Oblast techniky

Vynález se týká kuličkového šroubu s axiálně vkládanými převáděcími tělísky tvořeného závitovým hřídelem a maticí s vnitřním závitem a s nejméně jedním axiálním převáděcím kanálkem pro zpětný chod oběžných kuliček uložených v závitové drážce tvořené vnějším závitem závitového hřídele a vnitřním závitem matice, kde v matici je na každém jejím čele vytvořeno nejméně jedno axiální tvarové vybrání, ve kterém je uloženo převáděcí tělísko s tvarovou převáděcí drážkou, která společně s přilehlou částí axiálního tvarového vybrání v čele matice tvoří čelní převáděcí kanálek napojený jedním koncem na závitovou drážku a druhým koncem na axiální převáděcí kanálek.

Dosavadní stav techniky

Kuličkový šroub je přesný pohybový šroub, který sestává ze závitového hřídele, na kterém je pomocí oběžných kuliček uložena maticová jednotka. Při vzájemném pohybu závitového hřídele a matice se oběžné kuličky odvalují v závitové drážce, vytvořené vnějším závitem závitového hřídele a vnitřním závitem matice, a je tedy třeba zajistit jejich oběh v uzavřeném okruhu. Jsou známy dva základní typy mechanismů, které uzavřený oběh kuliček zajišťují. K prvnímu typu patří řešení, která využívají převod kuliček přes několik závitů závitové drážky. Tato řešení používají pro převod kuliček převáděcí tělíska vložená do radiálních otvorů vytvořených v matici, která převádějí kuličky po proběhnutí jednoho závitu přes hřbet závitu hřídele zpět na začátek okruhu. Druhý typ využívá převod kuliček přes několik závitů závitové drážky. Tato řešení používají pro převod kuliček buď trubková převáděcí vedení připevněná k tělesu matice, nebo podélné převáděcí kanály vyvrtané axiálně v tělese matice, přičemž v matici nebo v převáděcích víčkách jsou zabudována různá převáděcí tělíska, případně z čela matice víčka, která umožňují převod kuliček ze závitové drážky do převáděcího vedení a po jeho proběhnutí zpět do závitové drážky. Tato převáděcí tělíska se vkládají do matice buď radiálně, nebo axiálně do předem obrobených otvorů. Řešení s axiálně vkládanými převaděči mají společné to, že pro podebrání oběžné kuličky ze závitové drážky hřídele a její zavedení přes tvarovou drážku převaděče do axiálního kanálu v matici slouží jazýček převaděče, který je s vůlí zapolohován v závitové drážce hřídele. Nevýhodou těchto řešení je namáhání tohoto jazýčku rázy obíhajících kuliček. Tyto rázy mohou způsobit opotřebení až destrukci jazýčku, což má za následek zhoršení chodu kuličkového šroubu a v případě destrukce jazýčku destrukci celého kuličkového šroubu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje kuličkový šroub s axiálně vkládanými převáděcími tělísky tvořený závitovým hřídelem a maticí s vnitřním závitem a s nejméně jedním axiálním převáděcím kanálkem pro zpětný chod oběžných kuliček uložených v závitové drážce tvořené vnějším závitem závitového hřídele a vnitřním závitem matice, kde v matici je na každém jejím čele vytvořeno nejméně jedno axiální tvarové vybrání, ve kterém je uloženo převáděcí tělísko s tvarovou převáděcí drážkou, která společně s přilehlou částí axiálního tvarového vybrání v čele matice tvoří čelní převáděcí kanálek napojený jedním koncem na závitovou drážku a druhým koncem na axiální převáděcí kanálek, v provedení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tvarová převáděcí drážka je prohnuta tak, že střednice dráhy oběžných kuliček v tvarové převáděcí drážce je ve směru k podélné ose matice prohnuta vůči tečně k roztečné kružnici oběžné kuličky nacházející se v poloze výstupu ze závitové drážky, přičemž tvarová převáděcí drážka převáděcího tělíska plynule navazuje na závitovou drážku.

- 1 CZ 306885 B6

Kuličkový šroub dále obsahuje zajišťovací šroub nebo pojistný kroužek zajišťující plynulé napojení tvarové převáděcí drážky na závitovou drážku.

Převáděcí tělísko je s výhodou vytvořeno z konstrukčního odolného plastu nebo z otěruvzdomého antikorozního nemagnetického materiálu.

Výhodou kuličkového šroubu podle vynálezu je zejména to, že oběžné kuličky při výběhu ze závitové drážky vlivem odstředivé síly nepůsobí rázy na jazýček převáděcího tělíska, ale opírají se o stěnu axiálního tvarového vybrání v matici, která je kalená a nepodléhá tudíž opotřebení. Namáhání rázy oběžných kuliček je tedy přeneseno při vyšších rychlostech kuličkového šroubu z jazýčku převáděcího tělíska na kalenou vnitřní stěnu matice. Při nízkých rychlostech jsou oběžné kuličky podebírány jazýčkem převáděcího tělíska, který však v tomto případě není namáhán rázy díky prohnutí tvarové převáděcí drážky.

Objasnění výkresů

Příklad provedení kuličkového šroubu podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech. Na obr. 1 je zobrazena část matice s převáděcím tělískem, v částečném podélném řezu, na obr. 2 je znázorněna část matice s axiálním tvarovým vybráním pro převáděcí tělísko, v částečném pohledu, na obr. 3 je převáděcí tělísko, v axonometrickém pohledu, na obr. 4 je zobrazena část matice s vloženým převáděcím tělískem a oběžnými kuličkami v příčném řezu, obr. 5 znázorňuje matici v částečném axiálním pohledu s promítnutím šroubovice vnitřního závitu matice do roviny, ve které leží střednice dráhy oběžných kuliček v převáděcím tělísku, a na obr. 6 je detail jazýčku převáděcího tělíska.

Příklad uskutečnění vynálezu

Kuličkový šroub sestává ze závitového hřídele 1 s vnějším závitem 2 a matice 3 s vnitřním závitem 4 a axiálními tvarovými vybráními 5 v každém čele matice 3. Vnější závit 2 závitového hřídele 1 a vnitřní závit 4 matice 3 tvoří závitovou drážku 6, ve které jsou uloženy oběžné kuličky 7. V každém axiálním tvarovém vybrání 5 je uspořádáno převáděcí tělísko 8 s tvarovou převáděcí drážkou 9, která spolu s přilehlou částí axiálního tvarového vybrání 5 v matici 3 tvoří čelní převáděcí kanálek pro zpětný chod oběžných kuliček 7 ze závitové drážky 6 do axiálního převáděcího kanálku 10, vytvořeného v matici 3, a zpět. Tvarová převáděcí drážka 9 je prohnuta tak, že střednice s dráhy oběžných kuliček 7 v tvarové převáděcí drážce 9 je ve směru k podélné ose matice 3 prohnuta vůči tečně t k roztečné kružnici k oběžné kuličky 7, která se právě nachází v poloze výstupu ze závitové drážky 6. Tvarová převáděcí drážka 9 převáděcího tělíska 8 plynule navazuje na závitovou drážku 6, a to tak, že oběžné kuličky 7 vybíhají tečně k závitové drážce 6 v rovině kolmé na podélnou osu matice 3 i v rovině tečné k závitové drážce 6 v bodě 11, ve kterém opouštějí závitovou drážku 6. Oběžné kuličky 7 při výběhu ze závitové drážky 6 v bodě 11 se vlivem odstředivé síly a prohnutí 12 tvarové převáděcí drážky 9 dotýkají vnitřní stěny 13 axiálního tvarového vybrání 5 a nenamáhají jazýček 14 převáděcího tělíska 8. Prohnutí 12 tvarové převáděcí drážky 9 je poměrně malé a má tvar části kružnice o poměrně velkém poloměru R, ale může být vytvořeno také jako část elipsy či jiné podobné křivky. Jazýček 14 převáděcího tělíska 8 je díky prohnutí 12 tvarové převáděcí drážky 9 silnější, protože jeho přední sténaje v poloze 15 oproti poloze 16 přední stěny jazýčku 14 převáděcího tělíska 8 bez prohnutí 12 tvarové převáděcí drážky 9.

Plynulé napojení tvarové převáděcí drážky 9 na závitovou drážku 6 zabezpečuje zajišťovací šroub 17, pomocí něhož je převáděcí tělísko 8 zafixováno v axiálním tvarovém vybrání 5 matice 3. Poloha převáděcího tělíska 8 v matici 5 může být také zafixována pomocí zajišťovacího kroužku či jiným způsobem.

Převáděcí tělísko 8 může být zhotoveno z konstrukčního odolného plastu, ať už vstřikováním nebo obráběním, nebo z otěruvzdorného antikorozního nemagnetického materiálu.

-2CZ 306885 B6

Průmyslová využitelnost

Kuličkový šroub s axiálně vkládanými převáděcími tělísky je určen zejména pro pohybové mechanismy obráběcích strojů, robotů, manipulátorů apod., které vyžadují vysokou účinnost převodu rotačního pohybu na přímočarý a naopak, vysokou přesnost polohování a kvalitu chodu při definované tuhosti a únosnosti převodu.