DE3628584A1 - Brenneraufhaengung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brenneraufhängung mit einem in vertikaler Richtung verstellbaren Höhenschlitten, der zwischen Führungskörpern geführt und dem ein Antrieb und eine Spindel zugeordnet ist.

Solche Brenneraufhängungen werden zur Halterung und vertikalen Höhenverstellung von Brennern, insbesondere Schneidbrennern in Verbindung mit einer Brennschneidmaschine eingesetzt. Dabei sollen die Brenner einerseits über eine maximale Länge vertikal verschiebbar sein und andererseits der Höhenschlitten nur eine begrenzte Bauhöhe aufweisen.

Aus der DE-PS 22 19 181 ist eine Brenneraufhängung bekannt, die aus einem als Sechskant-Lagerstange ausgebildeten Höhenschlitten besteht, die zwischen zwei einander gegenüberliegend angeordneten Laufrollen geführt ist. Der Antrieb der Lagerstange erfolgt über einen Antriebsmotor, dessen Antriebsritzel mit einer mit der Lagerstange verbundenen Zahnstange kämmt. Der Antriebsmotor ist auf einer Halteplatte befestigt, die Teil eines einstückigen Gußrahmens ist.

Bei einer derartigen Höhenverstellung, bei der ein Antriebsritzel mit einer Zahnstange in Eingriff steht und diese sowie die Lagerstange, Brennerhalter und Brenner in der Höhe verstellt, muß einerseits das Antriebsritzel sehr stabil sein, da es das gesamte Gewicht halten muß. Andererseits muß eine große Übersetzung (geringe Zähnezahl bzw. geringer Teilkreisdurchmesser) zwischen Antrieb und Zahnstange erfolgen, da üblicherweise Antriebsmotoren mit 5000 Umdrehungen pro Minute verwendet werden und die Lagerstange nur mit einer Hubgeschwindigkeit von 20 bis 30 Millimetern pro Sekunde verstellt werden soll. Die oben geschilderten gegensätzlichen Forderungen an das Antriebsritzel werden durch ein zwischengeschaltetes Getriebe gelöst, das relativ groß baut und zu einer Vergrößerung der Höhenverstellung führt. Durch das hohe Gewicht von Lager- und Zahnstange sowie des Getriebes wird eine große Antriebsleistung des Antriebsmotores erforderlich. Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Bauweise besteht darin, daß das Antriebsritzel mit relativ hohem Druck in die Zahnstange eingreifen muß, da lediglich die im Eingriff befindlichen Zähne das Gewicht halten. Damit der Anpreßdruck die Zahnstange nicht wegdrückt oder bei kapazitiver Abtastung zum Schwingen bringt, ist es erforderlich, die Lagerstange aus einem Vollmaterial auszubilden und oberhalb sowie unterhalb des Ritzeleingriffs zu lagern. Daraus resultiert, daß die Lagerstange entsprechend länger und schwerer ist. Im ungünstigsten Fall kann somit die Bauhöhe der Brenneraufhängung bis zum zweifachen des benötigten Hubes betragen. Die Lagerung muß entsprechend stabil sein. Durch den erforderlichen Anpreßdruck, die stabile Lagerung und die längere Lagerstange ergeben sich zusätzliche Reibungskräfte und Massen, die vom Antrieb bewegt werden müssen. Ferner ist durch die Anordnung der Zahnstange und des Antriebsmotors mit dem Antriebsritzel oberhalb der Führung für die Lagerstange der Brennschneidmaschine das Verhältnis zwischen der Länge der Lagerstange und der maximalen vertikalen Verschiebung der Brenner schlecht. Separate, von dem Gehäusedeckel abstehende Schutzeinrichtungen für die Lagerstange sind erforderlich.

Aus der DE-PS 32 29 668 werden diese Nachteile teilweise durch eine in der Lagerstange vorgesehene Gewindebohrung vermieden, die mit einer Spindel in Verbindung steht. Die Spindel wird von einem auf dem Gehäuse angeordneten Antriebsmotor über ein Kegelradgetriebe angetrieben.

Diese Führung vermeidet zwar das schlechte Verhältnis zwischen der Länge der Lagerstange und der maximalen vertikalen Verschiebung. Sie erfordert jedoch aufgrund des hohen Gewichtes der aus einem Vollmaterial bestehenden Lagerstange und der Lagerung der angetriebenen Spindel sowie des Kegelradantriebes einen Antriebsmotor mit hoher Antriebsleistung. Dieser Antriebsmotor und insbesondere das Kegelradgetriebe vergrößern einerseits die Brenneraufhängung und führen andererseits zu einer höheren Wärmeentwicklung. Weiterhin muß durch das hohe Gewicht der Lagerstange und der Brennerhalterung ein doppeltes Schneckengetriebe - mit sehr schlechtem Wirkungsgrad - verwendet werden, um eine Selbsthemmung zu erreichen, die ein Abwärtsdriften der Lagerstange mit dem Brenner verhindert. Außerdem muß die hohe Motorleistung von der Ansteuerelektronik mit aufgebracht werden. Dies wird besonders kritisch, wenn der Motor stufenlos geregelt und reversiert werden muß, wie es z. B. in Verbindung mit einer kapazitiven Abtastung der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und billigen sowie gewichtsarmen Antrieb für einen Höhenschlitten einer Brenneraufhängung zu schaffen, durch den der Höhenschlitten und die Brenneraufhängung gewichtsarm und in kleiner Bauweise ausgebildet und ein Antrieb mit geringer Antriebsleistung verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindel fest an der Brenneraufhängung angeordnet ist und mit einer den Höhenschlitten vertikal verstellenden Spindelmutter in Eingriff steht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die fest angeordnete Spindel, auf der die mit dem Höhenschlitten verbundene Motor/Getriebe (= Antriebsritzel und Spindelmutter) - Baugruppe verfährt, bereits ein selbsthemmendes Teil dieser Baugruppe bildet. Das Antriebsritzel und die Spindelmutter benötigen daher eine wesentlich kleinere Übersetzung, d. h. einen kleineren Modul und können in kleinerer und leichterer Bauweise ausgebildet werden. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, einen kostengünstigen Motor mit einer bis zu 1/10 reduzierten Antriebsleistung und Eigenwärmeentwicklung einzusetzen. Da die Motor-Getriebe-Baugruppe nur kleine Abmessungen aufweist, kann sie an dem Höhenschlitten befestigt werden. Separate Abdeckungen können entfallen.

Da die Spindel fest aufgehängt ist, benötigt sie keine weitere Lagerung und verkürzt damit die Bauhöhe der Brenneraufhängung erheblich. Eine weitere Reduzierung der Bauhöhe ergibt sich durch die nach unten hängende Anordnung des Motors an dem Höhenschlitten. Vorteilhaft wird das von der Spindelmutter aufzunehmende Gewicht des Höhenschlittens von einem Axial-Nadellagerkäfig aufgenommen, dessen Nadeln das Gewicht ohne große Reibungsverluste tragen.

Um vorteilhaft ein Verklemmen der Brenneraufhängung bei Wärmeverzug zu vermeiden, wird die Spindel kardanisch aufgehängt. Dies wird kostengünstig und in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Spindel an einem Abschlußflansch mit beidseitig des Abschlußflansches angeordneten Befestigungselementen, vorzugsweise Muttern, befestigt ist und zwischen mindestens einem Befestigungselement und dem Abschlußflansch eine elastische Scheibe angeordnet ist. Durch diese elastische Scheibe wird eine radiale Auslenkung der Spindel ermöglicht.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung der Brennerauf­ hängung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt C der Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Axial-Nadellager;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-B der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist im Teilschnitt eine Brenneraufhängung 10 dargestellt, an der ein nur strichliert gezeichneter Schneidbrenner 11 befestigt ist. Der Schneidbrenner 11 wird, wie Fig. 1 zeigt - von einer Halterung 12 gehalten, die über eine Horizontalverstellung 13 in horizontaler Richtung verstellbar ist. Dadurch ist es möglich, den Schneidbrenner 11 horizontal in bezug auf die Brenneraufhängung 10 zu verschieben.

Die Brenneraufhängung 10 besteht im wesentlichen aus einem Höhenschlitten 14, dessen zur Horizontalverstellung 13 weisender Endbereich als Haltezapfen 15 ausgebildet und mit der Horizontalverstellung 13 verbunden ist. Der Haltezapfen 15 sitzt in einem nicht näher dargestellten Klemmlager 16 der Horizontalverstellung 13. Es ist somit möglich, Brenner 11 und Horizontalverstellung 13 um die Längsachse 17 des Höhenschlittens 14 zu drehen. Um den aus dem Gehäuse 18 der Brenneraufhängung 10 ragenden Bereich des Höhenschlittens 14 vor Verschmutzung/Beschädigung zu schützen, ist ein dem Endbereich des Höhenschlittens 14 umgebender Faltenbalg 19 mit einer Schlauchklemme 20 am Gehäuse 18 und mit dem Klemmlager 16 verbunden.

Der Höhenschlitten 14 ist als Vierkantrohr 21 (Fig. 4) ausgebildet und wird zwischen Führungskörpern 22 prismatisch geführt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, andere Hohlquerschnitte wie beispielsweise Sechskant- oder Rechteckquerschnitte zu verwenden.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Antrieb des Höhenschlittens 14 ist in seiner Gesamtheit mit 23 bezeichnet und wird im folgenden in Verbindung mit Fig. 2 und 3 näher beschrieben. Der Antrieb 23 besteht im wesentlichen aus einem Getriebe 51 (= Antriebsritzel und Spindelmutter) und einem Motor 39, welcher an dem als Vierkantrohr 21 (Fig. 4) ausgebildeten Höhenschlitten 14 befestigt ist. Auf der Motorwelle 52 ist das von dem Motor 39 angetriebene Antriebsritzel 40 befestigt, dessen Zähne 53 mit einer an der Spindelmutter 41 vorgesehenen Außenverzahnung 54 in Eingriff stehen. Die Spindelmutter 41 weist ein Innengewinde 42 auf, das mit dem Außengewinde 55 der fest an der Brenneraufhängung 10 angeordneten Spindel 43 im Eingriff steht.

Die Spindel 43 ist an einem stirnseitigen Abschlußflansch 44 einer Lagerplatte 35 (Fig. 4) mit beidseitig des Abschlußflansches 44 angeordneten Befestigungselementen 45, vorzugsweise Muttern und Scheiben 46 innerhalb des Gehäuses 18 befestigt. Zur Montage wird auf die Spindel 43 eine Mutter 45 aufgeschraubt, anschließend eine Scheibe 46 auf die Mutter 45 gelegt und die Spindel 43 durch eine nicht näher dargestellte Durchgangsbohrung innerhalb des Abschlußflansches 44 geführt, bis die Scheibe 46 an der Innenseite 56 des Abschlußflansches 44 zur Anlage kommt. Anschließend wird eine weitere Scheibe auf das aus dem Abschlußflansch 44 ragende Spindelteilstück geschoben und die Spindel 43 mit einer weiteren Mutter 45 von oben gegen den Abschlußflansch 44 verschraubt.

Vorteilhaft ist zwischen der Innenseite 56 des Abschlußflansches 44 und dem Befestigungselement 45 eine elastische Scheibe 47, beispielsweise ein Dichtring, angeordnet, der in Verbindung mit der zwischen Spindel und Durchgangsbohrung des Abschlußflansches 44 vorhandenen Toleranz eine kardanische Befestigung der Spindel 43 ergibt.

Selbstverständlich sind auch andere kardanische Befestigungen, beispielsweise über Gelenke, möglich.

Die Spindelmutter 41 weist an ihrer Kreisfläche 57 einen stufenförmig ausgebildeten Absatz 58 auf, der als Lagerstelle für ein Axial-Wälzlager 59 ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist das Axial-Wälzlager 59 ein Axial- Nadelkäfig 60 eines an sich bekannten Axial- Nadellagers, dessen Nadeln 61 (Rollen) auf der Stufe 62 des Absatzes 58 anliegen und welches mit seiner Axialöffnung 63 in dem zylinderförmigen Endbereich 64 des Absatzes 58 geführt ist. Vorteilhaft setzt sich das Innengewinde 42 der Spindelmutter 41 bis zu dem Endbereich 64 des Absatzes 58 fort und vergrößert somit einerseits die Selbsthemmung bei ruhendem Höhenschlitten 14 und verteilt andererseits die auf die Spindelmutter 41 wirkenden Gewichtskräfte.

Die beidseitig aus dem Axial-Nadelkäfig 60 hervorstehenden Nadeln 61 rollen auf der der Stufe 62 entgegengesetzten Seite an der Gehäusewand 65 des Getriebes 51 (Antriebsritzel 40 und Spindelmutter 41) ab.

In der Fig. 2 ist die Spindelmutter 41 an ihrer zum Brenner weisenden Kreisfläche 66 nur mit einem angedrehten Endbereich 64 versehen, von dem ein weiteres Axial-Wälzlager 59 geführt wird, das direkt an der Kreisfläche 66 der Spindelmutter 41 und der Gehäusewand 65 mit den Nadeln 61 anliegt.

In der Praxis hat sich vorteilhaft gezeigt, daß dieses Axial-Wälzlager 59 entfallen kann, da die Gewichtskräfte von dem auf der Stufe 62 angeordneten Axial-Wälzlager aufgenommen werden.

Weiterhin weist die Brenneraufhängung 10 zwei Endschalter 48 auf, die über einen an dem Vierkantrohr 21 befestigten Schaltnocken 49 die vertikalen Endstellungen des Höhenschlittens 14 begrenzen.

Die elektrische Verkabelung des Motors 39 und der Endschalter 48 ist schematisch mit 50 bezeichnet.

Je nach Drehrichtung des Motores 39 fährt die Motor- 39/Getriebe- 51-Baugruppe mit dem Höhenschlitten 14 und dem Schneidbrenner 11 aufwärts oder abwärts, wobei die Spindel 43 in die Vierkantöffnung des Vierkantrohres 21 eintaucht. Hierdurch wird vorteilhaft eine Reduzierung der Bauhöhe der Brenneraufhängung 10 erreicht. Während dieser Bewegung wird das Vierkantrohr 21 vorzugsweise zwischen drei Führungskörpern 22 geführt.

Jeder Führungskörper 22 besteht aus zwei auf einer gemeinsamen Achse 24 in einem Abstand 25 voneinander angeordneten Rollen 26, zwischen denen das Vierkantrohr 21 geführt wird. Dabei wird jeweils eine von zwei sich gegenüberliegenden Kanten 27, 28 des Vierkantrohres 21 zwischen zwei Rollen 26 angeordnet. Die Rollen 26 bestehen vorzugsweise aus Rillenkugellagern 29. Die Rillenkugellager 29 sind mit ihrem Außendurchmesser in eine Konturbüchse 30 eingepreßt, die mit ihrem Außendurchmesser links und rechts der Kante 27 bzw. 28 des Vierkantrohres 21 abläuft. Hierzu weist die Konturbüchse 30 an ihrem Außenumfang eine dem Hohlquerschnitt entsprechende Schräge 31, bei einem quadratischen Vierkantrohr 21 somit 45 Grad, auf. Zwischen den zwei Rollen 26 eines Führungkörpers 22 ist eine durchmesserkleinere Distanzbüchse 32 angeordnet. Die Distanzbüchse 32 liegt mit ihren Stirnseiten an den Innenringen der beiden Rillenkugellager 29 an und bestimmt somit den Abstand 25 der Konturbüchsen 30. Jeweils zwei Rillenkugellager 29 und eine Distanzbüchse 32 sind auf einer Paßschraube 33 so gelagert, daß jede Rolle 26 (= Rillenkugellager 29 und Konturbüchse 30) unabhängig voneinander bewegt werden können. Die Paßschraube weist an ihrem Ende ein Schraubgewinde 34 auf. Jeder Führungskörper 22 ist an einer Lagerplatte 35 des Gehäuses 18 befestigt.

Mindestens einer der Führungskörper 22 ist verstellbar ausgebildet und einer den zwei fest angeordneten Führungskörpern 22 gegenüberliegenden Seite 36 (Fig. 1) des Vierkantrohres 21 so zugeordnet, daß zwischen den Achsen 24 der Führungskörper 22 das Vierkantrohr 21 so angeordnet ist, daß eine durch die zwei nicht geführten Kanten 37 gezogene Mittellinie 38 im wesentlichen parallel zu den Achsen 24 verläuft. Der verstellbare Führungskörper 22 wird dabei vorzugsweise durch exzentrisch gelagerte Rollen 26 erreicht. Hierzu kann beispielsweise die Paßschraube 33 als Exzenterbolzen ausgebildet werden. Selbstverständlich sind auch andere Nachstelleinrichtungen denkbar.

Durch einen derartigen Führungsaufbau mit Höhenschlitten 14 und Führungskörpern 22, der nur durch einen nicht seitlich gegen das Vierkantrohr 21 drückenden Antrieb 23 möglich wird, wird eine rollende Reibung bei elastischer Einspannung hergestellt. Dabei beruht die spielfreie Lagerung des Höhenschlittens 14 auf dem elastisch "deformierten" Querschnitt des Vierkantrohres 21 bei gleichzeitiger spielfreier Belastung der Kugellager über die Schräge 31 der Konturbüchse 30.

Gemäß einer weiteren Ausbildung kann bei geringer Elastizität des Vierkantrohres 21 im Führungsbereich durch nicht dargestellte gesägte und/oder gefräste Schlitze die Elastizität des Vierkantrohres 21 erhöht werden.

Claims (13)

1. Brenneraufhängung mit einem in vertikaler Rich­ tung höhenverstellbaren Höhenschlitten der zwischen Führungskörpern geführt und dem ein Antrieb und eine Spindel zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (43) fest an der Brenneraufhängung (10) angeordnet ist und mit einer den Höhenschlitten (14) vertikal verstellenden Spindelmutter (41) in Eingriff steht.

2. Brenneraufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelmutter (41) ein Antrieb (23) zugeordnet ist.

3. Brenneraufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (23) einen Motor (39) mit einem dem Motor (39) zugeordneten Antriebsritzel (40) aufweist, dessen Zähne (53) mit einer an der Spindelmutter (41) vorgesehenen Außenverzahnung (54) in Eingriff stehen.

4. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (41) an ihrer Kreisfläche (57) einen stufenförmig ausgebildeten Absatz (58) aufweist, der als Lagerstelle für ein Axial-Wälzlager (59) ausgebildet ist.

5. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Axial-Wälzlager (59) ein Axial-Nadelkäfig (60) eines an sich bekannten Axial-Nadellagers ist, dessen Nadeln (61) auf der Stufe (62) des Absatzes (58) anliegen und welches mit seiner Axialöffnung (63) in dem Endbereich (64) des Absatzes (58) geführt ist.

6. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (41) und der Axial-Nadelkäfig (60) von einem Gehäuse umgeben sind, an dessen Gehäuseinnenwandung (65) die Nadeln anliegen.

7. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (23) an dem Höhenschlitten (14) befestigt ist.

8. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenschlitten (14) als Vierkantrohr ausgebildet ist, in dessen Vierkantöffnung die Spindel (43) während der vertikalen Verstellung des Höhenschlittens (14) eintaucht.

9. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel an einem Abschlußflansch (44) mit beidseitig des Abschlußflansches (44) angeordneten Befestigungselementen (45) befestigt ist und zwischen mindestens einem Befestigungselement (45) und dem Abschlußflansch (44) eine elastische Scheibe (47) angeordnet ist, die eine radiale Auslenkung der Spindel (43) ermöglicht.

10. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (22) als Wälzkörper ausgebildet sind, welche jeweils aus zwei auf einer gemeinsamen Achse (24) beabstandet (25) voneinander angeordneten Rollen (26) bestehen, zwischen denen das Vierkantrohr (21) geführt ist.

11. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (26) jeweils aus einem Kugellager (29), insbesondere Rillenkugellager, mit aufgepreßter Konturbüchse (30) bestehen und spielfrei belastet (axial und radial) an dem elastischen Kantrohr (21) anliegen.

12. Brenneraufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Führungskörper (22) verstellbar ausgebildet und einer den fest angeordneten Führungskörpern (22) gegenüberliegenden Seite (36) des Vierkantrohres (21) zugeordnet ist.

13. Brenneraufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (22) einen exzentrischen Lagerbolzen (33) aufweist, auf dem die Rollen (26) gelagert sind.