DE938817C

DE938817C - Backlash-free drive, especially for the table feed of machine tools

Info

Publication number: DE938817C
Application number: DEW5522A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing May
Original assignee: Fritz Werner AG
Current assignee: Fritz Werner AG
Priority date: 1951-04-08
Filing date: 1951-04-08
Publication date: 1956-02-09

Description

Spielfreier Antrieb, insbesondere für den Tischvorschub von Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft einen spielfreien Antrieb, der sich insbesondere für den Tischvorschub von Werkzeugmaschinen eignet, bei denen während des Vorschubes eine Umkehr der an der Tischspindel angreifenden Kräfte erfolgen kann, wie dies beispielsweise beim Gleichlauffräsen der Fall ist.Backlash-free drive, in particular for the table feed of machine tools The invention relates to a backlash-free drive, which is particularly suitable for Table feed of machine tools is suitable for which a The forces acting on the table spindle can be reversed, for example is the case with down-cut milling.

Es sind zahlreiche Einrichtungen zur Verhinderung des Totganges beim Gleichlauffräsen bekannt, wie unter Federdruck stehende geteilte Muttern, Klemm-Muttern, hydraulische und federnde Bremsen, Zweispindelantriebe usw. Bei derartigen Einrichtungen ist es auch bekannt, den Spindelantrieb so auszubilden, daß eine in Richtung der Spindelachse- wirkende, vorwiegend von der Größe des Antriebsdrehmoments oder des Schnittdrücks abhängende Kraftkomponente auftritt, welche die in Richtung dieser Komponente liegenden Gewindeflanken der Spindel gegen die entsprechenden Gewindeflanken der feststehenden Mutter drückt. Alle diese Einrichtungen erfordern jedoch zusätzliche Konstruktionselemente, die .z. B. bei einem Zweispindelantrieb aus einem zusätzlichen aus Spindel und Mutter bestehenden Antriebsaggregat und bei Verwendung nur einer Spindel aus einer zweiten Mutter bestehen, die gegenüber der normalerweise verwendeten Mutter durch Federn od. dgl. verspannt wird.There are numerous facilities to prevent backlash when Climb milling known, such as split nuts under spring pressure, clamping nuts, hydraulic and resilient brakes, two-spindle drives, etc. In such devices it is also known to design the spindle drive so that one in the direction of Spindle axis acting, mainly on the size of the drive torque or the The force component dependent on the cutting pressure occurs, which is directed in the direction of this Component lying thread flanks of the spindle against the corresponding thread flanks the fixed nut presses. However, all of these facilities require additional ones Construction elements that .z. B. with a two-spindle drive from an additional drive unit consisting of a spindle and nut and if only one is used Spindle consist of a second nut opposite the one normally used The nut is braced by springs or the like.

Die Erfindung ermöglicht es erstmalig, die Aufgabe des Totgangausgleichs bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, mit den gleichen Konstruktionselementen zu lösen, die auch für den normalen Tisch- oder Schlittenantrieb der betreffenden Werkzeugmaschine erforderlich sind. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer"h@<xriif feststellender :angetriebener Spindel -'arbeitenden LTisch- oder Schlittenantrieb von Werkzeugmaschinen die Spindel eine schraubenlinienförmig verlaufende Nut enthält,. -in-- welche das zweckmäßig als Hülse ausgebildete @Antriebselement_der- Spindel mit einer in der Bohrung der Hülse angeordneten Feder od. dgl. gleicher Steigung. eingreift.The invention makes it possible for the first time to compensate for lost motion in machine tools, especially milling machines, with the same construction elements to solve that also for the normal table or slide drive of the concerned Machine tool are required. According to the invention, this aim is achieved by that at a "h @ <xriif ascertaining: driven spindle -'working table or slide drive of machine tools the spindle contains a helical groove. -in-- which the expedient as Sleeve formed @ Antriebselement_der- spindle with one in the bore of the sleeve arranged spring or the like. Same slope. intervenes.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin;-daß die zur Beseitigung des axialen Spiels erforderliche Klemmwirkung sich selbsttätig dem Antriebsdrehmomerit bzw. dem auftretenden Schnittdruck: anpaßt, so daß während des Leerganges des Tisches,-bei dem das Antriebsdrehmoment verhältnismäßig klein ist, eine sehr geringe Reibung _äüffritt. @-- ---- , Die Gangrichtung der schraubenlinigen Nut kann sowohl mit derjenigen der Spindel .übereinstimmen als auch entgegengesetzt dazu-,gerichtet sein. -Die Nut erhält bei entgegengesetzter ° Gangrichtung zweckmäßig, bei- gleicher Gangrichtung gezwungenermaßen eine größere Steigung als das Spindelgewinde.Another advantage of the invention is that it eliminates the required clamping effect of the axial play is automatically applied to the drive torque or the occurring cutting pressure: adapts so that while the table is idle, -in since the drive torque is relatively small, there is very little friction _äüffritt. @ - ----, The thread direction of the helical groove can be both with to that of the spindle be. -The groove is expediently given the same with the opposite ° gear direction Direction of the thread necessarily has a greater pitch than the spindle thread.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i in stark schematisierter Form einen Tischantrieb für-Fräsmaschinen, bei dem die Gangrichtung von Schraubennut und Spindelgewinde übereinstimmen; Abb. 2 den gleichen Antrieb für die entgegengesetzte Gangrichtung von Spindelgewinde -und Spiralnut.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows Fig. I in a highly schematic form a table drive for milling machines, in which the thread direction of the screw groove and spindle thread match; Fig. 2 the same drive for the opposite thread direction of the spindle thread -and spiral groove.

In beiden Abbildungen ist bei i der Unterschlitten der Fräsmaschine angedeutet. Auf diesem gleitet der Tisch 2, der das Werkstück 3 trägt, welches durch den Fräser q. bearbeitet wird.- Im Tisch :2 ist drehbar, jedoch nicht längs verschiebbar, die Spindel 5 gelagert. Zum Antrieb dieser ,Spindel dient die Hülse 6, die bei 7 ebenfalls drehbar, jedoch' nicht längs verschiebbar im Unterschlittedi gelagert ist. Die Hülse 6. ist auf ihrem äußeren Umfang als Schneckenrad 8 ausgebildet; das durch eine nicht dargestellte Schnecke angetrieben -wird.- Zur Übertragung der Drehbewegung der Hülse.6. auf - die-. Spindel 5 ist die letztere mit einer schraubenlinienförmig verlaufenden Nut 9 versehen, die Beispiels- -weise durch Fräsen oder Schleifen hergestellt werden kann. Die Hülse -6 besitzt auf- der Innenseite eine entsprechende Nut, in welche die Feder iö eingesetzt ist, die zweckmäßig durchPunktschWeißurig in der, Hülse 6 'befestigt wird. Die Spindel 5- ist außerdem in der schematisch dargestellten Mutter' i i geführt, die fest mit dem Uriterschlitten i der Maschine verbunden ist:DieGewindegänge der-Mutter sind -mit. 12 bezeichnet und die Gewindegänge der Spindel zum Teil mit 13. , Wird dieSpinde15 durch denAntrieb derHülse6 gedreht, so wandert sie iiider feststehenden Mutter je nach der Antriebsrichtung nach rechts oder links und nimmt dabei den Tisch -:2 mit. Dabei treten je nach der Steigungsrichtung der, Nut 9 verschic-" Jene Wirkungen auf. - - -'In Abbi sei angenommen, daß durch den Antrieb die Spindel 5 in Richturig des Pfeils 1q. gedreht wir d;älso-entgegm demUhrzeifer§inne.Der-Tisch 2 bewegt sich dann in Bezug auf die Zeichnung nach rechts, also in Richtung des Pfeils 15. Infolge der Schrägstellung der_Feder-ro zu den Gewindegängen i3 wird -das alt der Hülse 6 - angreifende Drehmoment in zwei Kraftkomponenten A und G zerlegt, von denen die Komponente A in Richtung des Antriebs der Spindel wirkt, während die Komponente G in Richtung der Spindelachse liegt. Die Kraft G ist bestrebt, die Spindel 5, auf die Zeichnung bezögen, nach rechts zu drücken, bis die Gewindegänge 13 'der- Spindel gegen die Gewindegänge 12 der Mutter anliegen.In both figures, the lower slide of the milling machine is indicated at i. On this, the table 2, which carries the workpiece 3 slides, which is q by the milling cutter. - In the table: 2 is rotatable, but not longitudinally displaceable, the spindle 5 is mounted. To drive this spindle, the sleeve 6 is used, which is also rotatably mounted at 7, but not longitudinally displaceable in the lower slide. The sleeve 6 is designed on its outer circumference as a worm wheel 8; which is driven by a worm (not shown). For the transmission of the rotary movement of the sleeve. 6. on the-. Spindle 5, the latter is provided with a helical groove 9, which can be produced, for example, by milling or grinding. The sleeve -6 has a corresponding groove on the inside into which the tongue is inserted, which is expediently fastened in the 'sleeve 6' by means of point welding. The spindle 5- is also guided in the schematically illustrated nut 'ii, which is firmly connected to the Uriterschlitten i of the machine: The threads of the nut are -with. 12 and some of the threads of the spindle are designated as 13. If the spindle 15 is rotated by the drive of the sleeve 6, it moves to the right or left depending on the drive direction and takes the table with it -: 2. These effects occur depending on the direction of inclination of the "groove 9". In Fig. It is assumed that the drive rotates the spindle 5 in the direction of the arrow 1q. The table 2 then moves to the right in relation to the drawing, i.e. in the direction of the arrow 15. As a result of the inclination of the_Feder-ro to the threads i3 - the old sleeve 6 - applied torque is broken down into two force components A and G, of which the component A acts in the direction of the drive of the spindle, while the component G lies in the direction of the spindle axis. The force G tries to push the spindle 5, referring to the drawing, to the right until the threads 13 'der- The spindle rest against the threads 12 of the nut.

Beim Gleichlauffräsen können nun bei der gezeichneten Drehrichtung an der Spindel 5 entgegengesetzt gerichtete Kräfte angreifen, die in der Zei-cbnung.mit E und K bezeichnet sind. Von diesen ist die Kraft K dem Vorschub -entgegengerichtet und, entspricht der beim normalen Fräsen, also dem gegenläufigen Fräsen, allein auftretenden Kraft. Die Kraft E ist dadurch bedingt, daß der Fräser q. das Werkstück 3 und damit den Tisch 2 in der Vorsclübricltung mitnirhmt, so daß diese Kraft zu einer. plötzlichen Entlastung des Vorschubs führt und sich zur Vorschubkraft addiert.In the case of down-cut milling, you can now use the direction of rotation shown attack on the spindle 5 oppositely directed forces in the drawing.mit E and K are designated. Of these, the force K is directed in the opposite direction to the advance and, corresponds to that of normal milling, i.e. milling in the opposite direction, alone occurring force. The force E is due to the fact that the milling cutter q. the workpiece 3 and thus table 2 in the introduction, so that this force increases one. leads to sudden relief of the feed and adds to the feed force.

Wie Abb.. i erkennen läßt, wird die Kraft K von der Feder io aufgenommen und die Kraft E von den Gewindegängen 12 der Mutter I I, so daß auch -bei einem plötzlichen -Umspringen der an der Spindel, 5 angreifenden Kräfte keine axiale Verschiebung der Spindel und damit kein Totgang möglich ist. -Gemäß Abb.2 wurde die Drehrichtung wieder entsprechend dem Pfeil 1q.,, also entgegen dem Uhrzeigersinne .angenommen, so daß der Tisch 2 sich ebenfalls wieder, auf die Zeichnung bezogen, nach rechts entsprechend Pfeil 1,5 bewegt. In diesem Fall ist jedoch: die Steigung -der Nut 9 entgegengesetzt zu-derjehigen der Abb. i gerichtet. Infolgedessen wird die über die Hülse 6 auf die Spindel 5 über.-iragene Antriebskraft zwar wieder in die Kraftkomponenten A und -G zerlegt, die in Richtung der Spindelachse liegende Kraft G ist jedoch in Bezug auf diese Abbildung nach links gerichtet und bringt Jäher die linken Gewindeflanken der Spindel gegen die Gewindegänge i2 der Mutter ii zum Anliegen. Bei dem Beispiel der -Abb. 2* wird demzufolge die entgegen dem Vorschub wirkende- Kraft K von den Gewindegängen 1.2 der Mutter ii und die in Richtung des Vorschubs liegende Kraft E von der Feder so aufgenommen. - -Wie die Zeichnungen erkennen lassen; ist die Größe der in Richtung der Spindelachse wirkenden Kraftkomponente G außer von der absoluten 'Größe des Antriebsdrehmoments von der Steigung der Nut g abhängig. Man hat-es daher in der Hand, durch entsprechende Wahl dieser Steigung das für einen bestimmten Maschinentyp am bestengeeignete Kräfteverhältnis zu erzielen. -As Fig. I shows, the force K is absorbed by the spring io and the force E from the threads 12 of the nut I I, so that -in one sudden switching of the forces acting on the spindle, 5 no axial displacement the spindle and thus no backlash is possible. -According to Fig.2 the direction of rotation was again according to the arrow 1q. ,, ie counterclockwise .assumed, so that the table 2 also again, in relation to the drawing, to the right moved according to arrow 1.5. In this case, however, is: the slope of the groove 9 directed opposite to that of Fig. I. As a result, the over the sleeve 6 on the spindle 5 over.-iragene drive force back into the force components A and -G are broken down, but the force G in the direction of the spindle axis is in Referring to this figure, it is directed to the left and brings the left thread flanks to the left the spindle against the threads i2 of the nut ii to rest. In the example the fig. 2 * is therefore the force K acting against the feed of the Thread turns 1.2 of the nut ii and the force in the direction of feed E taken up by the spring like this. - -As the drawings show; is the Size of the force component G acting in the direction of the spindle axis except for the absolute 'size of the drive torque depends on the slope of the groove g. Man therefore has it in hand, by choosing this slope accordingly, that for one to achieve the most suitable balance of power for a particular type of machine. -

Claims

PATENT CLAIMS: i. - Backlash-free drive, especially for the table feed of machine tools, with driven spindle and fixed Nut, characterized in that the spindle is a helical one Contains groove (9) into which the drive element, which is expediently designed as a sleeve (6) the spindle with a spring (ro) or the like arranged in the bore of the sleeve. same slope engages.

2. Drive according to claim r, characterized in that that the helical groove (9) has a greater pitch than the spindle thread.

3. Drive according to claim 2, characterized in that the helical Groove (9) has the same thread direction as the spindle thread. q .. drive after Claim 2, characterized in that the thread direction of the helical Groove (9) is opposite to that of the spindle thread. Referred publications: German patent documents No. 587 258, 687 5o8.