DE10140884B4

DE10140884B4 - Kugelumlaufspindelvorrichtung

Info

Publication number: DE10140884B4
Application number: DE10140884A
Authority: DE
Inventors: Noriaki Maebashi Sekiya; Daisuke Maebashi Maruyama; Toshiyuki Maebashi Iehisa; Kazuo Maebashi Miyaguchi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: US20020023513A1; US6675669B2; DE10140884A1; DE10140884C5

Abstract

Kugelumlaufspindelvorrichtung, die folgendes aufweist:
eine Schraubenspindel (1), deren Außenumfangsfläche mit einer spiralförmigen Kugelspindelnut (1a) ausgebildet ist;
ein Mutterelement (2), das auf einer Außenumfangsfläche der Schraubenspindel (1) angebracht ist und dessen Innenumfangsfläche mit einer der Kugelspindelnut (1a) der Schraubenspindel (1) gegenüberliegenden Kugelspindelnut (2a) ausgebildet ist;
eine Kugelrollkontaktbahn (3), die durch die einander gegenüberliegenden Kugelspindelnuten (1a, 2a) gebildet ist;
eine Verbindungsbahn (6), die in dem Mutterelement (2) vorgesehen ist und einen Bereich und einen anderen Bereich der Kugelrollkontaktbahn (3) miteinander in Kommunikation bringt;
eine Endlosumlaufbahn (7), die durch die Verbindungsbahn (6) und die Kugelrollkontaktbahn (3) gebildet ist, und
eine Vielzahl von Kugeln (8), die in der Umlaufbahn (7) aufgenommen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein bearbeiteter Bereich (11, 12) mit einer gleichmäßig fortlaufenden Gestalt vorgesehen ist, der durch Schleifen eines Eckbereichs (10) an einem Verbindungsbereich zwischen der Kugelrollkontaktbahn (3) und der Verbindungsbahn (6) geformt ist;...

Description

Die Anmeldung basiert auf der JP-Patentanmeldung 2000-252602, eingereicht am 23. August 2000, deren Priorität sie beansprucht und die hier summarisch eingeführt wird.
Die Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindelvorrichtung, die in einer Vorschubeinrichtung für verschiedene Anlagen verwendet wird.
Eine Kugelumlaufspindelvorrichtung ist ein mechanisches Element, das eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandeln kann. Die Kugelumlaufspindelvorrichtung weist eine Schraubenspindel, die an ihrer Außenumfangsfläche mit einer spiralförmigen Kugelspindelnut ausgebildet ist, sowie ein Mutterelement auf, das auf der Außenumfangsfläche dieser Schraubenspindel angebracht ist. Eine der Kugelspindelnut der Schraubenspindel gegenüberliegende Kugelspindelnut ist an einer Innenumfangsfläche des Mutterelements ausgebildet.
Eine spiralförmige Kugelrollkontaktbahn ist von der Kugelspindelnut der Schraubenspindel und der Kugelspindelnut des Mutterelements, die einander gegenüberliegen, gebildet. Ein Bereich und ein weiterer Bereich der Kugelrollkontaktbahn, die voneinander beabstandet sind, sind miteinander durch eine an dem Mutterelement vorgesehene Verbindungsbahn verbunden. Eine endlose Kugelumlaufbahn ist durch die Kugelrollkontaktbahn und die Verbindungsbahn gebildet. In der Kugelumlaufbahn sind auf endlos fortlaufende Weise viele Kugeln aufgenommen.
Das Mutterelement ist relativ zu der Schraubenspindel drehbar. Wenn beispielsweise die Schraubenspindel relativ zu dem Mutterelement gedreht wird, laufen die jeweiligen Kugeln, die zwischen der Schraubenspindel und dem Mutterelement positioniert sind, in der Kugelumlaufbahn endlos um, während sie sich gleichzeitig drehen. Daher laufen die Kugeln in der Umlaufbahn entsprechend der Rotation der Schraubenspindel endlos um, so daß das Mutterelement relativ zu der Schraubenspindel präzise und gleichmäßig in einer Axialrichtung derselben bewegt werden kann.

7 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine herkömmliche Kugelspindelvorrichtung 100 vom Rohrtyp zeigt. Ein Mutterelement 2 ist auf einer Außenumfangsfläche einer Schraubenspindel 1 angebracht. Eine spiralförmige Kugelspindelnut 1a ist an einer Außenumfangsfläche der Schraubenspindel 1 ausgebildet. Eine Kugelspindelnut 2a ist an einer Au ßenumfangsfläche des Mutterelements 2 ausgebildet. Die Kugelspindelnut 2a liegt der Kugelspindelnut 1a der Schraubenspindel 1 gegenüber. Diese Kugelspindelnuten 1a und 2a bilden eine spiralförmige Kugelumlaufbahn 3.

Durchgangslöcher 4a und 4b sind an einer Umfangswand des Mutterelements 2 ausgebildet. Diese Durchgangslöcher 4a und 4b sind durch ein Rohr 5 miteinander verbunden. Das Rohr 5 ist an einem Außenumfangsbereich des Mutterelements 2 angeordnet. Beide Endbereiche des Rohrs 5 sind in die Durchgangslöcher 4a und 4b eingesetzt. Eine Verbindungsbahn 6 ist von den Durchgangslöchern 4a, 4b und dem Rohr 5 gebildet. Die Verbindungsbahn 6 verbindet einen Bereich und einen anderen Bereich der Kugelrollkontaktbahn 3, die voneinander beabstandet sind, miteinander.

Daher kommunizieren beide Enden der Kugelrollkontaktbahn 3 miteinander über die Verbindungsbahn 6, so daß eine endlose Kugelumlaufbahn 7 gebildet ist. In der Kugelumlaufbahn 7 sind viele Kugeln 8 aufgenommen. Diese Kugeln 8 sind endlos in der Umlaufbahn 7 angeordnet. Jede Kugel 8 besteht aus einem Werkstoff, der aus Stahl, Keramik, Kunststoff oder dergleichen ausgewählt ist. Die Kugeln 8 laufen endlos um, während sie gleichzeitig mit der Rotation der Schraubenspindel 1 in der Umlaufbahn 7 abrollen.

Wenn das Mutterelement 2 relativ zu der Schraubenspindel 1 beispielsweise in einer mit dem Pfeil R in 7 bezeichneten Richtung gedreht wird, rollt jede Kugel 8 in einer Richtung des Pfeils R entlang der Kugelspindelnut 1a ab. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Kugel 8 ist geringer als die Drehgeschwindigkeit des Mutterelements 2. Daher bewegt sich jede Kugel 8 relativ in einer zu dem Pfeil R entgegengesetzten Richtung zu der Kugelspindelnut 2a des Mutterelements 2 hin aus dem Rohr 5 durch ein Durchgangsloch 4a.

Die herkömmliche Kugelspindelvorrichtung 100 hat einen Eckbereich 10 an einem Verbindungsbereich zwischen der Rollkontaktbahn 3 und der Verbindungsbahn 6, und zwar einen Grenzbereich zwischen der Kugelspindelnut 2a und der Verbindungsbahn 6, wie 7 zeigt. Bei der herkömmlichen Kugelspindelvorrichtung 100 geschieht es daher, daß eine gleichmäßige Umlaufbewegung der in der Umlaufbahn 7 umlaufenden Kugel 8 durch den Eckbereich 10 verhindert wird, was in einer verschlechterten Funktionsfähigkeit oder Betriebslebensdauer der Kugelspindelvorrichtung 100 resultiert.

Wenn auf die Kugelspindelvorrichtung 100 eine äußere Belastung einwirkt, tritt ein Zustand auf, in dem eine Distanz zwischen den Spindelnuten 1a und 2a verringert oder verkürzt wird. Der Grund für die Verkürzung der Distanz zwischen den Spindelnuten 1a und 2a ist der Hertzsche Kontakt bzw. die Hertzsche Pressung zwischen einer Spindelnut 1a und der Kugel 8, die Hertzsche Pressung zwischen der anderen Spindelnut 2a und der Kugel 8 und die elastische Formänderung der Kugel 8 selber. In der Beschreibung wird der Zustand, in dem die Distanz zwischen den Spindelnuten 1a und 2a verkürzt ist, als "elastische Annäherung" bezeichnet.

Wenn die elastische Annäherung stattfindet, tritt die Kugel 8 aus dem Rohr 5 ein, das eine unbelastete Zone zwischen den Spindelnuten 1a und 2a ist, die eine belastete Zone sind. Beim Auftreten der elastischen Annäherung kann die Kugel nicht durch eigene Kraft zwischen die Spindelnuten 1a und 2a eintreten. Daher tritt eine vorhergehende Kugel 8 dadurch, daß sie von der nachfolgenden Kugel 8 geschoben wird, zwischen die Spindelnuten 1a und 2a ein.

Herkömmlich wird die Kugelspindelnut 2a über den gesamten Innenumfang des Mutterelements 2 auf der Basis eines durch die Mitte jeder Kugel 8 verlaufenden Kreisdurchmessers kontinuierlich bearbeitet. Wenn daher die oben angesprochene äußere Belastung auf die Kugelspindelvorrichtung 100 einwirkt, nähern sich die Spindelnuten 1a und 2a einander über den gesamten Innenumfang des Mutterelements 2 um die gleiche Distanz. Infolgedessen wird die Kugel 8, so bald sie zwischen die Spindelnuten 1a und 2a aus dem Rohr eingetreten ist, sehr schnell zusammengepreßt.

Wenn beispielsweise bei einer Kugelspindelvorrichtung mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Ganghöhe von 25 mm und einem Kugeldurchmesser von 19,05 mm eine Belastung darauf aufgebracht wird, erreicht die elastische Annäherung zwischen den Spindelnuten in einigen Fällen einen Wert von 50 μm. Das heißt, wenn die Kugel aus einer unbelasteten Zone in eine belastete Zone eintritt, erfolgt eine Kompression von 50 μm. Wenn also die Belastung ausreichend groß ist, kann eines der nachstehend beschriebenen Probleme auftreten.

(1) Die Pressung ist an dem Eckbereich 10 zwischen der Kugelspindelnut 2a und dem Ende des Rohrs 5 konzentriert, so daß dort Abblättern auftritt.
(2) Die Kugel 8 blockiert leicht in der Nähe des Eckbereichs 10, so daß die Kugel 8 nicht gleichmäßig umlaufen kann.
(3) Wenn die Kugel aus dem Rohr 5 in die Kugelspindelnut 2a eintritt, wird eine vorhergehende Kugel 8 von der nachfolgenden Kugel 8 geschoben, so daß die Kugel 8 beschädigt oder abgenutzt wird. Durch den Verschleiß oder Abrieb erzeugtes Pulver oder Partikel verkürzen die Betriebslebensdauer der Kugelspindelvorrichtung.

Der vorstehend näher beschriebenen Kugelumlaufspindelvorrichtung ähnliche Kugelumlaufspindelvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 33 04 784 C2 oder der DE 198 03 026 A1 bekannt. Aus beiden vorstehend näher bezeichneten Druckschriften ist jeweils eine Kugelumlaufspindelvorrichtung bekannt, die folgendes aufweist: eine Schraubenspindel, deren Außenumfangsfläche mit einer spiralförmigen Kugelspindelnut ausgebildet ist; ein Mutterelement, das auf einer Außenumfangsfläche der Schraubenspindel angebracht ist und dessen Innenumfangsfläche mit einer der Kugelspindelnut der Schraubenspindel gegenüberliegenden Kugelspindelnut ausgebildet ist; eine Kugelrollkontaktbahn, die durch die einander gegenüberliegenden Kugelspindelnuten gebildet ist; eine Verbindungsbahn, die in dem Mutterelement vorgesehen ist und einen Bereich und einen anderen Bereich der Kugelrollkontaktbahn miteinander in Kommunikation bringt; eine Endlosumlaufbahn, die durch die Verbindungsbahn und die Kugelrollkontaktbahn gebildet ist, und eine Vielzahl von Kugeln, die in der Umlaufbahn aufgenommen sind. Auch bei den Gegenstände der DE 33 04 784 C2 und der DE 198 03 026 A1 treten die vorstehend näher erläuterten Probleme, insbesondere ein Abblättern von Material im Eckbereich, ein Blockieren der Kugel und ein erhöhter Verschleiß, auf.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung, die ein gleichmäßiges Umlaufen von Kugeln zuläßt und deren Betriebslebensdauer verbessert sein kann.

Eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der Erfindung weist folgendes auf: eine Schraubenspindel, die an ihrer Außenumfangsfläche mit einer spiralförmigen Kugelspindelnut ausgebildet ist; ein Mutterelement, das auf einen Außenumfang der Schraubenspindel aufgesetzt und an einer Innenumfangsfläche mit einer Kugelspindelnut ausgebildet ist, die der Kugelspindelnut der Schraubenspindel gegenüberliegt; eine Kugelrollkontaktbahn, die durch die einander gegenüberliegenden jeweiligen Kugelspindelnuten gebildet ist; eine Verbindungsbahn, die in dem Mutterelement vorgesehen ist, um zu bewirken, daß ein Bereich und ein anderer Bereich der Kugelrollkontaktbahn miteinander kommunizieren; eine Endlosumlaufbahn, die durch die Verbindungsbahn und die Kugelrollkontakbahn gebildet ist; und eine Vielzahl von Kugeln, die in der Umlaufbahn aufgenommen sind, wobei ferner ein bearbeiteter Bereich mit einer gleichmäßig fortlaufenden Gestalt vorgesehen ist, der durch Schleifen eines Eckbereichs zwischen der Kugelrollkontaktbahn und der Verbindungsbahn gebildet ist.

Gemäß der Erfindung können die Kugeln ab einer Anfangsphase, nachdem eine Kugelspindelvorrichtung gerade fertiggestellt worden ist, leichtgängig umlaufen. Die Kugelspindelvorrichtung der Erfindung hat ausgezeichnete Funktionsfähigkeit und verbesserte Betriebslebensdauer. Da die Kugeln leichter aus einer unbelasteten Zone im Inneren der Verbindungsbahn in eine belastete Zone zwischen den jeweiligen Spindelnuten eintreten können, kann verhindert werden, daß die Kugeln aufgrund eines Kontakts zwischen den Kugeln verletzt und verschlissen werden.

Der bearbeitete Bereich, der durch Balligdrehen oder dergleich45en gebildet ist, kann zu konischer Gestalt geformt sein, wobei die Distanz zwischen den Spindelnuten in einer Vorschubrichtung einer aus der Verbindungsbahn zwischen die Spindelnuten eintretenden Kugel allmählich abnimmt. Ferner kann der bearbeitete Bereich so ausgebildet sein, daß er von einem Ende der Verbindungsbahn in einer Umfangsrichtung des Mutterelements innerhalb eines Bereichs von 90° von dem Eckbereich entlang der Umfangsrichtung des Mutterelements verläuft. Wenn bei dieser Ausbildung die Kugel aus der Verbindungsbahn in die Kugelrollkontaktbahn eintritt, wird die Kugel allmählich gepreßt, so daß das Auftreten einer Belastungskonzentration in der Kugelspindelnut vermieden wird. Da dann, wenn der bearbeitete Bereich von dem Eckbereich über den Bereich von 90° davon hinaus entlang der Umfangsrichtung des Mutterelements verläuft, die Kugelspindelvorrichtung eine verringerte Belastungsfähigkeit hat, ist der bearbeitete Bereich auf den Bereich von höchstens 90° von dem Eckbereich ausgehend begrenzt.

Es wird bevorzugt, daß das Maß des Einstechens in den bearbeiteten Bereich größer als das Maß der elastischen Annäherung der Kugelspindelnut ist. Im Hinblick auf die Radialrichtung des Mutterelements kann insbesondere das Maß des Einstechens innerhalb eines Bereichs von 1/400 bis 1/10 des Kugeldurchmessers vorgegeben sein. Wenn das Einstechmaß kleiner als 1/400 des Kugeldurchmessers ist, kann sich die Kugel nicht gleichmäßig bewegen, was dazu führt, daß das angesprochene Problem nicht gelöst werden kann. Wenn das Einstechmaß 1/10 des Kugeldurchmessers überschreitet, verschlechtert sich die Funktionsfähigkeit der Kugelspindelvorrichtung.

Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder ergeben sich durch die praktische Anwendung der Erfindung. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können durch die nachstehend angeführten Kombinationen realisiert und erhalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 eine Schnittansicht eines Bereichs einer Kugelspindelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Perspektivansicht, die das Gesamtaussehen der Kugelspindelvorrichtung von 1 zeigt;
3 eine Schnittansicht eines Bereichs einer Kugelspindelvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Schnittansicht der gesamten Kugelspindelvorrichtung von 3;
5 eine Schnittansicht, die einen Bereich der in 3 gezeigten Kugelspindelvorrichtung vergrößert zeigt;
6 eine Schnittansicht eines Bereichs einer Kugelspindelvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Kugelspindelvorrichtung; und
8 eine Schnittansicht eines Bereichs der in 7 gezeigten herkömmlichen Kugelspindelvorrichtung.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird nachstehend eine erste Ausführungsform erläutert.
1 zeigt einen Hauptbereich einer Kugelspindelvorrichtung 1A vom Rohrtyp gemäß der ersten Ausführungsform. Wie 2 zeigt, ist ein Mutterelement 2 auf einem Außenumfang einer Schraubenspindel 1 angebracht. Eine spiralförmige Kugelspindelnut 1a ist an einer Außenumfangsfläche der Schraubenspindel 1 ausgebildet. Eine spiralförmige Kugelspindelnut 2a, die der Kugelspindelnut 1a der Schraubenspindel 1 gegenüberliegt, ist an einer Innenumfangsfläche des Mutterelements 2 ausgebildet. Eine spiralförmige Kugelrollkontaktbahn 3 ist von den Kugelspindelnuten 1a und 2a, die einander gegenüberliegen, gebildet.
Durchgangslöcher 4a und 4b sind in einer Umfangswand des Mutterelements 2 ausgebildet. Diese Durchgangslöcher 4a und 4b sind über ein Rohr 5 miteinander verbunden. Das Rohr 5 ist an einem Außenumfangsbereich des Mutterelements 2 angeordnet. Die beiden Enden des Rohrs 5 sind in die Durchgangslöcher 4a bzw. 4b eingesetzt. Eine Verbindungsbahn 6 ist von den Durchgangslöchern 4a, 4b und dem Rohr 5 gebildet. Ein Bereich und ein anderer Bereich der Kugelrollkontaktbahn 3, die voneinander beabstandet sind, können durch die Verbindungsbahn 6 miteinander kommunizieren.
Die Kugelrollkontaktbahn 3 ist so ausgebildet, daß sie durch die Verbindungsbahn 6 als Endlosbahn ausgebildet ist, so daß eine Kugelumlaufbahn 7 gebildet ist. In der Kugelumlaufbahn 7 sind viele Kugeln 8 aufgenommen. Diese Kugeln 8 sind kontinuierlich auf endlose Weise innerhalb der Umlaufbahn 7 angeordnet. Jede Kugel 8 ist aus einem Werkstoff geformt, der aus Stahl, Keramik, Kunststoff oder dergleichen ausgewählt ist. Diese Kugeln 8 laufen endlos um, während sie in der Umlaufbahn 7 abrollen, wenn die Schraubenspindel 1 und das Mutterelement 2 relativ zueinander gedreht werden.
Wenn das Mutterelement 2 relativ zu der Schraubenspindel 1 beispielsweise in einer Richtung entsprechend dem Pfeil R gedreht wird, rollt jede Kugel 8 in Richtung des Pfeils R entlang der zweiten Kugelspindelnut 1a ab. Da die Bewegungsgeschwindigkeit der Kugel 8 geringer als die Drehgeschwindigkeit des Mutterelements 2 ist, bewegt sich jede Kugel 8 in Richtung eines Pfeils R' ausgehend von dem Rohr 5 durch ein Durchgangsloch 4a zu der Kugelspindelnut 2a des Mutterelements 2 hin.
Die in 8 gezeigte herkömmliche Kugelspindelvorrichtung 100 hat unmittelbar nach ihrer Herstellung einen Eckbereich 10 an einem Verbindungsbereich zwischen der Kugelrollkontaktbahn 3 und der Verbindungsbahn 6. Andererseits wird bei der in 1 gezeigten Kugelspindelvorrichtung 1A ein bearbeiteter Bereich 11 mit flacher und glatter Gestalt durch abtragendes Bearbeiten des Eckbereichs 10 in einem Fertigungsstadium der Vorrichtung geformt. Der bearbeitete Bereich 11 wird ausgebildet, indem unter Anwendung eines Schleifsteins oder dergleichen eine Abfasung an einem Grenzbereich zwischen der Kugelspindelnut 2a des Mutterelements 2 und der Verbindungsbahn 6 über die Länge L entlang der Umfangsrichtung des Mutterelements 2 ausgebildet wird.
Bei der so ausgebildeten Kugelspindelvorrichtung 1A sind die Kugelrollkontaktbahn 3 und die Verbindungsbahn 6 miteinander gleichmäßig fortlaufend. Daher können die Kugeln 8 in einer Anfangsphase, wenn die Kugelspindelvorrichtung 1A gerade fertiggestellt ist, ruhig und gleichmäßig in der Kugelumlaufbahn 7 umlaufen. Dadurch treten an den Kugeln 8 und in der Kugelumlaufbahn 7 praktisch weder Verschleiß noch Abrieb auf, und zwar auch nicht in einer Anfangsphase des Betriebs der Kugelspindelvorrichtung 1A, so daß die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung in ausgezeichnetem Zustand bleibt und ihre Betriebslebensdauer verlängert wird.
Die 3 bis 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Kugelspindelvorrichtung 1B vom Rohrtyp. Diese Kugelspindelvorrichtung 1B gleicht der Kugelspindelvorrichtung 1A der er sten Ausführungsform mit Ausnahme des bearbeiteten Bereichs 12. Bereiche und Elemente der Kugelspindelvorrichtung 1B, die der Kugelspindelvorrichtung 1A der ersten Ausführungsform entsprechen, sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben.
Ein sanft bogenförmiger bearbeiteter Bereich 12 ist an einer Innenfläche eines Mutterelements 2 der Kugelspindelvorrichtung 1B ausgebildet. Dieser bearbeitete Bereich 12 ist durch Balligschleifen bearbeitet, wobei eine Schleifeinrichtung wie etwa ein Schleifstein oder dergleichen verwendet wird. Der bearbeitete Bereich 12 ist durch Schleifen des Eckbereichs 10, der bei der herkömmlichen Kugelspindelvorrichtung 100 (7) ausgebildet ist, in einem relativ langen Bereich einschließlich des Eckbereichs 10 zu Bogenform mit einem Schleifstein oder dergleichen ausgebildet. Wie 5 zeigt, wurde der Eckbereich 10 an einem Schnittpunkt gebildet, an dem ein Kreis 2b entlang der Kugelspindelnut 2a des Mutterelements 2 und ein verlängertes Segment 6a der Innenfläche der Verbindungsbahn 6 einander schneiden.
Wie 4 zeigt, verläuft der bearbeitete Bereich 12 von dem Ende C der Verbindungsbahn 6 in einer Umfangsrichtung des Mutterelements 2. Dieser bearbeitete Bereich 12 ist zu Konusform ausgebildet, wobei die Distanz zwischen den Kugelspindelnuten 1a und 2a im Hinblick auf eine Vorschubrichtung (eine Richtung entsprechend dem Pfeil R' in 5) der Kugel 8, die aus der Verbindungsbahn zwischen die jeweiligen Kugelspindelnuten 1a und 2a eintritt, allmählich kleiner wird. Dieser bearbeitete Bereich 12 ist so ausgebildet, daß er von dem Ende C der Verbindungsbahn 6 in einer Umfangsrichtung des Mutterelements 2 innerhalb eines Bereichs von 90° ausgehend von dem Eckbereich 12 entlang der Umfangsrichtung verläuft.
Durch Vorsehen des bearbeiteten Bereichs 12 wird es der Kugel 8 erleichtert, zwischen die Spindelnuten 1a und 2a einzutreten. Da außerdem die Kugel 8 entsprechend ihrem Abrollen allmählich mit Pressung beaufschlagt wird, wird eine Belastungskonzentration an der Kugelspindelnut 2a vermieden. Wenn die Länge des bearbeiteten Bereichs 12 90° in der Umfangsrichtung des Mutterelements 2 überschreitet, nimmt die Belastungsfähigkeit der Kugelspindelvorrichtung 1B ab. Daher ist die Länge des bearbeiteten Bereichs 12 so vorgegeben, daß sie höchstens innerhalb des Bereichs von 90° von dem Eckbereich 10 liegt.
Das Schleifmaß (Einstechmaß H von 5) des bearbeiteten Bereichs 12 ist aus den angegebenen Gründen größer als das Maß der elastischen Annäherung der Kugelspindelnuten 1a und 2a. Das heißt, das Einstechmaß H in bezug auf die Radialrichtung des Mutterelements 2 ist innerhalb eines Bereichs von 1/400 bis 1/10 des Durchmessers der Kugel 8 vorgegeben.
Bei der so ausgebildeten Kugelspindelvorrichtung 1B der zweiten Ausführungsform sind die Kugelrollkontaktbahn 3 und die Verbindungsbahn 6 miteinander gleichmäßig fortlaufend. Daher läuft jede Kugel 8 in der Umlaufbahn 7 bereits in einer Anfangsphase des Betriebs der Kugelspindelvorrichtung 1B gleichmäßig um. Somit wird ab dem Beginn des Betriebs der Kugelspindelvorrichtung 1B ein Verschleiß der Kugel 8 und der Umlaufbahn 7 verhindert, so daß eine ausgezeichnete Funktionsfähigkeit der Vorrichtung 1B erhalten wird und ihre Betriebslebensdauer verbessert ist.
Die Erfindung ist nicht nur bei Kugelspindelvorrichtungen vom Rohrtyp anwendbar, deren Verbindungsbahn 6 durch das Rohr 5 gebildet ist, sondern auch bei Kugelspindelvorrichtungen vom Innenumlauftyp, die Teile für eine Verbindungsbahn verwenden. Die Erfindung kann ferner bei einer Kugelspindelvorrichtung Anwendung finden, bei der eine Verbindungsbahn an einer Endkappe ausgebildet ist. Kurz gesagt kann die Kugelspindelvorrichtung der Erfindung durch Formen des gleichmäßig fortlaufenden bearbeiteten Bereichs durch Schleifen oder Ausfräsen des Eckbereichs zwischen der Verbindungsbahn des Mutterelements und der Kugelspindelnut erhalten werden.
6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Kugelspindelvorrichtung 1C. Diese Kugelspindelvorrichtung 1C gleicht der Kugelspindelvorrichtung 1B der zweiten Ausführungsform mit Ausnahme des Rohrs 5.
Ein Rohr 5 der Kugelspindelvorrichtung 1C ist mit einem Endbereich 5b, der in das in dem Mutterelement 2 gebildete Loch 5a eingesetzt ist, und mit einem Zungenbereich 5c, der von einem Bereich des Endbereichs 5b vorspringt, versehen. Der Zungenbereich 5c liegt der Kugelspindelnut 2a des Mutterelements 2 gegenüber. Durch den Zungenbereich 5c und die Kugelspindelnut 2a ist ein löffelartiger Kugelaufnahmeraum S definiert. Der Zungenbereich 5c ist in einer Richtung zu der Kugelspindelnut 2a hin gekrümmt. Der Zungenbereich 5c mit dieser Gestalt ist vorgesehen, so daß die Verbindungsbahn 6 und die Kugelumlaufbahn 7 miteinander in einer sanft gekrümmten Weise über den löffelartigen Kugelaufnahmeraum S verbunden sind.
Wenn die Kugelspindelvorrichtung 1C in Gebrauch ist, laufen die Kugeln 8 im Inneren der Verbindungsbahn 6 und der Kugelumlaufbahn 7 um. Während dieses Umlaufens bewegt sich jede Kugel 8 beim Abrollen zwischen der Verbindungsbahn 6 und der Kugelumlaufbahn 7 über den löffelartigen Kugelaufnahmeraum S. Da bei dieser Ausführungsform der Zungenbereich 5c in Richtung der Kugelspindelnut 2a gekrümmt ist, wird verhindert, daß die Anordnung der Kugeln 8, die den löffelartigen Kugelaufnahmeraum S durchlaufen, erheblich gestört wird. Die jeweiligen Kugeln 8 rollen gleichmäßig zwischen der Verbindungsbahn 6 und der Kugelumlaufbahn 8 ab, wo sie in einem ausgefluchteten Zustand gehalten werden. Da der Zungenbereich 5c mit dieser Gestalt am Endbereich des Rohrs 5 vorgesehen ist, kann die Kugel 8 auch dann gleichmäßig bewegt werden, wenn durch starkes Schleifen des Eckbereichs 10 ein breiter bearbeiteter Bereich 12 geformt ist.
Da ferner ein Vorderende des Zungenbereichs 5c in Richtung der Kugelspindelnut 2a gekrümmt ist, wird verhindert, daß die sich aus der Kugelumlaufbahn 7 in Richtung zu der Verbindungsbahn 6 bewegende Kugel 8 mit hoher Kraft auf den Zungenbereich 5c in dem löffelartigen Kugelaufnahmeraum S trifft. Selbst wenn sich die Kugeln 8 mit hoher Geschwindigkeit bewegen, können sie in dieser Kugelspindelvorrichtung 1C gleichmäßig zwischen der Verbindungsbahn und der Kugelumlaufbahn 7 umlaufen. Die Kugelspindelvorrichtung 1C hat sehr gute Funktionsfähigkeit und verbesserte Betriebslebensdauer im Vergleich mit einer Kugelspindelvorrichtung, bei der der Zungenbereich 5c gerade ist.
Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich. Die Erfindung ist daher nicht auf die speziellen Einzelheiten und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind. Verschiedene Modifikationen können daher vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, abzuweichen.

Claims

Kugelumlaufspindelvorrichtung, die folgendes aufweist: eine Schraubenspindel (1), deren Außenumfangsfläche mit einer spiralförmigen Kugelspindelnut (1a) ausgebildet ist; ein Mutterelement (2), das auf einer Außenumfangsfläche der Schraubenspindel (1) angebracht ist und dessen Innenumfangsfläche mit einer der Kugelspindelnut (1a) der Schraubenspindel (1) gegenüberliegenden Kugelspindelnut (2a) ausgebildet ist; eine Kugelrollkontaktbahn (3), die durch die einander gegenüberliegenden Kugelspindelnuten (1a, 2a) gebildet ist; eine Verbindungsbahn (6), die in dem Mutterelement (2) vorgesehen ist und einen Bereich und einen anderen Bereich der Kugelrollkontaktbahn (3) miteinander in Kommunikation bringt; eine Endlosumlaufbahn (7), die durch die Verbindungsbahn (6) und die Kugelrollkontaktbahn (3) gebildet ist, und eine Vielzahl von Kugeln (8), die in der Umlaufbahn (7) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein bearbeiteter Bereich (11, 12) mit einer gleichmäßig fortlaufenden Gestalt vorgesehen ist, der durch Schleifen eines Eckbereichs (10) an einem Verbindungsbereich zwischen der Kugelrollkontaktbahn (3) und der Verbindungsbahn (6) geformt ist; und daß der bearbeitete Bereich (11, 12) so geformt ist, daß die Distanz zwischen den Kugelspindelnuten (1a, 2a) in bezug auf eine Vorschubrichtung der Kugel (8), die aus der Verbindungsbahn (6) zwischen die jeweiligen Nuten (1a, 2a) eintritt, allmählich kleiner wird, und daß der bearbeitete Bereich (11, 12) so geformt ist, daß er von einem Ende (C) der Verbindungsbahn (6) in einer Umfangsrichtung des Mutterelements (2) innerhalb eines Bereichs von 90° von dem Eckbereich entlang der Umfangsrichtung des Mutterelements (2) verläuft.
Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstechmaß des bearbeiteten Bereichs (11, 12) in einem Bereich von 1/400 bis 1/10 des Durchmessers der Kugel (8) in bezug auf eine Durchmesserrichtung des Mutterelements (2) liegt.
Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rohr (5), das die Verbindungsbahn (6) bildet, wobei ein Zungenbereich (5c), der in einer Richtung der Kugelspindelnut (2a) des Mutterelements (2) gekrümmt ist, an einem Endbereich (5b) des Rohrs (5) ausgebildet ist und zwischen dem Zungenbereich (5c) und der Kugelspindelnut (2a) des Mutterelements (2) ein löffelartiger Kugelaufnahmeraum (S) gebildet ist.
Kugelumlaufspindelvorrichtung, die folgendes aufweist: eine Schraubenspindel (1), deren Außenumfangsfläche mit einer spiralförmigen Kugelspindelnut (1a) ausgebildet ist; ein Mutterelement (2), das auf einer Außenumfangsfläche der Schraubenspindel (1) angebracht ist und dessen Innenumfangsfläche mit einer der Kugelspindelnut (1a) der Schraubenspindel (1) gegenüberliegenden Kugelspindelnut (2a) ausgebildet ist; eine Kugelrollkontaktbahn (3), die durch die einander gegenüberliegenden Kugelspindelnuten (1a, 2a) gebildet ist; eine Verbindungsbahn (6), die in dem Mutterelement (2) vorgesehen ist und einen Bereich und einen anderen Bereich der Kugelrollkontaktbahn (3) miteinander in Kommunikation bringt; eine Endlosumlaufbahn (7), die durch die Verbindungsbahn (6) und die Kugelrollkontaktbahn (3) gebildet ist, und eine Vielzahl von Kugeln (8), die in der Umlaufbahn (7) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein bearbeiteter Bereich (11, 12) mit einer gleichmäßig fortlaufenden Gestalt vorgesehen ist, der durch Schleifen eines Eckbereichs (10) an einem Verbindungsbereich zwischen der Kugelrollkontaktbahn (3) und der Verbindungsbahn (6) geformt ist; und daß der bearbeitete Bereich (11, 12) so geformt ist, daß die Distanz zwischen den Kugelspindelnuten (1a, 2a) in bezug auf eine Vorschubrichtung der aus der Verbindungsbahn (6) zwischen die jeweiligen Nuten (1a, 2a) eintretende Kugel (8) allmählich kleiner wird, wobei ein Einstechmaß des bearbeiteten Bereichs (11, 12) in einem Bereich von 1/400 bis 1/10 des Durchmessers der Kugel (8) in bezug auf eine Durchmesserrichtung des Mutterelements (2) liegt.
Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Rohr (5), das die Verbindungsbahn (6) bildet, wobei ein Zungenbereich (5c), der in einer Richtung der Kugelspindelnut (2a) des Mutterelements (2) gekrümmt ist, an einem Endbereich (5b) des Rohrs (5) ausgebildet ist und zwischen dem Zungenbereich (5c) und der Kugelspindelnut (2a) des Mutterelements (2) ein löffelartiger Kugelaufnahmeraum (S) gebildet ist.