DE3623112A1

DE3623112A1 - Spindel-mutter-vorschubvorrichtung

Info

Publication number: DE3623112A1
Application number: DE19863623112
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1987-01-22
Also published as: DE3623112C2; JPH0570746B2; JPS6213861A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindel-Mutter- Vorschubvorrichtung zur Erzielung einer Verschiebung eines bewegbaren Tisches auf einem Führungssockel oder -bett gemäß der Drehung einer Vorschubspindelwelle, die an dem Führungssockel gehalten ist, und insbeson dere auf eine Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung, bei der eine Kugelmuttervorrichtung gewindemäßig mit der Vorschubspindelwelle verbunden ist und schwimmend an dem bewegbaren Tisch gehalten ist, so daß sie in einer Ebene senkrecht zur Achse der Vorschubspindelwelle bewegbar ist.

In einer herkömmlichen Spindel-Mutter-Vorschubvorrich tung dieser Art tritt eine horizontale Abweichung des bewegbaren Tisches infolge schlechter Ausrichtung oder daraus resultierender Verdrehung der Vorschubspindel welle, einer Ungenauigkeit in der Zentrierung der Welle oder ähnlichem auf, was zu einer Verschlechterung der Ausrichtung beim Vorschub des bewegbaren Tisches führt. Zur Überwindung eines solchen Problems ist eine Spin del-Mutter-Vorschubvorrichtung in der JP-PS 58-25 906 vorgeschlagen worden, bei der eine Kugelmuttervorrich tung an einem bewegbaren Tisch mittels zweier Paare von parallelen federnden Platten schwimmend gehalten ist, die in einer Ebene senkrecht zu der Achse einer Vorschubspindelwelle entsprechend quer angeordnet sind. Bei Verwendung einer solchen schwimmenden Kugelmutter vorrichtung ist es erforderlich, die Drehung der Kugel muttervorrichtung, die infolge der Drehung der Vor schubspindelwelle auftritt, zuverlässig zu beschrän ken, und eine Schubkraft der Kugelmuttervorrichtung auf den bewegbaren Tisch zuverlässig aufzubringen. Diese Punkte haben einen großen Einfluß auf die Vor schubgenauigkeit des bewegbaren Tisches. In der oben beschriebenen Vorschubvorrichtung sind die parallelen federnden Platten so angeordnet, daß sie die Kugel muttervorrichtung schwimmend lagern, die Drehung der Kugelmuttervorrichtung beschränken und eine Schubkraft der Kugelmuttervorrichtung an den bewegbaren Tisch abgeben. Bei einer solchen Anordnung werden die fe dernden Platten infolge eines Drehmomentes der Kugel muttervorrichtung, das von der Vorschubspindelwelle auf diese aufgebracht wird und zu einer Eigendrehung der Kugelmuttervorrichtung führt, unweigerlich verbo gen. Als Folge davon ist eine genaue Verschiebung des bewegbaren Tisches mittels der Drehung der Vorschub spindelwelle nicht zu erzielen. Damit treten insbe sondere bei einer Schleifmaschine für äußerst genaue Bearbeitung unerwünschte Probleme auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbes serte Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung zu schaffen, die eine Verdrehung infolge einer schlechten Ausrich tung der Vorschubspindelwelle und/oder eine fehlerhafte Zentrierung der Spindelwelle ausgleichen kann, ohne daß die oben beschriebenen Probleme auftauchen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Spindel- Mutter-Vorschubvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine Spindel-MutterVorschubvorrich tung zur Erzielung einer Verschiebung eines bewegba ren Tisches auf einem Führungssockel oder -bett gemäß der Drehung einer Vorschubspindelwelle, die an dem Führungssockel gehalten ist, vorgesehen, wobei die Vorschubvorrichtung eine Kugelmuttervorrichtung, die gewindemäßig mit der Vorschubspindelwelle verbunden ist, eine Tragvorrichtung zur verschiebbaren Halte rung der Kugelmuttervorrichtung auf dem bewegbaren Tisch, so daß die Kugelmuttervorrichtung in einer Ebene senkrecht zur Achse der Vorschubspindelwelle bewegbar ist, und zur Beschränkung der Drehung der Kugelmutter vorrichtung, die infolge der Drehung der Vorschubspin delwelle auftritt, und eine Schubvorrichtung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie mit der Tragvorrichtung zusammenwirkt, so daß eine Schubkraft der Kugelmutter vorrichtung auf den bewegbaren Tisch übertragen wird. Bevorzugterweise ist die Tragvorrichtung in Form eines zylindrischen Gelenkkörpers ausgebildet, der einen Endabschnitt, der an dem bewegbaren Tisch angebracht ist, einen anderen Endabschnitt, der an einem Ende der Kugelmuttervorrichtung angebracht ist, und einen Mittelabschnitt aufweist, der zwischen den Endabschnit ten angeordnet und mit diesen über ein Paar axial aus einanderliegender flexibler Abschnitte verbunden ist, wobei jeder flexible Abschnitt so ausgebildet ist, daß er die Bewegung des Mittelabschnittes in einer Ebene senkrecht zu der Achse der Vorschubspindelwelle zuläßt und die Drehung der Kugelmuttervorrichtung be schränkt. Des weiteren weist die Schubvorrichtung be vorzugterweise ein Paar paralleler Zugstangen auf, die parallel zu der Achse der Vorschubspindelwelle angeordnet sind und deren eines Ende an dem einen Ende der Kugelmuttervorrichtung und deren anderes Ende an dem bewegbaren Tisch angebracht ist, wobei die Zug stangen mit einem Paar axial auseinanderliegender ring förmiger Nuten ausgebildet sind.

Alternativ dazu kann die Tragvorrichtung in Form einer Diaphragma-Kupplung ausgebildet sein und ein Hülsen teil, das in umgebender Beziehung zu der Vorschub spindelwelle angeordnet ist, ein erstes Diaphragma, das mit seiner Außenoberfläche an dem bewegbaren Tisch und mit seiner Innenoberfläche an einer Seite des Hül senteils angebracht ist, und ein zweites Diaphragma aufweisen, das mit seiner Außenoberfläche an einem Ende der Kugelmuttervorrichtung und mit seiner Innen oberfläche an dem anderen Ende des Hülsenteils ange bracht ist. Des weiteren kann die Tragvorrichtung in Form eines metallischen Balges ausgebildet sein, der in umgebender Beziehung zu der Vorschubspindelwelle angeordnet ist und dessen eines Ende an dem bewegbaren Tisch und dessen anderes Ende an dem einen Ende der Kugelmuttervorrichtung angebracht ist.

Weitere Ziele, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug nahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig er sichtlich.

Fig. 1 ist ein Aufriß und zeigt eine Spindel-Mutter-Vorschubvorrich tung einer Schleifmaschine,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Spindel-Mutter-Vorschubvorrich tung in Richtung eines Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 zeigt einen teilweise gebro chen dargestellten Aufriß eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 5 zeigt einen teilweise gebro chen dargestellten Aufriß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2 ist ein Führungssockel bzw. -bett 10 einer Schleif maschine dargestellt, in dem eine, eine V-Nut aufwei sende Gleitbahn bzw. ein Gleitweg 10 a und eine ebene Gleitbahn 10 b parallel zueinander ausgebildet sind, um darauf einen bewegbaren Tisch 11 verschiebbar zu lagern. Die Schleifmaschine ist mit einer Vorschub spindelwelle 12 versehen, die um eine parallel zu den Gleitbahnen 10 a und 10 b verlaufenden Achse drehbar an dem Führungssockel befestigt und an ihrem einen Ende mit einem Servomotor M in der üblichen Weise an triebsmäßig verbunden ist. Der bewegbare Tisch 11 weist eine Befestigungs- bzw. Verbindungsplatte 13 auf, die an seiner unteren Oberfläche befestigt ist. Eine Kugel muttervorrichtung 15 ist mit der Vorschubspindelwelle 12 über Kugeln (nicht dargestellt) gewindemäßig ver bunden und an der Befestigungsplatte 13 schwimmend gelagert, wodurch sie in einer Ebene senkrecht zu der Achse der Vorschubspindelwelle 12 bewegbar ist.

Im folgenden wird eine Tragvorrichtung ausführlich beschrieben, die die Kugelmuttervorrichtung 15 rela tiv zu der Befestigungsplatte 13 schwimmend trägt. Die Tragvorrichtung weist einen zylindrischen Lager körper zur Ermöglichung einer schwimmenden Lagerung bzw. einen Gelenkkörper 20 auf, durch den die Vorschub spindelwelle 12 verläuft. Der zylindrische Gelenkkör per 20 weist einen Endabschnitt 20 A, der an der Befe stigungsplatte 13 angebracht ist, einen weiteren End abschnitt 20 B, der an einem einen Flansch aufweisenden Ende 15 a der Kugelmuttervorrichtung 15 befestigt ist, und einen Mittelabschnitt 20 C auf, der über ein Paar axial auseinanderliegender flexibler Abschnitte 21 und 22 zwischen den beiden Endabschnitten 20 A und 20 B angeordnet ist. Die flexiblen Abschnitte 21 und 22 des Gelenkkörpers 20 weisen jeweils die Form einer ringförmigen Platte geringer Dicke auf, die parallel zu einer Rotationsebene der Vorschubspindelwelle 12 angeordnet ist. Der linksseitige flexible Abschnitt 21 des Gelenkkörpers 20 ist zwischen einem Paar diame tral entgegengesetzt angeordneter Schlitze 23 und einem Paar diametral entgegengesetzt angeordneter Schlitze 24, die von den erstgenannten Schlitzen 23 in Axial richtung einen geringen Abstand aufweisen und in Quer richtung zu diesen angeordnet sind, ausgebildet. In ähnlicher Weise ist der rechtsseitige flexible Ab schnitt 22 des Gelenkkörpers 20 zwischen einem Paar diametral entgegengesetzt angeordneter Schlitze 25 und einem Paar diametral entgegengesetzt angeordneter Schlitze 26, die von den erstgenannten Schlitzen 25 in Axialrichtung einen geringen Abstand aufweisen und in Querrichtung zu diesen angeordnet sind, ausgebildet.

Auf diese Weise ist der linksseitige flexible Abschnitt 21 des Gelenkkörpers 20 einstückig mit dessen Mittel abschnitt 20 C mittels eines Paares von diametral ent gegengesetzt angeordneten Rippen bzw. Stegen 21 a und mit dessen linksseitigem Ende 20 A mittels eines Paares von diametral entgegengesetzt angeordneten Rippen 21 b, die in Querrichtung zu den erstgenannten Rippen 21 a angeordnet sind, verbunden. In ähnlicher Weise, wie es in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, ist der rechts seitige flexible Abschnitt 22 des Gelenkkörpers 20 einstückig mit dessen rechtsseitigem Ende 20 B mittels eines Paares von diametral entgegengesetzt angeordne ten Rippen 20 a und mit dessen Mittelabschnitt 20 C mit tels eines Paares von diametral entgegengesetzt ange ordneten Rippen 22 b, die in Querrichtung zu den erst genannten Rippen 22 a angeordnet sind, verbunden.

In der oben beschriebenen Anordnung ist der Mittelab schnitt 20 C des Gelenkkörpers 20 durch die axial aus einanderliegenden flexiblen Abschnitte 21 und 22 federn gelagert, um eine Ungenauigkeit bzw. einen Feh ler in der Zentrierung der Kugelmuttervorrichtung 15 relativ zu der Vorschubspindelwelle 12 auszugleichen. Des weiteren weisen die flexiblen Abschnitte 21 und 22 jeweils eine ausreichend hohe Torsionsfestigkeit auf, um eine Drehung der Kugelmuttervorrichtung 15 zu beschränken. Die Kugelmuttervorrichtung 15 ist mit tels des Gelenkkörpers 20 so schwimmend gelagert, daß sie in der Ebene senkrecht zu der Achse der Vor schubspindelwelle 12 bewegbar ist, ohne daß dies zu einer Eigendrehung führt.

Um auf den bewegbaren Tisch 11 eine Schubbelastung der Kugelmuttervorrichtung 15 zuverlässig aufbringen zu können, ist ein Paar paralleler Zugstangen 30 paral lel zu der Achse der Vorschubspindelwelle 12 angeord net und an ihren einen Enden mit einer Halteklammer 31, die an der Befestigungsplatte 13 angebracht ist, und mit ihren anderen Enden an dem einen Flansch auf weisenden Ende 15 a der Kugelmuttervorrichtung 15 ver schraubt. Die Zugstangen 30 sind jeweils mit einem Paar axial auseinanderliegender ringförmiger Nuten 32 und 33 ausgebildet, die bewirken, daß die Zugstangen 30 sich verbiegen, wodurch eine schwimmende Bewegung der Kugelmuttervorrichtung 15 in der Ebene senkrecht zu der Achse der Vorschubspindelwelle 12 möglich ist. Jede Zugstange 30 dient so als ein Element zur Über tragung einer Schubkraft der Kugelmuttervorrichtung 15 auf den bewegbaren Tisch in zuverlässiger Weise.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bewirkt der Gelenkkörper 20, daß die Eigendrehung der Kugel muttervorrichtung 15 begrenzt ist, und die Zugstangen 30 bewirken, daß die Schubkraft der Kugelmuttervor richtung 15 unabhängig von dem Gelenkkörper 20 auf den bewegbaren Tisch aufgebracht wird. Selbst wenn bei Betrieb ein unbeabsichtigtes Drehen der Vorschub spindelwelle 12 infolge des Betriebes des Servomotors auftritt, erlaubt der Gelenkkörper 20 eine schwimmende Bewegung der Kugelmuttervorrichtung 15, um das Drehen der Vorschubspindelwelle 12 auszugleichen, und schränkt die Eigendrehung der Kugelmuttervorrichtung 15 ein. Andererseits dienen die Zugstangen 30 zur Übertragung der Schubkraft der Kugelmuttervorrichtung 15 auf den bewegbaren Tisch 11, um dessen präzise Verschiebung zu bewirken.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei der Gelenkkörper 20 durch eine bekannte Diaphragma-Kupplung 40 ersetzt ist, die im Handel von Eagle Industry Ltd., Japan, erhältlich ist. Die Diaphragma-Kupplung 40 weist ein erstes Dia phragma 41 auf, das an seiner Außenoberfläche über eine Halteplatte 42 an der Befestigungsplatte 13 und an seiner Innenoberfläche an einem Ende eines Hülsenteils 43, durch das die Vorschubspindelwelle 12 verläuft, angebracht ist. Die Diaphragma-Kupplung 40 weist des weiteren ein zweites Diaphragma 44 auf, das an seiner Außenoberfläche über eine Halteplatte 45 an dem einen Flansch aufweisenden Ende 15 a der Kugelmuttervorrich tung 15 und an seiner Innenoberfläche an dem anderen Ende des Hülsenteils 43 angebracht ist. Bei Betrieb biegen sich die axial auseinanderliegenden Diaphragmen 41 und 44 federnd, um einen Fehler bei der Zentrie rung der Kugelmuttervorrichtung 15 relativ zu der Vor schubspindelwelle 12 auszugleichen und die Eigendrehung der Kugelmuttervorrichtung 15 zu beschränken.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er findung, wobei der Gelenkkörper 20 durch einen metal lischen Balg 50 ersetzt ist, der im Handel von Gerwah Präzision GmbH, Westdeutschland, erhältlich ist. Der metallische Balg 50 weist einen flexiblen Bereich 51 mit wellenförmigem Querschnitt auf, der an seinem linksseitigem Ende an der Befestigungsplatte 13 und an seinem rechtsseitigen Ende an dem einen Flansch aufweisenden Ende 15 a der Kugelmuttervorrichtung 15 befestigt ist. Bei dieser Anordnung weist der metal lische Balg 50 eine ausreichend hohe Torsionssteifig keit auf, um die Drehung der Kugelmuttervorrichtung 15 zu beschränken, und dient zur schwimmenden Lagerung der Kugelmuttervorrichtung 15 in der Ebene senkrecht zu der Achse der Vorschubspindelwelle 12.

Vorstehend sind nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert worden. Es liegt jedoch für den Fachmann auf der Hand, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen ausführbar sind, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Eine Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung zur Erzielung einer Verschiebung eines bewegbaren Tisches auf einem Führungssockel oder -bett gemäß der Drehung einer Vor schubspindelwelle, die auf dem Führungssockel gehalten ist, weist eine Kugelmuttervorrichtung, die gewinde mäßig mit der Vorschubspindelwelle verbunden ist, eine Tragvorrichtung zur schwimmenden Halterung der Kugel muttervorrichtung auf dem bewegbaren Tisch, so daß die Kugelmuttervorrichtung in einer Ebene senkrecht zur Achse der Vorschubspindelwelle bewegbar ist, und zur Beschränkung der Eigendrehung der Kugelmuttervor richtung, die infolge der Drehung der Vorschubspindel welle auftritt, und eine Schubvorrichtung auf, die so angeordnet ist, daß sie mit der Tragvorrichtung zusammenwirkt, so daß eine Schubkraft der Kugelmutter vorrichtung auf den bewegbaren Tisch übertragen wird.

Claims

1. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung zur Erzielung einer Verschiebung eines bewegbaren Tisches auf einem Führungssockel oder -bett gemäß der Drehung einer Vor schubspindelwelle, die auf dem Führungssockel gehalten ist, gekennzeichnet durch
eine Kugelmuttervorrichtung (15), die gewindemäßig mit der Vorschubspindelwelle (12) verbunden ist,
eine Tragvorrichtung (20, 40 oder 50) zur schwimmenden Halterung der Kugelmuttervorrichtung (15) auf dem be wegbaren Tisch (11), so daß die Kugelmuttervorrich tung (15) in einer Ebene senkrecht zur Achse der Vor schubspindelwelle (12) bewegbar ist, und zur Beschrän kung der Drehung der Kugelmuttervorrichtung, die infol ge der Drehung der Vorschubspindelwelle auftritt, und
eine Schubvorrichtung (30), die so angeordnet ist, daß sie mit der Tragvorrichtung zusammenwirkt, so daß eine Schubkraft der Kugelmuttervorrichtung auf den bewegbaren Tisch übertragen wird.

2. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung in Form eines zylindrischen Gelenkkörpers zur Ermög lichung einer schwimmenden Lagerung (20) ausgebildet ist, der einen Endabschnitt (20 A), der an dem beweg baren Tisch (11) angebracht ist, einen anderen Endab schnitt (20 B), der an einem Ende der Kugelmuttervor richtung (15) angebracht ist, und einen Mittelabschnitt (20 C) aufweist, der zwischen den Endabschnitten ange ordnet ist und mit diesen über ein Paar axial ausein anderliegender flexibler Abschnitte (21, 22) verbunden ist, wobei jeder flexible Abschnitt so ausgebildet ist, daß er die Bewegung des Mittelabschnittes (20 C) in einer Ebene senkrecht zu der Achse der Vorschub spindelwelle (12) zuläßt und die Drehung der Kugelmut tervorrichtung (15) beschränkt.

3. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubvorrichtung eine Zugstange (30) aufweist, die parallel zu der Achse der Vorschubspindelwelle (12) angeordnet ist und deren eines Ende an dem einen Ende (15 a) der Kugelmuttervor richtung (15) und deren anderes Ende an dem bewegbaren Tisch (11) angebracht ist, wobei die Zugstange mit einem Paar axial auseinanderliegender ringförmiger Nuten (32, 33) ausgebildet ist.

4. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubvorrichtung ein Paar paralleler Zugstangen (30) aufweist, die parallel zu der Achse der Vorschubspindelwelle (12) angeordnet sind, und deren eines Ende jeweils an dem einen Ende (15 a) der Kugelmuttervorrichtung (15) und deren anderes Ende an dem bewegbaren Tisch (11) angebracht ist, wobei die Zugstangen mit einem Paar axial auseinanderliegender ringförmiger Nuten (32, 33) ausgebildet sind.

5. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung in Form einer Diaphragma-Kupplung (40) ausgebildet ist und ein Hülsenteil (43), das in umgebender Bezie hung zu der Vorschubspindelwelle (12) angeordnet ist, ein erstes Diaphragma (41), das mit seiner Außenober fläche an den bewegbaren Tisch (11) und mit seiner Innenoberfläche an einer Seite des Hülsenteils ange bracht ist, und ein zweites Diaphragma (44) aufweist, das mit seiner Außenoberfläche an einem Ende (15 a) der Kugelmuttervorrichtung (15) und mit seiner Innen oberfläche an dem anderen Ende des Hülsenteils (43) angebracht ist.

6. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubvorrichtung ein Paar paralleler Zugstangen (30) aufweist, die parallel zu der Achse der Vorschubspindelwelle (12) angeordnet sind und deren eines Ende jeweils an dem einen Ende (15 a) der Kugelmuttervorrichtung (15) und deren anderes Ende an dem bewegbaren Tisch (11) angebracht ist, wobei die Zugstange mit einem Paar axial auseinanderliegen der ringförmiger Nuten (32, 33) ausgebildet ist.

7. Spindel-Mutter-Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung in Form eines metallischen Balges (50) ausgebildet ist, der in umgebender Beziehung zu der Vorschubspin delwelle (12) angeordnet ist und dessen eines Ende an dem bewegbaren Tisch (11) und dessen anderes Ende an dem einen Ende (15 a) der Kugelmuttervorrichtung (15) angebracht ist, wobei die Schubvorrichtung ein Paar paralleler Zugstangen (30) aufweist, die parallel zu der Achse der Vorschubspindelwelle (12) angeordnet sind, und deren eines Ende jeweils an dem einen Ende (15 a) der Kugelmuttervorrichtung (15) und deren anderes Ende an dem bewegbaren Tisch (11) angebracht ist, wobei die Zugstangen mit einem Paar axial auseinander liegender ringförmiger Nuten (32, 33) ausgebildet sind.