüber Antrieben mit rotierenden Spindeln den folgenden Nachteil. Grundsätzlich ist es erforderlich, dass zur Reibungsverminderung zwischen das Außengewinde der Spindel und das entsprechende Innengewinde der Mutter ein Schmiermedium eingebracht wird. Dies ist auch erforderlich, wenn das ”Innengewinde” der Mutter beispielsweise durch Kugeln oder Gewinderollen gebildet wird, wie es beim Kugelgewindetrieb oder beim Gewinderollenschraubtrieb der Fall ist.
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Bei einem Spindelantrieb mit rotierender Spindel ist Versorgung mit Schmiermedium unproblematisch, da die Rotationsmutter in diesem Fall feststeht und das Schmiermedium beispielsweise über eine an der Umfangsfläche der Rotationsmutter vorhandene Standard-Schmierbohrung zugeführt werden kann, die sich üblicherweise radial zum Innengewinde der Rotationsmutter erstreckt.
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Da sich bei einem Spindelantrieb mit feststehender Spindel die Mutter beim Verfahren des Schlittens jedoch in Rotation befindet, ist ein Zuführen von Schmiermedium über die Standard-Schmierbohrung bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik nicht möglich.
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Um die erforderliche Versorgung mit Schmiermedium zu erreichen, werden bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik beispielsweise der Schlitten zusammen mit der Rotationsmutter in regelmäßigen Abständen in eine spezielle Abschmierposition verfahren, in der nach Stillstand der Mutter Schmiermedium in üblicher Weise über die Standard-Schmierbohrung in die Rotationsmutter eingebracht wird. Weiterhin ist es bekannt, anstelle von flüssigem Schmieröl ein Schmierfett zu verwenden, das seltener ergänzt werden muss und somit eine länger dauernde Schmierleistung ermöglicht, ohne dass während des Betriebes ein Nachfetten erforderlich oder möglich ist. Letztlich ist es auch bekannt, während des Betriebes das gewünschte Schmiermedium nahe der Rotationsmutter, jedoch außerhalb der Rotationsmutter, direkt auf die Spindelaußenseite aufzugeben. Bei einem Verfahren der Rotationsmutter über die soeben mit Schmiermedium beaufschlagte Stelle der Spindel hinweg dringt zumindest ein Teil des aufgetragenen Schmiermediums durch die üblicherweise an den stirnseitigen Enden der Rotationsmutter vorhandenen Dichtungen hindurch in die Rotationsmutter ein, so dass die gewünschte Schmierung erreicht wird. Allerdings ist diese Vorgehensweise von der Güte der verwendeten Dichtungen abhängig, so dass insbesondere bei einer Verbesserung der abdichtenden Wirkung der eingesetzten Dichtungen die Schmierwirkung verringert wird.
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Aus der
DE 195 19 770 A1 ist ein Spindelantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Ein ähnlicher Spindelantrieb mit einem speziellen Schmiermittel-Verteilring ist in der
DE 101 07 706 A1 beschrieben.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spindelantrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine einfache, sichere und flexible Versorgung der Mutter mit Schmiermedium bei Verwendung einer feststehenden Spindel möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Kopplungselement weist zumindest eine Zuführung für ein Schmiermedium auf, die eine Eintrittsöffnung für das Schmiermedium und eine mit der Eintrittsöffnung verbundene Austrittsöffnung umfasst, dass sich die Zuführung durch das Kopplungselement hindurch zu einem zusammen mit der Mutter rotierenden Abschnitt hin erstreckt und dass der rotierende Abschnitt zumindest einen rotierenden Führungskanal für das Schmiermedium umfasst, der bei einer Rotation der Mutter die Austrittsöffnung der Zuführung zumindest zeitweise mit der Oberfläche der Spindel verbindet, so dass die Zuführung zusammen dem rotierenden Abschnitt einen Drehverteiler für das Schmiermedium bildet.
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Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Drehverteiler kann das gewünschte Schmiermedium bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelantrieb problemlos während des Betriebes, d. h. bei rotierender Mutter zugeführt werden. Während durch die Ausbildung der Zuführung an dem sich nicht drehenden Kopplungselement ein problemloser Anschluss einer Schmierleitung möglich ist, wird das über die Zuführung zugeführte Schmiermedium über den rotierenden Führungskanal bei einer Rotation der Mutter gleichmäßig über den Spindelumfang verteilt. Auf diese Weise erfolgt eine optimale Versorgung des Spindelantriebes mit Schmiermedium während des laufenden Betriebes, so dass die gewünschte Leichtgängigkeit des Spindelantriebes jederzeit gewährleistet ist und insbesondere ein Blockieren der Mutter ausgeschlossen ist.
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Da gemäß der Grundidee der vorliegenden Erfindung sowohl eine als auch mehrere Zuführungen wie auch eine oder mehrere rotierende Führungskanäle vorgesehen sein können, werden zur sprachlichen Vereinfachung im Rahmen dieser Anmeldung vorwiegend nur spezielle Ausgestaltungen mit einer Zuführung bzw. einem rotierenden Führungskanal beschrieben. Falls in einer Ausführung mehrere Zuführungen oder mehrere rotierende Führungskanäle vorgesehen sind, so können die bezüglich einer Zuführung bzw. eines rotierenden Führungskanals beschriebenen Ausgestaltung auch auf einen Teil dieser mehreren Zuführungen oder mehreren rotierenden Führungskanäle oder auf alle solchen Elemente angewendet werden. Ebenso können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch mehrere rotierende Abschnitte vorgesehen sein, von denen ein Teil oder alle entsprechend dem beschriebenen einen rotierenden Abschnitt ausgebildet sein können.
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Erfindungsgemäß ist zwischen dem Kopplungselement und dem rotierenden Abschnitt ein Wälzlager vorgesehen. Das Wälzlager kann einen innen liegenden und einen außen liegenden Laufring, einen dazwischen hegenden Käfig und eine Vielzahl von in dem Käfig angeordneten Wälzkörpern aufweisen. Bei den Wälzkörpern kann es sich beispielsweise um Kugeln oder Rollen handeln.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der rotierende Führungskanal bzw. zumindest ein Teil der rotierenden Führungskanäle radial zur Längsachse der Spindel verlaufend angeordnet. Durch die radiale Ausrichtung des bzw. der Führungskanäle wird zum einen die Kanallänge optimal kurz gewählt. Zum anderen ist bei mehreren Führungskanälen eine gleichmäßige Verteilung über die Oberfläche möglich. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Führungskanäle gleichmäßig über den Umfang der Spindel verteilt angeordnet sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet das spindelfern gelegene Ende des rotierenden Führungskanals eine Eintrittsöffnung für das aus der Zuführung austretenden Schmiermedium, wobei die Austrittsöffnung der Zuführung während einer vollständigen Umdrehung der Mutter ununterbrochen mit der Eintrittsöffnung des rotierenden Führungskanals verbunden ist. Insbesondere kann diese Verbindung über einen bevorzugt ringförmigen Verteilerkanal erfolgen.
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Ohne einen solchen Verteilerkanal stehen die rotierenden Führungskanäle mit der Austrittsöffnung der Zuführung während einer Umdrehung der Mutter jeweils nur kurzzeitig fluchtend in Verbindung, so dass ein Zuführen des Schmiermediums zur Oberfläche der Spindel nur während dieser relativ kurzen Verbindungszeiten möglich ist. Somit ist bei dieser Variante grundsätzlich bereits eine Versorgung mit Schmiermedium während des laufenden Betriebs möglich. Durch den erfindungsgemäßen Verteilerkanal ist darüber hinaus gewährleistet, dass das Schmiermedium auch dann von der Zuführung über deren Austrittsöffnung in den oder die rotierenden Führungskanäle gelangen kann, wenn die rotierenden Führungskanäle und die Zuführung nicht miteinander fluchten. Somit ist eine ständige Versorgung der Rotationsmutter mit Schmiermedium gewährleistet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere rotierende Führungskanäle vorgesehen, wobei die spindelfern gelegenen Enden der rotierenden Führungskanäle Eintrittsöffnungen für das aus der Zuführung austretende Spindelmedium bilden und die Eintrittsöffnungen der rotierenden Führungskanäle miteinander verbunden sind. Bevorzugt sind dabei die Eintrittsöffnungen der rotierenden Führungskanäle über einen insbesondere ringförmigen Verteilerkanal miteinander verbunden. Auch bei dieser Ausgestaltung ist eine kontinuierliche Versorgung der Mutter auch im laufenden Betrieb gewährleistet.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass der Verteilerkanal in dem rotierenden Abschnitt ausgebildet ist. Der Verteilerkanal kann ebenso in dem Kopplungselement oder auch sowohl in dem rotierenden Abschnitt als auch in dem Kopplungselement ausgebildet sein. In allen Fällen wird durch den Verteilerkanal gewährleistet, dass das über die Zuführung eingeführte Schmiermedium sich über den gesamten Umfang des rotierenden Abschnittes verteilen kann und somit auch bei einer Rotation der Mutter, unabhängig von der jeweiligen Stellung des oder der rotierenden Führungskanäle, in diesen/diese eindringen kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Zuführung als statischer Führungskanal ausgebildet. Dieser kann bevorzugt zumindest bereichsweise radial zur Längsachse der Spindel und/oder zumindest bereichsweise parallel zur Längsachse der Spindel verlaufend angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Eintrittsöffnung der Zuführung wahlweise an einer Umfangsfläche oder an einer axialen stirnseitigen Außenfläche des Kopplungselementes ausgebildet ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass mehrere solche Zuführungen, sowohl in einer Umfangsfläche als auch in einer stirnseitigen Fläche des Kopplungselementes vorgesehen sind. Während sich der statische Führungskanal im Falle der Anbringung der Eintrittsöffnung in der Umfangsfläche im Wesentlichen in radialer Richtung geradlinig in Richtung zur Spindel hin erstrecken kann, ist bei einem Vorsehen der Eintrittsöffnung in einer stirnseitigen Fläche des Kopplungselementes der statische Führungskanal zunächst bevorzugt parallel zur Längsachse der Spindel verlaufend angeordnet, woraufhin sich ein in radialer Richtung verlaufender Abschnitt des statischen Führungskanals anschließen kann. Grundsätzlich können sowohl der statische Führungskanal als auch der rotierende Führungskanal auch schräg zur Längsachse der Spindel verlaufen oder eine sonstige geeignete, beispielsweise gekrümmte Form, besitzen.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der rotierende Abschnitt einstückig mit der Mutter oder als Teil der Mutter ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass der rotierende Führungskanal durch eine Standard-Schmierbohrung der Mutter gebildet wird. Bevorzugt kann dabei das spindelnah gelegene Ende des rotierenden Führungskanals eine Austrittsöffnung für das Schmiermedium bilden, die innerhalb der Mutter angeordnet ist.
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Bei dieser Variante kann somit zum einen die Standard-Schmierbohrung der Mutter für die Zufuhr des Schmiermediums verwendet werden und zum anderen ist die Zufuhr des Schmiermediums unmittelbar in das Innere der Mutter möglich.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt die Mutter eine erste Schrauböffnung und eine der ersten Schrauböffnung in axialer Richtung gegenüberliegende zweite Schrauböffnung, die jeweils gegenüber der Oberfläche der Spindel abgedichtet sind. Diese Abdichtungen entsprechen somit den normalen Abdichtungen einer Rotationsmutter, so dass bei dieser Ausgestaltung an den Abdichtungen der Rotationsmutter keine Änderungen vorgenommen werden müssen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der rotierende Abschnitt als von der Mutter separates Teil ausgebildet, das mit der Mutter drehfest verbunden, insbesondere verschraubt ist. Bevorzugt bildet dabei das spindelnah gelegene Ende des rotierenden Führungskanals eine Austrittsöffnung für das Schmiermedium, die im Bereich einer gegenüber der Spindel nicht abgedichteten ersten Schrauböffnung der Mutter angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit die Zufuhr des Schmiermediums nicht unmittelbar in das Innere der Mutter, sondern auf die Oberfläche der Spindel in einem Bereich, der unmittelbar benachbart zu einer ersten Schrauböffnung der Mutter liegt. Um eine zuverlässige Schmierung der Mutter zu erreichen, wird bei dieser Ausgestaltung die üblicherweise an dieser ersten Schrauböffnung vorgesehene Dichtung entfernt, so dass das auf die Spindel aufgebrachte Schmiermedium sicher in das Innere der Mutter eintreten kann.
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Die der ersten Schrauböffnung in axialer Richtung gegenüberliegende zweite Schrauböffnung der Mutter wird hingegen bevorzugt in üblicher Weise gegenüber der Oberfläche der Spindel abgedichtet, um ein Austreten des Schmiermediums zu verhindern. Weiterhin ist bevorzugt auf der in axialer Richtung von der Mutter abgewandten Seite der Austrittsöffnung des rotierenden Führungskanals eine Dichtung zum Abdichten des rotierenden Abschnittes gegenüber der Oberfläche der Spindel vorgesehen. Die aus der Mutter entfernte Dichtung wird somit soweit nach außen versetzt, dass die Austrittsöffnung des rotierenden Führungskanals zwischen der versetzten Dichtung und der nicht abgedichteten ersten Schrauböffnung der Mutter liegt. Somit ist gewährleistet, dass auch auf der Seite der nicht abgedichteten ersten Schrauböffnung ein Austreten von Schmiermedium aus dem die Mutter umfassenden Antriebsblock zuverlässig verhindert wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Mutter mit einer Antriebseinheit zum Rotieren der Mutter um die Spindel verbunden. Insbesondere kann es sich bei der Antriebseinheit um einen elektrischen Motor handeln.
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Die Mutter ist bevorzugt über eine Zahnriemenscheibe und einen Zahnriemen mit der Antriebseinheit verbunden, wobei insbesondere die Zahnriemenscheibe mit dem rotierenden Abschnitt verbunden ist. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit fügt sich auf diese Weise nahtlos in bestehende Maschinen ein, welche mit entsprechenden Antriebseinheiten versehen sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung an der Zahnriemenscheibe vorgesehen. Dabei kann die Dichtung unmittelbar an der Zahnriemenscheibe selbst vorgesehen sein oder es kann zur Aufnahme der Dichtung ein insbesondere stirnseitig angeordnetes separates Element an der Zahnriemenscheibe vorhanden sein. Durch das separate Element ist es möglich, eine standardgemäß ausgebildete Zahnriemenscheibe zu verwenden, an der das separate Element befestigt, beispielsweise angeschraubt ist.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass mehrere rotierende Abschnitte vorhanden sind, wobei ein Teil dieser Abschnitte einstückig mit der Mutter oder als Teil der Mutter und weitere Teile als von der Mutter separate Teile ausgebildet sein können. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig mehrere Stellen der Antriebseinheit während des Betriebes mit Schmiermedium zu versorgen.
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Während vielfach die Wälzlager als geschlossene Wälzlager ausgebildet sind, ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Zuführung, insbesondere die Austrittsöffnung der Zuführung, mit dem Käfig des Wälzlagers verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, gleichzeitig mit der erfindungsgemäßen Schmierung der Mutter auch das Wälzlager mit Schmiermedium zu versorgen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass der rotierende Führungskanal, insbesondere das eine Eintrittsöffnung für das Schmiermedium bildende spindelferne Ende des rotierenden Führungskanals, mit dem Käfig verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise in dem Wälzlager enthaltenes Schmiermedium auf die Oberfläche der Spindel geleitet werden, so dass eine Schmierung der Mutter über das Wälzlager erfolgt.
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Es ist auch möglich, dass die Zuführung über den Käfig des Wälzlagers mit dem rotierenden Führungskanal verbunden ist. Auf diese Weise wird sowohl die Schmierung des Wälzlagers als auch gleichzeitig die Schmierung der Mutter ausschließlich oder zusätzlich zu den übrigen beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kopplungselement an einem entlang der Spindel verfahrbaren Schlitten befestigt. Dieser Schlitten kann beispielsweise ein Ständer sein, an dem Werkzeuge einer Werkzeugmaschine befestigbar sind und zusammen mit der Mutter entlang der Spindel verfahrbar sind. Es kann sich bei dem Schlitten auch um einen verfahrbaren Tisch, eine Vorrichtung mit Spannfutter oder ein sonstiges Element handeln, das entlang der Spindel verfahrbar ist.
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So ist beispielsweise die Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelantriebes bei einer Werkzeugmaschine, bei einer Holzbearbeitungsmaschine, bei einem Ladesystem, bei einem Portallader oder bei einer sonstigen Vorrichtung denkbar, bei der Einheiten entlang einer Spindel verfahrbar sind.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben; in diesen zeigen:
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1 eine stark vereinfachte Seitenansicht eines Teils einer erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeugmaschine mit erfindungsgemäß ausgebildetem Spindelantrieb,
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2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelantriebes,
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3 einen stark schematisierten Querschnitt entlang der Linie A-A aus 2,
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4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelantriebes und
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5 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine Spindel 1, die mit einem Außengewinde 19 (2) versehen ist und an ihren beiden Enden 2, 3 unverdrehbar an einem Boden 4 einer Werkzeugmaschine 5 befestigt ist.
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Auf der Spindel 1 ist ein Schlitten 6 gemäß einem Pfeil 7 entlang der Spindel 1 verfahrbar, wobei auf der Oberseite des Schlittens 6 ein Werkzeughalter 8 mit Spannfutter 9 angeordnet ist. Der Werkzeughalter 8 ist zusammen mit dem Schlitten 6 entlang der Spindel 1 verfahrbar, so dass in das Spannfutter 9 eingespannte Werkzeuge in die jeweils erforderliche Bearbeitungsposition verfahren werden können.
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Im Inneren des Schlittens 6 ist ein Elektromotor 10 angeordnet, an dessen Antriebsachse 11 eine Zahnriemenscheibe 12 angeordnet ist, die gemäß einem Pfeil 18 um die Antriebsachse verdrehbar ist.
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Die Zahnriemenscheibe 12 ist über einen Zahnriemen 13 mit einer weiteren Zahnriemenscheibe 14 verbunden, die mit einer Mittelöffnung 15 (2) auf die Spindel 1 aufgeschoben ist.
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Die Zahnriemenscheibe 14 ist mit einer Rotationsmutter 16 drehfest verbunden, die drehbar auf der Spindel 1 sitzt. Weiterhin ist die Rotationsmutter 16 drehbar an einem Kopplungselement 17 gelagert, das wiederum drehfest mit einem Abschnitt 77 des Schlittens 6 verbunden ist.
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Eine Drehung der Antriebsachse 11 des Elektromotors 10 wird über den Zahnriemen 13 auf die Zahnriemenscheibe 14 und damit auf die mit dieser drehfest verbundenen Mutter 16 übertragen. Durch die Drehung der auf dem Außengewinde 19 der Spindel 1 sitzenden Mutter 16 gemäß einem Pfeil 18 wird diese, je nach Drehrichtung, entlang der Spindel 1 gemäß dem Pfeil 7 verschoben.
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Da das Kopplungselement 17 drehbar, jedoch in Längsrichtung unverschiebbar mit der Mutter 16 verbunden ist, wird zusammen mit der Mutter 16 auch das Kopplungselement 17 und der damit verbunden Schlitten 6 mit dem Werkzeughalter 8 gemäß dem Pfeil 7 verschoben.
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Aus dem Längsschnitt gemäß 2 ist der Aufbau des erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelantriebes näher erkennbar.
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Auf der Spindel 1 ist die Rotationsmutter 16 aufgeschraubt, wobei diese mit dem Gewinde 19 der Spindel 1 in Eingriff ist, so dass bei einem Verdrehen der Mutter 16 diese entlang der Längsachse 20 der Spindel 1 verschoben wird.
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Die Mutter 16 besitzt in Teilbereichen jeweils einen im Wesentlichen zylinderförmigen Aufbau mit einer Durchgangsöffnung 21 für die Spindel 1, welche eine erste Schrauböffnung 22 und eine zweite Schrauböffnung 23 besitzt. In der zweiten Schrauböffnung 23 ist eine umlaufende Dichtung 24 angeordnet, mit der eine Abdichtung zwischen der Mutter 16 und der Spindel 1 erfolgt.
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In der ersten Schrauböffnung 22 ist eine entsprechende umlaufende ringförmige Ausnehmung 25 zu erkennen, in die jedoch keine Dichtung eingesetzt ist, so dass die erste Schrauböffnung 22 gegenüber der Außenseite der Spindel 1 nicht abgedichtet ist.
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Die Mutter 16 besitzt in ihrem Mittelbereich einen umlaufenden ringförmigen Ansatz 26, in dem mehrere Bohrungen 27 ausgebildet sind, von denen in 2 nur eine dargestellt ist.
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Die Mutter 16 ist über in die Bohrungen 27 eingesetzte Schrauben 28 mit einem einen ebenfalls kreisförmigen Umfang besitzenden Zwischenelement 78 drehfest verbunden, das einen rotierenden Abschnitt 29 bildet und sich bei einem Verdrehen der Mutter 16 mit dieser mitdreht. Der rotierende Abschnitt 29 besitzt eine von der Mutter 16 abgewandt angeordnete Schulter 30, an die sich ein Wälzlager 31 anschließt. Das Wälzlager 31 umfasst einen außen liegenden Laufring 32, einen Käfig 33 zur Aufnahme von nicht dargestellten Wälzkörpern sowie einen innen liegenden Laufring 34, der durch einen sich an die Schulter 30 anschließend Teil des rotierenden Abschnitts 29 gebildet wird.
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An der Stirnseite 35 des rotierenden Abschnitts 29 ist die Zahnriemenscheibe 14 über Schrauben 36 drehfest angeschraubt, so dass eine Verdrehung der Zahnriemenscheibe 14 über den rotierenden Abschnitt 29 auf die Mutter 16 übertragen wird.
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Die Riemenscheibe 14 besitzt an ihrer zur Mutter 16 hin gelegenen Stirnseite 37 einen ringförmigen Ansatz 38, der gegen den Käfig 33 drückt und somit das Wälzlager 31 festspannt, d. h. einen Lagerdeckel für das Wälzlager 31 bildet.
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An der gegenüberliegenden Stirnseite 39 der Zahnriemenscheibe 14 ist ein ringförmiges Abschlusselement 40 vorgesehen, das mittels eines weiteren ringförmigen Befestigungselementes 41 in einer Ausnehmung 42 der Zahnriemenscheibe 14 festgeschraubt ist.
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Das Abschlusselement 40 besitzt eine konzentrische Öffnung 43, in die eine ringförmige Dichtung 44 eingesetzt ist. Durch die Dichtung 44 wird eine Abdichtung zwischen dem Abschlusselement 40 und der Außenseite der Spindel 1 und damit zwischen der Außenseite der Spindel 1 und einem von der Spindel 1 und dem Abschlusselement 40, der Zahnriemenscheibe 14, dem Zwischenelement 29 und der Mutter 16 gebildeten ringförmigen Hohlraum 45 erzeugt.
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Der außen liegende Laufring 32 des Wälzlagers 31 ist über Schrauben 46 drehfest mit dem Kopplungselement 17 verbunden, welches wiederum über Schrauben 47 drehfest mit einem Abschnitt 77 des Schlittens 6 verbunden ist.
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Um in den ringförmigen Hohlraum 45 und insbesondere in den Bereich zwischen der Innenseite 47 der Mutter 16 und dem Gewinde 19 der Spindel 1 ein Gleitmedium, beispielsweise ein Zentralschmieröl einbringen zu können, ist an der radialen Außenseite 48 des Kopplungselementes 17 eine Zuführung 49 in Form eines statischen Führungskanals 50 ausgebildet. Der statische Führungskanal 50 besitzt eine radial außen liegende Eintrittsöffnung 51 sowie eine radial innen gelegene Austrittsöffnung 52 für das zuzuführende Schmiermedium.
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In ähnlicher Weise sind in dem rotierenden Abschnitt 29 rotierende Führungskanäle 53, 54 ausgebildet, wobei in 2 lediglich zwei dieser Führungskanäle dargestellt sind. Die rotierenden Führungskanäle 53, 54 besitzen radial außen gelegene Eintrittsöffnungen 55, 56 sowie radial innen gelegene Austrittsöffnungen 57, 58, wobei die Austrittsöffnungen 57, 58 in unmittelbarer Nähe der nicht abgedichteten zweiten ersten Schrauböffnung 22 der Mutter 16 an der Außenseite der Spindel 1 münden.
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Weiterhin ist in dem rotierenden Abschnitt 29 ein umlaufender ringförmiger Verteilerkanal 59 ausgebildet, über den die Austrittsöffnung 52 des statischen Führungskanals 50 mit den Eintrittsöffnungen 55, 56 der rotierenden Führungskanäle 53, 54 in Verbindung steht.
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Bei einem Zuführen von Schmiermedium über die Zuführung 49 läuft das Schmiermedium somit über den statischen Führungskanal 50 und dessen Austrittsöffnung 52 in den umlaufenden ringförmigen Verteilerkanal 59, wo es sich über den gesamten Umfang des ringförmigen Verteilerkanals 59 verteilt. Durch diese Verteilung ist gewährleistet, dass das Schmiermedium bei einer beliebigen Stellung der Mutter 16 über alle Eintrittsöffnungen 55, 56 der rotierenden Führungskanäle 53, 54 in diese eintritt und durch diese hindurch zu den Austrittsöffnungen 57, 58 strömt.
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Das aus den Austrittsöffnungen 57, 58 austretende Schmiermedium verteilt sich anschließend in dem Hohlraum 45 und insbesondere auch im Bereich zwischen der Innenseite 47 der Mutter 16 und dem Gewinde 19 der Spindel 1, so dass eine zuverlässige Schmierung der Mutter 16 gewährleistet ist.
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Durch die Dichtungen 44, 24 ist gewährleistet, dass das Schmiermedium nicht seitlich aus dem Antriebsblock austritt, wobei durch zusätzliche Dichtungen 79, 80 auch ein Austreten des Schmiermediums über einen Spalt zwischen dem rotierenden Abschnitt 29 und dem Kopplungselement 17 verhindert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung, die ebenfalls in 2 dargestellt ist, ist es möglich, dass der umlaufende, ringförmige Verteilerkanal 59 über eine Öffnung 60 in Verbindung mit dem Käfig 33 des Wälzlagers 31 steht. Dazu kann der ringförmige Verteilerkanal 59 beispielsweise den in 2 dargestellten L-förmigen Querschnitt besitzen.
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In diesem Fall tritt das in die Zuführung 49 eingebrachte Schmiermedium nicht nur in die rotierenden Führungskanäle 53, 54, sondern auch in den Käfig 33 des Wälzlagers 31 ein, so dass auch dieses ausreichend mit Schmiermedium versorgt wird.
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Gleichzeitig ist es möglich, dass der Käfig 33 über weitere Führungskanäle 61, 62 mit Ein- und Austrittsöffnungen 55', 56', 57', 58' mit der Oberfläche der Spindel 1 in Verbindung steht, so dass das in den Käfig 33 eingeführte Schmiermedium auch über diesen Weg in den Hohlraum 45 und damit zu der Mutter 16 geführt wird.
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Wahlweise können bei einer Ausbildung der weiteren Führungskanäle 61, 62 auch die radialen Führungskanäle 53, 54 entfallen, so dass die gesamte Schmierung der Mutter 16 über die weiteren Führungskanäle 61, 62 erfolgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann auch der statische Führungskanal 50 durch den in 2 ebenfalls dargestellten statischen Führungskanal 50' ersetzt werden, der in radialer Richtung unmittelbar von einer Eintrittsöffnung 51' zu einer Austrittsöffnung 52' verläuft und eine Zuführung 49' für das Schmiermedium bildet. In diesem Fall kann auch der ringförmige Verteilerkanal 59 entfallen. Das Kopplungselement 17 umfasst in diesem Fall auch den äußeren Laufring 32, der ebenfalls mit dem Abschnitt 77 des Schlittens 6 drehfest verbunden ist.
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Auch bei der zuvor beschriebenen Variante ist es möglich, dass der Verteilerkanal 59 entfällt. In diesem Fall steht der statische Führungskanal 50 bei einer Rotation der Mutter 16 jeweils nur kurzzeitig mit einem der rotierenden Führungskanäle 53, 54 in Verbindung, wenn diese mit dem statischen Führungskanal 50 fluchten.
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In dem in 3 dargestellten schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 2 ist ersichtlich, dass das über eine Leitung 63 zugeführte, schwarz dargestellte Schmiermedium sich über den statischen Führungskanal 50 gleichmäßig über den umlaufenden ringförmigen Verteilerkanal 59 verteilt. Dadurch werden alle mit dem Verteilerkanal 59 in Verbindung stehenden, radial verlaufenden rotierenden Führungskanäle 53, 54 ebenfalls mit Schmiermedium gefüllt, so dass letztlich auch der Hohlraum 45 und insbesondere der zwischen der Innenseite 47 der Mutter 16 und dem Gewinde 19 der Spindel 1 vorhandene Bereich mit Schmiermedium gefüllt ist.
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Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform sind bereits zu 2 beschriebene Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 2.
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Die in 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 2 dadurch, dass die Zufuhr des Schmiermediums nicht über die radiale Umfangsfläche des Kopplungselementes 17, sondern axialseitig erfolgt.
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Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Mutter 16 eine Standard-Schmierbohrung 64, die sich radial durch den ringförmigen Ansatz 26 von dessen Außenseite zum Inneren der Mutter 16 hin erstreckt. Diese Standard-Schmierbohrung 64 wird bei statischen Muttern üblicherweise zur Schmierung der Mutter verwendet.
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Weiterhin ist auf den ringförmigen Ansatz 26 ein erstes Ringelement 65 aufgesetzt, das über die Schrauben 28 drehfest mit der Mutter 16 verbunden ist. Das erste Ringelement 65 besitzt eine Öffnung 66, die fluchtend mit der Standard-Schmierbohrung 64 angeordnet ist.
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Weiterhin ist ein zweites Ringelement 67 vorgesehen, das auf das erste Ringelement 65 aufgesetzt ist, wobei das erste Ringelement 65 gegenüber dem zweiten Ringelement 67 um die Längsachse 20 der Spindel 1 verdrehbar ist. In dem zweiten Ringelement 67 ist ein umlaufender, ringförmiger Verteilerkanal 68 ausgebildet, der über einen statischen Führungskanal 69 mit der außen liegenden Stirnseite des zweiten Ringelementes 67 verbunden ist.
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Weiterhin ist an der außen gelegene Stirnseite 70 des zweiten Ringelementes 67 ein ringförmiges Abschlusselement 71 vorgesehen, das mit dem zweiten Ringelement 67 über Schrauben 72 drehfest verbunden ist. In dem Abschlusselement 71 ist ebenfalls ein statischer Führungskanal 73 ausgebildet, der fluchtend mit dem statischen Führungskanal 69 angeordnet ist und mit diesem zusammen eine Zuführung 74 mit einer Eintrittsöffnung 75 und einer Austrittsöffnung 76 für das Schmiermedium bildet.
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Das ringförmige Abschlusselement 71 ist drehfest bezüglich des Abschnitts 77 des Schlittens 6 angeordnet und bildet zusammen mit dem zweiten Ringelement 67 einen ersten Teil 17' des Kopplungselements 17. Der zweite Teil des Kopplungselements 17 wird durch das in 4 mit 17'' bezeichnete, ebenfalls drehfest mit dem Abschnitt 77 verbundene Gehäuseteil 17'' gebildet.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach 2 wird bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 der rotierende Abschnitt 29 unmittelbar durch die Mutter 16 selbst, insbesondere teilweise durch den ringförmigen Ansatz 26 gebildet. Weiterhin bildet die Standard-Schmierbohrung 64 den radialen Führungskanal für das Schmiermedium, so dass bei diesem Ausführungsbeispiel keine Erzeugung von Führungskanälen zusätzlich zu der standardmäßig vorhandenen Schmierbohrung erforderlich ist. Auch die übrigen Teile des Spindelantriebes müssen bei dieser Ausführungsvariante nicht modifiziert werden, insbesondere ist, im Gegensatz zu 2, auch die standardmäßig an der ersten Schrauböffnung 22 vorhandene Dichtung 44' in üblicher Weise in die ringförmige Ausnehmung 25 eingesetzt.
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Da bei der Ausführungsform nach 4 die Zufuhr des Schmiermediums über die axiale Zuführung 74, den ringförmigen Verteilerkanal 68 und die als rotierender Führungskanal verwendete Standard-Schmierbohrung 64 unmittelbar in das Innere der Mutter 16 erfolgt, die über die Dichtungen 44' und 24 nach außen abgedichtet ist, können bei dieser Ausführungsform auch das in 2 dargestellte Abschlusselement 40 sowie das ringförmige Befestigungselement 41 entfallen.
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Grundsätzlich ist nach der Erfindung auch eine Kombination der Lösungen nach den 2 und 4 möglich, wie sie in einem Ausschnitt in 5 dargestellt ist, wobei bereits zu den 2 und 4 beschriebene Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 2 und 4 versehen sind. Bei dieser Kombination kann das Schmiermedium, wie in 2, durch die radial verlaufende Zuführung 49 erfolgen. Die Zuführung 49 ist wiederum über einen ringförmigen Verteilerkanal 59' mit einem in dem rotierenden Abschnitt 29 ausgebildeten Kanal 54' verbunden, der zunächst radial verläuft, sich jedoch im weiteren Verlauf in axialer Richtung zu der Mutter 16 hin erstreckt.
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Der axial verlaufende Abschnitt des Kanals 54' fluchtet mit einem ebenfalls axial verlaufenden Kanalabschnitt 81, der in dem ringförmigen Ansatz 26 der Mutter 16 ausgebildet ist und den Kanal 54' mit der Standard-Schmierbohrung 64 verbindet. Die Standard-Schmierbohrung 64 ist in dieser Variante bevorzugt an ihrem außen liegenden, offenen Ende geschlossen ausgebildet, beispielsweise mit einer Verschlussstopfen 82 versehen. Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit die Zufuhr des Schmiermediums über die radiale Zuführung 49, den Kanal 54', den Kanalabschnitt 81 und die Standard-Schmierbohrung 64, die zusammen den rotierenden Führungskanal bilden, wie bei der Ausführungsform nach 4 direkt in das Innere der Mutter 16.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spindel
- 2
- Ende der Spindel
- 3
- Ende der Spindel
- 4
- Boden
- 5
- Werkzeugmaschine
- 6
- Schlitten
- 7
- Pfeil
- 8
- Werkzeughalter
- 9
- Spannfutter
- 10
- Elektromotor
- 11
- Antriebsachse
- 12
- Zahnriemenscheibe
- 13
- Zahnriemen
- 14
- Zahnriemenscheibe
- 15
- Mittelöffnung
- 16
- Rotationsmutter
- 17
- Kopplungselement
- 18
- Pfeil
- 19
- Gewinde
- 20
- Längsachse der Spindel
- 21
- Durchgangsöffnung
- 22
- erste Schrauböffnung
- 23
- zweite Schrauböffnung
- 24
- Dichtung
- 25
- ringförmige Ausnehmung
- 26
- ringförmiger Ansatz
- 27
- Bohrung
- 28
- Schraube
- 29
- rotierender Abschnitt
- 30
- Schulter
- 31
- Wälzlager
- 32
- außen liegender Laufring
- 33
- Käfig
- 34
- innen liegender Laufring
- 35
- Stirnseite
- 36
- Schraube
- 37
- Stirnseite
- 38
- ringförmiger Ansatz
- 39
- Stirnseite
- 40
- Abschlusselement
- 41
- ringförmiges Befestigungselement
- 42
- Ausnehmung
- 43
- Öffnung
- 44, 44'
- Dichtung
- 45
- ringförmiger Hohlraum
- 46
- Schraube
- 47
- Innenseite der Mutter
- 48
- radiale Außenseite
- 49, 49'
- Zuführung
- 50, 50'
- statischer Führungskanal
- 51, 51
- Eintrittsöffnung
- 52, 52'
- Austrittsöffnung
- 53
- rotierende Führungskanäle
- 54
- rotierende Führungskanäle
- 54'
- Kanal
- 55
- Eintrittsöffnung
- 56
- Eintrittsöffnung
- 57
- Austrittsöffnung
- 58
- Austrittsöffnung
- 59
- ringförmiger Verteilerkanal
- 60
- Öffnung
- 61
- weiterer Führungskanal
- 62
- weiterer Führungskanal
- 63
- Leitung
- 64
- Standard-Schmierbohrung
- 65
- erstes Ringelement
- 66
- Öffnung
- 67
- zweites Ringelement
- 68
- Verteilerkanal
- 69
- statischer Führungskanal
- 70
- außen liegende Stirnseite
- 71
- Abschlusselement
- 72
- Schraube
- 73
- statischer Führungskanal
- 74
- Zuführung
- 75
- Eintrittsöffnung
- 76
- Austrittsöffnung
- 77
- Abschnitt des Schlittens
- 78
- Zwischenelement
- 79
- Dichtung
- 80
- Dichtung
- 81
- Kanalabschnitt
- 82
- Verschlussstopfen
