CH711765A2 - Mutterkörper für einen Kugelgewindetrieb sowie Kugelgewindetrieb mit einem solchen Mutterkörper. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mutterkörper für einen Kugelgewindetrieb. Weiter betrifft die die Erfindung einen Kugelgewindetrieb (5), umfassend eine Gewindespindel mit mindestens einem Gewindegang, die für jeden Gewindegang schraubenförmig verlaufende äussere Gewindenuten aufweist, wobei benachbart liegende äussere Gewindenuten durch Stege getrennt sind, mit einem Mutterkörper (20), in dem innere Gewindenuten (21a bis 21c) angeordnet sind, die spiegelbildlich zu den äusseren Gewindenuten der Gewindespindel verlaufende Gewindeteile (31a bis 31c) aufweisen, welche mit den äusseren Gewindenuten der Gewindespindel schraubenförmig verlaufende Kugellaufkanäle bilden, in denen eine Vielzahl von Kugeln aufgenommen ist, und mit im Mutterkörper (20) angeordneten Umlenkeinrichtungen, die die schraubenförmig verlaufenden Kugellaufkanäle zu geschlossenen Kugellaufkanälen ergänzen. In der Wandung des Mutterkörpers (20) ist mindestens ein radial umlaufender Hohlraum (40) zur Aufnahme eines Schmierstoffs ausgebildet, der über mindestens einen Kanal (42; 42´) mit mindestens einer inneren Gewindenut (21a bis 21c) verbunden ist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein Kugelgewindetrieb umfasst eine Gewindespindel, eine Mutter und eine Vielzahl von Kugeln. Ein derartiger Kugelgewindetrieb ist z.B. aus der DE 3 930 900 A1 bekannt. In dem einstückigen Mutterkörper sind Umlenkeinrichtungen vorhanden, welche die schraubenförmig verlaufenden Kugellaufkanäle zu geschlossenen Kugellaufkanälen ergänzen. Dieser Mutterkörper ist ein massives Bauteil, dessen Eigengewicht und Massenträgheit relativ hoch sind. Ausserdem ist die Lebensdauer solcher Kugelgewindetrieb nicht immer befriedigend, weil vor allem kleine Kugelgewindetrieben aus Platz- und Kostengründen vom Hersteller mit einer sogenannten Dauerschmierung ausgeliefert werden. In verschiedenen Anwendungen ist diese Dauerschmierung nicht ausreichend. Das Nachschmieren des Kugelgewindetriebs ist insbesondere bei kleinen Kugelgewindeantrieben oft unmöglich oder sehr zeitaufwändig.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kugelgewindeantrieb mit verbesserten dynamischen Eigenschaften und Belastbarkeit sowie einer erhöhten Lebensdauer des Kugelgewindetriebs bereitzustellen.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in dem Mutterkörper mindestens ein Hohlraum ausgebildet ist. Dieser Hohlraum führt zu einer Reduktion des Eigengewichts und in Folge dessen geringeren Massenträgheit. Dies wirkt sich positiv auf die dynamischen Eigenschaften aus.

[0005] Wenn der mindestens eine Hohltraum über mindestens einen Kanal mit mindestens einer Gewindenut verbunden ist, kann er gleichzeitig als Reservoir zur Aufnahme von Schmierstoff zur Schmierung des Kugelgewindetriebs dienen. In Folge dessen reicht der Schmierstoffvorrat für eine gleichbleibend gute Schmierung des Kugelgewindetriebs über eine lange Zeit und in Folge dessen verlängert sich die Lebensdauer des Kugelgewindetriebs erheblich. In manchen Anwendungsfällen kann nur wegen der verbesserten Schmierung ohne Nachteile bei der Belastbarkeit und der Lebensdauer eine kleinere Baugrösse eines Kugelgewindetriebs eingesetzt werden. Dadurch werden erhebliche Kosten eingespart, der benötigte Bauraum verringert sich ebenso wie die Massenträgheit des gesamten Kugelgewindetriebs.

[0006] Anstatt Fett können auch andere Schmierstoffe oder Zusatzstoffe (z.B. Additive oder Korrosionsschutzmittel) in den Hohlraum eingefüllt werden.

[0007] In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Hohlraum mindestens eine Öffnung nach aussen aufweist. Das bedeutet, dass bei Bedarf Schmierstoff durch die Öffnung nachgefüllt werden kann, um eine hinreichend gute Schmierung des Kugelgewindetriebs weiterhin zu ermöglichen. Dies kann bei sehr kleinen Muttern mit Hilfe einer mit Fett gefüllten Spritze oder einer Fettpresse geschehen.

[0008] Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass die Öffnung verschliessbar ist. Vorzugsweise wird die Öffnung mit einem Kunststoff-Stopfen verschlossen, der in die Öffnung hineingedrückt wird. Auch eine Schraubverbindung zum Ver-schliessen ist denkbar. Damit wird verhindert, dass Schmierstoff bspw. durch die Fliehkraft bei der Drehung wieder aus dem Mutterkörper herausfliesst.

[0009] Ferner wird vorgeschlagen, dass der Kugelgewindetrieb mehrgängig ausgebildet ist. Damit können Gewindetriebe mit hohen Stellgeschwindigkeiten realisiert werden, die eine besonders gute Schmierung verlangen.

[0010] Ausserdem wird vorgeschlagen, dass der Mutterkörper in einem generativen Fertigungsverfahren herstellbar ist. Eine solche Fertigung erfolgt direkt auf der Basis von computergenerierten Datenmodellen (CAD) aus Pulver, Flüssigkeiten, bandförmigem oder drahtförmigem Ausgangsmaterial mittels physikalischer und/oder chemischer Prozesse.

Ein besonderer Vorteil generativer Verfahren im Zusammenhang mit der beanspruchten Erfindung ist darin zu sehen, dass die Geometrie der erfindungsgemässen als Schmierstoffreservoire dienenden Hohlräume fast keinen Restriktionen unterliegt. Ausserdem führen die Hohlräume nicht zu einer Verlängerung, sondern zu einer Verkürzung der Herstellungsdauer einer erfindungsgemässen Mutter, weil das Bauteil weniger Material benötigt.

[0011] Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass das generative Fertigungsverfahren ein Selektives Lasersinterverfahren (SLS) ist. Beim Selektiven Lasersintern werden räumliche Strukturen, wie z.B. die Form des Mutterkörpers mit dem Hohlraum, durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff (Metall, Keramik oder Kunststoff) hergestellt, wobei das Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut wird. Dabei sind komplizierte Geometrien ohne grossen Zusatzaufwand herstellbar. Alternativ kann die Mutter auch in einem sogenannten 3D-Drucker, z.B. als Stereolithografie-Teil, aus Kunststoff hergestellt werden.

[0012] Alternativ kann die Herstellung auch durch selektives Laserschmelzen (SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM) erfolgen.

[0013] Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines bekannten Kugelgewindetriebs;

Fig. 2 einen Ouerschnitt durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 entlang der Linie ll-ll; und

Claims (8)

Fig. 3 einen Mutterkörper aus den Fig. 1 und 2 in einer erfindungsgemässen Ausbildung in einem Längsschnitt. [0014] Ein in Fig. 1 beispielhaft dargestellter eingängiger Kugelgewindetrieb 5 besteht aus einer Gewindespindel 10 und einem Mutterkörper 20. Die Gewindespindel 10 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel einen (äusseren) Gewindegang 11. Der Gewindegang 11 bildet ein schraubenförmiges Aussengewinde der Gewindespindel 10. Der Kugelgewindetrieb 5 kann auch mehrgängig sein. [0015] Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 entlang der Linie ll-ll. In der Fig. 2 sind ein Gewindegang 21a und ein Umlenkteil 32a sichtbar. Der Umlenkteil 32a kann integraler Bestandteil des Mutterkörpers 20 sein. [0016] Weil die Funktion eines Kugelgewindetriebs dem einschlägigen Fachmann wohl bekannt ist, wird im Folgenden auf eine Beschreibung verzichtet und stattdessen auf die bereits erwähnte DE 3 930 900 A1 verwiesen. [0017] Fig. 3 zeigt den Mutterkörper 20 in einer erfindungsgemässen Ausbildung in einem Längsschnitt. Dabei ist im Innern des Mutterkörpers 20 mindestens ein Hohlraum 40 ausgebildet, der vorzugsweise als umlaufender Ringraum ausgebildet und konzentrisch zu dem Gewindegang 21 angeordnet ist. [0018] Um das Volumen des Hohlraums 40 zu maximieren, ist die Erstreckung des Hohlraums 40 etwa gleich oder grösser als die Länge des Gewindegangs 21. Der Hohlraum 40 ist erfindungsgemäss zur Aufnahme eines Schmierstoffs, eines Additivs oder eines Korrosionsschutzmittels vorgesehen. [0019] Der Hohlraum 40 ist über mindestens einen Kanal 42 mit mindestens dem Gewindegang 21 oder bei mehrgängigen Gewinden mit jedem Gewindegang verbunden. Eine besonders gute und gleichmässige Verteilung des Schmierstoffs wird erreicht, wenn weitere Kanäle 42' den Hohlraum 40 mit dem oder den Gewindegängen 21 verbinden. Dadurch wird auch erreicht, dass die Schmierstoffversorgung unabhängig von der späteren Einbaulage (horizontal, vertikal, schräg) des Kugelgewindetriebs ist. [0020] Der Hohlraum 40 weist optional an einer oder mehreren Stellen mindestens eine Öffnung 44 auf. Fig. 3 zeigt zwei Öffnungen 44, die vorzugsweise diametral angeordnet sind. Die Öffnungen 44 können aber im Grunde an jeder beliebigen Position am Umfang des Mutterkörpers 20 angeordnet sein. [0021] Die Öffnung 44 dient dazu, den Schmierstoff in den Hohlraum 40 einzubringen, z.B. mit einer Fettpresse. Der Schmierstoff kann durch eine der Öffnungen 44 auch bei bereits in Betrieb befindlichen Kugelgewindetrieben 5 nachgefüllt werden. Damit der im Hohlraum 40 eingebrachte Schmierstoff, insbesondere bei der Rotation des Mutterkörpers 20, nicht aus dem Hohlraum 40 austreten kann, ist die Öffnung 44 verschMessbar, insbesondere mit einem Stopfen aus Kunststoff verschliessbar. Auch ein Schraubverschluss ist denkbar. [0022] Der Mutterkörper 20 wird vorzugsweise in einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt. Besonders geeignet ist Selektives Lasersintern. Selektives Lasersintern ist bekanntes ein Verfahren, um räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff (Metall, Keramik oder Kunststoff) herzustellen. Dabei wird das Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut; es sind keine Stützstrukturen nötig. Patentansprüche

1. Mutterkörper (20) für einen Kugelgewindetrieb (5), umfassend mindestens einen Gewindegang (21a) und mindestens eine optionale Umlenkeinrichtung (32a), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mutterkörper (20) mindestens ein Hohlraum (40) ausgebildet ist.

2. Mutterkörper (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (40) zur Aufnahme eines Schmierstoffs ausgebildet ist, und dass der mindestens eine Hohlraum (40) über mindestens einen Kanal (42; 42 ) mit mindestens einem Gewindegang (21a) verbunden ist.

3. Mutterkörper (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (40) mindestens eine Öffnung (44) nach aussen aufweist.

4. Mutterkörper (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (44) verschliessbar ist.

5. Mutterkörper (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass deroder die Hohlräume (40) ringförmig und/oder konzentrisch zu dem Gewindegang (21a) angeordnet sind.

6. Mutterkörper (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mutterkörper (20) mit einem generativen Fertigungsverfahren herstellbar ist.

7. Kugelgewindetrieb (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das generative Fertigungsverfahren ein Selektives Lasersinterverfahren, Stereolithografie, selektives Laserschmelzen (SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM) ist.

8. Kugelgewindetrieb (5), umfassend eine Gewindespindel (10), einen Mutterkörper (20) und eine Vielzahl von Kugeln (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Mutterkörper (20) ein Mutterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.