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.
Device for adjusting the axial play of ball screw drives
The invention relates to a device for adjusting the axial play of I (ugel spindle drives.
Ball screw drives are used in numerous areas of industry. The transmission consists essentially of a shaft provided with grooves, which grooves run in a spiral shape, while the balls are arranged in the grooves of the shaft and in the recess of the clamping device located on the shaft, similar to bearing balls. This enables the shaft to rotate. When actuating the gear, or in the relative movement of the shaft and the clamping nut located on it in relation to each other, the correct position of the balls moving in the grooves or the state of tension of the gear has an important role to during actuation - under Consideration of friction - to be able to achieve an optimal effect.
In machine tools, clamping devices are known in which the workpiece is pressed firmly against the working shaft or the mandrel with a force that causes an elastic change in shape in a radial sense. The clamping force is with hydraulic.
transferred gaseous or plastic pressure medium.
In this design solution, the sliding ring is not notched, but the clamping sleeve is notched. The sleeve can be pushed onto the shaft or mandrel with the aid of centering rings.
To fasten the workpiece, a pressure transmission medium is introduced between the adjusting rings and the unnotched wall of the sleeve.
A more advanced solution for adjusting ball screw drives is the use of differentially toothed nuts as adjusting devices. In this case the support sleeve of the nuts is provided with internal teeth. The mother consists of two parts. The number of teeth on the nuts is not the same, but this arrangement enables absorbed by turning the two nuts in the same direction. differentiated displacements of different arc lengths.
Setting or readjustment is possible in the following order:
1. The sleeve, prepared as an aid, is pushed onto the end of the spindle, the size of which is adapted to the inner dimension of the spindle thread.
2. The spindle with the sleeve that is pushed on is taken from the one on the same side
Unscrewed nut. This prevents the balls in the nut from running apart.
3. The so freed nut is in axial
Direction, corresponding to the toothing width, pulled far out of its carrier sleeve and twisted in an arc corresponding to the desired preload or by the corresponding number of teeth.
then pushed back into the toothing.
4. The other nut is also pulled out of the sleeve according to the tooth width, in the same direction as the previous one
Operation twisted by the same number of teeth and then pushed back.
5. The spindle is screwed back into the first nut and the sleeve used as an aid from
Spindle end withdrawn. The preload is then checked and, if necessary, adjusted again.
This sequence of operations is time-consuming and slows down the readjustment or pre-tensioning work.
The purpose of the invention is to develop a device by means of which the above-described
Disadvantages of the ball screw drive can be eliminated and the setting and readjustment of the preload is possible with greater accuracy than before and without removing the spindle.
For this purpose, the device according to the invention, which is used to adjust the axial play of ball screw drives, is designed in such a way that the axial play damping, the ball screw drive pretensioning or its readjustment are located between the spindle and the nuts, which disks are attached to the End faces of the support sleeve of the nuts are attached.
In this way it is achieved that the setting and readjusting operation of the preload is simplified and the setting time is shortened without impairing the accuracy of the setting or readjustment.
Another advantage of the proposed solution is that - as compared to the previously known ball screw drives - a tension spring is attached between the two nuts, which causes the axial tension of the two nuts through constant loading. The use of the spring leads to an increase in the service life of the spindle drive. If the transmission is subjected to an axial application of force, the load is taken up by one nut and the already set degree of pretensioning is reduced by the permissible displacement that occurs in the other nut. The path of the balls undergoes a change, which - especially in the case of high speed - has a negative effect on the service life. With the spring arranged between the two nuts, however, they are tensioned with a load that is independent of the external force.
Depending on the size of the force applied, ring, plate or coil springs can be used. The simultaneous tensioning of the two nuts counteracts the influence of the axial forces, which reduces the service life and leads to deformation, and thus promotes the undisturbed functioning of the transmission.
Furthermore, it has proven to be particularly advantageous that the spindles built into the machine for setting or readjusting the preload do not have to be removed, since this operation can also be carried out when the spindle is installed.
The accompanying drawing is used to explain the invention using an exemplary embodiment, from which the implementation of the setting and readjusting operations can be easily understood. In the figure, an embodiment of the ball-screw transmission according to the invention is shown partly in section, partly in half-section.
The nuts 2 and 2a are located on the shaft 1, which is provided with spirally extending grooves. The balls 8 are seated in the recess formed by the grooves of the nuts and the shaft. The sleeve 3 receives the two nuts. The nuts 2, 2a and the sleeve 3 are fastened to one another with the internally toothed washers 4. The sleeve 3 has no teeth at all. The tip diameter of the toothing of the nuts 2, 2a is at most as large as the diameter of their outer part connected to the sleeve.
The disc 4 provided with internal teeth can be fastened to the sleeve 3 with the aid of the threaded bolts 7. The orientation bolts 6, which are arranged according to the figure, serve to secure the readjustment. The axial tension force between the nuts is secured with the springs 5.
The setting or readjustment operation can be carried out as follows:
1. The internally toothed washers 4 are dismantled from the support sleeve 3 of the nuts.
2. The setting is marked on the sleeve according to a predetermined value. Knowing the number of teeth, the difference is calculated and the exact setting value is determined in advance.
3. Both nuts are twisted according to the desired degree of preload, in relation to the marking in the same arc or by the same number of teeth. An axial shift is not required.
4. The internally toothed disks 4 are reassembled, the orientation bolt 6 being used to secure their same position.
5. The preload is checked and readjusted as required.
In the case of the setting or
After the adjustment operation, the nuts are not pulled out of the sleeve in the axial direction, which is why there is no need to use a sleeve to prevent the balls from diverging. Since the carrier sleeve of the nuts is not toothed, the setting can be carried out with the help of the internal toothing of the nuts and the disk toothing, taking into account the difference between the two toothings.
The tension springs are selected taking the dimensions of the gear unit into account. For the axial tensioning of the two nuts, such springs are preferably used whose spring constant is half the pretensioning force.