DE4316423A1 - Getriebe mit geradlinigem Abtrieb, insbesondere für eine Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit geradlinigem Ab­ trieb, insbesondere für eine Presse, vorzugsweise eine Kalk­ sandstein-Presse, mit einem Spindel-Mutter-Trieb, dessen mit einem Drehantrieb gekoppelte Mutter in einem Lager ortsfest abgestützt ist.

Die längsbewegliche Spindel eines Spindel-Mutter-Triebs ist in der Regel empfindlich gegen Verkantung. Bewegt die Spindel einen Schlitten, z. B. bei Werkzeugmaschinen, kann eine Verkantung durch exakte Seitenführung des Schlittens vermieden werden. Kommt es jedoch zum Verschleiß der Seitenführung des Schlittens, tritt eine Verkantung unvermeidbar wieder auf.

Ist kein die Seitenführung übernehmender Schlitten oder ein anderes dazu geeignetes Mittel vorhanden, kann auch eine Mehrfachanordnung von parallel zueinander wirkenden Spindel- Mutter-Trieben vorgesehen sein. Die Spindeln können gemeinsam eine notwendige Seitenführung bewirken, so daß jede einzelne Spindel geringer beansprucht und Verkantungen weniger ausgesetzt ist. Insbesondere bei Pressen wird eine Mehrfachanordnung bevorzugt, da die erzeugbaren Kräfte, mit denen dann ein Preßtisch beaufschlagt werden kann, größer als bei einem einfachen Spindel-Mitter-Trieb sind, wobei die Be­ lastungsgrenzen jedes einzelnen Spindel-Mutter-Triebs niedri­ ger sind; denn die Gesamtbelastung verteilt sich auf mehrere Spindel- Mutter-Triebe. Dennoch ist auch die exakte Parallel­ führung sämtlicher Spindel-Mutter-Triebe einer Presse proble­ matisch.

Ein Spindel-Mutter-Trieb erfordert folglich stets besonde­ re Konstruktionsmaßnahmen und Bauaufwand für eine exakte Pa­ rallel- bzw. Seitenführung, um insbesondere bei hohen Bela­ stungen extremen Verschleiß und nachteilige Verkantungen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spindel- Mutter-Trieb zu schaffen, der konstruktiv einfach und dennoch hoch belastbar und unempfindlich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lager ein Drehkranz ist, der einen ortsfest abgestützten Aus­ senring und einen darin gelagerten Innenring umfaßt, wobei der Innenring als Mutter ausgebildet ist und Kopplungsorgane zur Koppelung mit dem Drehantrieb aufweist.

Die Ausbildung des Innenrings als Mutter des Spindel- Mutter-Triebs und die Lagerung des Innenrings in einen Außen­ ring eines Drehkranzes hat den Vorteil, daß zusätzlich zu den axialen Belastungen auch beliebig gerichtete Momente, insbe­ sondere eine Seitenführung bewirkende Momente gestützt und damit abgefangen werden können. Das erfindungsgemäße Getriebe ist damit ein hochbelastbarer, besonders plansteifer, mechani­ scher Linearantrieb.

Die vorteilhaften Eigenschaften der hohen Plansteife und der Unempfindlichkeit gegen beliebige von außen einwirkende Momente ergeben sich insbesondere dann, wenn der Durchmesser des Spindel-Mutter-Triebs größer als seine Bauhöhe ist. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Verhältnis des Durch­ messers zur Bauhöhe größer als 3 : 1. Dimensionierung bis etwa zu einem Verhältnis von 10 : 1 sind ohne weiteres möglich. Ein derartiges Getriebe kann mit Vorteil sowohl Führungsaufgaben erfüllen und gleichzeitig als Antrieb dienen und ist dabei unempfindlich gegen Kräfte in allen Richtungen, insbesondere gegen Verkantungen.

Eine hohe Belastbarkeit wird desweiteren dadurch erreicht, daß der Drehkranz als Kugeldrehverbindung mit Vierpunktlager ausgebildet ist. Kugeldrehverbindungen in den jeweils geeig­ neten Abmessungen sind handelsübliche Bauteile, die somit kostengünstig bezogen werden können. Derartige handelsübliche Lager sind aufgrund der vom jeweiligen Hersteller angegebenen Kennwerte in der für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Ausführung vom Konstrukteur problemlos und mit wenig Aufwand auswählbar.

Besonders vorteilhaft ist nach einer zweckmäßigen Weiter­ bildung, daß die Spindel eine Kugelumlauf-Gewindespindel ist und daß der die Mutter bildende Innenring als Kugelmutter aus­ gebildet ist. Ein derartiger Kugelgewindetrieb zeichnet sich durch einen besonders vorteilhaften mechanischen Wirkungsgrad bis zu 98% aus, besitzt hohe Lebensdauer und hat nahezu ver­ schleißfreien Lauf.

Die hohe Belastbarkeit und insbesondere Unempfindlichkeit gegen auf den Kugelgewindetrieb wirkende Momente ist nach einer anderen Weiterbildung auch noch dadurch gegeben, daß die in die Kugelumlauf-Gewindespindel und die Kugelmutter einge­ formten Kugellaufbahnen im Querschnitt aus Kreisbögen beste­ hen, die Spitzbögen bilden. Damit wirken die Kugelumlaufbahnen zusammen mit den darin laufenden Kugeln wie Vierpunktlager, die extrem belastbar sind.

Die Kugelumlauf-Gewindespindel ist zweckmäßigerweise als Hohlzylinder ausgebildet, mit dem Vorteil, daß, insbesondere bei größeren Durchmessern der erfindungsgemäßen Getriebe, ein geringeres Gesamtgewicht gegeben ist. Mit einem einzigen er­ findungsgemäßen Getriebe, dessen Kugelumlauf-Gewindespindel als Hohlzylinder ausgebildet ist, der einen entsprechenden Durchmesser aufweist, kann eine Presse betrieben werden, wobei auf besondere konstruktive und bauaufwendige Maßnahmen für eine Seitenführung verzichtet werden kann.

Um eine Längsbewegung der Kugelumlauf-Gewindespindel zu erzeugen, ist nach einer weiteren Weiterbildung vorgesehen, daß der die Mutter bildende Innenring als Koppelungsorgan einen mit einer Außenverzahnung versehenen Ringabschnitt hat. Mit der Außenverzahnung kann ein Übertragungsmittel kämmen, beispielsweise ein Ritzel eines Antriebsmotors oder ein Zahnriemen bzw. eine Kette. Der die Außenverzahnung tragende Ringabschnitt ist mit dem eigentlichen, die Mutter bildenden Innenring drehfest verbunden, bzw. kann der Ringabschnitt auch an den Innenring angeformt sein. Bei Drehung des Innenrings führt die Spindel eine Längsbewegung aus.

Da Reibungskräfte zwischen Mutter und Spindel dazu führen können, daß sich die Spindel nicht nur längs bewegt, sondern auch eine Drehung ausführt, ist zur Vermeidung einer derarti­ gen Mitdrehung der Spindel vorgesehen, daß sie wenigstens eine Verdrehsicherung aufweist. Dabei ist die Anordnung so getrof­ fen, daß als Verdrehsicherung ein von der Kugelumlauf- Gewindespindel radial abstehender Abstützausleger und eine parallel zur Kugelumlauf-Gewindespindel verlaufende Stütz­ führung vorgesehen ist, an welcher der Abstützausleger während seiner zusammen mit der Kugelumlauf-Gewindespindel erfolgenden linearen Bewegung abgestützt geführt ist. Der Abstützausleger ist zur Verminderung der Reibung während der Stützführung mit wenigstens einem an der Stützführung anliegenden Rollelement versehen. Das Rollelement kann selbstverständlich auch durch entsprechende Gleitführungen ersetzt sein.

Das erfindungsgemäße Getriebe zur Erzeugung einer Linear­ bewegung ist aufgrund seiner hohen Belastbarkeit, Plansteife und Einfachheit im Aufbau besonders geeignet zur Erzeugung der auf einen Preßtisch einer Presse, insbesondere eine Kalksand­ stein-Presse wirkenden Kräfte.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderi­ sche Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Getriebes in einem Halb­ schnitt und

Fig. 2 eine Draufsicht des Getriebes gemäß Fig. 1.

Wie Fig. 1 in einer halbgeschnittenen Seitenansicht zeigt, weist das Getriebe ein unteres Maschinengestell 1 auf. Ein Lager 2 ist als Drehkranz ausgebildet, der einen ortsfest auf dem Maschinengestell 1 abgestützten Außenring 3 und einen darin drehbar gelagerten Innenring 4 umfaßt. Der Innenring 4 ist als Mutter eines Spindel-Mutter-Triebs ausgebildet, wobei die Spindel eine Kugelumlauf-Gewindespindel 5 ist und der Innenring 4 als Kugelmutter ausgebildet ist.

Außenring 3 und Innenring 4 des als Drehkranz ausgebilde­ ten Lagers 2 sind als Kugeldrehverbindung mit Vierpunktlager ausgebildet. Auch die in die Kugelumlauf-Gewindespindel 5 so­ wie die Kugelmutter (Innenring 4) eingeformten Kugellaufbahnen 6 bestehen im Querschnitt aus Kreisbögen, die Spitzbögen bil­ den, so daß auch eine Vierpunktlagerung zwischen Mutter und Spindel des Kugelgewindetriebs gegeben ist.

Die Kugelumlauf-Gewindespindel 5 ist, wie hier im Halb­ schnitt sichtbar, als Hohlzylinder ausgebildet. Der die Mutter bildende Innenring 4 ist mit einem Ringabschnitt 8 versehen, der eine als Koppelungsorgan dienende Außenverzahnung 7 hat. Um die Außenverzahnung 7 ist ein Zahnriemen 9 gelegt, so daß eine Koppelung des als Kugelmutter ausgebildeten Innenrings des Drehkranzes mit einem Drehantrieb 10 gegeben ist. Der Drehantrieb 10 umfaßt einen Motor 11 , welcher im Maschinenge­ stell 1 untergebracht ist, und der ein Ritzel 12 treibt, um den das der Zahnriemen 9, gelegt ist.

Die Kugelumlauf-Gewindespindel 5 weist eine Verdrehsiche­ rung 13 auf. Diese besteht aus einem radial von der Kugelum­ lauf-Spindel, bzw. von einer darauf montierten Platte abste­ henden Abstützausleger 14 sowie einer parallel zur Kugelum­ lauf-Gewindespindel 5 verlaufenden Stützführung 15, an welcher der Abstützausleger 14 während seiner zusammen mit der Kugel­ umlauf-Gewindespindel 5 erfolgenden linearen Bewegung abge­ stützt geführt ist. Dazu weist die Stützführung 15 eine ein­ geformte Nut 16 auf, in welcher ein am freien Ende des Ab­ stützauslegers 14 gelagertes Rollelement 17 geführt ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Getriebes gemäß Fig. 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Claims (11)

1. Getriebe mit geradlinigem Abtrieb, insbesondere für eine Presse, vorzugsweise eine Kalksandstein-Presse, mit einem Spindel-Mutter-Trieb, dessen mit einem Drehantrieb gekoppelte Mutter in einem Lager ortsfest abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager ein Drehkranz (2) ist, der einen ortsfest abge­ stützten Außenring (3) und einen darin drehbar gelagerten In­ nenring (4) umfaßt, wobei der Innenring als Mutter ausgebildet ist und Koppelungsorgane (7, 9) zur Koppelung mit dem Drehan­ trieb (10) aufweist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Spindel-Mutter-Triebs größer als seine Bauhöhe ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Durchmesser zu Bauhöhe größer als 3 : 1 ist.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehkranz (2) als Kugeldrehverbindung mit Vierpunktlager ausgebildet ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spindel eine Kugelumlauf-Gewindespindel (5) ist und daß der die Mutter bildende Innenring (4) als Ku­ gelmutter ausgebildet ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kugelumlauf-Gewindespindel (5) und die Kugelmutter eingeformten Kugellaufbahnen (6) im Querschnitt aus Kreisbögen bestehen, die Spitzbögen bilden.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kugelumlauf-Gewindespindel (5) als Hohl­ zylinder ausgebildet ist.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der die Mutter bildende Innenring (4) als Koppelungsorgan einen mit einer Außenverzahnung (7) versehenen Ringabschnitt (8) hat.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kugelumlauf-Gewindespindel (5) wenig­ stens eine Verdrehsicherung aufweist.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung ein von der Kugelumlauf-Gewindespindel (5) radial abstehender Abstützausleger (14) und eine parallel zur Kugelumlauf-Gewindespindel (5) verlaufende Stützführung (15) vorgesehen sind, an welcher der Abstützausleger (14) wäh­ rend seiner zusammen mit der Kugelumlauf-Gewindespindel (5) erfolgenden linearen Bewegung abgestützt geführt ist.

11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützausleger (14) wenigstens ein an der Stützführung (15) anliegendes Rollelement (17) aufweist.