-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen einer Rotationsbewegung
in hin- und hergehende Rotationsbewegungen, mit einer mittels eines
Antriebes zu hin- und hergehender linearer Bewegung antreibbaren
Mutter, die auf einer drehbar gelagerten Gewindespindel angeordnet
ist und die aus zwei in ihrer Relativposition zueinander einstellbaren
Teilmuttern zusammengesetzt ist.
-
Es
ist bekannt (
EP 0665908
B1 ), eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verwenden, um
Greiferbänder
einer Greiferwebmaschine anzutreiben. Die Greiferbänder, die
an dem Ende einen Greifer tragen, laufen um ein Antriebsrad herum,
von welchem sie in ein aus Kettfäden
gebildetes Webfach zusammen mit jeweils einem Schussfaden eingeführt und
nach Abgabe des Schussfadens oder Übernahme des Schussfadens wieder
herausgezogen werden. Das Antriebsrad, um welches das Greiferband geschlungen
ist, führt
hin- und hergehende, die Drehrichtung ändernde Drehbewegungen aus.
Diese hin- und hergehenden Drehbewegungen werden von einer in immer
der gleichen Richtung um laufenden Scheibe eines Kurbeltriebes abgeleitet.
Die Mutter besteht aus zwei in axialer Richtung oder radialer Richtung
geteilten Teilmuttern, die relativ zueinander verstellt und in der
verstellten Position fixiert werden können, um ein Spiel zwischen
der Mutter und dem Gewinde der Gewindestange auszugleichen. Bei dem
Ausführungsbeispiel
mit der in Längsrichtung geteilten
Mutter ist eine Schmierung für
flüssiges Schmiermittel
vorgesehen, die zu einer Seitenwandung einer der Gewindenuten der
einen Teilmutter führt.
Das flüssige
Schmiermittel soll mittels Schwerkraft oder gegebenenfalls auch
unter Druck eingeführt
werden.
-
Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art, die zum Antrieb eines Greiferbandes
benutzt wird, ist hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen
ausgesetzt, insbesondere wenn mit großen Webgeschwindigkeiten gearbeitet
wird. Die dabei durch Reibung zwischen der Mutter und der Gewindespindel
erzeugte Wärme
ist in etwa in der dritten Potenz von der Geschwindigkeit abhängig.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannte Art so auszubilden, dass die Wärmebelastung insbesondere von
Mutter und Gewindespindel verringert wird.
-
Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die beiden Teilmuttern zwischen sich eine Ringkammer bilden,
die nach außen
abgedichtet und die nach innen zu der Gewindespindel hin offen ist,
und dass in der Ringkammer ein Schmiermittelzulauf mündet.
-
Das
vorzugsweise unter Druck zugeführte flüssige Schmiermittel
fließt
zwischen den Teilmuttern und der Gewindespindel ab, da die Ringkammer weitestgehend
nach außen
abgedichtet ist. Da jede Teilmutter zu einer der Flanken der Gewindeprofile der
Gewindespindel nahezu spielfrei eingestellt ist, während auf
der anderen Flanke ein geringes Spiel vorhanden ist, fließt das zugeführte Schmiermittel gleichmäßig entlang
der Flanken der Gewindeprofile ab. Aufgrund der dadurch erhaltenen
guten und kontrollierten Schmierung wird das Erzeugen von Wärme reduziert,
während
zusätzlich
aufgrund der vorgegebenen Strömungsverhältnisse
das Abführen von
entstandener Wärme
durch das abfließende
flüssige
Schmiermittel unterstützt
wird. Für
die Schmiermittelversorgung und die Wärmeabfuhr ist eine Gewindespindel
mit mehrgängigem
Gewinde vorteilhaft.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
und den Unteransprüchen.
-
1 zeigt
einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
-
2 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
-
3 eine
Explosionsdarstellung von Einzelteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in größerem Maßstab,
-
4 einen
Axialschnitt entlang der Linie IV-IV der 5 durch
eine aus zwei Teilmuttern bestehende Mutter einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
-
5 eine
Ansicht in Richtung des Pfeiles V der 4,
-
6 einen
Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer aus zwei Teilmuttern
gebildeten Muttern entlang der Linie VI-VI der 7,
-
7 eine
Ansicht der Mutter in Richtung des Pfeiles VII der 6,
-
8 einen
Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Mutter einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
entlang der Linie VIII-VIII der 9 und
-
9 eine
Ansicht in Richtung des Pfeiles IX der 8,
-
10 eine
teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform
mit einem Zwischenstück
zwischen den beiden Teilmuttern, das zu einem Halter gehört und
-
11 einen
Teilschnitt durch eine Ausführungsform
mit einem Zwischenring zwischen den beiden Teilmuttern.
-
Die
in
1 und
2 dargestellte Vorrichtung dient
zum Antreiben eines Greiferbandes, wie es aus der
EP 0665908 oder
US 4052906 bekannt ist. In einem Gehäuse
10 ist
eine Gewindespindel
11 drehbar gelagert, deren aus dem
Gehäuse
herausragendes Ende mit einer Aufnahme für ein schematisch dargestelltes
Antriebsrad
12 versehen ist, das beispielsweise entsprechend
der
US 4052906 als ein Zahnrad
gestaltet ist. Das Antriebsrad
12 dient zum Antreiben von
flexiblen Greiferbändern
oder starren Greiferstangen einer Greiferwebmaschine. Auf der Gewindespindel
11 ist
eine Mutter
13 angeordnet, die aus zwei Teilmuttern
14,
15 zusammengesetzt
ist. Die Mutter
13 ist in einem Halter
16 angeordnet,
der auf einer Stange
17 mit linearer Bewegung hin- und herverschiebbar
ist. An den Halter
16 ist eine Kurbelstange
18 angelenkt,
deren anderes Ende in einer Kurbelscheibe
19 gelagert ist.
Die Kurbelscheibe
19 ist drehfest auf einer Welle
20 angeordnet,
die in nicht näher
dargestellter Weise zur Rotation angetrieben wird, beispielsweise
durch einen eigene Antriebsmotor oder mittels eines von einer Hauptantriebs welle
einer Webmaschine abgeleiteten Antriebs. Die Drehbewegung der Kurbelscheibe
19 wird zunächst in
eine lineare hin- und hergehende Bewegung des Halters
16 übersetzt.
Die drehfest mit dem Halter
16 verbundene Mutter
13 formt
die lineare hin- und hergehende Bewegung in eine Rotationsbewegung
der Gewindespindel
11 um, die entsprechend der linearen
Hin- und Herbewegung des Halters eine hin- und herdrehende, die
Drehrichtung wechselnde Rotationsbewegung der Gewindespindel
11 bewirkt.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist die Welle 20 lotrecht zur Längsmitte der Gewindespindel 11 ausgerichtet,
so dass sich eine symmetrische Bewegung ergibt. Diese Bewegung lässt sich
durch eine andere Anordnung der Welle 20 bezüglich der
Gewindespindel 11 variieren. Insbesondere lässt sich auch
durch die Anordnung der Welle 20 bezüglich der Gewindespindel 11 das
Verhalten der Mutter 13 an den Umkehrpunkten ihrer Bewegung
auf der Gewindespindel 11 beeinflussen, d.h. ob dort geringe oder
starke Beschleunigungen stattfinden.
-
Die
Stange 17 ist außerhalb
des Gehäuses 10 mit
einem Antriebsrad 21 versehen, über das sie zu Drehungen angetrieben
werden kann. Durch Drehen der Stange 17 lässt sich
eine bessere Verteilung der zwischen Halter 16 und Stange 17 zugeführtem Schmiermittel,
insbesondere Öl,
und damit eine bessere Schmierung und hydrodynamische Lagerung zwischen
Stange 17 und Halter 16 erzielen.
-
Die
Mutter 13 ist an dem Halter 16 drehfest befestigt.
Wie in 3 dargestellt ist, ist der Halter 16 mit
Gewindebohrungen 22 versehen, in welche nicht dargestellte
Schrauben eingeschraubt werden, die die Teilmuttern 14, 15 durchdringen.
Die Teilmutter 15 ist mit zylindrischen Bohrungen 23 für die Schrauben versehen,
während
die Teilmutter 14 schlitzartig gekrümmte Öffnungen 24 für die Schrauben
aufweist. Dadurch ist es möglich,
die Teilmutter 14 gegenüber der
Teilmutter 15 in Umfangsrich tung zu verdrehen, so dass
ein Spiel zwischen dem Gewinde der Gewindespindel 11 und
den Teilmuttern 14, 15 ausgeglichen wird. Die
Flanken der Gewindegänge
der Teilmutter 14 liegen an einer Flanke der Gewinderippen der
Gewindespindel 11 an, während
die Flanken der Gewindegänge
der Teilmutter 15 an den gegenüberliegenden Flanken der Gewinderippen
der Gewindespindel 11 anliegen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 erfolgt
das Fixieren der Position, die zum Ausgleichen des Spiels eingestellt
wurde, mittels der Schrauben mit denen die Teilmuttern 14, 15 an
dem Halter 16 befestigt sind. Wie in 6, 7 und 8, 9 dargestellt
ist, kann das Fixieren der zum Ausgleich des Spiels eingestellten
Position auch mittels Mitteln erfolgen, die von den Schrauben unabhängig sind,
mit denen die Teilmuttern 14, 15 gehalten sind.
Dieses Fixieren wird später
noch erläutert werden.
-
Um
eine gute Schmierung zwischen den Teilmuttern 14, 15 und
der Gewindespindel 11 zu erhalten, ist – wie in 4 und 5 gezeigt – vorgesehen,
dass die Teilmuttern 14, 15 miteinander eine Ringkammer 25 bilden,
in welcher ein Schmiermittelzuführanschluss 26 mündet. Dem
Schmiermittelzuführanschluss 26 ist
ein in dem Halter 16 vorgesehener Schmiermittelkanal 27 zugeordnet
(3) der in nicht näher dargestellter Weise an
eine Einrichtung zum Zuführen
eines unter Druck stehenden, flüssigen
Schmiermittels angeschlossen ist. Die Schmiermittelzufuhr kann beispielsweise über die
Stange 17 erfolgen, so dass keine hin- und hergehenden flexiblen Leitungen
erforderlich sind.
-
Die
Ringkammer 25 ist zu den Innenseiten der Teilmuttern 14, 15 offen,
so dass das flüssige Schmiermittel über einen
Spalt 25' der
Gewindespindel 11 zugeführt
wird. Da die Gewindegänge
der Teilmuttern 14, 15 jeweils auf einer Seite
mit ihren Flanken an den Flanken der Gewinderippen der Gewindespindel 11 anliegen
oder nur ein sehr geringes Spiel aufweisen, während sie auf der anderen Seite bezüglich der
Flanken der Gewinderippen ein größeres Spiel
aufweisen, fließt
eine größere Menge des flüssigen Schmiermittels
jeweils im Bereich des größeren Spiels
entlang der Gewindespindel aus dem Bereich der Ringkammer 25 über den
Spalt 25' ab. Dadurch
wird einerseits eine gleichmäßige Schmierung
in dem Bereich erhalten, in welchem das Schmiermittel strömt, während zusätzlich eine
verbesserte Wärmeabfuhr
erzielt wird. Ein Teil des Schmiermittels wird auch auf der Seite
abfließen,
auf der die Gewindegänge
der Teilmutter von den Flanken der Gewinderippen der Gewindespindel 11 mitgenommen
werden, d.h. auf der Seite der „aktiven" Flanken. Aufgrund von Toleranzen wird
insbesondere bei mehrgängigen
Gewinden auch auf der Seite der „aktiven" Flanken ein Spiel vorhanden sein, über das
flüssiges
Schmiermittel abströmen
kann, das auch auf dieser Seite zu einer Verbesserung der Schmierung
und der Kühlung
führt.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 3, 4 und 5 liegen
die Teilmuttern 14, 15 mit aneinander anschließenden in
axialer Richtung verlaufenden Flächen 28, 29 und
in radialer Richtung verlaufenden Flächen 30, 31 aneinander
an, so dass eine gute Abdichtung der Ringkammer 25 nach
außen
möglich
ist. Da die Teilmuttern 14, 15 zum Ausgleichen
von Spiel in Umfangsrichtung gegeneinander verdreht werden, bleiben
diese Flächen
aneinander anliegend unabhängig
von der Relativstellung der beiden Teilmuttern 14, 15 zueinander.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 6 und 7 sind miteinander kombinierte
Teilmuttern 14a und 15a vorgesehen, die in ihrer
axialen Richtung relativ zueinander verschoben werden, um ein Spiel
zu einer Gewindespindel 11 auszugleichen. Die Teilmutter 14a ist
mit auf radial gegenüberliegenden Seiten
angeordneten Gewindebohrungen 32 versehen, in die Schrauben 33 eingeschraubt
sind, die einen Ansatz 34 durchdringen, der die Außenseite
der Teilmutter 14a im Bereich der Gewindebohrungen 32 übergreift.
In dem Ansatz 34 befinden sich in Axialrichtung erstreckende
Langlöcher 35.
Die beiden Teilmuttern 14a, 15a werden in axialer
Richtung verstellt, um das Spiel zur Gewindespindel 11 auszugleichen.
Sie werden dann in der eingestellten Position mittels der Schrauben 33 fixiert.
Das Fixieren der beiden Teilmuttern 14a, 15a gegeneinander
ist somit von der Funktion des Befestigens der Teilmuttern 14a, 15a an
dem Halter 16 getrennt. Um ein exaktes Positionieren zu
erreichen, werden vorzugsweise Distanzscheiben zwischen den Teilmuttern 14a, 15a angeordnet.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 6 und 7 wird die Ringkammer 25 nach
außen
mittels aneinander anliegenden, sich in axialer Richtung erstreckenden
Flächen 28, 29 der
Teilmuttern 14a, 15a abgedichtet.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 8 und 9 ist die Teilmutter 14b mit
einem zu ihrer Längsachse
koaxialen Innengewinde 36 versehen, in welches ein Gewindeansatz 37 der
Teilmutter 15b eingeschraubt ist. Die miteinander verschraubten Teilmuttern 14b, 15b können somit
mittels einer Schraubbewegung zum Ausgleichen des Spiels zur Gewindespindel 11 sowohl
in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung zueinander verstellt
werden. Um das Verstellen durchzuführen, ist bei dem Ausführungsbeispiel
nach 8 und 9 die Teilmutter 15b mit
einem Ansatz 38 versehen, der eine Aufnahme für ein Werkzeug 39 bildet,
das mit einer Verzahnung in eine Verzahnung 40 der Teilmutter 14b eingreift.
Bei der Ausführungsform
nach 8 und 9 ist die Ringkammer 25 mittels
des Gewindes 36, 37 der Teilmuttern 14b, 15b nach
außen
abgedichtet.
-
Die
Abdichtung der Ringkammer 25 nach außen muss bei den Ausführungsbeispielen
nach 4, 5, 6, 7 und 8, 9 nicht absolut
sein. Es genügt,
wenn eine Abdichtung erzielt wird, die einen deutlich höheren Strömungswiderstand
gegen das Abfließen
des zugeführten
flüssigen Schmiermittels
bildet, als dieser zwischen den Gewindegängen der Teilmuttern 14, 14a, 14b und 15, 15a, 15b und
der Gewindespindel 11 besteht. Bei abgewandelten Ausführungen
werden zur Abdichtung der Ringkammern 25 gummielastische
Dichtungsringe vorgesehen. Bei einer anderen abgewandelten Ausführungsform
sind zwischen den Teilmuttern 14 und 15 Distanzringe
angeordnet, die beispielsweise radiale Öffnungen für das Abströmen des Schmiermittels haben.
-
Insbesondere
die Teilmuttern 14, 15, 14a, 15a, 14b, 15b werden
aus einer Metalllegierung gefertigt, die eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit
und gleichzeitig gute Verschleißeigenschaften
besitzt. Hierfür
kommen insbesondere Kupferlegierungen (Bronze) in Frage.
-
Die
Gewindespindel 11 und die Teilmuttern 14, 15, 14a, 15a, 14b, 15b sind
mit mehrgängigen Gewinden
versehen, um eine möglichst
geringe Flächenpressung
zu erhalten. Bei dem Ausführungsbeispiel
ist ein achtgängiges
Gewinde vorgesehen. Die Gewindenuten und die Gewindeprofile werden
mit einem Verhältnis
von Fußbreite
zu Höhe
bis zu 1 : 2 hergestellt. Dabei werden bevorzugt einfache Werkzeuge
benutzt, die parallele Flanken sowohl der Gewindenuten als auch
der Gewinderippen herstellen. Bei mehrgängigen Gewinden, beispielsweise
bei achtgängigen
Gewinden werden aufgrund von Toleranzen immer eine oder auch mehrere
an sich „aktive" Flanken der Gewinderippen
ein Spiel zu den Gewindegängen
aufweisen. Dies wird dazu führen,
dass flüssiges
Schmiermittel in diesen Bereich gelangt und die Schmierung und die
Kühlung
verbessert.
-
Die
Gewinde der Teilmuttern 14, 15, 14a, 15a, 14b, 15b haben
eine Steigung, die zwischen etwa 35° und etwa 55° liegt, vorzugsweise bei 45°.
-
Die
beiden Teilmuttern 14, 15, 14a, 15a, 14b, 15b besitzen
bei den Ausführungsbespielen
jeweils die gleiche axiale Länge.
Falls jedoch asymmetrische Bewegungen und insbesondere unterschiedliche
Beschleunigungen vorgesehen werden, kann es zweckmäßig sein,
eine der beiden Teilmuttern mit einer größeren axialen Länge herzustellen
als die andere.
-
Wenn
nach einer gewissen Einsatzdauer ein Verschleiß aufgetreten ist, so können die
Teilmuttern 14, 15, 14a, 15a, 14b, 15b relativ
zueinander nachgestellt werden, um wieder ein Spiel auszugleichen. Wenn
dieses Nachstellen zunächst
immer in einer Richtung ausgeführt,
so kann bei Erreichen einer Abnutzungsgrenze die Nachstellrichtung
umgekehrt werden, so dass dann insgesamt eine relativ lange Nutzungsdauer
für die
Teilmuttern gegeben ist. Ein Auswechseln ist erst dann erforderlich,
wenn alle Flanken verschlissen sind.
-
Bei
der Ausführungsform
nach 10 ist zwischen den Teilmuttern 14c, 15c ein
Zwischenstück 45 angeordnet,
das eine Ringkammer 25 bildet, die zur Gewindespindel 11 hin
offen ist. Die Teilmuttern 14c, 15c sind an diesem
Zwischenstück
derart angebracht, dass wenigstens eine der Teilmuttern 14c, 15c in
Umfangsrichtung relativ zu der anderen verstellbar ist, um ein Spiel
auszugleichen. Die beiden Teilmuttern 14c, 15c schließen mit
Dichtungsflächen
an das Zwischenstück 45 an.
In nicht näher
dargestellter Weise können
zwischen den Teilmuttern 14c, 15c und dem Zwischenstück Dichtungsringe vorgesehen
werden. Das Zwischenstück 45 ist
bei dem Ausführungsbeispiel
einteilig mit dem Halter 16 ausgebildet. Der Schmiermittelzulauf 26 mündet in der
Ringkammer 25.
-
Bei
der Ausführungsform
nach 11 ist vorgesehen, dass das Zwischenstück 45a ein
eigenes Bauteil ist und dass die Teilmutter 15c an dem Halter 16 angebracht
ist. Der Schmiermittelzulauf 26 ist in dem Zwischenstück 45a vorgesehen.
Im übrigen
entspricht das Ausführungsbeispiel
nach 11 von seiner Funktion her dem Ausführungsbeispiel nach 10.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform
ist die Teilmutter 15 einteilig mit dem Halter 16.
-
Bei
allen Ausführungsbeispielen
können
die Teilmuttern 14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b und 14c, 15c so
relativ zueinander eingestellt werden, dass jeweils der nachlaufenden
Teilmutter die „aktiven" Flanken der Gewindespindel 11 zugeordnet
sind. Die vorlaufende Teilmutter besitzt dann zu diesen für die nachlaufende
Teilmutter „aktive" werdenden Flanken
ein Spiel, über
das die Hauptmenge des Schmiermittels abströmt. Diese Flanken werden deshalb
unmittelbar, bevor sie für
die folgende Teilmutter zu „aktiven" Flanken werden,
gekühlt
und geschmiert. Bei Umkehr der Bewegungsrichtung kehren sich die
Verhältnisse
entsprechend um. Bevor jeweils die „antreibende" Teilmutter zu den „aktiven" Flanken gelangt,
werden diese mit Schmiermittel versorgt.
-
Um
im Bereich der Umkehrstellung eine Zusatzschmierung zu erhalten,
werden Sprühdüsen 43, 44 in
dem Halter 16 vorgesehen, wie dies in 2 und 3 dargestellt
ist. Diese Sprühdüsen 43, 44 sprühen Öl auf die
Gewindespindel, um insbesondere in dem Bereich der Umkehrstellen
eine verstärkte Schmierung
zu erhalten. Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist die Gewindespindel 11 in
einem Ölbad
untergebracht.
-
Bei
allen Ausführungsbeispielen
werden als Teilmuttern 14, 15, 14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c bevorzugt
geschlossene Ringe verwendet. Diese haben gegenüber in axialer Richtung geteilten
Muttern den Vorteil, dass aufgrund der Verbindung zwischen den Teilen
keine Kräfte
in radialer Richtung auf die Gewindespindel ausgeübt werden.
-
Bei
einer abgewandelten Ausführungsform wird
vorgesehen, dass eine Teilmutter, insbesondere die Teilmutter 15, 15a, 15b einteilig
mit dem Halter 16 hergestellt wird.
-
Die
Erfindung eröffnet
die Möglichkeit,
das Spiel zwischen der Gewindespindel 11 und den Teilmuttern 14, 15 (sowie
auch bei den übrigen
Aus führungsbeispielen)
exakt einzustellen und gegebenenfalls auch automatisch mit Hilfsmitteln
nachzustellen. Hierzu wird der Ringkammer 25 kurzzeitig Öl mit wesentlich
höherem
Druck zugeführt,
der bewirkt, dass die beiden Teilmuttern 14, 15 (ebenso
wie bei den anderen Ausführungsbeispielen)
relativ zueinander verstellt werden, um das Spiel zur Gewindespindel
auszugleichen. Dabei ist es möglich,
die Fixiermittel, die die Teilmuttern 14, 15 gegeneinander
fixieren, kurzzeitig zu lösen,
beispielsweise mit Federkraft unterstützte Mittel. Ebenso ist es
auch möglich,
die Kraft, mit der die Mittel das Fixieren bewirken, so einzustellen,
dass diese durch die von dem Drucköl aufgebrachte Kraft überwunden
werden kann.
-
Selbstverständlich muss
der Antrieb des Halters
16 zu der linearen Hin- und Herbewegung
nicht von einer Kurbelscheibe abgeleitet werden. Es sind andere
Antriebe möglich,
beispielsweise die Antriebe, die in der
US 4052906 erläutert sind.