CS243354B1

CS243354B1 - Clearance deflection device and continuous prestressing of a pair of matrices

Info

Publication number: CS243354B1
Application number: CS851426A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Trojanek; Tomas Podborsky
Original assignee: Jaroslav Trojanek; Tomas Podborsky
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS142685A1

Abstract

Zařízení pro vymezování vůle a plynulé stávání předpátí dvojice matic je určeno především pro kuliSkové šroubové převody přímočarého pohybu v rotační a naopak. Zařízení pro vymezováni vůle a plynulé stávání dvojice matic ja konstruováno tak, Se obá matice jsou uloženy svými přírubami, obrácenými proti sobá, ve společném nosném pouzdru. V nosném pouzdru je mimoosová umístěna nejméně jedna dvojice stavácích Šroubů, které působí na rovinné plochy, vytvořené na Části obvodu matice.The device for limiting the clearance and smoothly adjusting the preload of a pair of nuts is intended primarily for ball screw transmissions of linear motion into rotary motion and vice versa. The device for limiting the clearance and smoothly adjusting the preload of a pair of nuts is constructed in such a way that both nuts are mounted with their flanges facing each other in a common support housing. In the support housing, at least one pair of adjusting screws is placed off-axis, which act on flat surfaces formed on a part of the circumference of the nut.

Description

(54) Zařízeni pro vymezováni vůle a plynulá stávání předpětí dvojice matic(54) Apparatus for defining the clearance and the smooth standing of the preload of a pair of nuts

Zařízení pro vymezování vůle a plynulé stávání předpátí dvojice matic je určeno především pro kuliSkové šroubové převody přímočarého pohybu v rotační a naopak.The device for defining the backlash and the continuous standing of the preload of a pair of nuts is designed primarily for spiral screw transmissions of linear motion in rotary motion and vice versa.

Zařízení pro vymezováni vůle a plynulé stávání dvojice matic ja konstruováno tak,A device for defining the clearance and the continuous standing of a pair of nuts is designed so that:

Se obá matice jsou uloženy svými přírubami, obrácenými proti sobá, ve společném nosném pouzdru. V nosném pouzdru je mimoosová umístěna nejméně jedna dvojice stavácích Šroubů, které působí na rovinné plochy, vytvořené na Části obvodu matice.Both nuts are supported by their flanges facing each other in a common support sleeve. At least one pair of setscrews, which act on planar surfaces formed on the part of the circumference of the nut, is located in the support sleeve.

« 8 Ϊ & 7«8 Ϊ & 7

Obr. fGiant. F

Vynález se týká zařízeni pro vymezování vůle a plynulé stavění předpétí dvojice matic zejména kuličkového Šroubového převodu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for defining a clearance and for continuously adjusting the preload of a pair of nuts, in particular a ball screw transmission.

Pro nejnáročnějši aplikace kuličkových šroubových převodů, u nichž se k přenosu sil mezi závitem šroubu a maticí využívá odvalujících se kuliček, se pro vyloučení vůle v převodu a pro zajištění optimální tuhosti a přesnosti kinematické přeměny rotačního pohybu v pohyb translační nebo naopak, používá uspořádání s dvojicí kuličkových matic, které jsou vzájemně vůči sobě předepnuty.For the most demanding ball screw applications where rolling balls are used to transfer forces between the screw thread and the nut, a twin arrangement is used to eliminate the play in the transmission and to ensure optimum stiffness and accuracy of the kinematic conversion of the rotary motion to the translational motion. ball nuts that are preloaded relative to each other.

Konstrukčně nejjednodušší, běžně používaný způsob předepínéní dvojice kuličkových matic spočívá v tom, že obě matice jsou na šroubu, případně v nosná áčsti, uloženy vzájemně neotočně a mezi jejich přiléhající čela, případně mezi čelo příruby jedné z kuličkových matic a čelo nosného pouzdra je vložen llcovacl kroužek, který může být i dělený a změnou jeho tloušlky se nastavuje potřebná velikost axiálního předpětí obou matic.The simplest construction method used for preloading a pair of ball nuts is that the two nuts are mounted non-rotatably relative to each other and between adjacent faces or between the flange face of one of the ball nuts and the face of the bearing sleeve. the ring, which can also be divided and by changing its thickness, adjusts the required amount of axial preload of both nuts.

Zásadní nevýhodou tohoto provedení je skutečnost, Se pro nastavení předpětí je nutná dolícovat tento kroužek při konečná montáži kuličkového šroubového převodu. Při případná úpravě nebo dostavení předpětí v provozu je nutná celý proces zopakovat, což nezbytně vyžaduje úplnou demontáž převodu a na něj navázaných částí stroje.A major disadvantage of this embodiment is the fact that it is necessary to align this ring during the final assembly of the ball screw transmission to adjust the preload. If any preload is adjusted or set in operation, the entire process must be repeated, which necessitates a complete disassembly of the transmission and the machine parts connected to it.

Určitá montážní zjednodušení přináší konstrukční řešení s axiálně děleným stavěcím kroužkem, jehož protilehlá spirálová čelní plochy umožňují při vzájemném natočení obou dílů změnu jeho celková tloušlky, a tim změnu velikosti předpětí.A certain simplification of assembly is provided by the design with an axially split adjusting ring, whose opposing helical end faces allow the total thickness of the two parts to be altered when the two parts are rotated relative to one another, thereby changing the preload.

Toto nastaveni tlouělky lze však provést pouze v demontovaném stavu, takže nezbytnost celkové demontáže převodu při změně předpětí u tohoto provedení zůstává.However, this thickness adjustment can only be performed in the disassembled state, so that the overall disassembly of the gear when changing the preload remains with this embodiment.

Je však známa i celá řada konstrukčních řešení, která umožňují bu3 plynulá nebo jemně odstupňovaná stavění předpětí, bez nutnosti úplná demontáže kuličkového šroubového převodu. Jedna skupina těchto konstrukčních řešení je založena na principu, že obě kuličkové matice, neotočně uložené v nosném pouzdru, jsou pro vyvození předpětí axiálně stahovány např. předepínací maticí, přičemž se pro snížení velikosti dotahovacího momentu i diferenciálního účinku může použit další koncentrický závit o'rozdílném stoupání na vnitřním průměru předepínací matice a tělese jedná z kuličkových matic.However, a number of design solutions are known which allow either continuous or finely graded preloading without the need for a complete disassembly of the ball screw drive. One group of these designs is based on the principle that the two ball nuts, non-rotatably mounted in the carrier sleeve, are axially tightened to exert a pre-tensioning nut, for example, using a pre-tensioning nut to reduce the torque and differential effect. The pitch on the inner diameter of the prestressing nut and the housing is made of ball nuts.

Rovněž je známo konstrukční provedení stavění axiálního předpětí dvojice kuličkových matic uložených neotočně v nosném pouzdru, kde axiální předpětí je vyvozováno prstencovým klínem působícím na úkosové čelo jedné z kuličkových matic, příčně přestavovaným, radiálně orientovaným stavěcím šroubem.It is also known to design an axial preload of a pair of ball nuts mounted non-rotatably in a support sleeve, wherein the axial preload is exerted by an annular wedge acting on the bevel face of one of the ball nuts by a transversely adjusted, radially oriented set screw.

Je rovněž známo řešeni stavění předpětí hydrostatickým tlakem na plst axiálně rozepínající dvě kuličková matice, uložené neotočně v nosném pouzdru, přičemž velikost hydrostatického tlaku je vyvozována tlačným šroubem v tělese nosného pouzdra.It is also known to provide hydrostatic pressure biasing on a felt axially expanding two ball nuts mounted non-rotatably in the support sleeve, the amount of hydrostatic pressure being exerted by a thrust screw in the support sleeve body.

Další skupina známých konstrukčních řešení zařízeni k vyvození předpětí využívá principu relativního natáčení obou v nosném pouzdru axiálně neposuvných kuličkových matic. Vzájemná natočení těchto matic je pak například prováděno stavěcím šroubem přes sloupec kuliček uspořádaný na vnějším povrchu jedné z kuličkových matic.Another group of known design solutions for preloading devices utilizes the principle of relative rotation of both axially non-movable ball nuts in the support sleeve. The relative rotation of these nuts is then performed, for example, by an adjusting screw over a column of balls arranged on the outer surface of one of the ball nuts.

Další známá řešení tohoto konstrukčního principu využívají k relativnímu předepínacíou natáčení matic různého uspořádání samosvorných ozubených převodů jmenovitě šnekových.Other known solutions of this design principle make use of different types of self-locking gearings, namely worm gearboxes, for the relative preload rotation of the nuts.

Velkou skupinu známých řešení pro nastavování předpětí představují konstrukce s axiálně neposuvnými maticemi, které se při předepínéní vzájemně natáčí působením vnějšího momentu /klíčem/, přičemž takto nastavená velikost předpětí je zajišlována ozubenými fixačními kroužky nebo jinými elementy, zasouvanými do jemného ozubení, vytvořeného na obou maticích, případně na jedné z nich a r.a nosném pouzdře.A large group of known preload adjustment solutions are axially non-sliding nut designs that rotate relative to each other when preloaded by an external torque (wrench), the preload being set by the toothed fixing rings or other fine-toothed elements formed on both nuts or on one of them and a carrying case.

V těchto případech se pak s výhodou pro jemné nastavení využívá diferenciálního účinku rozdílného počtu zubů pro obě ozubeni. Další známé konstrukční řečení zařízení pro nastavování předpětí vzájemným natáčením axiálně neposuvných matic působením vnějěího momentu využívá pro zajiětění předepnuté polohy třecího účinku klínového blokovacího členu, uspořádaného mezi oběma maticemi.In these cases, the differential effect of a different number of teeth for both teeth is preferably used for fine adjustment. Another known design of the device for adjusting the preload by rotating the axially non-sliding nuts under the action of an external torque uses a wedge locking member disposed between the two nuts to provide a preloaded position.

Všechna výše zmíněná zařízení pro stavění velikosti předpětí dvojice kuličkových matic vyžadují pro zajištění svého funkčního účinku doplnění kuličkového šroubového převodu dalšími součástmi, přičemž základní části převodu je nezbytné doplnit o další funkční, technologicky náročné plochy, jako jsou ozubení, závity, úkosy a podobně, což ve značné míře komplikuje konstrukční provedeni a zvyšuje pracnost výroby.All of the aforementioned preload-setting devices of a pair of ball nuts require additional components for the ball screw drive to function, and additional functional, technologically demanding surfaces such as gearing, threads, bevels and the like need to be added to the basic parts of the gear. considerably complicates the constructional design and increases manufacturing effort.

ha druhé straně si zabudování těchto funkčních mechanismů zařízení pro stavění předpští vyžaduje další prostor, takže kuličkové šroubové převody se zařízeními pro stavěni předpě¹ £ výše popsaných koncepcí vykazují obvykle podstatně větší vnější rozměry než základní provedení převodů bez tohoto zařízení.ha other hand incorporating these mechanisms functional device předpští construction requires additional space so that the ball screw gears with devices for stopping ^one £ preload concepts described above usually have a substantially larger outer dimensions than the basic transfers are made without this equipment.

Uvedené nevýhody stávajících řešení zařízení pro stavění předpětí a vymezování vůle u kuličkových šroubových převodů v podstatné míře odstraňuje zařízení pro vymezování vůle a plynulé stavění předpětí dvojice matic podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že matice šroubu jsou opatřeny přírubami, kterými jsou uloženy proti sobě ve společném nosném pouzdru tak, že se čelní plochy přírub opírají o středový nákružek nosného pouzdra, přičemž alespoň proti jedné přírubě je v nosném pouzdru uspořádána dvojice mimoosově umístěných, navzájem rovnoběžných stavěčích šroubů, jejichž čela jenu ve styku a rovinnými plochami, vytvořenými na části obvodu matice rovnoběžné s osou závitu kuličkového šroubu. Vzájemně odlehlé čelní plochy přírub obou matic jsou ve styku s opěrnými kroužky, upevněnými na vnějších čelech nosného pouzdra.These disadvantages of existing solutions of the preload and clearance adjusting device in ball screw drives substantially eliminate the clearance deflection and continuous preload adjusting device of a pair of nuts according to the invention in that the bolt nuts are provided with flanges against each other in a common support sleeve, such that the faces of the flanges are supported on the central collar of the support sleeve, wherein at least one flange is provided in the support sleeve with a pair of off-axis parallel, parallel set screws with yen faces in contact and planar surfaces nuts parallel to the thread axis of the ball screw. The mutually spaced faces of the flanges of the two nuts are in contact with support rings mounted on the outer faces of the support sleeve.

Zařízení pro vymezování vůle a plynulá stavěná předpětí dvojice matic, provedená podle vynálezu, je konstrukčně jednoduchá a technologicky zcela nenáročná. Vnější rozměry šroubového převodu se prakticky neliší od provedení s nastavitelným předpětím.The device for defining the clearance and the continuous pre-tensioning of the pair of nuts provided according to the invention is simple in construction and technologically undemanding. The external dimensions of the helical gearbox are virtually no different from those with adjustable bias.

Základní provedení je možná jednoduchým způsobem modifikovat na provedení, která lze. jednoduše přeeeřídit tak, aby bylo možná využívat obou funkčních boků závitového profilu matic a zvýšit tak životnost šroubového převodu.The basic design can be modified in a simple manner to the design that can be used. simply re-adjust to allow both functional flanks of the threaded profile of the nuts to be used and thus increase the service life of the helical gear.

Dvě příkladná provedení zařízená pro vymezování vůle a plynulá stavění předpětí dvojice matic podle vynálezu jsou schematicky znázorněna na výkresech, kde na obr. 1 je základní provedení v osovém řezu a na obr. 2 totéž provedení v příčnám, částečném řezu v rovině E - F a obr. 3 představuje modifikovaná provedení v osovém řezu.Two exemplary embodiments provided for defining the clearance and stepless preloading of a pair of nuts according to the invention are schematically shown in the drawings, wherein FIG. 1 shows the basic embodiment in axial section and FIG. 2 the same embodiment in transverse, partial section in the E-F plane; Fig. 3 shows modified axial sectional embodiments.

Na šroubu X jsou uloženy prostřednictvím kuliček X dvě matice 2, opatřená na při vrácených stranách přírubami i_. Přísady matic χ jsou uloženy ve společném nosném pouzdru £. Čelní plochy χ obou přírub i se opírají o středový nákružek 2 nosného pouzdra £.Two nuts 2 are provided on the screw X by means of balls X, provided with flanges 7 on the return sides. The nut additions χ are housed in a common carrier sleeve 6. The faces χ of both flanges 1 are supported on the central collar 2 of the support sleeve 6.

Po celá dálce matic X je rovnoběžně s osou závitu vytvořena rovinná plocha JJ., na která jsou upevněny převáděcí příložky g recirkulačníeh obvodů kuliček χ. V rovině středu přírub χ obou matic X jsou v nosném pouzdru χ vytvořeny mimoosově umístěná, navzájem rovnoběžná závitové otvory, ve kterých jsou našroubovány stavěči šrouby g, která se svými čely 12 opírají o rovinnou plochu JJ, matic χ..A planar surface 11 is formed parallel to the thread axis along the distance X of the nuts X, on which the transfer sleeves g of the recirculating balls circumference χ are fastened. In the plane of the center of the flanges χ of the two nuts X, in the support sleeve χ there are formed off-axis mutually parallel threaded holes, in which the set screws g are screwed, which with their faces 12 rest on the flat surface J1, nuts χ.

U modifikovaného provedení dle obr. 3 se vnější čela JJ přírub i opírají o dosedací plochy opěrných kroužků 10 upevněných na vnější Čela nosného pouzdra ±.In the modified embodiment of FIG. 3, the outer faces 11 of the flanges 1 abut against the abutment surfaces of the support rings 10 mounted on the outer faces of the support sleeve.

Nastavování předpátí se provádí relativním pootočení· «atice 2 ve smyslu stoupáni závitu příslušným stavícím šroubem g po předchozím uvolnění druhého stavěcího šroubu g.The preload adjustment is performed by relative rotation of the conduit 2 in the sense of the thread pitch of the respective set screw g after the second set screw g has been released.

Tím se vyvodí osová předpětí mezi Sely středového nákružku 2 nosného pouzdra £, přilehlými závitovými boky obou matic 2t kuličkami χ a odpovídající boky závitu kuličkového šroubu χ. Nastavené velikost předpětí se zajistí dotažením druhého stavěcího šroubu g.In this way, axial biases are generated between the center flanges 2 of the support sleeve 4, the adjacent thread flanks of the two nuts 2t by the balls χ and the corresponding thread flanks of the ball screw χ. The set preload is set by tightening the second set screw g.

Na obr-. 3 je nakresleno modifikované provedení zařízení pro vymezování vůle a plynulé stávání předpětí dvojice kuličkových matic. V první fázi praktického nasazení je jeho funkce zcela totožná s funkci výše popsaného provedení. V této fázi funkce je tedy nastaveno osové předpéti mezi členy středového nákružku 2 nosného pouzdra £, přilehlými závitovými boky obou matic 2, kuličkami χ a odpovídajícími boky sévitu kuličkového šroubu χ.In FIG. 3 shows a modified embodiment of a device for defining a clearance and a continuous standing of a preload of a pair of ball nuts. In the first phase of practical application, its function is exactly the same as that of the embodiment described above. Thus, at this stage of operation, an axial bias is set between the center collar members 2 of the support sleeve 4, the adjacent thread flanks of the two nuts 2, the balls χ and the corresponding flanks of the ball screw χ.

Po patřičné provozní dobš, kdy lze předpokládat vyčerpání životnosti jednoho z boků závitu kuličkových matic £, tj. boků přilehlých k střednímu nákružku g nosného pouzdra i, se provede přeseřísenl tak, že se příslušnou dvojici stavěčích šroubů g vyvodí relativní pootočení jedné z kuličkových matic 2 proti smyslu stoupání kuličkového šroubu χ.After an appropriate operating time, when the service life of one of the flanks of the threads of the ball nuts 6, i.e. the flanks adjacent to the central collar g of the support sleeve 1, is expected to be exhausted. against the direction of ball screw pitch χ.

V tomto případě se uvedeným relativním natočením matle 2 vyvodí požadované osové předpětí mezi čely přídavných epšmých kroužků Xg, čelními plochami XX přírub J kuličkových můatio 2 ⁸ rovněž mezi závitovými boky obou kuličkových matic 2 odlehlými vůči vnitřnímu nákružku 2, kuličkami X a odpovídajícími boky závitu kuličkového šroubu χ.In this case, the relative rotation of the mat 2 results in the desired axial bias between the faces of the additional ephemeral rings Xg, the end faces XX of the flanges J of the ball mills 2 ⁸ also between the thread flanks of the two ball nuts 2 screw χ.

lim se dosáhne provozního využiti obou boků závitu kuličkových matic 2 ⁸ zvýší se jejich životnost teoreticky na dvojnásobek.lim is reached operational use of both flanks of ball nuts 2 ⁸ increases their service life theoretically doubled.

Claims

F & SDHiT OF THE INVENTION

Apparatus for defining a clearance and a smooth adjustment of a preload of a pair of nuts, in particular a ball screw transmission, characterized in that the nuts (2) of the screw (1) are provided with flanges (3) which are mounted against each other in the epoxy tube. 4. The method according to claim 1, characterized in that the end faces (5) of the flanges (3) are supported by a central collar (9) of the support sleeve (4), wherein at least one flange (3) is arranged in the support sleeve (4). 8), their faces (12) are in contact with planar surfaces (11) formed on a portion of the circumference of the nut (2) parallel to the axis of the ball screw sieve (1).

2. A device for defining a backlash and a continuous standing of a preload of a pair of nuts according to claim 1, characterized in that the mutually facing faces (13) of the flanges (3) of the two nuts (2) are in contact with the support rings (10) mounted on the outer the ends of the support sleeve (4).