CH685571A5

CH685571A5 - Roller screw.

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: FR2673255A1; FR2673255B1; DE4114082A1

Description

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Beschreibung description

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. The invention relates to a roller screw drive with a threaded spindle on its outer surface, with a nut body that has a profiled bore that is larger in diameter than the spindle, and with a plurality of circumferentially distributed profile rollers arranged between the spindle and the nut body, the profile of which is engaged with both the thread of the spindle and the profile of the nut body, and wherein the profile rollers are kept rotating relative to one another in a synchronized manner at the circumferential distance and the threaded spindle can be driven to adjust the nut body.

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. Such a roller screw drive is described, for example, in the company publication "Roller screw drives" from INA Lineartechnik oHG, art. 204643-1 / RGT D 08.89 10. These are used for moving machine parts, for example for processing machines, in which a processing tool is moved along a guide track. Axial vibrations acting on the spindle are transmitted to the adjustable nut body. From this, in turn, the vibrations are transferred to the tool to be adjusted. The vibrations transmitted to the tool can lead to inaccuracies in machining with regard to surface quality and positioning accuracy.

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. The invention has for its object to provide a roller screw drive, in which vibrations acting on one of the two components involved, namely the spindle or the nut body, are not transmitted or substantially reduced to the other component.

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. This object is achieved according to the invention in that a damping element is assigned to the nut body, which encloses a bore, the threaded outer surface of the spindle with a running gap, and that the running gap can be supplied with a damping fluid via a feed channel, the bore of the damping element is provided with a thread, the flanks of which are spaced around the running gap from the flanks of the thread of the spindle.

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 The advantage of this design is that vibrations that are exerted on one of the two components are only transmitted to the other component in a damped manner. A narrow parallel gap results between the outer surface of the threaded portion of the spindle, which is profiled as threads, and the bore. When the parts move axially relative to one another, a damping squeeze effect occurs in the gaps with respect to the damping fluid. The vibration damping has a positive effect on the surface quality of the parts to be machined and on the service life of tools when using a roller screw drive, for example in processing machines. Another advantage is that, for example, in the event of an overload, the thread of the bore itself comes into contact with that of the spindle and thus one

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. Damage to the components serving to transmit the axial movement, for example the profile rollers, is prevented. In addition, the running gap also acts as a seal for the interior of the nut body in which the profile rollers are housed. Due to the closely spaced turns of the thread of the spindle and damping element and the symmetrical structure of the thread profile, there is constant damping behavior over the entire adjustment length. In addition, since threads with a relatively shallow depth of thread are involved, an effective gap for damping is also formed. In addition, the turns form a reservoir of damping fluid.

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. In a further embodiment it is provided that the damping element is formed in one piece with the nut body. However, it is also possible to design the damping element as a separate component and to attach it to the nut body in a centered but rotatably adjustable manner. This enables a subsequent precise adjustment of the damping element and thus of the damping gap with its thread relative to the thread of the spindle by twisting.

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 order to achieve effective damping, the running gap is designed in the order of magnitude of 0.003 mm to 0.02 mm. The smaller the damping gap, the greater the damping.

In weiterer Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgeschlagen, als Dämpfungsflüssigkeit das zur Schmierung des Rollengewindetriebes vorgesehene Schmieröl oder Gleitbahnöl zu nutzen. In a further embodiment of this invention, it is proposed to use the lubricating oil or slideway oil provided for lubricating the roller screw drive as the damping liquid.

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. The damping fluid is preferably supplied via a supply unit which is connected to the supply duct. Because only very little damping fluid is pressed out of the running gap, lubrication or supply at intervals will suffice as impulses.

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. A particularly favorable behavior in the case of overstressing results with a damping element made of brass. This prevents damage to the thread of the spindle even if the damping element comes into contact with it.

Bevorzugt ist der Zuleitungskanal mittig der Längserstreckung der Bohrung angeordnet. Hierdurch wird für beide Bewegungsrichtungen eine symmetrische Gestaltung des Dämpfungsverhaltens erreicht. The feed channel is preferably arranged in the center of the longitudinal extent of the bore. This achieves a symmetrical design of the damping behavior for both directions of movement.

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. The solution according to the invention can be used both in roller screw drives in which the profile rollers are provided with circumferential parallel grooves, and in those in which the profile rollers are provided with a thread which matches the thread of the spindle.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele sowie der schematische Aufbau eines Rollengewindetriebes sind in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erläutert. Two preferred exemplary embodiments and the schematic structure of a roller screw drive are shown in the drawing and explained in more detail with reference to the same.

Es zeigt It shows

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Rollengewindetriebs, 1 schematically shows the structure of a roller screw drive,

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Fig. 2 die entlang der Spindel bewegbare Einheit aus Mutternkörper und Dämpfungselement im Längsschnitt, 2 the unit of nut body and damping element movable along the spindle in longitudinal section,

Fig. 2a ein Detail Z gemäss Fig. 2 bezüglich der Laufspaltausbildung des Dämpfungselementes, 2a shows a detail Z according to FIG. 2 with regard to the formation of the gap of the damping element

Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie III-III von Fig. 2 und Fig. 3 shows a cross section along the section line III-III of Fig. 2 and

Fig. 4 einen Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform, bei der Dämpfungselement und Mutternkörper einstückig ausgebildet sind. Fig. 4 is a longitudinal section of a modified embodiment in which the damping element and nut body are integrally formed.

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. 1 shows the roller screw drive 1 as a diagram. This has a spindle 2 which is arranged in a fixed bearing 3 and in a floating bearing 4 so as to be rotatable about the axis of rotation X-X. The spindle 2 is provided with thread 5. On the threaded portion 5 of the spindle 2, the nut body 6 is adjustable together with the damping element 7 in the axial direction. The damping element 7 can be supplied with damping fluid via a feed line 9a from a supply unit 9.

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. 2, 2a and 3 it can be seen that the nut body 6 has a threaded bore 8. This bore 8 is larger in diameter than the outer diameter of the spindle 2 in the region of its threaded section 5. In the radial annular space between the bore 8 of the nut body 6 and the threaded portion 5 of the spindle 2 a plurality of profile rollers 10 are arranged circumferentially, which are provided on their outer surface with thread 11. The thread 11 of the profile rollers 10 corresponds in terms of pitch and size to the thread 5 of the spindle and the profile of the bore 8 of the nut body 6 designed as a thread. The thread 11 of the profile rollers 10 is in line with that of the spindle 2 and that of the bore 8 of the nut body 6 in Intervention. A toothed section 13 and a pin 12 axially adjoin the thread 11 of the profile rollers 10 at both ends. The two toothed sections 13 each engage the toothing 14a of a toothed ring 14. The two toothed rings 14 are inserted into the nut body 6 from the ends. The pins 12 of the profile rollers 10 are received in guide bores 16 arranged around the circumference of guide disks 15. These are axially secured in bores of the toothed rings 14, but are rotatably held. Via the toothed rings 14 or their toothings 14a and the toothed sections 13 of the profile rollers 10, the profile rollers 10 are synchronized with regard to the engagement of their thread 11 in the spindle 2 and nut body 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 The nut body 6 is provided with a centering surface 18 on which the damping element 7 is aligned with a corresponding centering surface 19, but is accommodated in an adjustable manner in the direction of rotation. The damping element 7 is fixed, for example, by screws on the nut body 6. The damping element 7 has a bore 17 which is provided with a thread 21. The thread 21 is provided with a pitch and number of threads which correspond to those of the thread 5 of the spindle 2. The threads of the thread 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. the bore 17 of the damping element 7 engage in the gaps of the threads of the thread 5 of the spindle 2, but their flanks 22 are at a distance from the flanks 23 of the thread 5 of the spindle 2, so that a running gap S forms in the Of the order of magnitude between 0.003 mm and 0.02 mm. This also applies to the distances between the peaks and valleys of the threads. Lubricating oil is supplied to this gap via a supply channel 20 as a damping liquid through a supply line 9a from the supply unit 9 (see FIG. 1). The feed channel 20 opens approximately in the middle of the length L of the bore 17. When the damping element 7 moves axially together with the nut body 6 along the spindle 2, the liquid in the running gap S is squeezed when vibrations occur. This dampens them. The running gap S can be changed by rotating the damping element 7 relative to the nut body 6.

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. The only difference between the embodiment according to FIGS. 2 and 3 to that according to FIG. 4 is that the damping element 7 according to FIG. 4 is part of the nut body 6. Another difference is that the profile rollers 10 are only engaged on one side with the toothing 14a of a toothed ring 14.

Claims

1.Roll screw drive with a threaded spindle on its outer surface, with a nut body that has a profiled bore which is larger in diameter than the spindle, and with several circumferentially distributed profile rollers arranged between the spindle and the nut body, the profile of which also includes the thread of the spindle as well as the profile of the nut body is engaged, and wherein the profile rollers are kept rotationally synchronized relative to each other and circumferentially spaced and the threaded spindle can be driven to adjust the nut body, characterized in that the nut body (6) has a damping element (7) is assigned, which surrounds the threaded outer surface of the spindle (2) with a bore (17) with a running gap (S) and that the running gap (S) can be supplied with a damping fluid via a feed channel (20), wherein the bore (17) of the damping element (7) with a thread (21) is provided, the flanks (22) of which are spaced around the running gap (S) from the flanks (23) of the thread (5) of the spindle (2).

2. Roller screw drive according to claim 1, characterized in that the damping element (7) is integrally formed with the nut body (6).

3. Roller screw drive according to claim 1, characterized in that the damping element (7) is a separate component which is centered on the nut body (6).

4. Roller screw drive according to claim 1, characterized in that the running gap (S) is between 0.003 mm and 0.02 mm.

5. Roller screw drive according to claim 1, characterized

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characterized in that the supply channel (20) can be supplied with the damping liquid via a supply unit (9).

6. Roller screw drive according to one of claims 1 or 5, characterized in that the damping fluid is provided by the lubricating oil provided for lubricating the spindle (2) and the profile rollers (10) and the nut body (6).

7. Roller screw drive according to claim 5, characterized in that the supply of the damping liquid takes place at intervals as a pulse.

8. Roller screw drive according to claim 3, characterized in that the damping element (7) consists of brass.

9. Roller screw drive according to claim 1, characterized in that the supply channel (20) is arranged centrally of the length extension of the bore (17).

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