Vorrichtung zum Einstellen des axialen Spiels von Kugel-Spindelgetrieben
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des axialen Spiels von I(ugel-Spindelgetrieben.
Kugel-Spindelgetriebe werden auf zahlreichen Gebieten der Industrie eingesetzt. Das Getriebe besteht im wesentlichen aus einer mit Rillen versehenen Welle, welche Rillen spiralförmig verlaufen, während die Kugeln in den Rillen der Welle und in der Aussparung der auf der Welle befindlichen Spannvorrichtung, Lagerkugeln ähnlich, angeordnet sind. Dadurch kann die Welle in Drehbewegung versetzt werden. Bei der Betätigung des Getriebes, bzw. bei der relativen Bewegung der Welle und der daran befindlichen Spannmutter im Verhältnis zueinander hat die richtige Lage der sich in den Rillen bewegenden Kugeln, bzw. der Spannungszustand des Getriebes eine wichtige Rolle, um während der Betätigung - unter Berücksichtigung der Reibung - einen optimalen Effekt erzielen zu können.
Bei Werkzeugmaschinen sind Spannvorrichtungen bekannt, bei denen das Werkstück mit einer in radialem Sinne eine elastische Formänderung hervorrufenden Kraft an die Arbeitswelle, oder an das Dorn festgepresst wird. Die Spannkraft wird mit hydraulischem.
gasförmigem oder plastischem Druckmedium übertragen.
Bei dieser Konstruktionslösung ist der Gleitring nicht gekerbt, die Spannhülse wird jedoch mit Kerbung versehen. Die Hülse kann mit Hilfe von Zentrierringen auf die Welle oder das Dorn aufgeschoben werden.
Zur Befestigung des Werkstückes wird zwischen die Stellringe und die ungekerbte Wandung der Hülse ein Druckübertragungsmedium eingebracht.
Eine fortschrittlichere Lösung zum Einstellen von Kugel-Spindelgetrieben repräsentiert die Anwendung differenziert verzahnter Muttern als Einstellorgane. In diesem Fall ist die Trägerhülse der Muttern mit Innenverzahnung versehen. Die Mutter besteht aus zwei Teilen. Die Zähnezahl der Muttern ist nicht gleich, diese Anordnungsweise ermöglicht aber durch Verdrehung der beiden Muttern in dieselbe Richtung sogen. diffe renzierte Verschiebungen von verschiedener Bogen länge.
Das Einstellen bzw. Nachstellen ist in der nachstehenden Reihenfolge möglich:
1. Auf das Spindelende wird die als Hilfsmittel vorbereitete Hülse aufgeschoben, deren Grösse der In nenabmessung des Spindelgewindes angepasst ist.
2. Die Spindel wird mit der aufgeschobenen Hülse zusammen aus der, auf derselben Seite befindlichen
Mutter herausgeschraubt. Das verhindert das Ausein anderlaufen der in der Mutter befindlichen Kugeln.
3. Die derart freigemachte Mutter wird in axialer
Richtung, der Verzahnungsbreite entsprechend, weit aus ihrer Trägerhülse herausgezogen und in einem, der gewünschten Vorspannung entsprechendem Bogen, bzw. um die dementsprechende Zähnezahl verdreht.
sodann in die Verzahnung zurückgeschoben.
4. Die andere Mutter wird ebenfalls der Verzah nungsbreite entsprechend weit aus der Hülse herausge zogen, in der gleichen Richtung, wie bei der vorigen
Operation, um die gleiche Zähnezahl verdreht und dann zurückgeschoben.
5. Die Spindel wird in die erste Mutter zurückge schraubt und die als Hilfsmittel angewandte Hülse vom
Spindelende abgezogen. Danach wird die Vorspannung kontrolliert und falls notwendig, erneut eingestellt.
Diese Operationsreihenfolge ist zeitaufwendig und führt zur Verlangsamung der Nachstell- bzw. Vorspan nungsarbeit.
Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe die oben beschriebenen
Nachteile des Kugel-Spindelgetriebes eliminierbar sind und das Einstellen und Nachstellen der Vorspannung mit grösserer Genauigkeit als bisher, sowie ohne Ausbau der Spindel möglich ist.
Zu diesem Zweck ist die zum Einstellen des axialen Spiels von Kugel-Spindelgetrieben dienende, erfindungsgemässe Vorrichtung derart gestaltet, dass sich zwischen der Spindel und den Muttern das axiale Spiel dämpfende, das Kugel-Spindelgetriebe vorspannende oder sein Nachstellen bewirkende Scheiben befinden, welche Scheiben an die Stirnflächen der Trägerhülse der Muttern befestigt sind.
In dieser Weise wird erreicht, dass die Einstellund Nachstelloperation der Vorspannung vereinfacht und die Einstellzeit verkürzt wird, ohne dabei die Genauigkeit des Einstellens oder Nachstellens zu beeinträchtigen.
Ein anderer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass - als im Vergleich zu den bisher bekannten Kugel-Spindelgetrieben - zwischen den beiden Muttern eine Spannfeder angebracht ist, die durch ständige Belastung die axiale Spannung der beiden Muttern bewirkt. Die Anwendung der Feder führt zur Erhöhung der Lebensdauer des Spindelgetriebes. Falls nämlich ein axialer Kraftangriff das Getriebe beansprucht, so wird die Belastung jeweils von der einen Mutter aufgenommen, und durch die eintretende zulässige Verschiebung bei der anderen Mutter der bereits eingestellte Vorspannungsgrad reduziert. Die Bahn der Kugeln erfährt eine Veränderung, was sich - besonders im Falle hoher Drehzahl - ungünstig auf die Lebensdauer auswirkt. Mit der zwischen den beiden Muttern angeordneten Feder hingegen werden diese mit einer, vom äusseren Kraftangriff unabhängigen Belastung gespannt.
Je nach der Grösse des Kraftangriffs sind Ring-, Teller- oder Schraubenfedern anwendbar. Die gleichzeitige Spannung der beiden Muttern wirkt dem, die Lebensdauer verringernden und zur Deformation führenden Einfluss der axialen Kräfte entgegen und fördert damit das ungestörte Funktionieren des Getriebes.
Ferner hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die in die Maschine eingebauten Spindeln zum Einstellen, bzw. Nachstellen der Vorspannung nicht ausgebaut werden müssen, da diese Operation auch in eingebautem Zustand der Spindel durchführbar ist.
Zur Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dient die beigelegte Zeichnung, aus der die Durchführung der Einstell- und Nachstelloperationen leicht verständlich ist. In der Figur ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Kugel-Spindel Getriebes teils im Schnitt, teils im Halbschnitt dargestellt.
Auf der mit spiralförmig verlaufenden Rillen versehenen Welle 1 befinden sich die Muttern 2 und 2a. In der, durch die Rillen der Muttern und der Welle gebildeten Aussparung sitzen die Kugeln 8. Die beiden Muttern nimmt die Hülse 3 auf. Die Muttern 2, 2a und die Hülse 3 sind mit den innen verzahnten Scheiben 4 aneinander befestigt. Die Hülse 3 hat überhaupt keine Verzahnung. Der Kopfkreisdurchmesser der Verzahnung der Muttern 2, 2a ist höchstens so gross, wie der Durchmesser ihres an die Hülse angeschlossenen Aussenteils.
Die mit Innenverzahnung versehene Scheibe 4 lässt sich mit Hilfe der Gewindebolzen 7 an die Hülse 3 befestigen. Zur Sicherung des Nachstellens dienen die Orientierungsbolzen 6, die der Figur gemäss angeordnet sind. Die axiale Spannkraft zwischen den Muttern wird mit den Federn 5 gesichert.
Die Einstell- bzw. Nachstelloperation lässt sich folgendermassen durchführen:
1. Die innen verzahnten Scheiben 4 werden von der Trägerhülse 3 der Muttern demontiert.
2. Auf der Hülse wird die Einstellung einem vor ausbestimmten Wert entsprechend markiert. In Kennt- nis der Zähnezahl wird die Differenz errechnet und dadurch der genaue Einstellwert im voraus bestimmt.
3. Beide Muttern werden dem gewünschten Vorspannungsgrad entsprechend, im Verhältnis zur Markierung im gleichen Bogen, bzw. um die gleiche Zähnezahl verdreht. Eine axiale Verschiebung ist nicht erforderlich.
4. Die innen verzahnten Scheiben 4 werden wieder montiert, wobei der Orientierungsbolzen 6 zur Sicherung ihrer gleichen Lage dient.
5. Die Vorspannung wird kontrolliert und je nach Bedarf nachgestellt.
Im Falle der hier beschriebenen Einstell-, bzw.
Nachstelloperation unterbleibt das Herausziehen der Muttern in axialer Richtung aus der Hülse, weshalb sich auch die Anwendung einer zur Verhinderung des Auseinanderlaufens der Kugeln dienenden Hülse erübrigt. Da die Trägerhülse der Muttern nicht verzahnt ist, lässt sich das Einstellen mit Hilfe der Innenverzahnung der Muttern und der Scheibenverzahnung, die Differenz der beiden Verzahnungen berücksichtigend, durchführen.
Die Auswahl der Spannfedern erfolgt unter Berücksichtigung der Abmessungen des Getriebes. Vorzugsweise werden zur axialen Spannung der beiden Muttern derartige Federn verwendet, deren Federkonstante die Hälfte der Vorspannungskraft beträgt.