DE2206976A1

DE2206976A1 - Antriebsvorrichtung zum Bewegen eines Maschinenelements gegenüber einem anderen Maschinenelement

Info

Publication number: DE2206976A1
Application number: DE19722206976
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: VERTIN TH
Current assignee: VERTIN TH
Priority date: 1971-02-16
Filing date: 1972-02-14
Publication date: 1972-08-24
Also published as: DE2206976C3; DE2206976B2; IT957503B; GB1378388A; US3720114A; AU433220B2; FR2125884A5; CA942970A; AU3680571A

Description

Thomas Don Vertin, Mount Clemens, Michigan, U.S.A. betreffend

Antriebsvorrichtung zum Bewegen eines Maschinenelements gegenüber einem anderen Maschinenelement

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kraftübertragungsvorrichtungen für Werkzeugmaschinen und betrifft insbesondere eine Antriebsvorrichtung, die dazu dient, ein Maschinenelement gegenüber einem anderen Maschinenelement zu bewegen.

Bei Werkzeugmaschinen ist es bekannt, eine Anordnung mit einer Antriebsschnecke und einer Zahnstange vorzusehen, wenn ein Maschinenelement gegenüber einem anderen Maschinenelement bewegt werden soll. Ein Nachteil solcher bekannten Antriebsvorrichtungen für Maschinenelemente besteht darin, daß die zwischen den ineinandergreifenden Teilen der Antriebsschnecke und der Zahnstange vorhandenen Toleranzen eine zu große Bewegung des einen Maschinenelementes gegenüber dem anderen ermöglichen, wenn die Richtung der Relativbewegung umgekehrt wird. Eine solche überschüssige Bewegung des einen Maschinenelements gegenüber dem anderen führt bei einer Maschine zu Schwierigkeiten, bei der ein Werkzeug gegenüber einem yerkstück bewegt wird, das eine gekrümmte Oberfläche bzw.

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ein gekrümmtes Profil aufweist, und bei welcher die .Bewegungsrichtung des das Werkzeug tragenden beweglichen Kaschinenelements mehrfach umgekehrt werden muß, um das Werkzeug über das Werkstück hinwegzuführen. Ein weiterer Nachteil der bekannten, Zahnstangen umfassenden Kraftübertragungsvorrichtungen für Werkzeugmaschinen besteht darin, daß man zu ihrer Herstellung Spezialmaschinen benötigt, und daß ihre Herstellung viel Zeit beansprucht. Ferner ist die Länge, bis zu welcher Zahnstangen bekannter Art hergestellt werden können, begrenzt, denn bei Zahnstangen bekannter Art von besonders großer Länge besteht die Gefahr des Verziehens. Ein weiterer Nachteil der bekannten Antriebsvorrichtungen mit Schnecken und Zahnrädern besteht darin, daß eine große Energiemenge benötigt wird, um die gewünschte Relativbewegung zwischen den haschinenelementen einzuleiten, bzw. um die Maschinenelemente wieder abzubremsen.

Bei den bekannten Kraftubertragungsvorrichtungen mit Schnecken und Zahnstangen treten seitliche Schubkräfte auf$ auch hierin ist ein Nachteil zu erblicken. Da die bekannten Antriebsschnecken einen kleinen Durchmesser haben, sind sie nicht geeignet, ein hohes Auflösungsvermögen zu erzielen bzw. sehr kleine Bewegungsschritte mit der erforderlichen Genauigkeit zu bewirken. Ein weiterer unvermeidlicher Nachteil der bekannten Antriebsvorrichtungen mit Schnecken und Zahnrädern besteht darin, daß in jedem Augenblick nur ein Zahn der Schnecke in Berührung mit der Zahnstange steht, so daß zwischen der Schnecke und der Zahnstange nur eine einzige Berührungslinie vorhanden ist. Außerdem ist es bei den bekannten Anordnungen mit Schnecken und Zahnstangen erforderlich, einen Druck aufzubringen, um die Schnecke gegenüber der Zahnetange in ihrer Lage zu halten, und bei solchen Konstruktionen ist es notwendig, einen vorbestimmten toten Gang vorzusehen, der beim Umkehren der Bewegung der Schnecke gegenüber der Zahnstange dazu führt, daß der Schnitt dee Werkzeugs

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unterbrochen wird. Ein weiterer Kachteil der bekannten Anordnungen mit Schnecken und Zahnstangen besteht darin, daß die Schnecke einen kleinen Durchmesser und eine große Länge hat, so daß die lange Schnecke beim Umkehren der Bewegungsrichtung des betreffenden Schneckenelements einer Entspannungsund Aufziehwirkung ausgesetzt wird, welche es dem beweglichen Maschinenelement ermöglicht, während einer kurzen Zeitspanne im Stillstand zu verbleiben, so daß der laufende Schnitt unterbrochen wird, da das Werkzeug gegenüber dem Werkstück zum Stillstand kommt, und daß der Werkstoff des Werkstücks an der betreffenden 'Stelle eine Verfestigung bzw, eine Kalthärtung erleidet. Ein weiterer Kachteil der bekannten Kraftübertragungsvorrichtungen besteht darin, daß es wegen der Notwendigkeit des Vorhandenseins eines toten Gangs zwischen der Schnecke und der Zahnstange unmöglich ist, die Schnecke gegenüber der Zahnstange vorzuspannen, und daß es daher nicht möglich ist, das Werkstück mit einer Obeffläche von hohem Gütegrad zu versehen. Schließlich besteht ein Nachteil der bekannten Antriebsvorrichtungen mit Schnecken und Zahnstangen darin, daß wegen der zwischen der Schnecke und der Zahnstange auftretenden Reibung die zusammenarbeitenden Flächen verschiedene Härtegrade aufweisen müssen, so daß die eine Fläche weicher ist als die andere Fläche. Im HinbMck hierauf liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zum Antreiben eines Maschinenelementε zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Kraftubertragungsvorrichtungen vermieden sind.

Deshalb wird gemäß der Erfindung eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zum Antreiben eines Maschinenelements geschaffen, die wenig Kaum beansprucht, von einfacher konstruktion ist, sich mit geringen Kosten herstellen läßt und die genannte Aufgabe erfüllt. Gemäß einem weiteren herkmal

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der Erfindung wird eine neuartige und verbesserte Verrichtung zum Antreiben eines Maschinenelements geschaffen, die eine Zahnstange umfaßt, welche sich unter Einhaltung einer hohen Genauigkeit mit jeder gewünschten Länge herstellen läßt, die ohne toten Gang arbeitet, so daß das betreffende Maschinenelement -unter völliger Ausschaltung eines toten Gangs bewegt werden kann, und bei der nur eine minimale Energiemenge benötigt wird, um eine Bewegung des Maschinenelements einzuleiten bzw. diese Bewegung wieder zu beenden. Ferner ist diese Antriebsvorrichtung so ausgebildet, daß zwischen der Antriebsschnecke und der Zahnstange nur eine minimale Abnutzung auftritt, und daß sie mit einer hohen Genauigkeit arbeitet, die im Vergleich zu bekannten Antriebsvorrichtungen während längerer Zeitspannen aufrechterhalten werden kann.

Weiterhin wirdgemäß der Erfindung eine Antriebsvorrichtung der genannten Art geschaffen, die eine Antriebsschnecke umfaßt, deren Zähne mit einer Zahnstange zusammenarbeiten, deren Zähne eine rechteckige bzw. quadratische Profilform haben. Diese Antriebsschnecke setzt sich aus zwei Teilen zusammen, damit eine zwangsläfige Umsteurung möglich ist, ohne daß eine überschüssige Bewegung des haschinenelements beim Umsteuern der Antriebsvorrichtung herbeigeführt wird. Die Antriebsschnecke kann mit dem Läufer eines Elektromotors gekuppelt sein, durch den die Schnecke angetrieben wird. Die quadratisch profilierten Zähne der Zahnstange können durch mehrere getrennt hergestellte Zaiinplatten gebildet sein, die durch Abstandhalter in den gewünschten Abständen gehalten werden, so daß man unter Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Zahnplatten und Abstandhaltern Zahnstangen von jeder gewünschten Länge aufbauen kann. Die beiden Teile der Antriebsschnecke können relativ zueinander verstellt werden, um auf die Schnecke und die Zahnstange einen Vorspanndruck aufzubringen und diese Teile in fester Anlage aneinander zu

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halten. Der auf die Schnecke und die Zahnstange wirkende Vorspanndruck kann bis auf die am Schneidwerkzeug auftretende Schnittkraft oder darüber hinaus eingestellt werden, so daß beim Umsteuern des betreffenden Maschinenelements während eines Bearbeitungsvorgangs der durch das Werkzeug hergestellte Schnitt dicht unterbrochen wird, und daß die Antriebsschnecke nicht durch Torsionskräfte gespannt oder entspannt wird. Die Antriebsschnecke kann eine kleine Länge und einen Durchmesser erhalten, der ziemlich groß ist, so daß sich ein hohen Auflösungsvermögen der Bewegung erzielen läßt, und daß z.B. eine Drehung der Antriebsschnecke um 1° eine Bewegung über eine Strecke von 0,025 mm bewirkt. Das Vorspannen der Antriebßschnecke und der Zahnstange gegeneinander bewirkt bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, daß mehrere Berührungslinien zwischen der Schnecke und der Zahnstange vorhanden sind, daß die seitliche Schubkraft auf ein Minimum verringert wird, und daß diese Schubkraft in der Bewegungsrichtung der Zahnstange gleichmäßig verteilt wird. Die Antriebsschnecke kann im Vergleich zu Antriebsschnecken bekannter Art eine erheblich geringere Länge erhalten. Das Vorspannen der Schnecke gegenüber der Zahnstange ermöglicht es, mit Hilfe einer Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ein Werkstück mit einer Oberfläche von höchstem Gütegrad zu versehen; die zusammenarbeitenden Berührungsflächen der Schnecke und der Zahnstange sind an gehärteten, mit hoher Genauigkeit hergestellten feilen ausgebildet, welche die gleiche Härte haben können, da bei dem erfindungsgemäßen Schnecken- und Zahnstangentrieb keine Reibung auftritt. Bei der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung kann die Schnecke durch einen gleichachsig mit ihr angeordneten Motor angetrieben werden, der innerhalb oder außerhalb der Schnecke derart vorgesehen ist, daß kein toter Gang auftritt, und daß daher sehr kleine Bewegungsschritte des anzutreibenden Maschinenelements herbeigeführt werden können.

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SchließlichwLrd gemäß der Erfindung eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen eines Maschinenelements gegenüber einem anderen Maschinenelement geschaffen, die eine erste Baugruppe mit einer an einem der Maschinenelemente befestigten Zahnstange mit zahlreichen Zähnen sowie eine zweite Baugruppe mit einer drehbaren Antriebsschnecke umfaßt, welche mit dem anderen Maschinenelement verbunden ist und Zähne aufweist, die in Singriff mit der Zahnstange stehen, so daß die Antiiebsschnecke gedreht werden kann, um eine Relativbewegung zwischen den beiden Maschinenelementen herbeizuführen. Hierbei sind beide Baugruppen der Antriebsvorrichtung mit rechtwinklig profilierten Zähnen versehen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Aueführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

fig. 1 im Grundriß eine Werkzeugmaschine mit einer bestimmten Ausführungeform einer Antriebsvorrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. Ij

Fig. 5 in einem noch größeren Maßstab in einer verkürzten Seitenansicht bestimmte Teile der Konstruktion nach Eig. 1 bei Betrachtung derselben von der Linie 3-3 in Fig. 1 aus;

Fig. 4 in einem Teil eines Grundrisses eine abgeänderte Ausführungaform einer Zahnstange, bei der sich die Zahnstangenzähne im rechten Winkel zur Längsachse der Zahnstange erstrecken;

Eig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in »ig. 3; Eig. 6 einen Teilschnitt längs der Linie 6-6 in Eig. 3;

Eig. 7 in einem Teil ein« verkürzten Längsschnitts einen Elektromotor und eine auf seinem Läufer angeordnete

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Antri ebsschnecke;

Fig. 8 in einer Teildarstellung eine Führung einer Maschine, bei der die Zahnstange und ihre Zähne Bestandteile der Führung bilden;

Fig. 9 einen Teil einer Werkzeugmaschine, bei der die Zahnetange einen Bestandteil eines Maschinenelements bildet; und

Fig. 10 und 11 zwei Konstruktionen von Motoren zum Antreiben einer Schnecke, die jeweils gleichachsig mit der Antriebsschnecke angeordnet sind.

In Fig. 1 erkennt man eine nur schematisch angedeutete, insgesamt mit 10 bezeichnete Fräsmaschine mit zwei ortsfesten Tischen 11 und 12, einer beweglichen, senkrecht angeordneten Säule 13 und einer Brücke 14. Weitere Einzelheiten dieser Fräsmaschine sind nicht dargestellt, da sie nicht einen Gegenstand der Erfindung bilden. Eine Antriebsvorrichtung nach der Erfindung kann jedoch auch bei jeder beliebigen anderen Maschine vorgesehen werden, und sie kann dazu dienen, Maschinenelemente in einer waagerechten Ebene, einer senkrechten Ebene oder einer auf beliebige Weise geneigten Ebene zu bewegen.

Gemäß Fig. 1 ist eine insgesamt mit 15 bezeichnete erfindungsgemäße Zahnstange vorgesehen, die an einem der Maschinenelemente, nämlich dem ortsfesten Tisch 11, angebracht ist. Die Zahnstange 15 kann jede gewünschte Länge erhalten und sich aus mehreren Abschnitten 16 zusammensetzen.

Gemäß Fig. 5 umfaßt die Zahnstange 15 eine langgestrakte Tragplatte 17» die mit dem ortsfesten Maschinenelement 11 durch zwei Halteteile 18 und mehrere Innen&echskantschrauben 19 verbunden ist. Gemäß Fig. 3 und 6 umfaßt die Zahnstange 15 mehrere klotzähnliche Zähne 20, von denen jeder durch eine fla-

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ehe Platte gebildet ist. Die die Zähne 20 bildenden flachen Platten sind zwischen den Halteteilen 18 befestigt und werden durch plattenförmige Abstandhalter 21 in den gewünschten Längsabständen gehalten. Gemäß fig. 6 sind die plattenförmigen Zähne 20 und die plattenförmigen Abstandhalter 21 an Jedem Ende der Tragplatte 17 auf beliebige Weise festgelegt, z. B. mit Hilfe eines stirnseitigen Spannteils 22, das mit der Tragplatte 17 durch Innensechskantschrauben 2$ oder dergleichen verbunden ist. Gemäß Fig. 5 können außerdem Paßstifte 24 vorgesehen sein, um die plattenförmigen Abstandhalter 21 der Zahnstange in ihrer Lage zu halten.

Die plattenförmigen Zähne 20 und die plattenförmigen Abstandhalter 21 bestehen aus gehärtetem Stahl, und es liegt auf der Hand, daß man eine beliebige Anzahl von Zähnen 20 und Abstandhaltern 21 verwenden kann, um eine Zahnstange 15 mit jeder gewünschten Länge zusammenzustellen. Um die Abstände zwischen den plattenförmigen Zähnen 20 einzustellen, ist es nur erforderlich, die plattenförmigen Abstandhalter 21 im erforderlichen Ausmaß abzuschleifen. Auf diese Weise ist es möglich, die Toleranzen zwischen den plattenförmigen Zähnen 20 einzustellen und auf einem minimalen Wert zu halten, damit ein zwangsläufiges Umsteuern des Maschinenelemente möglich ist, das mit Hilfe der Antriebsvorrichtung angetrieben werden soll. Die erfindungsgemäße Zahnstange 15 ist schneller herstellbar als Zahnstangen mit Zähnen bekannter Art. Fig. 3 zeigt, daß die plattenförmigen Zähne 20 gegenüber der Längsachse der Zahnstange 15 unter dem erforderlichen Schrauben- oder Schrägungswinkel angeordnet sind. Man kann jeden gewünschten Schrauben- oder Schrägungswinkel vorsehen; im vorliegenden Fall beträgt dieser Winkel z. £. 1°, 8', 22".

Die beschriebene Zahnstange mit plattenförmigen Zähnen arbeitet ohne toten e&ng sowie ohne jede überschüssige Be-

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wegung. Ein Vorteil der Zahnstange 15 besteht darin, daß die plattenförmigen Zähne 20 und die plattenförmigen Abstandhalter 21 als genormte Fertigteile auf Lager gehalten werden können, so daß Zahnstangen beliebiger Länge nach dem Eingang einer Bestellung leicht und schnell hergestellt werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Zahnstange im Vergleich zu bekannten Zahnstangen besteht darin, daß sie nur geringe Ansprüche an die Wartung stellt, so daß der Betrieb der Maschine weniger oft zu unterbrochen werden braucht, und sich die Wartungskosten verringern.

Pig. 4 zeigt im Grundrißleinen Teil einer abgeänderten Zahnstange 15a mit plattenförmigen Zähnen 20a, die sich im rechten Winkel zur Längsachse der Zahnstange erstrecken. In Pig. 4- sind Teile, die in Pig. 3 und 5 dargestellten Teilen entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung des Buchsabens a bezeichnet.

Gemäß Pig. I unterstützt die stehend angeordnete Säule 13 eine drehbare Antriebsschnecke 26, die mit der Zahnstange 15 zusammenarbeitet, um die Säule bzw. das zweite Maschinenelement 13 gegenüber den ortsfesten Maschinenelementen 11 und 12 zu bewegen. Gemäß Pig. 2 umfaßt die Antriebsschnecke 26 zwei mit Zähnen versehene Teile 27 und 28. Das Schneckenteil 28 ist gegenüber dem Schneckenteil 27 winkelverstellbar und mit Hilfe von Beilegescheiben oder dergleichen in axialer Sichtung ,verstellbar, damit weder ein toter Gang noch eine überschüssige Bewegung auftritt, wenn die Bewegung des Maschinenelements 13 gegenüber den ortsfesten Maschinenelementen 11 und 12 umgekehrt wird. Die Schneckenteile 27 und 28 sind in Pig. 2 nur schematisch dargestellt, d. h·, es ist keine bestimmte Art einer Schrauben- oder Schrägverzahnrrung gezeigt. Gemäß Pig. 3 und 6 sind die beiden Teile 27 und 28 der Antriebsschnecke 26 mit rechtwinklig profilierten Zähnen

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4-0 versehen, die mit den Zähnen 20 der Zahnstange 15 zusammenarbeiten. Die Zähne 4-0 sind unter einem Schrauben- bzw. Schrägungswinkel angeordnet, der z. B. 1° 8' 22" beträgt.

Der mit Zähnen versehene !Feil 27 der Schnecke bildet einen festen Bestandteil eines zylindrischen Körpers 29· Der Teil 28 der Schnecke ist auf dem zylindrischen Körper 29 drehbar gelagert und wird in der gewählten axialen Stellung durch Spannringe 31 oder dergleichen festgehalten. Der zylindrische Körper 29 ist durch daran befestigte ringförmige Platten 56 (Fig. 2) mit einer Welle 32 verbunden, die in Kugellagern 55 gelagert ist. Die ringförmigen Platten 56 sind mit der Welle 52 z. B. durch Längskeile 50 verbunden. Der Teil 28 der Antriebsschnecke kann z. B. mit Hilfe eines in eine Aussparung 55 eingreifenden Hakenschlüssels oder dergleichen gedreht und in die gewünschte Winkelstellung gebracht werden. Die Kugellager 55 sind in Tragstücke 54- eingebaut, die auf beliebige Weise an der Säule 15 befestigt sind. An einem Ende der Antriebsschneckenwelle 52 ist eine Riemenscheibe 57 befestigt. Gemäß Pig. I läuft ein Treibriemen 53 über die Riemenscheibe 57 und eine ähnliche Biemenscheibe auf der Kraftabgabewelle eines umsteuerbaren Motors 59» ζ. B. eines Elektromotors. Der Motor 59 ist auf beliebige Weise an der Säule 15 befestigt.

Fig. 7 zeigt in einem Teil eines verkürzten Längsschnitts einen umsteuerbaren Elektromotor, bei dem eine Antriebsschnecke 26b auf dem Läufer des Motors montiert ist. Der Motor ist nur schematisch angedeutet; es kann jeder umsteuerbare Elektromotor dieser allgemeinen Bauart verwendet werden. Die Teile der Antriebsschnecke 26b, die Teilen der beschriebenen Schnecke 26 entsprechen, sind in Fig. 7 jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung des Buchstabens b bezeichnet. Der insgesamt mit 4-5 bezeichnete Elektromotor umfaßt einen ortsfesten innenliegenden Stator und

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einen drehbaren äußeren Läufer 45- Der Läufer 45 ist durch ein Gehäuse unterstützt, das mit Hilfe von Lagern 46 auf einer hotorwelle 47 drehbar gelagert ist. Der Teil 27b der Schnecke 26b bildet einen festen Bestandteil einer zylindrischen Läuferbuchse 48, und der Teil 28b der Schnecke ist als gesondertes Bauteil ausgebildet und auf der Läuferbuchse 48 drehbar gelagert. Die Läuferbuchse ist mit dem drehbaren Gehäuse durch zwei Halteringe 49 und mehrere Kopf schrauben 50 verbunden. Einer der Halteringe 49 dient außerdem dazu, den Teil 28b der Schnecke in der gewählten Stellung gegenüber dem Schneckenteil 27b zu halten. Die Schnecke 26b kommt in der gleichen Weise zur Wirkung wie die vorstehend beschriebene Schnecke 26. Der Stator 44 und der Läufer 45 sind durch Zuleitungen 51 bzw. 52 mit einer Stromquelle zu verbinden.

Fig. 8 zeigt eine Zahnstange 15c in Verbindung mit einer Maschinenführung 53· Ferner zeigt Fig. 8 ein insgesamt mit 54- bezeichnetes Maschinenelement, das auf der Führung 53 verschiebbar gelagert ist. Die Teile der Zahnstange 15c nach Fig. 8, die Teilen bereits beschriebener Ausführungsformen entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung des Buchstabens c bezeichnet.

Fig. 9 zeigt in einem Teil einer Stirnansicht ein Element einer Werkzeugmaschine, z. B. einen ortsfesten Maschinentisch lld, der mit einer Zahnstange 15d versehen ist. Diese Zahnstange ist mit dem Maschinenelement bzw. Tisch lld vereinigt. Die Teile der Zahnstange 15d, die Teilen der Zahnstangen nach Fig. 3 und 6 entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung des Buchstabens d bezeichnet.

Fig. 10 zeigt eine erste Ausführungsart eines footors zum Antreiben einer erfindungsgemäßen Schnecke, der gleichachsig mit der Schnecke angeordnet ist. Die insgesamt mit 26e

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bezeichnete Schnecke nach der Erfindung umfaßt zwei Schnekkenteile 27e und 28e. Die zugehörige Schneckenwelle 32e ist durch eine Kupplung 55 oit der Kraftabgabewelle 56 eines umsteuerbaren Elektromotors 57 verbunden.

fig. 11 zeigt eine zweite Ausführungsart eines Motors zum Antreiben einer erfindungsgemäßen Schnecke, der ebenfalls gleichachsig mit der Schecke angeordnet ist, Die insgesamt mit 26f bezeichnete Schnecke umfaßt zwei Schneckenteile 27f und 28f. Die Schneckenwelle 32f ist fest mit der Kraftabgabewelle eines umsteuerbaren Elektromotors 58 gekuppelt. Da der Motor 53 direkt mit der Schnecke 26f auf der gemeinsamen Welle 32f gekuppelt ist, ist jede Gefahr ausgeschaltet, daß ein toter Gang zwischen dem Motor 58 und der Schnecke 26f auftritt.

Die vorstehend beschriebenen Schnecken arbeiten mit den zugehörigen Zahnstangen zusammen, um ein Maschinenelement auf vorteilhafte und zweckmäßige Weise gegenüber einem anderen Maschinenelement zu bewegen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgerüstete Maschin e mit einem minimalen Leistungsaufwand betätigt werden kann, und daß sich ein in Bewegung gesetztes Maschinenelement auch unter einem minimalen Leistungsaufwand wieder abbremsen bzw. zum Stillstand bringen läßt.

Bei dem erfindungsgemäßen Schnecken- und Zahnstangentrieb ist der Axialschub auf ein Minimum verringert, da die auftretende Schubkraft in der Bewegungsrichtung der Zahnstange gleichmäßig verteilt ist. Es ist ersichtlich, daß der Teil 28 der Schnecke auf dem zylindrischen Körper 29 winkelverstellbar ist, so daß mit Hilfe der Schnecke ein Vorspanndruck aufgebracht werden kann, um die Schnecke in festem Eingriff mit der Zahnstange zu halten. Zwischen den benachbarten inneren Enden der beiden Schneckenteile 27 und 28 können Ab-

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Stimmscheiben angeordnet werden, um den Vorspanndruck nach Bedarf einzustellen. Gemäß 3?ig. 6 wird die Vorspannung auf die Zähne 20 der Zahnstange durch den Teil 27 der Schnecke aufgebracht, der gemäß 3?ig. 6 ständig einen in der Längsrichtung wirkenden, nach links gerichteten Druck auf die zugehörigen Zahnstangenzähne 20 ausübt, während der Teil 28 der Schnecke ständig einen in der Längsrichtung wirkenden, nach rechts gerichteten Druck auf die zugehörigen Zähne 20 der Zahnstange ausübt.

Der auf "die Schnecke und die Zahnstange wirkende Vorspanndruck kann bis zum Erreichen der Belastung des Schneidwerkzeugs oder darüber hinaus eingestellt werden. In der Praxis wird die Vorspannung entsprechend der größten zu erwartenden Schnittkraft eingestellt. Natürlich ist es auch möglich, die Vorspannung unterschiedlichen Belastungen der Schneidwerkzeuge anzupassen, die je nach der Art des benutzten Werkzeugs und des zu bearbeitenden Werkstoffs variieren. Erfindungsgemäße Antriebsvorrichtungen könnten auch bei Zeichenmaschinen verwendet werden; in diesem ffall würde man eine geringere Vorspannung vorsehen als bei einer Maschine zum Bearbeiten von Metall oder Holz.

Da zwischen der Schnecke und der Zahnstange ein Vorspanndruck zur Wirkung kommt, wird jede Unterbrechung des Schneidvorgangs beim Bearbeiten eines Werkstücks für den Fall vermieden, daß die Bewegung eines das Werkzeug oder das Werkstück tragenden Maschinenelements umgekehrt wird, wie es z. B, bei Profilierungsarbeiten geschieht. Die bekannten Schnecken haben eine große Länge und einen kleinen Durchmesser, so daß die beim Umsteuern auftretenden Torsionskräfte bewirken, daß eine solche Schnecke gespannt bzw. entspannt wird. Dieser Nachteil ist bei den erfindungsgemäßen Schnecken- und Zahnstangentrieben nicht vorhanden, da die erwähnte Vor-

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spannung zur Wirkung kommt, und da die erfindun^sgemäße Schnecke bei großem Durchmesser nur eine kleine Länge hat. Im Gegensatz zu den bekannten Antriebsvorrichtungen ermöglicht es eine erfindungsgemäße kurze Schnecke von großem Durchmesser, daß betreffende Maschinenelement um äußerst kleine Beträge zu bewegen. Ein weiterer Vorteil des Vorhandenseins eines Vorspanndrucks zwischen der Schnecke und der Zahnstange nach der Erfindung besteht darin, daß kein zusätzlicher Druck benötigt wird, um die Berührung zwischen den Teilen der Antriebsvorrichtung aufrechtzuerhalten, so daß nur eine minimale Reibung auftritt und mehrere Berührungslinien zwischen der Schnecke und der Zahnstange vorhanden sind. Da es gemäß der Erfindung möglich ist, eine Vorspannung aufzubringen, kann eine mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ausgerüstete Werkzeugmaschine benutzt werden, um ein Werkstück mit einer Oberfläche von hohem Gütegrad zu versehen, und die zusammenarbeitenden Berührungsflächen der Schnecke und der Zahnstange können im gleichen Ausmaß gehärtet werden, da bei der erfindunesgemäßen Antriebsvorrichtung nur eine minimale Reibung auftritt. Bei bekannten Antriebsvorrichtungen haben die Arbeitsflächen der Schnecke oder der Zahnstange stets eine größere Härte als die Arbeitsflächen des betreffsenden anderen Teils der Vorrichtung. Da gemäß der Erfindung der Antriebsmotor gleichachsig mit der Schnecke angeordnet ist, ist der bei bekannten Antriebsvorrichtungen nicht zu vermeidende tote Gang beseitigt, und dieses Merkmal trägt weiter zur Erzielung eines hohen Auflösungsvermögens bei, so daß äußerst kleine Bewegungsschritte des betreffenden Maschinenelemente herbeigeführt werden können. Bei den beschriebenen Tischen 11 und 12 handelt es sich z. B. um auf bekannte Weise ausgebildete Tische zum Aufnehmen eines Werkstücks bzw. eines Modells oder einer Schablone, und das Schneidwerkzeug und die Abtasteinrichtung werden durch das Maschinenelement 14 unterstützt.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

IJ Antriebsvorrichtung zum Bewegen eines Maschinenelements gegenüber einem anderen Maschinenelement, gekennzeichnet durch eine erste Baugruppe mit einer auf dem einen Maschinenelement (11; lld) angeordneten Zahnstange (15; 15a» 15c; 15d), die mit mehreren rechtwinklig profilierten Zähnen (20; 20a) versehen ist, und durch eine zweite Baugruppe mit einer drehbar gelagerten antreibbaren Antriebsschnecke (26; 26b; 26e; 26f), die mit dem anderen Maschinenelement (13) verbunden ist und in Eingriff mit der Zahnstange steht, so daß eine Relativbewegung zwischen den Maschinenelementen herbeigeführt wird, wenn die in Eingriff mit der Zahnstange stehende Schnecke gedreht wird.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsschnecke zwei Schneckenteile (2?, 28; 27e, 28e; 27f, 28f) sowie eine Einrichtung umfaßt, die es ermöglicht, eine Winkelverstellung zwischen den beiden Schneckenteilen zu bewirken und die beiden Schneckenteile lösbar miteinander zu verbinden, um

der Schnecke und der Zahnstange einen Vorspanndirack zur Wirkung zu bringen.
3· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Antriebsschnekke und der Zahnstange mehrere Berührungslinien vorhanden sind.

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4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil der Antriebsschnecke gegenüber dem anderen Teil der Antriebsschnecke winkelverstellbar ist.
5· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß der Vorspanndruck zwischen der Antriebsschnecke und der Zahnstange bis zum Erreichen der Belastung eines Schneidwerkzeugs und darüber hinaus einstellbar ist·
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Antriebsschnecke verbundene Antriebseinrichtung zum Drehen der Antriebsschnecke.
7· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebseinrichtung einen Elektromotor (39; 43; 57; 58) mit einem Stator (44) und einem drehbaren, Wicklungen tragenden Läufer (45) umfaßt, und daß die Antriebsschnecke (26) mit dem Läufer gekuppelt ist.
8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen auf dem anderen Maschinenelement (13) angeordneten Elektromotor sowie eine Riemenscheiben- und Treibriemenanordnung (37, 38) umfaßt, welche den Elektromotor (39) mit der Antriebsschnecke (26) verbindet.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichn et , daß die Antriebseinrichtung einen Elektromotor (57) umfaßt, dessen Kraftabgabewelle (56) gleichachsig mit einer Welle (32e) angeordnet und mit dieser Welle gekuppelt ist, und daß diese Welle drehfest mit der Antriebsschnecke verbunden ist.

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10· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebseinrichtung einen Elektromotor (58) umfaßt, dessen Kraftabgabewelle (32f) einen festen Bestandteil einer Welle bildet, welche die Antriebsschnecke unterstützt, so daß die Schnecke ge~ dreht werden kann..
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet , daß die Flächen der Antriebsschnecke, die mit der Zahnstange zusammenarbeiten und die Zähne der Zahnstange im gleichen Ausmaß gehärtet sind.
12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle rechtwinklig^profilierten Zähne (20) der Zahn stange getrennt hergestellt sind, und daß diese getrennt hergestellten Zähne so zusammengebaut sind, daß sie die Zahnstange (15) bilden.
15· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß alle getrennt hergestellten, rechtwinklig profilierten Zähne der Zahnstange jeweils in Form einer gesonderten flachen Platte ausgebildet sind.
14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Abstandhalter (21), welche die getrennt hergestellten, rechtwinklig profilierten, plattenförmigen Zähne (20) der Zahnstange in den richtigen Abständen voneinander halten.
15· Antriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (15) ein an dem Maschinenelement (11) befestigtes 'fragstück (17) umfaßt, daß die rechtwinklig profilierten plattenförmigen Zähne (20) auf dem Tragstück angeordnet sind und durch die Abstandhalter (21) in den richtigen Abständen voneinander gehalten sind, und daß eine Halteeinrichtung (22, 23) vorgesehen ist, um

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die rechtwinklig profilierten plattenförmigen Zähne lösbar mit dem Tragstück zu verbinden.
16. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstandhalter mehrere Abstandhalterteile umfassen.
17. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalterteile mehrere plattenförmige Abstandhalter umfassen.
18. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinklig profilierten plattenförmigen Zähne so angeordnet sind, daß sie sich im rechten Winkel zur Längsachse der Zahnstange erstrecken.
19* Antriebsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinklig profilierten plattenförmigen Zähne so angeordnet sind, daß sie sich nicht im rechten Winkel zur Längsachse der Zahnstange erstrecken.
20. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange mit einer führung (53) eines Maschinenelements (5*0 vereinigt ist.

21, Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Zahnstange mit einem Maschinenelement (lld) vereinigt ist.

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