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Die Erfindung betrifft eine Rollenumlaufspindel, insbesondere eine Rollenumlaufspindel, die einen reibungslosen Rücklaufvorgang gewährleistet, wobei sie einfach herzustellen und zusammenzubauen ist.
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Eine herkömmliche Kugelumlaufspindel weist eine Spindel und eine der Spindel angepasste Schraubenmutter auf, wobei die Spindel und Schraubenmutter entsprechende Spiralrillen besitzen. In der Spiralrille der Schraubenmutter befinden sich zahlreiche Rollkugeln. Auf diese Weise ergibt sich ein Punktkontakt zwischen den Rollkugeln und der Spiralrille. Nach der hertzschen Kontaktlehre ergibt sich eine kleine Belastungskapazität aufgrund der kleinen Kontaktfläche zwischen den Rollkugeln und der Spiralrille. Daher ist diese Konstruktion für die hohe Beanspruchung in axialer Richtung ungeeignet. Aus der
US3055230A ,
US3192791A und
US6481305B ist daher eine Rollenumlaufspindel vorgeschlagen worden, bei der die Rollkugeln durch Rollen ersetzt werden.
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Um einen endlosen Umlauf der Rollen in der Schraubenmutter zu ermöglichen, ist ein Rücklaufkanal an der Schraubenmmutter angeordnet. Aus der
US3055230A ,
US3192791A und
US6481305B ist eine Rollenumlaufspindel bekannt, die eine Schraubenmutter aufweist, auf der ein Rücklaufkrummer montiert ist, der als Rücklaufkanal für die Rollen dient. Wie aus
1 ersichtlich, steht der zwischen der Spiralrille
11 der Spindel
1 und der Spiralrille
21 der Schraubenmutter
2 entstehende Zwischenraum für die Rollbewegung der zahlreichen Rollen
3 zur Verfügung. Ein Rücklaufkrummer
22 ist an beiden Enden der Spiralrille
21 der Schraubenmutter
2 angebracht und dann mit einem Befestigungselement
23 derart befestigt, dass die Rollen
3 in einem von
11,
21 und dem Rücklaufkrummer
22 gebildeten Kanal rollend umlaufen können.
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Neben der eigenen Krümmung muss der an den beiden Enden der Spiralrille angeordnete Rücklaufkrümmer 22 im rechten Winkel umgebogen werden, um einen erneuten Eintritt der Rollen nach dem Rücklauf in einem richtigen Winkel in die Spiralrille zu erlauben. Diese Konfiguration ist jedoch schwierig herzustellen. Dies liegt daran, dass der Rücklaufkrümmer 22, dessen Innenloch im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, gekrümmt und gedreht werden muss. Nach der Verarbeitung wird das Innenloch sehr wahrscheinlich verformt, was zu unerwünschter Interferenz führen kann, wenn sich die Rollen rollend bewegen. Im schlimmsten Fall kann es jedoch passieren, dass die Rollen nicht durch das Innenloch hindurchgehen können.
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Um zu verhindern, dass die aufgrund der großen Krümmung des Rücklaufkrümmers 22 hervorgerufene, übermäßige Verformung des Innenloches des Rücklaufkrümmers 22 eine negative Wirkung auf die Rollbewegung der Rollen ausübt, ist es üblich, dass der Rücklaufkrümmer 22 auf der Schraubenmutter geringfügig vorsteht. Auf diese Weise kann die gesamte Länge des Rücklaufkrümmers 22 erhöht werden, was die Steigerung der Anzahl der Rollen 3 im Rücklaufkrümmer 22 bewirkt. Die Rollen 3 sind im Rücklaufkrümmer 22 belastungslos und müssen daher von den Rollen 3, die in den Spiralrillen 11, 21 unter Beanspruchung stehen, geschoben werden. So kann die Rollbewegung der Rollen 3 beim umlaufenden Rücklauf desto schwieriger erfolgen, je mehr die belastungslosen Rollen 3 im Rücklaufkrümmer 22 vorhanden sind. Hierdurch kann sich eine problematische Umlaufbewegung der Rollen 3 ergeben.
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Die Gestaltung, dass der Rücklaufkrümmer 22 aus der Schraubenmutter herausragt, kann aber auch zur Verformung des Rücklaufkrümmers 22 führen, wenn äußere Kräfte am Rücklaufkrümmer 22 angreifen. Dies kann eine Interferenz an die Rollbewegung der Rollen bewirken. Im schlimmsten Fall kann aber auch vorkommen, dass die Rollen 3 im Rücklaufkrümmer 22 festsitzen.
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Im Bereich der der Rollenumlaufspindel ähnlichen Kugelumlaufspindel ist bereits eine Lösung zum Beheben der Probleme des Rücklaufkrümmers bzw. des Außenumlaufs vorgeschlagen worden. Beim Verzicht auf den Rücklaufkrümmer findet normalerweise der Innenumlauf oder eine Endkappe Verwendung. Das heißt, dass ein Rücklaufkanal durch Bohren in der Schraubenmutter vorgesehen ist. Die direkte Übertragung der bei der Kugelumlaufspindel eingesetzten Lösung auf die Rollenumlaufspindel bereitet aber große Schwierigkeiten. Der Grund dafür besteht darin, dass die Rollkugeln rund sind. Daher ist ihre Laufbahn im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. So kann der Rücklaufkanal der Schraubenmutter durch Bohrung hergestellt werden. Die Rollen der Rollenumlaufspindel sind aber zylindrisch und ihre Laufbahn ist im Querschnitt rechteckig ausgebildet. Es ist sehr schwierig, ein rechteckiges Langloch in der Schraubenmutter herzustellen. Daher ist es offensichtlich, dass die bei der Kugelumlaufspindel eingesetzte Lösung zum Beheben der Probleme des Rücklaufkrümmers nicht direkt auf die Rollenumlaufspindel übertragbar.
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Daher kann die Verwendung des Rücklaufkrümmers zum umlaufenden Rücklauf der Rollen eine schwierige Herstellung und eine problematische Rollbewegung der Rollen bewirken.
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Durch die Erfindung wird eine Rollenumlaufspindel geschaffen, welche die Rücklaufstrecke der Rollen verkürzt, um einen problemlosen Rücklauf von Rollen zu gewährleisten, wobei die Rollenumlaufspindel einfach herzustellen und zu montieren ist.
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Außerdem wird durch die Erfindung eine Rollenumlaufspindel geschaffen, deren Rücklaufelemente jeweils einen Fortsatz aufweisen, der sich parallel zur Berührungslinie einer Spiralrille der Spindel in die Spiralrille der Spindel hinein erstreckt. Auf diese Weise können die Rollen reibungslos zum Rücklauf geführt werden, was für einen problemlosen Rücklauf der Rollen sorgt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rollenumlaufspindel angegeben, die einen Rücklaufkanal der Rollen in der Schraubenmutter aufweist. Der Rücklaufkanal besteht aus einem Geradenabschnitt und zwei Rücklaufabschnitten. Der Geradenabschnitt erstreckt sich in axialer Richtung in die Schraubenmutter, während die beiden Rücklaufabschnitte in jeweiligen Rücklaufelementen ausgebildet sind. Die Rücklaufelemente sind an beiden Enden der Spiralrille der Schraubenmutter derart befestigt, dass die Rücklaufabschnitte die beiden Enden des Geradenabschnitts und der Spiralrille verbinden, um einen Kanal zu bilden, dessen vorderes und hinteres Ende miteinander verbunden sind. Außerdem sind der Geradenabschnitt und die beiden Rücklaufabschnitte im Querschnitt rechteckig ausgebildet, was für eine umlaufende Rollbewegung der Rollen sorgt.
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Die für die Laufbahn der umlaufenden Rollen benötigte Krümmung wird auf die beiden Rücklaufelemente verteilt, um die Rücklaufabschnitte zu bilden. Die Rücklaufelemente sind im Spritzgussverfahren oder Gussverfahren aus einem Stück gefertigt, während der Geradenabschnitt des Rücklaufkanals unmittelbar in der Schraubenmutter hergestellt wird. Außerdem sind die beiden Rücklaufelemente mit einer Deckleiste befestigt. Hierdurch ergeben sich die einfache Herstellung und Montage des Rücklaufkanals.
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Des Weiteren kann die Strecke der Rücklaufbahn durch den oben erwähnten Rücklaufkanal effektiv reduziert werden, was eine erhebliche Herabsetzung der Anzahl der belastungslosen Rollen bewirkt und dadurch einen verbesserten Rücklaufvorgang der Rollen gewährleistet.
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Ferner geht jedes der Rücklaufelemente an der Verbindungsstelle zwischen dem jeweiligen Rücklaufabschnitt und der Spiralrille in einen Fortsatz über, der sich parallel zur Berührungslinie der Spiralrille in die Spiralrille der Spindel hinein erstreckt. Auf diese Weise können die sich rollend bewegenden Rollen durch die Fortsätze reibungslos in die Rücklaufabschnitte des Rücklaufkanals eingeführt werden, was eine Erhöhung der Beweglichkeit der Rollen beim Rücklauf bewirkt.
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Zudem weist die Schraubenmutter an ihrer Umfangsfläche einen in axialer Richtung verlaufenden, rechteckigen Schlitz auf. Weiterhin ist eine dem rechteckigen Schlitz angepasste Deckleiste vorgesehen, wodurch der Geradenabschnitt des Rücklaufkanals zwischen dem rechteckigen Schlitz und der Deckleiste entsteht.
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Die Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Rollenumlaufspindel mit einem Rücklaufkrümmer;
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2 eine perspektivische Zeichnung einer erfindungsgemäßen Rollenumlaufspindel mit im Schnitt dargestellter Schraubenmutter;
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3 eine perspektivische Zeichnung der erfindungsgemäßen Schraubenmutter; und
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4 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Schraubenmutter mit einem angepassten Rücklaufelement.
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In 2 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Rollenumlaufspindel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die erfindungsgemäße Rollenumlaufspindel weist eine Spindel 5, eine Schraubenmutter 6 und eine Vielzahl von Rollen 7 auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die meisten Rollen 7 kreuzweise angeordnet.
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Die Spindel 5 weist außen eine im Querschnitt im Wesentlichen V-förmig ausgebildete Spiralrille 51 auf. Die Schraubenmutter 6 ist der Spindel 5 angepasst und dient der Aufnahme der Spindel 5. Die Schraubenmutter 6 ist innen mit einer der Spiralrille 51 der Spindel 5 angepassten, im Querschnitt im Wesentlichen V-förmig ausgebildete Spiralrille 61 versehen. Die Schraubenmutter 6 weist einen Rücklaufkanal 8 auf, der die beiden Enden der Spiralrille 61 verbindet, um eine komplette Laufbahn zu bilden, deren vorderem und hinterem Ende miteinander verbunden sind. In der Laufbahn befinden sich zahlreiche Rollen 7, die in der Schraubenmutter 6 endlos umlaufen und somit als Antriebsmittel zwischen der Spindel 5 und der Schraubenmutter 6 dient.
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Der Rücklaufkanal 8 besteht aus einem Geradenabschnitt L und zwei Rücklaufabschnitten C. Die Rücklaufabschnitte C verbinden die beiden Enden des Geradenabschnitts L und der Spiralrille 61, um die oben erwähnte, vollständige Laufbahn zu bilden, deren vorderem und hinterem Ende miteinander verbunden sind.
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Der Geradenabschnitt L erstreckt sich in axialer Richtung in die Schraubenmutter 6. Im Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schraubenmutter 6 an ihrer Umfangsfläche einen in axialer Richtung verlaufenden, rechteckigen Schlitz 81 auf, wobei eine dem rechteckigen Schlitz 81 angepasste Deckleiste 82 vorhanden ist, die an ihren beiden Enden mit je einem Vorsprung 821 versehen ist. Auf diese Weise entsteht der im Querschnitt rechteckig ausgebildete Geradenabschnitt L des Rücklaufkanals zwischen dem rechteckigen Schlitz 81 und der Deckleiste 82, wenn die Deckleiste 82 mit Schrauben 85 im rechteckigen Schlitz 81 befestigt ist. So können sich die Rollen 7 im Inneren des Geradenabschnitts L bewegen.
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Die beiden Rücklaufabschnitte C sind im Inneren eines Rücklaufelements 83 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung sind die im Inneren des Rücklaufelements 83 befindlichen Rücklaufabschnitte C im Wesentlichen im rechten Winkel umgebogen, während die im Querschnitt rechteckig ausgebildeten Schnittflächen der Rücklaufabschnitte C um 45° gebogen sind.
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Die Rücklaufelemente 83 sind an beiden Enden der Spiralrille 61 der Schraubenmutter 6 befestigt. Im Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schraubenmutter 6 an den oben erwähnten Stellen mit je einer von außen nach innen gerichteten Aufnahmehöhlung 84 versehen, die in den Geradenabschnitt L bzw. rechteckigen Schlitz 81 des Rücklaufkanals 8 mündet. Die Aufnahmehöhlung 84 geht derart nicht vollständig durch die Schraubenmutter 6 hindurch, dass jede Aufnahmehöhlung 84 an einer an die Innenwand der Schraubenmutter 6 angrenzenden Verbindungsstelle einen Anschlag 841 bildet. Jede der Aufnahmehöhlungen 84 ist im Querschnitt dem jeweiligen Rücklaufelement 83 derart angepasst, dass die Rücklaufelemente 83 von außen nach innen in die jeweils zugeordneten Aufnahmehöhlungen 84 einpassbar sind, wobei die Rücklaufelemente 83 von den jeweiligen Anschlägen 841 blockiert und dadurch in der Lage gehalten werden. Hierdurch ergibt sich die Verbindung der Rücklaufabschnitte C der Rücklaufelemente 83 mit den beiden Enden des Geradenabschnitts L.
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Der rechteckige Schlitz 81 und die Rücklaufelemente 83 befinden sich auf einer gleichen Gerade, sodass die Deckleiste 82 über alle Rücklaufelemente 83 angeordnet ist. Entsprechend der Deckleiste 82 weisen die Rücklaufelemente 83 jeweils eine Einkerbung 831 auf, in die die Deckleiste 82 eingreift. Auf diese Weise lassen die Rücklaufelemente 83 mit der Deckleiste 82 befestigen.
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An der Verbindungsstelle zwischen dem jeweiligen Rücklaufabschnitt C und der Spiralrille 61 geht jedes der Rücklaufelemente 83 in einen Fortsatz 832 über, der sich in die Spiralrille 51 der Spindel 5 hinein erstreckt. Die Schnittfläche des Fortsatzes 832 fällt derart in Richtung der Berührungslinie der Spiralrille 51 der Spindel 5, dass die Rollen 7 durch die Fortsätze 832 in die Rücklaufabschnitte C eingeführt werden können. Auf diese Weise können die zahlreichen Rollen 7 auf der von dem Rücklaufkanal 8 und der Spiralrille 61, 51 gebildeten Laufbahn endlos umlaufen.
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Wie beim Stand der Technik befindet sich der erfindungsgemäße Rücklaufkanal 8 ebenfalls in der Schraubenmutter 6, jedoch mit dem Unterschied, dass die Schnittfläche des für den Rücklauf der Rollen 7 bestimmten Kanals rechteckig ausgebildet sein muss. Außerdem ist es nicht möglich, dass der Rücklaufkanal durch Bohren hergestellt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der sich in axialer Richtung erstreckende, rechteckige Schlitz 81 durch Fräsen außen an der Schraubenmutter 6 gefertigt. Der rechteckige Schlitz 81 ist jedoch nach außen gerichtet, sodass er für den unmittelbaren Einsatz im Rücklaufkanal der Rollen 7 ungeeignet ist. Erfindungsgemäß ist daher eine Deckleiste 82 vorzusehen, die an ihren beiden Enden mit je einem Vorsprung 821 versehen ist. Auf diese Weise entsteht ein als Geradenabschnitt L des Rücklaufkanals 8 dienender, rechteckiger Schnittflächenkanal zwischen dem rechteckigen Schlitz 81 und der Deckleiste 82, wenn die Deckleiste 82 in den rechteckigen Schlitz 81 eingeführt wird. So können sich die Rollen 7 darin bewegen. Aus der oben erwähnten Konfiguration ergibt sich eine sehr einfache Fertigung.
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Außerdem sind die Rücklaufabschnitte C für die Verbindung zwischen den beiden Enden des Geradenabschnitts L des Rücklaufkanals 8 und der Spiralrille 61 zuständig, wobei die Rücklaufabschnitte C im Inneren des Rücklaufelements 83 ausgebildet sind. Da die Rollen während des Rücklaufvorgangs belastungsfrei sind, können die Rücklaufelemente 83 im Spritzgussverfahren oder Gussverfahren aus einem Stück gefertigt werden. Hierdurch ergibt sich eine einfache Herstellung der im Querschnitt rechteckig ausgebildeten Rücklaufabschnitte C in den Rücklaufelementen 83. So kann der aus den beiden Rücklaufabschnitten C und einem Geradenabschnitt L bestehende, im Inneren der Schraubenmutter 6 befindliche Rücklaufkanal 8 für die umlaufende Rollbewegung der Rollen 7 zur Verfügung stehen.
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Um den einfachen Zusammenbau zu ermöglichen, gehen die Aufnahmehöhlungen 84 nicht vollständig durch die Schraubenmutter 6 hindurch, wobei jede der Aufnahmehöhlungen 84 an einer an die Innenwand der Schraubenmutter 6 angrenzenden Stelle mit einem Anschlag 841 versehen ist, der eine Blockier- und Positionierwirkung auf das in die Aufnahmehöhlung 84 eingreifende Rücklaufelement 83 ausübt. Außerdem befinden sich der rechteckige Schlitz 81 und die Rücklaufelemente 83 auf derselben Gerade, wodurch die Deckleiste 82 über die Rücklaufelemente 83 angeordnet sein kann, was für einen sicheren Halt der beiden Rücklaufelemente 83 sorgt, wenn die Deckleiste 82 im rechteckigen Schlitz 81 befestigt ist. Hierdurch wird eine praktische Montage gewährleistet.
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Des Weiteren befindet sich der Rücklaufkanal 8 im Inneren der Schraubenmutter 6. Im Vergleich zum herkömmlichen Rücklaufkrümmer kann daher die Strecke des Rücklaufkanals 8 stark verringert werden, was eine erhebliche Herabsetzung der Anzahl der unter keiner Belastung stehenden Rollen bewirkt. So kann ein reibungsloserer Rücklaufvorgang der Rollen 7 sichergestellt werden.
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Ferner geht jedes der Rücklaufelemente 83 an der Verbindungsstelle zwischen dem jeweiligen Rücklaufabschnitt C und der Spiralrille 61 in einen Fortsatz 832 über, der sich parallel zur Berührungslinie der Spiralrille 51 in die Spiralrille 51 der Spindel 5 hinein erstreckt. Auf diese Weise können die sich rollend bewegenden Rollen 7 durch die Fortsätze 832 reibungslos in die Rücklaufabschnitte C des Rücklaufkanals 8 eingeführt werden, was eine Erhöhung der Beweglichkeit der Rollen beim Rücklauf bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spindel
- 2
- Schraubenmutter
- 11
- Spiralrille
- 21
- Spiralrille
- 3
- Rolle
- 22
- Rücklaufkrümmer
- 23
- Befestigungselement
- 5
- Spindel
- 51
- Spiralrille
- 6
- Schraubenmutter
- 61
- Spiralrille
- 7
- Rolle
- 8
- Rücklaufkanal
- 81
- rechteckiger Schlitz
- 82
- Deckleiste
- 821
- Vorsprung
- 83
- Rücklaufelement
- 84
- Aufnahmehöhlung
- 841
- Anschlag
- 831
- Einkerbung
- 832
- Fortsatz
- 85
- Schraube
- L
- Geradenabschnitt
- C
- Rücklaufabschnitt
