CZ285551B6 - Způsob výroby ústrojí pro recirkulaci kuliček v matici závitového vřetene s valivým uložením a závitové vřeteno - Google Patents

Abstract

U závitového vřetene s vřetenem (1) a na něm prostřednictvím kuliček (5) uložené matice (3) je v otvoru (7) matice (3) uspořádán obváděcí kus (6), který vymezuje vratný kanál (8, 9) pro zpětné vedení kuliček (5), pohybujících se ve šroubovitých drážkách (2, 4) vřetene (1) a matice (3). Přitom je otvor (7) matice (3) odlit vytvrditelným materiálem při vytvoření zalitého obváděcího kusu (6).ŕ

Description

Kuličkový šroub a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká kuličkového šroubu s vřetenem a s maticí uloženou na něm prostřednictvím kuliček, v jejíž stěně je vytvořen alespoň jeden otvor vedoucí k její vnitřní straně, do něhož je vložen obváděcí kus, ohraničující vratný kanál ke zpětnému vedení kuliček obíhajících v šroubovitých drážkách vřetena a matice, kde k vratnému kanálu, ústícímu do alespoň jedné šroubovité drážky matice, je přiřazeno náběžné rameno pro kuličky, vyčnívající do této šroubovité drážky. Vynález se dále týká způsobu výroby ústrojí pro recirkulaci kuliček v matici kuličkového šroubu, při němž se ve stěně matice vytvoří alespoň jeden otvor vedoucí k její vnitřní straně a do tohoto otvoru se vloží obváděcí kus, který ohraničuje vratný kanál k zpětnému vedení kuliček obíhajících v šroubovitých drážkách vřetena a matice, který ústí alespoň v jedné šroubovité drážce matice, kde je na jedné straně ohraničen náběžným ramenem pro kuličky, vyčnívajícím do této šroubovité drážky.

Dosavadní stav techniky

Kuličkový šroub s těmito znaky je znám z DE-PS 23 55 844. Odváděči kus, vytvořený z plastické hmoty, má vratný kanál v podstatě ve tvaru písmene U, spojující navzájem dvě sousedící šroubovité drážky matice a zevnitř vložený do průchozího válcového otvoru ve stěně matice. Pro upevnění a uložení v polohově správné poloze je opatřen výstupkem, který se vkládá do odpovídajícího vybrání v matici vřetena. Aby se zajistil tichý provoz kuličkového šroubu, musí se dbát na to, aby nevznikaly ve vratném kanálu nebo v oblastech jeho vyústění do šroubovitých drážek matice a vřetena narušené přechody nebo jiné nerovnoměrnosti, které by měly nepříznivý vliv na klidný pohyb kuliček. Z toho vyplývá, že předem zhotovené obváděcí kusy je třeba vzhledem k výrobním tolerancím přizpůsobovat otvoru ve stěně matice, že je třeba je seřizovat vzhledem ke vřetenu, a že je mimoto nutné provádět při montáži dodatečně opracovávání, například prostřednictvím broušení.

V zásadě totéž platí i pro takové kuličkové šrouby, u kterých obváděcí kusy kuliček, vkládané do odpovídajících otvorů ve stěně matice, toliko vymezují části vratného kanálu kuliček, který pokračuje otvorem ve stěně matice, jak je patrné například zDE-OS 19 23 742. Přitom je třeba ještě navíc dbát na tu skutečnost, aby se v místě připojení obváděcích kusů na otvor vratného kanálu ve stěně matice nevytvářely nežádoucí narušené přechody, které by rovněž byly příčinou vytváření hluku a vedly k předčasnému opotřebení.

Vynález si proto klade za úkol umožnit úpravu matic a kuličkových šroubů, která by jednoduchým způsobem umožňovala upravit obváděcí ústrojí kuliček tak, aby bylo zajištěno zvláště klidné a z hlediska opotřebení nenáročné vedení kuliček.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje kuličkový šroub s vřetenem a s maticí uloženou na něm prostřednictvím kuliček, v jejíž stěně je vytvořen alespoň jeden otvor vedoucí k její vnitřní straně, do něhož je vložen obváděcí kus, ohraničující vratný kanál ke zpětnému vedoucí kuliček obíhajících v šroubovitých drážkách vřetena a matice, přičemž vratnému kanálu, ústícímu do alespoň jedné šroubovité drážky matice, je přiřazeno náběžné rameno pro kuličky, vyčnívající do této šroubovité drážky, podle vynálezu, jehož podstatou je, že otvor matice je vylit vytvrditelným materiálem, přičemž v otvoru je vytvořen obváděcí kus.

- 1 CZ 285551 B6

Podle výhodného provedení je matice opatřena alespoň dvěma otvory a první částí vratného kanálu, která je spojuje, přičemž oba otvory obsahují odlitý obváděcí kus vždy s jednou druhou částí vratného kanálu, a přičemž části vratného kanálu na sebe plynule navazují.

Uvedený úkol dále splňuje způsob výroby ústrojí pro recirkulaci kuliček v matici kuličkového šroubu podle vynálezu, při němž se ve stěně matice vytvoří alespoň jeden otvor vedoucí k její vnitřní straně a do tohoto otvoru se vloží obváděcí kus, který ohraničuje vratný kanál k zpětnému vedení kuliček obíhajících v šroubovitých drážkách vřetena a matice, který ústí alespoň v jedné šroubovité drážce matice, kde je na jedné straně ohraničen náběžným ramenem pro kuličky, vyčnívajícím do této šroubovité drážky, podle vynálezu, jehož podstatou je, že do matice se vloží formovací součást, odpovídající tvarem negativnímu profilu vřetena alespoň v oblasti otvoru a alespoň jedno formovací jádro, jehož tvar odpovídá tvaru vratného kanálu, potom se otvor vylije tekutým vytvrditelným materiálem, přičemž se současně vytvoří obváděcí kus a po vytvrzení materiálu se formovací součást a formovací jádro opět odstraní.

Pojmem „vylije“ se zde míní nikoli jen normální licí proces, například beztlakový proces, nýbrž rovněž jakékoli i tlakové lití, například „vstřikování“ pod tlakem.

Formovací součást odpovídající negativním profilu vřetena se opatří alespoň jednou dutinou, odpovídající tvarem náběžnému ramenu, čímž se tato dutina vytváří bezprostředně při lití. Tato dutina přitom může poněkud zasahovat do přiřazené šroubovité drážky matice, čímž se zajistí stabilní a přesné vedení kuliček při jejich výběhu ze šroubovité drážky.

Jako vytvrditelný licí materiál lze použít plast, který může být popřípadě vytvrditelný i z tepla, avšak pro tento účel lze použít i kov nebo slitiny kovů, například hliník.

Formovací jádro sestává z výhodou z materiálu, který se z obváděcího kusu vytaví nebo vyjme.

Formovací jádro, které odpovídá vratnému kanálu, je podle zvláště výhodného provedení vytvořeno z pružného ohebného materiálu, například z odpovídajícího odříznutého kusu v obchodní síti běžně dostupného O-kroužku, jaký se používá pro účely utěsnění. Takové pryžové pružné kruhové formovací jádro vytváří po vytvrzení formovacího kusu automaticky ideální vratnou křivku pro kuličky, protože vzhledem ke své vlastní pružnosti samočinně zaujme při své instalaci takovou polohu, ve které jeho neutrální vlákno zaujme nej příznivější dráhu.

Podle výhodného provedení se na matici v oblasti otvoru vytvoří tvarově přídržné části pro obváděcí kus.

Vratný kanál se s výhodou vytvoří průběžně celou svou délkou uvnitř obváděcího kusu.

Podle dalšího výhodného provedení se v matici vytvoří alespoň dva otvory a část vratného kanálu, která se spojuje, přičemž do této části vratného kanálu se otvory vloží alespoň jedno formovací jádro.

Přitom se část vratného kanálu s výhodou vytvoří jako podélný otvor ve stěně matice.

Formovací součást je s výhodou alespoň dvoudílná.

Tím, že se obváděcí kus odlévá přímo na místě v matici, a proto se jí prakticky přizpůsobuje, přičemž tekutý licí materiál vyplňuje i nejmenší mezilehlé prostory dutin vytvářejících se mezi formovací částí matice a formovacím jádrem, se zajistí, že oblasti vratného kanálu kuliček se nevytváří žádné nežádoucí přechody, nýbrž že je stěna vratného kanálu kuliček po celé své délce hladká a bez výstupků. To znamená, že se jak vytváření hluku, tak i opotřebení sníží na minimum bez jakýchkoliv případných opatření. Rovněž není zpravidla nutné jakékoliv dodatečné

-2CZ 285551 B6 opracovávání, čímž odpadnou současně přídavné náklady na montáž a upevnění obváděcího kusu. Současně způsob podle vynálezu umožňuje větší výrobní tolerance otvory pro uložení obváděcího kusu a jeho polohy vzhledem ke šroubovitým drážkám matice, protože případné rozměrové odchylky se samočinně vyrovnají při odlévání obváděcího kusu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí, kde obr. 1 znázorňuje v axonometrickém uspořádání kuličkový šroub podle vynálezu v částečném řezu, obr. 2 matici kuličkového šroubu podle obr. 1 s vloženou formovací součástí, a to ve stavu před vlitím vytvrzovaného materiálu v řezu rovinou podle čáry Π-ΙΙ z obr. 3, obr. 3 bokorys uspořádání podle obr. 2 s maticí znázorněnou v osovém příčném řezu, obr. 4 axonometrické uspořádání podle obr. 3 s maticí v částečném řezu, obr. 5 v jiném měřítku půdorys matice podle obr. 2 v řezu rovinou podle čáry V-V z obr. 2, přičemž je zde zobrazena vnitřní strana vlitého obváděcího kusu.

Příklady provedení vynálezu

Kuličkový šroub, který je znázorněn na obr. 1, má vřeteno 1, které je na svém obvodu opatřeno závitem se šroubovitými drážkami 2. Na vřeteno 1 je nasazena válcová matice 3, která je opatřena odpovídajícím vnitřním závitem se šroubovitými drážkami 4. V průřezu podobné šroubovité drážky 2 vřetene 1 a šroubovité drážky 4 matice 3 vytvářejí pohybové dráhy pro kuličky 5, prostřednictvím kterých je matice 3 uložena známým způsobem s malým třením na vřetenu 1.

V oblasti obou čelních stran je matice 3 opatřena obváděcím ústrojím kuliček 5, které vede kuličky 5 vně šroubovitých drážek 4 od jednoho konce matice 3 k jejímu opačnému konci.

Toto obváděcí ústrojí kuliček 5 má dva obváděcí kusy 6, z nichž je na obr. 1 a obr. 5 znázorněn vždy jen jeden a které jsou vloženy do odpovídajících průchozích válcových otvorů 7 ve stěně matice 3. Každý zobváděcích kusů 6, které jsou vyrobeny z vytvrditelného plastu nebo kovu, případně kovové slitiny, je zalit do přiřazeného otvoru 7 matice 3, to znamená, že otvor 7 byl přímo na místě vylit některým z uvedených licích materiálů při vytvoření obváděcího kusu 6, přičemž příslušný licí materiál byl vytvrzen, jak bude v dalším ještě podrobněji vysvětleno.

Oba obváděcí kusy 6 navazují na souose vytvořenou první část 8 vratného kanálu, která je vytvořena osově rovnoběžně ve stěně matice 3 a která na obou stranách vyúsťuje do otvorů 2 a vytváří tak první část obváděcího nebo vratného kanálu kuliček 5, přičemž druhé části 9 vratného kanálu, které vychylují kuličky 5 v podstatě o 90°, jsou vytvořeny v obváděcích kusech

6. Tyto druhé části 9 vratného kanálu vyúsťují do přiřazené šroubovité drážky 4 matice 3, přičemž v oblasti tohoto vyústění jsou jednostranně omezeny náběžným ramenem 10, vyčnívajícím do šroubovité drážky 4, jehož uspořádání a průběh je patrný zejména z obr. 2 a 5. Žebrovanou částí 11 vyčnívá náběžné rameno 10, vytvarované na obváděcím kusu 6, na straně protilehlé vyústění druhé části 9 vratného kanálu do přiřazené šroubovité drážky 2, čímž se vytváří stabilní podepření přiřazené oblasti stěny druhé části 9 vratného kanálu.

První část 8 vratného kanálu a druhé části 9 vratného kanálu mají vpodstatě kruhový průřez, který je přizpůsoben průměru kuliček 5 tak, že tyto mohou vratným kanálem bez problémů procházet.

V dalším je popsáno vylití obváděcích kusů 6 do otvorů 7 matice 3, přičemž k tomuto vysvětlení jsou použity zejména obr. 2 až obr. 4.

-3 CZ 285551 B6

Do matice 3 se vloží formovací součást 12, která více než polovinou svého obvodu odpovídá negativnímu profilu vřetene 1 a jejíž vyvýšené závity 13 utěsněné zapadají do šroubovitých drážek 4 matice 3. Přídržná část, která má podobu klínu 14 a jejíž průřez má tvar části kruhu, je rovněž zasunuta do matice 3 a udržuje formovací součást 12 v poloze, dosedající na vnitřní stěnu matice 3. Je samozřejmě možné nepoužít klín 14 a přitlačit matici 3 na formovací součást 12, podepřenou na konci.

Na formovací součásti 12 jsou v oblastech protilehlých k otvorům 7 matice 3 oba vystupující závity 13 opatřeny drážkovitými vybráními 15, jak je to patrno zejména z obr. 2 a 3, přičemž do těchto vybrání 15, jejichž průřez má tvar části kruhu, je vloženo válcové formovací jádro 16, které je na obr. 3 zakresleno toliko pro levý otvor 7, zatímco pravý otvor 7 na obr. 3 byl ponechán volný. Formovací jádro 16 je tvořeno příslušně odříznutým kusem pružného O-kroužku z plastu, jaký se používá pro těsnění. Tento v průřezu kruhový kus, jehož průměr odpovídá průměru první části 8 vratného kanálu a druhých částí 9 vratného kanálu, je jedním svým koncem upevněn u vybrání 15 na formovací části 12 na odpovídající závit 13 a druhým koncem je zasunut do první části 8 vratného kanálu matice 3, přičemž je ohnut zhruba do tvaru písmene L a prochází otvorem 7.

Jakmile je matice 3 takto připravena jako licí forma, vyplní se tekutý vytvrditelný licí materiálem, čímž se vytvoří oba obváděcí kusy 6, jejichž obvod včetně druhých částí 9 vratného kanálu je bezprostředně patrný z obr. 1 a 2. Při tomto licím procesu se současně odlije přídržné části 18 (obr. 3), které vedou od přímé první části 8 vratného kanálu navenek a které vznikají při vytváření odpovídajícího otvoru, čímž se dosáhne přídavného tvarově pevného ukotvení obváděcích kusů 6, vznikajících po vytvrzení licího materiálu.

Po vytvrzení licího materiálu se přídržná část 14 vytáhne, což umožní odstranit formovací součást 12 a obě formovací jádra 16.

Obě formovací jádra 16 mají dokonale hladký povrch a při zasouvání do první části 8 vratného kanálu matice 3 před litím se vzhledem ke svým pružným vlastnostem sama o sobě nastaví tak, že jejich neutrální vlákno není podrobeno žádnému pnutí, čímž se vytvoří i ve druhých částech 9 vratného kanálu samočinně takový tvar, který je optimální pro plynulý průchod kuliček 5. Tekutý licí materiál vyplňuje při licím procesu všechny mezilehlé prostory. Přimkne se rovněž těsně na vnější stěnu formovacího jádra 16 a tím zajistí, že vratný kanál nemá žádné výstupky. Současně se také vytvoří náběžné rameno 10, a to i se svou žebrovou částí 11, které je upraveno v oblasti zasahující do přiřazené šroubovité drážky 2 vřetene 1, jak je to jednoznačně patrno z obr. 2.

Místo popsaného formovacího jádra 16, které je zhotoveno z jednoho kusu z odříznutého Okroužku, lze použít předem vytvarované formovací jádro 16 z jiného materiálu, například kovu, avšak stejně dobře je možné vytvořit formovací jádro 16 například z vosku. Odpovídající volba materiálu potom umožní, že formovací jádro 16 lze po vytvrzení licího materiálu z obváděcího kusu 6 vytavit nebo rozpustit.

Místo válcových otvorů 7 mohou být přirozeně vytvořeny i jinak upravené otvory 7, pokud by to pro daný případ bylo účelné. Tak lze například otvory 7 vytvořit v podobě podélných otvorů 19, přičemž tyto podélné otvory 19 jsou znázorněny na obr. 1. To je výhodné tehdy, když obváděcí kus 6 obsahuje celý vratný kanál 9 ve tvaru písmene U, který vyúsťuje do dvou sousedících šroubovitých drážek 4, čímž přímá první část 8 vratného kanálu zcela odpadne, jak je to patrno z obr. 3. V zásadě platí, že v oblasti otvoru, ve kterém je uložen obváděcí kus 6, lze ve stěně matice 3 uspořádat zářezy, výstupky apod., čímž lze vytvořit přídavné, tvarově pevné spojení mezi obváděcím kusem 6 a maticí 3.

Náběžné rameno 10 a k němu přiřazená žebrovaná část 11 jsou vytvarovány vylitím odpovídajících, na formovací součásti 12 vytvořených, formovacích dutin bezprostředně na

-4CZ 285551 B6 příslušném obváděcím kusu 6, jak je to nejlépe patrno z obr. 2. V některých případech je však možné, aby tyto prvky byly zality do obváděcích kusů 6 jako oddělené, například z kovu vytvořené, součásti.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (14)

1. Kuličkový šroub, s vřetenem a s maticí uloženou na něm prostřednictvím kuliček, v jejíž stěně je vytvořen alespoň jeden otvor vedoucí k její vnitřní straně, do něhož je vložen obváděcí kus, ohraničující vratný kanál ke zpětnému vedení kuliček obíhajících v šroubovitých drážkách vřetene a matice, kde vratnému kanálu, ústícímu do alespoň jedné šroubovité drážky matice, je přiřazeno náběžné rameno pro kuličky, vyčnívající do této šroubovité drážky, vyznačující se tím, že otvor (7) matice (3) obsahuje vylitý vytvrditelný materiál, tvořící v otvoru (7) obváděcí kus(6).

2. Kuličkový šroub podle nároku 1, vyznačující se tím, že matice (3) je opatřena alespoň dvěma otvory (7) a první částí (8) vratného kanálu, která je spojuje, přičemž oba otvory (7) obsahují odlitý obváděcí kus (6) vždy s jednou druhou částí (9) vratného kanálu, a přičemž části (8, 9) vratného kanálu na sebe plynule navazují.

3. Způsob výroby ústrojí pro recirkulaci kuliček v matici kuličkového šroubu podle nároku 1, při němž se ve stěně matice vytvoří alespoň jeden otvor vedoucí k její vnitřní straně a do tohoto otvoru se vloží odváděči kus, který ohraničuje vratný kanál k zpětnému vedení kuliček obíhajících v šroubovitých drážkách vřetena a matice, a který ústí alespoň v jedné šroubovité drážce matice, kde je na jedné straně ohraničen náběžným ramenem pro kuličky, vyčnívajícím do této šroubovité drážky, vyznačující se tím, že do matice (3) se vloží formovací součást (12), odpovídající tvarem negativnímu profilu vřetene (1) alespoň v oblasti otvoru (7) a alespoň jedno formovací jádro (16), jehož tvar odpovídá tvaru vratného kanálu, potom se otvor (7) vylije tekutým vytvrditelným materiálem, přičemž se současně vytvoří obváděcí kus (6), a po vytvrzení materiálu se formovací součást (12) a formovací jádro (16) odstraní.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že formovací součást (12) se opatří alespoň jednou dutinou odpovídající tvarem náběžnému ramenu (10).

5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že vytvrditelným materiálem je plast.

6. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že vytvrditelným materiálem je kov nebo kovová slitina.

7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že formovací jádro (16) sestává z materiálu vytavitelného nebo vyjmutelného z obváděcího kusu (6).

8. Způsob podle jednoho z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že formovací jádro (16) sestává z pružně ohebného materiálu.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že formovací jádro (16) se při vložení do matice (3) ohne do tvaru, který odpovídá tvaru vratného kanálu.

-5CZ 285551 B6

10. Způsob podle jednoho z nároků 3 až 9, vyznačující se tím, že na matici (3) se v oblasti otvoru (7) vytvoří tvarově přídržné části (17) pro obváděcí kus (6).

11. Způsob podle jednoho z nároků 3 až 10, vyznačující se tím, že vratný kanál se vytvoří průběžně celou svou délkou uvnitř obváděcího kusu (6).

12. Způsob podle jednoho z nároků 3 až 10, vyznačující se tím, že v matici (3) se vytvoří alespoň dva otvory (7) a část (8) vratného kanálu, která je spojuje, přičemž do této části (8) vratného kanálu se otvory (7) vloží alespoň jedno formovací jádro (16).

13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že první část (8) vratného kanálu se vytvoří jako podélný otvor ve stěně matice (3).

14. Způsob podle jednoho z nároků 3 až 13, vyznačující se tím, že formovací součást (12) je alespoň dvoudílná.