DE2507800A1 - Antriebseinrichtung, insbesondere fuer die kugelumlaufspindel einer numerisch gesteuerten drehmaschine - Google Patents

Description

• ~Antriebseinrichtung, insbesondere für die Kugelumlaufspindel einer numerisch gesteuerten Drehmaschine" Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für die Antriebsspindel eines Werkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine, insbesondere für die Kugelumlaufspindel einer numerisch gesteuerten Drehmaschine, mit einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor, der ein Abtriebszahnrad auf der Motorwelle trägt und einem Antriebszahnrad auf der Antriebsspindel oder deren Verlängerung.
• Bei numerisch gesteuerten Drehmaschinen kommt dem Antrieb des das Werkzeug tragenden Kreuzschlittens eine große Bedeutung zu. Das Übertragen hoher Vorschubkräfte und das Positionieren des Werkzeugschlittens muß mit höchster Genauigkeit erfolgen. Die Genauigkeit des Vorschubantriebs ist maßgeblich für die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung.
• Für den Antrieb des Kreuzschlittens in Längs- und Planrichtung steht jeweils eine Antriebseinrichtung der eingangs erwähnten Art zur Verfügung. Der stufenlos regelbare Antriebsmotor ist üblicherweise ein Gleichstrommotor. Die Übertragung seiner Drehbewegung auf die Kugelumlaufspindel erfolgt mit Hilfe eines extrem sorgfältig und genau gefertigten einstufigen Getriebes. Zwischen dem Abtriebszahnrad des Gleichstrommotors und dem Antriebszahnrad der Kugelumlauf spindel ist ein Zwischenzahnrad vorgesehen, welches spielfrei mit beiden im Eingriff stehenden Zahnrädern kämmen muß. Die Spielfreiheit wird in der Praxis dadurch erzielt, daß man das Zwischenzahnrad als senkrecht zu seiner Drehachse geteiltes Zahnrad ausbildet. Die beiden Teile des Zahnrades werden beim Einbau gegeneinander verdreht, bis sie spielfrei in die benachbarten Zahnräder eingreifen und in dieser verdrehten Lage gegeneinander festgespannt. Die Forderung nach einer spielfreien Übertragung der Antriebsbewegung auf die Kugelumlaufspindel konnte bisher also lediglich mit einem sehr großen Fertigungsaufwand, nämlich mit extrem genau gefertigten Zahnrädern erfüllt werden.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , eine Antriebseinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine spielfreie Übertragung der Drehbewegung auf die Kugelumlaufspindel mit einfache#r herzustellenden Übertragungsmitteln möglich ist, ohne daß die Genauigkeit der Übertragung leidet.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Abtriebszahnrad und das Antriebszahnrad mittels eines umlaufenden Zahnriemens gekoppelt sind, der über mindestens eine Spannrolle gehalten wird.
• Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind zwei auf der Rückseite des Zahnriemens ablaufende Spannrollen zu beiden Seiten der die Mittelachse der gekoppelten Zahnräder enthaltenden Ebene vorgesehen, wobei die Mittelachsen der Spannrollen unterschiedliche Abstände sowohl von der Ebene als auch von den Achsen der Zahnräder aufweisen.
• Es hat sich herausgestellt, daß zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden-Aufgabe der bisher getriebene Aufwand entbehrlich ist und daß mit Hilfe eines einfachen Zahnriemens als Übertragungselement die gleiche Wirkung wie mit den aufwendigeren bekannten Getrieben erzielbar ist. Dieses war überraschend, da die Entwicklung der Technik die Erfüllung der gestellten Forderung nach Übertragungsgenauigkeit mit immer komplizierteren und aufwendigeren Maßnahmen zu erfüllen versuchte. Die Erfindung hat ein Vorurteil der Fachwelt überwunden und löst mit einem überraschend einfachen Übertragungselement das gleiche Problem, welches früher nur mit einem unvergleichlich höheren Aufwand zu lösen war.
• Nach der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, daß die Rückseite des Zahnriemens eine geschliffene Oberfläche besitzt.
• Es ist zweckmäßig, daß der Zahnriemen in seiner Dicke möglichst maßhaltig ausgebildet ist. Die Maßhaltigkeit der Dicke des Zahnriemens ist deshalb zweckmäßig, weil einerseits sehr hohe Umlaufgeschwindigkeiten vorliegen und andererseits deshalb, weil eine Abweichung in der Dicke des Zahnriemens oder eine Ungenauigkeit in der Oberfläche der Rückseite zu einer pulsierenden Drehbewegung der Kugelumlaufspindel und damit zu einem ungleichmäßigen Lauf führen könnte.
• Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig.1 eine schematische Seitenansicht eines bisher bekannten Zahnradgetriebes, Fig.2 eine Stirnansicht des Zahnradgetriebes gemäß Fig. 1, Fig.3 einqschematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Antriebs, Fig.4 eine Stirnansicht des erfindungsgemäßen Antriebs gemäß Fig. 3 Zunächst zu Figuren 1 und 2: Ein drehzahlregelbarer Gleichstrommotor 1 trägt auf der Motorwelle la ein Abtriebszahnrad 2. Das Abtriebszahnrad 2 steht im Eingriff mit einem geteilten Zwischenzahnrad 3, das in ortsfesten Lagern 3a gelagert ist. Das Zwischenzahnrad 3 kämmt mit dem Antriebszahnrad 4, das starr mit der Kugelumlaufspindel 6 gekoppelt ist, An das Antriebszahnrad 4 ist ein Positionsdrehmelder 5 angeflanscht, der der Steuerung die Position der Kugelumlauf spindel und damit die Position des Kreuzschlittens in Abhängigkeit von der Drehlage mitteilt. Die Kugelumlaufspindel wirkt mit einer nicht dargestellten vorgespannten Doppelmutter zusammen, die am Kreuzschlitten befestigt ist. Durch ein Verdrehen der Kugelumlaufspindel 6 erfolgt eine Translationsbewegung des Kreuzschlittens in einer Vorschubrichtung.
• Nun zu Figuren 3 und 4: Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Bezugsziffern diejenigen Teile, die mit der vorbeschriebenen bekannten Lösung übereinstimmen, unverändert. Statt eines Zwischenrades 3 ist bei den gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zahnriemen 3'vorgesehen, der das Antriebszahnrad 4 der Kugelumlaufspindel und das Abtriebszahnrad 2 des Gleichstrommotors 1 miteinander verbindet.Zwei Spannrollen 7 und 7a laufen auf der Rückseite des lediglich schematisch angedeuteten Zahnriemensab. Die Spannrollen sind so angeordnet, daß sie den Umschlingungswinkel der Zahnräder im gespannten Zustand vergrößern.
• Der Abstand x2 der Achse 7c der Spannrolle 7a von der Verbindungsebene 9 durch die Achsen des Abtriebszahnrads 2 und des Antriebszahnrads 4 weicht ab von dem Abstand xl der Achse 7b der Spannrolle 7 von der Ebene 9. Außerdem sind die Abstände yl und y2 der Mittelachsen 7c und 7b von der Mittelachse 2a, welche parallel zu der Ebene 9 gemessen werden, unterschiedlich.
• In Fig.4 ist mit 8 diedie Kugelumlaufspindel 6 umschließende vorgespannte Doppelmutter bezeichnet.
• -Patentansprttche-

Claims (4)

1. Patentansprüche Antriebseinrichtung für Antriebsspindel eines Werkzeugschlittens einer Werkzeugmaschine, insbesondere für die Kugelumlaufspindel einer numerisch gesteuerten Drehmaschine, mit einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor, der ein Abtriebszahnrad auf der Motorwelle trägt, und mit einem Antriebszahnrad auf der Antriebsspindel oder deren Verlängerung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Abtriebszahnrad (2) und das Antriebszahnrad (4) mittels eines umlaufenden Zahnriemens (3') gekoppelt ist, der über mindestens eine Spannrolle (7; 7a) gespannt gehalten wird.
2. 2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei auf der Rückseite des Zahnriemens (3') ablaufende Spannrollen (7; 7a) zu beiden Seiten der die Mittelachsen (2a, 4a) der gekoppelten Zahnräder (2; 4) enthaltenden Ebene vorgesehen sind, wobei die Mittelachsen (7c, 7b) der Spannrollen (7; 7a) sowohl unterschiedliche Abstände (x2; xl) von der Ebene (9) als auch von den Achsen (2a; 4a) der Zahnräder (2; 4) aufweisen.
3. 3. Antriebseinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rückseite des Zahnriemens (3') eine geschliffene Oberfläche besitzt.
4. 4. Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zahnriemen (3') bezüglich seiner Dicke maßhaltig ausgebildet ist.