DE9213640U1 - Gewinderollenschraubtrieb mit hoher dynamischer Steifigkeit und Präzision - Google Patents

Description

- 1 Beschreibung

Gewinderollenschraubtrieb mit hoher dynamischer Steifigkeit und Präzision.

Stand der Technik

Gewinderollentriebe mit anderem Aufbau werden von verschiedenen Herstellern gefertigt und angeboten.

Problem

Mit dem Trend zur weiteren Automatisierung, verbunden mit der Forderung nach ständiger Erhöhung von Qualität und Produktivität steigen auch die Anforderungen an die Bauelemente und Baugruppen einer Werkzeugmaschine.

Erfindung

Mit den Maßnahmen der Schutzansprüche werden die notwendige statische Steifigkeit und die hohe Dämpfung der Baugruppe durch Auflösung in viele - aber einfache standardisierte Bauelemente erreicht.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Durch die Anordnung und durch die Auflösung in viele einfachere Elemente wird es möglich, die Kraftübertragung und Wandlung als kontinuierlichen Wälzvorgang zu realisieren. Die notwendige axiale statische Steifigkeit wird erreicht durch Parallelschaltung mehrerer Einzelfedern und durch die Erhöhung der Kontaktpunktezahl zwischen Rollen und Spindel, die durch die radiale Verschiebbarkeit der Einzelelemente ermöglicht wird.

Die hohe Dämpfung in axialer Richtung wird erreicht durch dünne viskose Schichten zwischen den Bauelementen. Die hohe Präzision wird durch die Erfindung auf indirektem Weg erreicht für den Fall eines Antriebs mit Lageregelung. Die Positioniergenauigkeit hängt ab vom Meßsystem, wobei die systematischen Fehler durch Korrektur in der Steuerung beseitigt werden können.

Befindet sich das Meßsystem am zu bewegenden Schlitten, können noch weitere systematische Fehler, hervorgerufen durch die Übertragungselemente, mittels der Steuerung des Antriebs korrigiert werden.

Fehler durch Bearbeitungskräfte oder durch schwankende Reibkräfte im Antrieb können grundsätzlich nicht dynamisch korrigiert werden - wenn sie nicht zu jedem Zeitpunkt genau vorausgesagt werden können.

Die Größe der Abweichung der Position vom Sollwert durch eine dynamische .Kraft hängt vom Proportionalanteil der Verstärkung im Lageregelkreis ab. Der Integralanteil zur völligen Ausregelung wirkt nur im statischen Fall. Die Größe der Verstärkung im Lageregelkreis wird begrenzt durch die übertragungselemente zwischen Meß,ort und Stellort. Dabei sind die Federelemente insbesondere die Begrenzer für die maximal mögliche Verstärkung. Diese Federelemente ergänzen das Vorschubsystem in Verbindung mit der zu positionierenden Masse zu einem Schwingungssystem und verursachen zwischen Ausgangsgröße und Eingangsgröße eine Phasendrehung, die zur Instabilität führen kenn. Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung sind die stabilisierenden Effekte des erfindungsgemäßen Gewinderoilenschraubtriebs, insbesondere in einem lagegeregelten Positionierantrieb. Dieses wird dadurch erreicht, daß die übertragungselemente sehr stark dämpfenden Charakter besitzen. Der Wirkungsgrad des Schraubtriebes ist dennoch hoch, weil die Krafttransformation durch eine kontinuierliche Wälzbewegung der Übertragungselemente realisiert ist.

Außerdem wird eine hohe Drehzahl dadurch ermöglicht, daß kein Rückführmechanismus wie beim Kugelschraubtrieb notwendig ist.

Weiterbildung der Erfindung

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2. bis 4. angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 2. ermöglicht durch die Öffnung der Rollenmutter eine einfache Montage.

Die Mutter kann wie ein Sattel auf die gelagerte Spindel aufgesetzt werden. Eine wesentliche Verbesserung des Gewinderoilenschraubtriebes kommt aber durch den Anspruch 3. zum Ausdruck, der durch die Torbogenform der Mutter erst möglich wird. Die Spindel kann von Festpunkten aus mehrfach mit Rollen abgestützt werden. Damit wird es möglich, die Biegeschwingungen der Spindel zu vermeiden bzw. die kritischen Drehzahlen, insbesondere bei langen Spindeln wesentlich heraufzusetzen. Dadurch, daß die Stützrollen mit. Gewinderillen derselben Steigung der Spindel versehen werden können, ist auch eine Versteifung und Bedämpfung in Achsrichtung möglich. Der Schwachpunkt Spindel in dem Ensemble der in Reihe geschalteten Federn kann durch Parallelschaltung von Feder-Dämpfer-Elementen mit Hilfe der Stützrollen weitestgehend beseitigt werden.

Der Anspruch 4. vervollständigt die der Erfindung zugrundegelegten Konstruktionsphilosophie im Detail Rollenelement selbst. Die Rollenkörper sind aus Scheiben zusammengesetzt. Die Flächen sind mit Öl benetzt bzw. auch mit Kunststoff beschichtet. Dadurch wird die Dämpfung in axialer Richtung erhöht und durch die radiale Nachgiebigkeit kann die Anzahl der Kontaktpunkte in der Abwälzzone bei entsprechender Vorspannung vergrößert werden.

Darstellung der Erfindung

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein Gewinderoilenschraubtrieb dargestellt. Die Mutter besteht aus einem Gehäuse 1 mit den in ihr gelagerten Rollen 2a. Die Rollen sind mit geraden Rillen versehen, die in die Flanken der Gewindegänge der Spindel 4 hineinpassen. Die Gewindeflanken sind im allgemeinen eben ausgeführt, während die Rillen der Rollen 2a eine ballige Form besitzen. Die Rollen sind radial und axial mit Nadeln 3 wälzgelagert. Das Schraubelement 5 trägt die auf ihr gelagerte Rolle 2a und ermöglicht die axiale Justage und Einstellung der Vorspannung.

Die Schraubelemente 6 erlauben im Bereich der gewählten Nachgiebigkeit eine radiale Verstellung und Feststellung der Rolleneinheit.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Weiterbildung der Erfindung dargestellt. Durch das geöffente Muttergehäuse 1 wird die Spindel 4 durch Rollen 2b von Festpunkten aus gestützt. Die Rollen 2b haben ein Gewinde, welches mit dem Spindelgewinde übereinstimmt.

Claims (4)

- O Schutzansprüche

1. Gewinderollenschraubtrieb dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter aus einem Gehäuse (1) besteht, in welchem Rollen (2a) mit Rillen ortsfest gelagert - vorzugsweise wälzgelagert mit Nadeln (3) - auf einem Kreis um die Spindel (4) angeordnet und axial sowie radial justierbar und feststellbar mittels Schraubelementen (5), (6) ausgeführt sind.

2. Gewinderollenschraubtrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Muttern-Gehäuse (1) wie ein Torbogen geformt und nach unten geöffnet ist.

3. Gewinderollenschraubtrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (4) zusätzlich durch Rollen (2b) mit Spindelgewinde von einem Festpunkt aus umfaßt und gestützt wird.

4. Gewinderollenschraubtrieb nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (2a) und (2b) aus Scheiben zusammengesetzt und mit einem viskoelastisehen Medium beschichtet sind.