DE3322566C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/38—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously
- B23Q5/40—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding continuously by feed shaft, e.g. lead screw
- B23Q5/408—Nut bearings therefor
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23Q5/54—Arrangements or details not restricted to group B23Q5/02 or group B23Q5/22 respectively, e.g. control handles
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/2021—Screw mechanisms with means for avoiding overloading
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gewindespindel-Antrieb für
Werkzeug- oder Werkstückschlitten gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Wenn für einen Arbeitsvorgang lineare Bewegungen erforderlich
sind, so wird dies vor allem bei Werkzeugmaschinen in
der Praxis dadurch verwirklicht, daß man das Werkzeug oder
das Werkstück auf einem in Bahnen geführten Schlitten aufspannt
und diesen mit einer Gewindespindel antreibt. Die
Antriebsbewegung ist heute bis hin zu numerischer, vorprogrammierter
Steuerung mehr oder weniger automatisiert.
Trotzdem kann es aufgrund von Aufspannfehlern, Programmierfehlern
usw. zu unbeabsichtigten Kollisionen zwischen ruhenden
und bewegten Teilen (z. B. Schlitten-Maschinenrahmen
Werkstück-Werkzeug etc.) kommen. Bei einer solchen Kollision
werden meist mehrere beteiligte Glieder des Kraftflusses,
zumindest aber das schwächste, beschädigt oder
zerstört; die Folgekosten sind erheblich.
Es werden deshalb - wie allgemein bekannt - Sicherheitskupplungen
zwischen Antriebsmotor und Spindel angebracht.
Ihr Ausrückmoment wird so eingestellt, daß die für den Bearbeitungsvorgang
notwendigen Kräfte zwar übertragen werden,
bei den im - ungewollten und unvorhergesehenen - Kollisionsfall
auftretenden noch größeren Kräften die Sicherheitskupplung
jedoch die Verbindung zwischen Motor und
Spindel (oder Getriebe) trennt. Leider liefern bei dieser
Anordnung die auf der Spindelseite des Kraft- bzw. Drehmomentflusses
verbleibenden Teile der Sicherheitskupplung,
eventuell vorhandene Getriebe, die Spindel und die Spindelmutter
mit ihrer Bewegungsenergie einen erheblichen Anteil
der Kollisionsenergie.
Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, die Trennstelle weiter
in Richtung Kollisionspunkt zu verlegen, zum Beispiel
zwischen Spindelmutter und Schlitten, um im Kollisionsfalle
sofort soviel Bewegungsenergie wie möglich auszurücken,
vgl. z. B. DE-Z. Werkstatt und Betrieb, 1982, H. 9,
S. 575 bis 577.
Diese bekannten Ausführung haben jedoch zwei wesentliche
Nachteile. So muß die Spindel umgehend zum Stillstand gebracht
werden, weil es sonst nach Überlaufen des Kollisionspunktes
innerhalb der Sichheitseinrichtung zu Sekundärkollisionen
kommt. Auch hat weder bei der federkraftbelasteten
Ausführung noch bei der hydraulikkraftbelasteten
Ausführung aufgrund der Fertigungstoleranzen und vor
allem wegen der Anbringung von Flanschen an beiden Seiten
die Mutter eine auf Mikrometer genaue axiale Position,
siehe Bild 1, das einen Auszug aus der genannten Zeitschrift
darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen
Antrieb den Vorteil beizubehalten, daß die
Trennstelle zwischen Antrieb und Abtrieb so weit wie irgend
möglich in Richtung Kollisionspunkt verschoben wird,
dabei jedoch die Nachteile der bekannten Ausführungen
auszuschalten, so daß es auch bei nicht rechtzeitigem
Stillstand der Spindel nicht zu Sekundärkollisionen
innerhalb der Sicherheitseinrichtung kommt.
Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen
gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen 2 bis 6.
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung beispielshaft
anhand der schematischen Bilder 2 bis 6 der Zeichnung
erläutert.
Bild 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Spindel-Antrieb im
eingerückten Zustand, d. h. im Betriebszustand.
In diesem Zustand verläuft der Kraftfluß von der Spindel
(1) über eine Spindelmutter (2) in eine mit dieser verschraubte
Spindelmutterfassung (3) und von dort über einen
Spreizring (8) in ein mit einem Schlitten (9) verschraubtes
Gehäuse (7).
Der Spreizring (8) ist ein Ausführungsbeispiel für radial
bewegliche Formstücke, siehe auch Bild 5.
Der Überlastschutz funktioniert im Kollisionsfall in dieser
Anordnung auf folgende Weise:
Überschreitet die Gegenkraft am Schlitten (9) bei rotierender
Spindel (1) ein vorher festgelegtes Maß, so drückt
die Nut des Gehäuses (7) den Spreizring (8) in die Nut
zwischen der Spindelmutterfassung (3) und einem Gleitring
(5) gegen die Kraft einer Feder (4). Sobald der
Spreizring (8) die Nut des Gehäuses (7) verlassen hat,
ist der Kraftfluß von der Spindel (1) zum Schlitten (9)
unterbrochen.
Die Spindel (1) kann nun die Spindelmutter (2) samt Spindelmutterfassung
(3), Spreizring (8), Gleitring (5), Feder
(4) und Nutmutter (6) aus dem Gehäuse (7) hinausschieben.
Diese Schiebebewegung wird in dieser Anordnung nicht durch
Schubkraft-Begrenzungselemente eingeschränkt, sondern
lediglich durch die Spindellänge.
Die Kraft der Feder (4) kann mit Hilfe der Nutmutter (6)
eingestellt werden. Legt man den Arbeitsbereich der Tellerfeder
außerhalb des in DIN 2092 dargestellten Bereiches,
so kann man bei zweckmäßiger Gestaltung der Tellerfeder
während des Ausrückvorganges eine abnehmende Tellerfederkraft
erreichen, siehe Bild 6. Hierbei liegt der
Arbeitsbereich der Tellerfeder zwischen
Um beim Wiedereinrücken die gleiche Position zu erreichen
wie vor dem Ausrücken, muß sichergestellt werden, daß sich
die Spindelmutterfassung (3) nicht gegenüber dem Gehäuse
(7) verdreht. Dafür geeignete Konstruktionen, wie z. B.
Paßfeder - Paßfedernut, federverspannt, oder andere gleitende
Verdrehsicherungen sind allgemein Stand der Technik,
weshalb sich eine separate Darstellung erübrigt.
Bild 2 zeigt deutlich, daß ein Wiedereinrücken der Sicherheits-
Spindelmutter (2) durch Drehrichtungsumkehr der Spindel
(1) selbst dann auch ohne Schwierigkeiten möglich ist,
wenn alle vorgenannten Teile (2), (3), (8), (5), (4) und
(6) völlig aus dem Gehäuse (7) hinausgeschoben wurden.
Man braucht z. B. nur - wie in Bild 2 erkennbar - an beiden
Enden des Gehäuses (7) die Bohrungen mit einem entsprechend
konischen Einlauf zu versehen.
Für den Überlastschutz kann man als radial bewegtes Formstück
statt des Spreizrings (8) auch andere Bauelemente
einsetzen, z. B. Kugeln (16) und (17) gemäß Bild 3. Die
Kugelanordnung ist zugleich ein Beispiel dafür, daß ohne
Verwendung einer speziellen Federkennlinie ein Abnehmen der
Kraft während des Ausrückvorganges auch dadurch erreicht
werden kann, daß man die Kraftübertragungselemente entsprechend
anordnet.
Will man statt mit Formstücken den Schlitten (9) zur Spindelmuter
(2) mit Hilfe von Planflächen axial positionieren,
so ist die aus der DE-Z. Werkstatt und Betrieb, 1982,
H. 9, S. 575 bis 577 bekannte und im Bild 1 der vorliegenden
Zeichnung schematisch dargestellte Anordnung mit Planflächen
auf beiden Seiten der Mütter ungünstig. Um diese Anordnung
axial spielfrei zu halten, müßten nämlich auch bei
äußeren Temperatureinflüssen die Längen der Spindelmutter
(2) und des Gehäuses (7) immer absolut gleich bleiben. Es
wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, nur an einer
Seite der Mutter Planflächen zu verwenden.
Im Beispiel von Bild 3 ist die Spindelmutterfassung (3)
mit der Spindelmutter (2) und das Gehäuse (7) mit dem
Schlitten (9) verschraubt. Die Planflächen (10) dieser beiden
Teile werden mit Federkraft gegen die Planflächen (10)
eines Anschlagrings (11) verpreßt. In dem Anschlagring (11)
sind mehrere Axialbohrungen (12) angebracht, in die jeweils
eine Kugel (13), eine Feder (14) und eine Schraube
(15) eingebracht sind. Diese federnde Anordnung drückt auf
je zwei weitere Kugeln (16) und (17), die sich in radialen
Bohrungen befinden. Das Herausfallen dieser Kugeln (16)
und (17) wird dadurch verhindert, daß die äußeren Ränder
der radialen Bohrungen mit einem entsprechenden Werkzeug
verengt werden.
Wird die Bewegung der gesamten Einheit von links nach
rechts durch zu hohe Kräfte am Schlitten (9) behindert, so
nimmt die Spindelmutterfassung (3) den Anschlagring (11)
formschlüssig mit, und die schräge Fläche am Gehäuse (7)
preßt die äußeren Kugeln (16) gegen die Federkräfte in die
radialen Bohrungen. Die Spindelmutter (2) kann sich nun
ungehindert nach rechts weiterbewegen. Das Wiedereinrücken
der Spindelmutter (2) durch Drehrichtungsumkehr der Spindel
(1) ist ohne Schwierigkeiten möglich, da das Gehäuse
(7) eine konische Einlauffläche hat.
Bei der Bewegung von rechts nach links gemäß Bild 3 verbleibt
der Anschlagring (11) beim Gehäuse (7) und die
Schräge der Spindelmutterfassung (3) drückt die inneren
Kugeln (17) gegen die Federkräfte in die radialen Bohrungen.
Das Wiedereinrücken ist auch hier problemlos, weil
die Spindelmutterfassung (3) auch eine konische Einlauffläche
hat.
Zum Aufeinanderpressen der Planflächen (10) kann man statt
federelastischer Bauelemente natürlich auch pneumatisch
oder hydraulisch erzeugte Drücke benutzen. Dazu braucht
man z. B. in Bild 3 die Federn (14) nur durch Kolben zu
ersetzen und entsprechende Zuleitungen anzubringen.
Eine weitere Möglichkeit, um die Planflächen (10) aufeinander
zu pressen, besteht darin, hierfür elektro- oder
permanent-magnetische Felder einzusetzen. Ein Ausführungsbeispiel
zeigt Bild 4. Die Funktion dieser Sicherheitseinrichtung
ist die gleiche wie bei der mechanischen Lösung
gemäß Bild 3. Wird die Bewegung der Einheit von links nach
rechts durch zu hohe Kräfte am Schlitten (9) behindert, so
nimmt nach Überschreiten der Magnetkraft die Spindelmutterfassung
(3) den Anschlagring (11) formschlüssig mit. Die
Weiterbewegung der Spindelmutter (2) einschließlich der
Spindelmutterfassung (3) und des Anschlagrings (11) kann
unbehindert erfolgen. Bei Drehrichtungsumkehr legt sich
der Anschlagring (11) wieder an die Planfläche (10) des Gehäuses
(7) an. Beim Ausrücken in Gegenrichtung trennt sich
die Verbindung zwischen Anschlagring (11) und Spindelmutterfassung
(3). Der Anschlagring (11) verbleibt bis zum
Wiedereinrücken beim Gehäuse (17).
Wesentlich bei der permanent- oder elektro-magnetischen
Ausführung ist natürlich nur, daß Anschlagring (11), Spindelmutterfassung
(3) und Gehäuse (7) über ihre Planfläche
(10) einen magnetischen Kreis (18) schließen. Die Quelle
des Magnetfeldes (permanent oder elektrisch) kann im Anschlagring
(11) oder in der Spindelmutterfassung (3) oder
im Gehäuse (7) untergebracht werden.
Claims (6)
1. Gewindespindel-Antrieb für Werkzeug- oder Werkstückschlitten,
der in beiden Drehrichtungen beim Überschreiten eines
einstellbar oder fest vorgegebenen Schubkraftwertes den
Kraftfluß zwischen der Spindelmutter (2) und dem von dieser
angetriebenen Schlitten (9) unterbricht, indem sich die
feder-, hydraulik-, pneumatik- oder magnetkraftbelastete,
formschlüssige Verbindung zwischen der Spindelmutter (2)
und dem Schlitten (9) löst und die Spindelmutter (2) sich
dann relativ zum Schlitten (9) axial bewegen kann, und bei
dem sich bei Umkehr der Spindeldrehrichtung die formschlüssige
Verbindung zwischen der Spindelmutter (2) und
dem Schlitten (9) in der Ausgangsposition selbsttätig wiederherstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß nach der Unterbrechung
des Kraftflusses die Axialbewegung der Spindelmutter
(2) relativ zum Schlitten (9) nicht durch Schubkraft-
Begrenzungselemente eingeschränkt ist.
2. Gewindespindel-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Planflächen (10) eines Endes einer
mit der Spindelmutter (2) verschraubten Spindelmutterfassung
(3) und eines mit dem Schlitten (9) verschraubten
Gehäuses (7) und die eines Anschlagringes (11) durch die
Kraft von Federn (14) aufeinander gepreßt werden, wodurch
der Schlitten (9) bis zum Überschreiten des vorgegebenen
Schubkraftwertes eine genaue, reproduzierbare, axiale
Stellung relativ zur Spindelmutter (2) einnimmt.
3. Gewindespindel-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Planflächen (10) eines Endes einer
mit der Spindelmutter (2) verschraubten Spindelmutterfassung
(3) und eines mit dem Schlitten (9) verschraubten
Gehäuses (7) und die eines Anschlagringes (11) durch
hydraulische oder pneumatische Kräfte aufeinander gepreßt
werden, wodurch der Schlitten (9) bis zum Überschreiten
des vorgegebenen Schubkraftwertes eine genaue, reproduzierbare,
axiale Stellung relativ zur Spindelmutter (2) einnimmt.
4. Gewindespindel-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Planflächen (10) eines Endes einer
mit der Spindelmutter (2) verschraubten Spindelmutterfassung
(3) und eines mit dem Schlitten (9) verschraubten
Gehäuses (7) und die eines Anschlagringes (11) durch die
Kraft eines elektro- oder permanent-magnetischen Feldes
aufeinander gepreßt werden, wodurch der Schlitten (9) bis
zum Überschreiten des vorgegebenen Schubkraftwertes eine
genaue, reproduzierbare, axiale Stellung relativ zur Spindelmutter
(2) einnimmt.
5. Gewindespindel-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraft, welche die formschlüssige Verbindung
zwischen Spindelmutter (2) und Schlitten (9) belastet,
eine degressive Kennlinie hat, also nach dem Überschreiten
des vorgegebenen Schubkraftwertes abfällt.
6. Gewindespindel-Antrieb nach Anspruch 1 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen
Spindelmutter (2) und dem Schlitten (9) durch federbelastete,
radial bewegliche Formstücke (Spreizring 8; Kugeln
16, 17) hergestellt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833322566 DE3322566A1 (de) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | Gewindespindel-antrieb fuer werkzeug- und werkstueckschlitten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833322566 DE3322566A1 (de) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | Gewindespindel-antrieb fuer werkzeug- und werkstueckschlitten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3322566A1 DE3322566A1 (de) | 1985-01-10 |
DE3322566C2 true DE3322566C2 (de) | 1991-11-28 |
Family
ID=6202153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833322566 Granted DE3322566A1 (de) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | Gewindespindel-antrieb fuer werkzeug- und werkstueckschlitten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3322566A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006036961B4 (de) | 2006-08-08 | 2018-06-28 | Chr. Mayr Gmbh & Co. Kg | Spielfreie Überlastsicherung für Spindelmuttern |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4134919A1 (de) * | 1991-09-27 | 1993-04-08 | Ringspann Gmbh | Rastanordnung fuer den schaltbolzen eines ueberlastelementes, insbesondere an einer ueberlastkupplung |
EP0666134B1 (de) * | 1994-02-02 | 1998-11-04 | Amada Metrecs Company, Limited | Drehantriebsvorrichtung für Presse |
ITFI980108A1 (it) * | 1998-05-15 | 1999-11-15 | Siliani Angiolo Spa | Dispositivo limitatore di carico per il trascinamento assiale di organi di movimentazione |
-
1983
- 1983-06-23 DE DE19833322566 patent/DE3322566A1/de active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102006036961B4 (de) | 2006-08-08 | 2018-06-28 | Chr. Mayr Gmbh & Co. Kg | Spielfreie Überlastsicherung für Spindelmuttern |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3322566A1 (de) | 1985-01-10 |
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