DE102005043525A1

DE102005043525A1 - Einstellbarer Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel

Info

Publication number: DE102005043525A1
Application number: DE200510043525
Authority: DE
Inventors: Chia-Min Liu; Chung-Hsuen Lin
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Einstellbarer Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Vorspannungsaufbau aus zwei Vorspannungsstücken (4, 5) besteht, von denen jedes eine Schräge (41, 51) aufweist und die zwischen den Spindelmuttern (2, 3) vorgesehen sind, wobei die Schrägen (41, 51) der Vorspannungsstücke (4, 5) in Kontakt stehen, wobei sich eine Beanspruchung der Spindelmuttern (2, 3) auf Druck durch eine relative Verschiebung zwischen den Vorspannungsstücken (4, 5) ergibt, und wobei unterschiedliche Vorspannung zustande kommt, indem sich die Verbindungsdicke der Vorspannungsstücke (4, 5) ändert. Auf diese Weise ist die Einstellung der Vorspannung ohne Fachkräfte möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Vorspannungsaufbau, insbesondere einen einstellbaren Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel.

Die Kugelumlaufspindel weist die Vorteile von Übertragungspräzision und -zuverlässigkeit auf, sodass sie häufig bei Präzisionsmechanismen Verwendung findet, um senkrechte und waagrechte Verschiebung des Werktisches zu steuern. Um einen Rückenspalt auszugleichen, wirkt normalerweise eine Vorspannung auf die Spindelmutter ein. Aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass sich der Abstand zwischen beiden Spindelmuttern 10, 11 bzw. 12, 13 unter Verwendung von Gewinden 111 bzw. Schrauben 14 verstellen lässt, was für eine Einstellung der Vorspannung sorgt. Solche Konstruktionen weisen jedoch komplizierte Bauelemente auf. Beispielsweise muss die Spindelmutter 11 mit Außengewinde 111 versehen sein, oder die Spindelmutter 12 an der Kontaktfläche mit Aussparungen zur Aufnahme der Schrauben 14 versehen sein. Unter Verwendung der Drehung des Gewindes ist die Vorspannung einstellbar. Bei solcher Konstruktion finden die Fertigung und Montage aber mit großem Zeit- und Kraftaufwand statt, was eine Steigerung von Herstellungskosten bewirkt.

Durch die Erfindung wird ein einstellbarer Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel geschaffen, der zwei zusammensetzbare Befestigungsstücke aufweist, wobei eines der Befestigungsstücke unter Verwendung einer Schraube unterschiedliche Verschiebung ausführen kann, wodurch sich unterschiedliche Vorspannungen ergeben. Da die Verstellung der Vorspannung ohne Fachkräfte möglich ist, wird eine einfache Standardarisierung im Hinblick auf die Herstellung erzielt.

Außerdem wird durch die Erfindung ein einstellbarer Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel geschaffen, bei dem sich die Vorspannung mit einem bei der Montage erforderlichen, radialen Schubkraft steuern lässt, was eine einfache Einstellung gewährleistet.

Ferner wird durch die Erfindung ein einstellbarer Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel geschaffen, bei dem die Vorspannung sowohl mit einem Vorsprung eines Befestigungsstücks als auch mit der Dicke von Unterlegscheiben einstellen lässt, was eine einfache Steuerung bewirkt.

Die Erfindung weist insbesondere die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch einen ersten einstellbaren Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel nach dem Stand der Technik;
2 einen Teilschnitt durch einen zweiten einstellbaren Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel nach dem Stand der Technik;
3 eine perspektivische Explosionszeichnung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
4 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach dem Zusammenbau;
5A eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorspannungsstücke in Kontaktstellung;
5B eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorspannungsstücke nach der Parallelverschiebung; und
5C eine schematische Darstellung eines auf Druck beanspruchten, erfindungsgemäßen Vorspannungsstücks.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich, ist ein erfindungsgemäßer einstellbarer Vorspannungsaufbau zwischen zwei Spindelmuttern 2, 3 einer Kugelumlaufspindel vorgesehen. Durch die Verschiebungsänderung entsteht eine Vorspannung. Auf diese Weise lässt sich die Vorspannung auf die Kugelumlaufspindel einstellen.
Der einstellbare Vorspannungsaufbau besteht aus zwei Vorspannungsstücken 4, 5, von denen jedes eine Schräge 41, 51 aufweist und die zwischen den Spindelmuttern 2, 3, wobei die Schrägen 41, 51 der Vorspannungsstücke 4, 5 in Kontakt stehen. Durch eine relative Verschiebung zwischen den Vorspannungsstücken 4, 5 ergibt sich eine Beanspruchung der Spindelmuttern 2, 3 auf Druck, wobei unterschiedliche Vorspannung zustande kommt, indem sich die Verbindungsdicke der Vorspannungsstücke 4, 5 ändert.
Unter Bezug auf 4, 5A, 5B und 5C wird die Funktionsweise der Entstehung der Vorspannung beschrieben. Eine der Seitenflächen der Vorspannungsstücke 4, 5 wird zu Schräge 41, 51 gefräst. Die Schräge 41, 51 weist einen Winkel a in Bezug auf die entgegengesetzte Fläche 42, 52 auf. Wie aus 5A ersichtlich, liegen die beiden Vorspannungsstücke 4, 5 aufeinander. Dann fangen sie gegeneinander zu verschieben an. Beträgt die Verschiebung DL, dann wird die Höhe H um DH erhöht, wobei DH = DL ' tan a [siehe 5B]. Auf diese Weise ergeben sich unterschiedliche Vorspannungen auf die beiden Spindelmuttern 2, 3. In 5C ist gezeigt, dass die beim Montieren in radialer Richtung ausgeübte Kraft F2 beträgt, wobei die Aktionskraft, nämlich Vorspannung, auf die Kontaktfläche zwischen den Vorspannungsstücken 4, 5 und den Spindelmuttern 2, 3 F1 beträgt, während die Aktionskraft zwischen den Vorspannungsstücken 4, 5 und den Schrägen 41, 51 F3 beträgt [siehe 5C].
Aus 3 ist ersichtlich, dass der erfindungsgemäße Vorspannungsaufbau zwei Vorspannungsstücke 4, 5, eine Unterlegscheibe 6, ein Befestigungsstück 7 und einen Schraubenbolzen 76 umfasst. In einem der Vorspannungsstücke 5 ist eine Aussparung 53 ausgebildet, in die das Befestigungsstück 7 eingreift. Außerdem weist das andere Vorspannungsstück 4 eine Mehrzahl von Befestigungsbohrungen 411 auf, in welche entsprechende Positionierbolzen eingepasst werden, wodurch das Vorspannungsstück 4 und die benachbarte Spindelmutter 2 zu einer Baueinheit zusammengefügt sind. Darüber hinaus ist das die Aussparung 53 besitzende Vorspannungsstück 5 an einer der Schräge 51 entgegengesetzten Fläche 52 mit Verbindungsrippen 521 versehen, die mit korrespondierend geformten Verbindungsschlitzen 31 der benachbarten Spindelmutter 3 eine formschlüssige Verbindung herstellen, was eine Gleitverschiebung des Vorspannungsstücks 5 bewirkt, wenn eine radiale Schubkraft am Vorspannungsstück 5 angreift. Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass eine weitere Unterlegscheibe 6 zwischen der Aussparung 53 des Vorspannungsstücks 5 und dem Befestigungsstück 7 vorgesehen ist, was für eine effektive Verstellung der Vorspannung sorgt. Denkbar wären auch mehrere Unterlegscheiben 6, die in die Aussparung 53 des Vorspannungsstücks 5 eingesetzt werden. Die dabei entstehende Vorspannung nimmt mit steigernder Anzahl der eingesetzten Unterlegscheiben 6 zu.
Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, ist das Befestigungsstück 7 T-förmig ausgebildet. Auf diese Weise kann das Befestigungsstück 7 mit seinem Vorsprung 71 gegen die Unterlegscheibe 6 gedrückt werden, die dann am Vorspannungsstücken 5 angreift. Außerdem weist das Befestigungsstück 7 an seinen beiden Seiten jeweilige Verlängerungsabschnitte 72 auf, die in jeweils zugeordnete Nuten 22, 32 eingreifen, wodurch eine Verbindung des Befestigungsstücks 7 mit den Spindelmuttern 2, 3 stattfindet. Um eine sichere Fixierung zu erzielen, kann das Befestigungsstück 7 über mehrere Befestigungsbohrungen 73 verfügen, in welche Befestigungsschrauben 74 eingedreht werden, wodurch das Befestigungsstück 7 und die Spindelmuttern 2, 3 zu einer Baueinheit zusammengefügt sind. Zur Steuerung der Auf- und Abbewegung des Vorspannungsstücks 5 ist das Befestigungsstück 7 mit einer Gewindebohrung 75 versehen, in die ein Schraubenbolzen 76 eindrehbar ist, was ein Unterdrücken des Vorspannungsstücks 5 bewirkt und somit eine praktische Einstellung der Vorspannung gewährleistet.

10: Spindelmutter
11: Spindelmutter
111: Gewinde
12: Spindelmutter
13: Spindelmutter
14: Schraube
2: Spindelmutter
22: Nut
3: Spindelmutter
31: Verbindungsschlitz
32: Nut
4: Vorspannungsstück
41: Schräge
411: Befestigungsbohrung
42: Fläche
5: Vorspannungsstück
51: Schräge
52: Verbindungsrippe
53: Aussparung
521: Verbindungsrippe
6: Unterlegscheibe

Claims

Einstellbarer Vorspannungsaufbau für eine Kugelumlaufspindel, der zwischen beiden Spindelmuttern (2, 3) vorgesehen ist, wobei eine zur Einstellung der Kugelumlaufspindel dienende Vorspannung durch eine Verschiebungsänderung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Vorspannungsaufbau aus zwei Vorspannungsstücken (4, 5) besteht, von denen jedes eine Schräge (41, 51) aufweist und die zwischen den Spindelmuttern (2, 3) vorgesehen sind, wobei die Schrägen (41, 51) der Vorspannungsstücke (4, 5) in Kontakt stehen, und wobei sich eine Beanspruchung der Spindelmuttern (2, 3) auf Druck durch eine relative Verschiebung zwischen den Vorspannungsstücken (4, 5) ergibt, und wobei unterschiedliche Vorspannung zustande kommt, indem sich die Verbindungsdicke der Vorspannungsstücke (4, 5) ändert.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorspannungsstück (5) eine Aussparung (53) aufweist, in der ein Befestigungsstück (7) aufnehmbar ist, während in einem weiteren Vorspannungsstück (4) eine Mehrzahl von Befestigungsbohrungen (411) ausgebildet ist, in welche entsprechende Positionierbolzen eingreifen, was für eine feste Verbindung des Vorspannungsstücks (4) unter Verwendung einer benachbarten Spindelmutter (2) sorgt.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterlegscheibe (6) zwischen der Aussparung (53) des Vorspannungsstücks (5) und dem Befestigungsstück (7) vorgesehen ist.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungsstück (5) an einer der Schräge (51) entgegengesetzten Fläche (52) mit Verbindungsrippen (521) versehen ist, die mit korrespondierend geformten Verbindungsschlitzen (31) der benachbarten Spindelmutter (3) eine formschlüssige Verbindung herstellen, was eine Gleitverschiebung des Vorspannungsstücks (5) bewirkt.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Unterlegscheibe (6) zwischen der Aussparung (53) des Vorspannungsstücks (5) und dem Befestigungsstück (7) vorgesehen ist, was für eine effektive Verstellung der Vorspannung sorgt.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsstück (7) T-förmig ausgebildet ist, um die Spindelmuttern (2, 3) zu verbinden.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsstück (7) mit einer Gewindebohrung (75) versehen ist, in die ein Schraubenbolzen (76) eindrehbar ist, um das Vorspannungsstück (5) zu unterdrücken, was eine praktische Einstellung der Vorspannung gewährleistet.
Vorspannungsaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsstück (7) über Befestigungsbohrungen (73) verfügt, in welche entsprechende Befestigungsschrauben (74) eindrehbar sind, damit das Befestigungsstück (7) und die Spindelmuttern (2, 3) zu einer Baueinheit zusammengefügt sind.