CH685571A5

CH685571A5 - Rollengewindetrieb.

Info

Publication number: CH685571A5
Application number: CH51792A
Authority: CH
Inventors: Juergen Oetjen
Original assignee: Schaeffler Waelzlager Kg
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1995-08-15
Also published as: DE4114082A1; FR2673255B1; FR2673255A1

Description

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CH 685 571 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Rollengewindetrieb mit einer auf ihrer Aussenfläche mit Gewinde versehenen Spindel, mit einem Mutternkörper, der eine profilierte Bohrung aufweist, die im Durchmesser grösser bemessen ist als die Spindel, und mit mehreren umfangsverteilt zwischen der Spindel und dem Mutternkörper angeordneten Profilrollen, deren Profil sowohl mit dem Gewinde der Spindel als auch dem Profil des Muttemkörpers in Eingriff ist, und wobei die Profilrollen einander gegenüber auf Umfangsabstand synchronisiert rotierend gehalten sind und die Gewindespindel zur Verstellung des Mutternkörpers antreibbar ist.

Ein derartiger Rollengewindetrieb ist beispielsweise in der Firmendruckschrift «Rollengewindetriebe» der Firma INA Lineartechnik oHG, Art.-Nr. 204643-1/RGT D 08.89 10 beschrieben. Diese werden zur Bewegung von Maschinenteilen, beispielsweise für Bearbeitungsmaschinen eingesetzt, bei denen ein Bearbeitungswerkzeug entlang einer Führungslaufbahn bewegt wird. Auf die Spindel einwirkende Axialschwingungen werden auf den verstellbaren Mutternkörper übertragen. Von diesem wiederum folgt eine Übertragung der Schwingungen auf das zu verstellende Werkzeug. Die an das Werkzeug weitergeleiteten Erschütterungen können zu Unge-nauigkeiten in der Bearbeitung hinsichtlich Oberflächengüte und Positioniergenauigkeit führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollengewindetrieb zu schaffen, bei dem auf eines der beiden beteiligten Bauteile, nämlich die Spindel oder den Mutternkörper, einwirkende Schwingungen nicht oder wesentlich reduziert auf das andere Bauteil übertragen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Mutternkörper ein Dämpfungselement zugeordnet ist, welches mit einer Bohrung, die mit Gewinde versehene Aussenfläche der Spindel mit einem Laufspalt umschliesst, und dass der Laufspalt über einen Zuleitungskanal mit einer Dämpfungsflüssigkeit versorgbar ist, wobei die Bohrung des Dämpfungselementes mit einem Gewinde versehen ist, dessen Flanken um den Laufspalt zu den Flanken des Gewindes der Spindel beabstandet sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, dass Schwingungen, die auf eines der beiden Bauteile ausgeübt werden, auf das andere Bauteil nur gedämpft übertragen werden. Zwischen der als Gewindegänge profilierten Aussenfläche des Gewindeabschnittes der Spindel und der Bohrung ergibt sich ein enger Parallelspalt. Bei der axialen Bewegung der Teile einander gegenüber tritt eine dämpfende Quetschwirkung (Squeeze-Effekt) in den Spalten bezüglich der Dämpfungsflüssigkeit ein. Die Schwingungsdämpfung macht sich beim Einsatz eines Rollengewindetriebes, beispielsweise in Bearbeitungsmaschinen, positiv auf die Oberflächengüte der zu bearbeitenden Teile sowie hinsichtlich der Standzeit von Werkzeugen bemerkbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beispielsweise bei einer Überlastung das Gewinde der Bohrung selbst in Kontakt zu dem der Spindel kommt und damit eine

Beschädigung der der Übertragung der Axialbewegung dienenden Bauteile, beispielsweise der Profilrollen, verhindert wird. Darüberhinaus wirkt der Laufspalt auch als Abdichtung für den Innenraum des Mutternkörpers, in welchem die Profilrollen untergebracht sind. Aufgrund der eng beieinanderliegenden Windungen des Gewindes von Spindel und Dämpfungselement und des symmetrischen Aufbaus des Gewindeprofils ergibt sich über die gesamte Verstellänge ein konstantes Dämpfungsverhalten. Da es sich darüberhinaus um Gewinde mit relativ geringer Tiefe der Gewindegänge handelt, wird auch ein wirksamer Spalt für die Dämpfung gebildet. Darüberhinaus bilden die Windungen ein Reservoir an Dämpfungsflüssigkeit.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, das Dämpfungselement einstückig mit dem Mutternkörper auszubilden. Es ist jedoch auch möglich, das Dämpfungselement als separates Bauteil zu gestalten und am Mutternkörper zentriert, aber drehverstellbar anzubringen. Hierdurch ist eine nachträgliche genaue Einstellung des Dämpfungselementes und damit des Dämpfungsspaltes mit seinem Gewinde gegenüber dem Gewinde der Spindel durch Verdrehung möglich.

Um eine wirksame Dämpfung zu erzielen, ist der Laufspalt in einer Grössenordnung von 0,003 mm bis 0,02 mm ausgelegt. Je kleiner der Dämpfungsspalt ist, desto grösser wird die Dämpfung.

In weiterer Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgeschlagen, als Dämpfungsflüssigkeit das zur Schmierung des Rollengewindetriebes vorgesehene Schmieröl oder Gleitbahnöl zu nutzen.

Vorzugsweise erfolgt die Versorgung mit Dämpfungsflüssigkeit über eine Versorgungseinheit, die mit dem Zuleitungskanal verbunden ist. Weil nur äusserst wenig Dämpfungsflüssigkeit aus dem Laufspalt herausgepresst wird, wird eine Schmierung bzw. Zufuhr in zeitlichen Abständen als Impulse ausreichen.

Ein besonders günstiges Verhalten im Falle von Überbeanspruchungen ergibt sich mit einem Dämpfungselement, das aus Messing besteht. Hierdurch wird eine Beschädigung des Gewindes der Spindel auch dann vermieden, wenn das Dämpfungselement mit diesem in Kontakt kommt.

Bevorzugt ist der Zuleitungskanal mittig der Längserstreckung der Bohrung angeordnet. Hierdurch wird für beide Bewegungsrichtungen eine symmetrische Gestaltung des Dämpfungsverhaltens erreicht.

Die erfindungsgemässe Lösung ist sowohl bei Rollengewindetrieben, bei denen die Profilrollen mit umlaufenden parallelen Nuten versehen sind, als auch bei solchen, bei denen die Profilrollen mit einem zum Gewinde der Spindel passenden Gewinde versehen sind, anwendbar.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele sowie der schematische Aufbau eines Rollengewindetriebes sind in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Rollengewindetriebs,

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Fig. 2 die entlang der Spindel bewegbare Einheit aus Mutternkörper und Dämpfungselement im Längsschnitt,

Fig. 2a ein Detail Z gemäss Fig. 2 bezüglich der Laufspaltausbildung des Dämpfungselementes,

Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie III-III von Fig. 2 und

Fig. 4 einen Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform, bei der Dämpfungselement und Mutternkörper einstückig ausgebildet sind.

Aus Fig. 1 ist der Rollengewindetrieb 1 als Schema ersichtlich. Dieser weist eine Spindel 2 auf, welche in einem Festlager 3 und in einem Loslager 4 um die Drehachse X-X drehbar angeordnet ist. Die Spindel 2 ist mit Gewinde 5 versehen. Auf dem mit Gewinde 5 versehenen Abschnitt der Spindel 2 ist der Mutternkörper 6 zusammen mit dem Dämpfungselement 7 in Achsrichtung verstellbar. Das Dämpfungselement 7 ist über eine Zuleitung 9a von einer Versorgungseinheit 9 aus mit Dämpfungsflüssigkeit versorgbar.

Aus den Fig. 2, 2a und 3 ist ersichtlich, dass der Mutternkörper 6 eine mit Gewinde versehene Bohrung 8 besitzt. Diese Bohrung 8 ist im Durchmesser grösser als der Aussendurchmesser der Spindel 2 im Bereich ihres mit Gewinde 5 versehenen Abschnittes ausgestaltet. Im radialen Ringraum zwischen Bohrung 8 des Mutternkörpers 6 und dem mit Gewinde 5 versehenen Abschnitt der Spindel 2 sind umfangsverteilt mehrere Profilrollen 10 angeordnet, die auf ihrer Aussenfläche mit Gewinde 11 versehen sind. Das Gewinde 11 der Profilrollen 10 entspricht steigungs- und grössenmässig dem Gewinde 5 der Spindel sowie dem als Gewinde gestalteten Profil der Bohrung 8 des Mutternkörpers 6. Das Gewinde 11 der Profilrollen 10 ist mit dem der Spindel 2 und dem der Bohrung 8 des Mutternkörpers 6 in Eingriff. An beiden Enden schliesst sich axial an das Gewinde 11 der Profilrollen 10 ein verzahnter Abschnitt 13 und ein Zapfen 12 an. Die beiden verzahnten Abschnitte 13 sind jeweils mit der Verzahnung 14a eines Zahnringes 14 in Eingriff. Die beiden Zahnringe 14 sind von den Enden her in den Mutternkörper 6 eingesetzt. Die Zapfen 12 der Profilrollen 10 sind in umfangsverteilt angeordneten Führungsbohrungen 16 von Führungsscheiben 15 aufgenommen. Diese sind in Bohrungen der Zahnringe 14 axial gesichert, aber drehbar gehalten. Über die Zahnringe 14 bzw. derén Verzahnungen 14a und die verzahnten Abschnitte 13 der Profilrollen 10 erfolgt eine Synchronisierung der Profilrollen 10 bezüglich des Eingriffs ihres Gewindes 11 in das von Spindel 2 und Mutternkörper 6.

Der Mutternkörper 6 ist mit einer Zentrierfläche 18 versehen, auf welcher das Dämpfungselement 7 mit einer entsprechenden Zentrierfläche 19 ausgerichtet, aber in Drehrichtung einstellbar aufgenommen ist. Das Dämpfungselement 7 ist beispielswéi-se durch Schrauben am Mutternkörper 6 festgelegt. Das Dämpfungselement 7 weist eine Bohrung 17 auf, die mit einem Gewinde 21 versehen ist. Das Gewinde 21 ist mit einer Steigung und Ganganzahl versehen, welche denen des Gewindes 5 der Spindel 2 entsprechen. Die Gänge des Gewindes 21

der Bohrung 17 des Dämpfungselementes 7 greifen in die Lücken der Gänge des Gewindes 5 der Spindel 2 ein, ihre Flanken 22 weisen jedoch einen Abstand zu den Flanken 23 des Gewindes 5 der Spindel 2 auf, so dass sich ein Laufspalt S bildet, der in der Grössenordnung zwischen 0,003 mm und 0,02 mm liegt. Dies gilt auch für die Abstände der Spitzen und Täler der Gewindegänge zueinander. Diesem Spalt wird Schmieröl über einen Zuleitungskanal 20 als Dämpfungsflüssigkeit durch eine Zuleitung 9a von der Versorgungseinheit 9 (siehe Fig. 1) zugeführt. Der Zuleitungskanal 20 mündet etwa mittig der Länge L der Bohrung 17. Bei der axialen Bewegung des Dämpfungselementes 7 zusammen mit dem Mutternkörper 6 entlang der Spindel 2 erfolgt eine Quetschung der im Laufspalt S befindlichen Flüssigkeit, wenn Schwingungen auftreten. Diese werden dadurch gedämpft. Der Laufspalt S kann durch Verdrehung des Dämpfungselementes 7 gegenüber dem Mutternkörper 6 verändert werden.

Der einzige Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 zu dem nach Fig. 4 besteht darin, dass das Dämpfungselement 7 gemäss Fig. 4 Bestandteil des Mutternkörpers 6 ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Profilrollen 10 nur einseitig in Eingriff zur Verzahnung 14a eines Zahnringes 14 sind.

Claims

Patentansprüche

1. Rollengewindetrieb mit einer auf ihrer Aussenfläche mit Gewinde versehenen Spindel, mit einem Mutternkörper, der eine profilierte Bohrung aufweist, die im Durchmesser grösser bemessen ist als die Spindel, und mit mehreren umfangsverteilt zwischen der Spindel und dem Mutternkörper angeordneten Profilrollen, deren Profil sowohl mit dem Gewinde der Spindel als auch dem Profil des Mutternkörpers in Eingriff ist, und wobei die Profilrollen einander gegenüber auf Umfangsabstand synchronisiert rotierend gehalten sind und die Gewindespindel zur Verstellung des Mutternkörpers antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mutternkörper (6) ein Dämpfungselement (7) zugeordnet ist, welches mit einer Bohrung (17) die mit Gewinde (5) versehene Aussenfläche der Spindel (2) mit einem Laufspalt (S) umschliesst, und dass der Laufspalt (S) über einen Zuleitungskanal (20) mit einer Dämpfungsflüssigkeit versorgbar ist, wobei die Bohrung (17) des Dämpfungselementes (7) mit einem Gewinde (21) versehen ist, dessen Flanken (22) um den Laufspalt (S) zu den Flanken (23) des Gewindes (5) der Spindel (2) beabstandet sind.

2. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (7) einstückig mit dem Mutternkörper (6) ausgebildet ist.

3. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (7) ein separates Bauteil ist, welches am Mutternkörper (6) zentriert ist.

4. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufspalt (S) zwischen 0,003 mm und 0,02 mm beträgt.

5. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, dass der Zuleitungskanal (20) über eine Versorgungseinheit (9) mit der Dämpfungsflüssigkeit versorgbar ist.

6. Rollengewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsflüssigkeit von dem zur Schmierung der Spindel (2) und der Profilrollen (10) und des Mutternkörpers (6) vorgesehenen Schmieröl dargestellt ist.

7. Rollengewindetrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung mit der Dämpfungsflüssigkeit in zeitlichen Abständen als Impuls erfolgt.

8. Rollengewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (7) aus Messing besteht.

9. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuleitungskanal (20) mittig der Längenerstreckung der Bohrung (17) angeordnet ist.

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