DE102007045214B4

DE102007045214B4 - Kugelgewindetrieb mit Schmiermittelwarnvorrichtung

Info

Publication number: DE102007045214B4
Application number: DE200710045214
Authority: DE
Inventors: Yih Chyun Situn Hwang; Yu Shan Situn Lee
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2027-09-22
Also published as: DE102007045214A1

Abstract

Kugelgewindetrieb umfassend eine Kugelumlaufmutter (10) mit einer Öffnung und einem Innengewinde (12), einen Träger (20), eine an dem Träger (20) gelagerte Gewindespindel (30), die sich durch die Öffnung der Kugelumlaufmutter (10) erstreckt und ein Außengewinde (31) aufweist, das mit dem Innengewinde (12) der Kugelumlaufmutter (10) zusammenwirkt, wobei eine schraubenförmige Laufbahn zwischen der Kugelumlaufmutter (10) und der Gewindespindel (30) gebildet wird, welche ein Schmiermittel aufnimmt, und eine Vielzahl von Wälzkörpern (33), die in der schraubenförmigen Laufbahn angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Warnvorrichtung (60) mit einem Warnelement (81) zum Erzeugen eines Warnsignals, wenn das Schmiermittel nicht ausreicht, um die Kugelumlaufmutter (10) und die Gewindespindel (30) zu schmieren, und einer Auslöseeinrichtung (40), die zwischen dem Warnelement (81) und der Gewindespindel (30) angeordnet ist, wobei die Auslöseeinrichtung (40) drehfest mit der Gewindespindel (30) gekoppelt ist, um bei Rotation die Gewindespindel (30) mit dem Warnelement (81) elektrisch zu verbinden und bei Stillstand die elektrische Verbindung...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kugelgewindetrieb, der mit einer Anzeige- oder Warnvorrichtung für die Schmierung ausgestattet ist.
Die US-Patente 5,809,829 A von Seto et. al., 6,364,058 B1 von Nishide et. al., 6,451,744 B1 von Chang sowie DE 199 55 037 B4 offenbaren typische Kugelgewindetriebe, umfassend eine Kugelumlaufmutter, die bewegbar mit einer Gewindespindel in Eingriff steht und eine Schmiervorrichtung enthalten kann, die Öl oder ein Schmiermittel bereitstellt, um die Kugelumlaufmutter und die Gewindespindel zu schmieren.
Allerdings kann das Schmiermittel nach Nutzung verbraucht sein oder nicht angemessen eingesehen werden, so dass die Nutzer nicht wissen, wann sie das Schmiermittel nachzufüllen haben.
Aus der DE 33 38 420 C2 ist ein Verfahren zur Überwachung von Schmierstellen an Gleitlagern bekannt, bei dem ein elektrischer Stromkreis durch einen Schmierfilm an einer Schmierstelle unterbrochen wird. Kommt es zu einem Abriss des Schmierfilms, kann dies durch den damit einhergehenden Abfall des elektrischen Widerstands erkannt werden. Hierbei kann es zu Fehlalarmen kommen. Zur Reduzierung von Fehlalarmen wird in der DE 33 38 420 C2 vorgeschlagen, die im Fall eines Schmierfilmabrisses entstehende Reibungswärme bzw. dabei entstehende Thermospannungen für die Warnsignalgenerierung zu benutzen.
Die Erfindung stellt einen Kugelgewindetrieb gemäß Anspruch 1 bereit. Dieser umfasst insbesondere eine Schmiermittel-Anzeige- oder Warnvorrichtung, die ein Anzeige- oder Warnsignal erzeugt, wenn die Schmierung für die Kugeln oder die Lagerelemente mangelhaft geworden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen angegeben.
1 ist eine perspektivische Sicht auf einen Kugelgewindetrieb;
2, 3, 4, 6 sind Teil-Explosionsdarstellungen des Kugelgewindetriebs;
5, 7 sind Schnittzeichnungen des Kugelgewindetriebs;
8 ist eine Teil-Draufsicht des Kugelgewindetriebs;
9, 10 sind weitere Teil-Explosionsdarstellungen des Kugelgewindetriebs;
11 ist eine perspektivische Darstellung einer Warnvorrichtung;
12 ist ein Blockdiagramm des Kugelgewindetriebs;
13 ist eine Draufsicht der Warnvorrichtung;
14 ist eine perspektivische Darstellung des anderen Kugelgewindetriebs;
15, 16 sind Teil-Explosionsdarstellungen des Kugelgewindetriebs wie in 14 gezeigt; und
17 ist eine perspektivische Darstellung, die ein Element oder ein Teil der Warnvorrichtung des Kugelgewindetriebs veranschaulicht.
Wie die 1 und 2 zeigen, umfasst ein Kugelgewindetrieb 1 eine Kugelumlaufmutter 10, die eine Bohrung 11 aufweist, um eine Gewindespindel 30 aufzunehmen, die rotierbar von einem oder mehreren Trägern 20 gestützt wird und die ein Außengewinde 31 umfasst und ein Innengewinde 12, das in der Kugelumlaufmutter 10 ausgebildet ist, um mit dem Außengewinde 31 der Gewindespindel 30 in Eingriff zu stehen. Ein Mehrfach-Gewindegang, eine schraubenförmige Laufbahn 32 wird von dem Außengewinde 31 der Gewindespindel 30 und dem Innengewinde 12 der Kugelumlaufmutter 10 ausgebildet, um eine oder mehrere Gruppen von Wälzkörpern, insbesondere Kugeln 33 aufzunehmen. Die Kugelumlaufmutter 10 umfasst zwei Hohlräume 13, die mit der Bohrung 11 der Kugelumlaufmutter 10 korrespondieren, um Umlenkelemente 14 aufzunehmen. Ein Schmiermittel wird in die schraubenförmige Laufbahn 32 eingefüllt, um die Kugelumlaufmutter 10 und die Gewindespindel 30 und die Kugeln 33 zu schmieren.
Einer der Träger 20 verfügt über eine Bohrung 21 und eine vergrößerte Kammer 22 (vgl. 3 und 4), die miteinander in Verbindung stehen, um ein Endteil 34 der Gewindespindel 30 aufzunehmen. Die Kammer 22 hat einen inneren Durchmesser, der größer ist als der der Bohrung 21, um einen peripheren Flansch 23 und/oder einen peripheren Absatz 24 auszubilden, und um eine Schmiermittel-Anzeige- oder Warneinrichtung oder -vorrichtung 4 aufzunehmen, die einen Exzenter oder eine Schalte- oder Auslöseeinrichtung oder -vorrichtung 40 umfasst, und eine ein Warnsignal erzeugende Einrichtung oder Vorrichtung 60. Ein Keil oder eine Passfeder 35 ist an dem einen Endteil 34 der Gewindespindel 30 angebracht. Die Auslöseeinrichtung 40 enthält eine Zwischenplatte 41, die zwischen zwei äußeren Abdeckungen 42 (vgl. 3 bis 8) gesichert wird, eine Öffnung 43, um das eine Endteil 34 der Gewindespindel 30 aufzunehmen, eine Ausfräsung 44, die mit der Öffnung 43 in Verbindung steht, um den Keil bzw. die Passfeder 35 in Eingriff zu bringen und um die Auslöseeinrichtung 40 mit der Gewindespindel 30 zu verbinden, und eine oder mehr (wie zum Beispiel drei) Ausnehmungen 45–47, die in der Platte 41 ausgebildet und radial erweitert und äquidistant voneinander sind, und ein Folgeelement 50, das verschiebbar in jeder der Ausnehmungen 45–47 der Platte 41 aufgenommen wird und das radial und nach außen weg von der Öffnung 43 der Auslöseeinrichtung 40 zu bewegen ist, wenn die Auslöseeinrichtung 40 durch die Gewindespindel 30 relativ zu dem Träger 20 rotiert wird.
Die Auslöseeinrichtung 40 verfügt über eine Verbindungsausnehmung 48, die in der Platte 41 ausgebildet ist und mit einer der Ausnehmungen 45 in Verbindung steht, um einen Leiter 51 aufzunehmen, der radial von dem äußeren peripheren Teil der Platte 41 verlängert ist und den Kontakt mit dem Folgeelement 50 ermöglicht, wenn das Folgeelement 50 radial von der Öffnung 43 wegbewegt wird (5, 7 bis 8). Die Platte 41 und die Abdeckungen 42 sind nichtleitend und die Abdeckungen 42 können mit jeweils einem oder mehr (wie zum Beispiel drei) Vorsprüngen 49 (4 bis 6), die an den Ausnehmungen 45 befindlich sind, um die Folgeelemente 50 stabil innerhalb der Ausnehmungen 45–47 aufzunehmen, versehen sein.
Die Platte 41 umfasst eine periphere Kerbe 52, die an einem Rand 53 (5, 7 bis 8) ausgebildet ist und mit der Ausfräsung 44 und den Ausnehmungen 45–47 in Verbindung steht, um eine leitfähige Vorrichtung 54 aufzunehmen, die drei leitfähige Elemente 55–57 enthält, die in der peripheren Kerbe 52 eingefasst sind und sich in die Ausfräsung 44 und die Ausnehmungen 45–47 der Platte 41 erstrecken, um mit den Folgeelementen 50 in Eingriff zu stehen, wenn die Folgeelemente 50 von der Öffnung 43 (5 bis 7) wegbewegt werden. Ein oder mehrere Folgeelemente 50 werden nicht von der Öffnung 43 wegbewegt und stehen nicht mit den leitfähigen Elementen 55–57 (8) in Eingriff, wenn die Auslöseeinrichtung 40 nicht durch die Gewindespindel 30 rotiert wird.
Die leitfähigen Elemente 55–57 werden nicht elektrisch miteinander verbunden, wenn die Folgeelemente 50 nicht alle von der Öffnung 43 wegbewegt und nicht alle mit den leitfähigen Elementen 55–57 in Berührung sind, so dass die Folgeelemente 50 und die leitfähigen Elemente 55–57 als Schaltgerät ausgebildet sein können. Eines der leitfähigen Elemente 55 erstreckt sich in die Kerbe 44, um mit dem Keil 35 und der Gewindespindel 30 (7) in Eingriff zu stehen. Die Warnvorrichtung 60 (3 bis 4, 9 bis 11) umfasst ein nichtleitendes Gehäuse 61, das mit der Kammer 22 in Eingriff steht und eine oder mehrere Ösen 62 aufweist und so mit ein oder mehreren Befestigungen 80 an dem Träger 20 gesichert ist (1, 3, 4), eine Öffnung 63, um das eine Endteil 34 der Gewindespindel 30 aufzunehmen, einen peripheren Flansch 64, der sich in die Öffnung 63 erstreckt, um einen inneren peripheren Absatz 65 auszubilden, zwei Öffnungen 66, um das Warnelement 81, etwa einen Summer oder eine Leuchte, und ein spannungsanzeigendes Element 82, etwa einen Summer oder eine Leuchte, aufzunehmen, und eine Bahn 67 zum Durchzug eines elektrischen Kabels 83, und einen oder mehrere Hohlräume 68, die in dem äußeren peripheren Teil ausgebildet sind.
Die Warnvorrichtung 60 verfügt über einen nichtleitenden Einsatz 70, der in den inneren peripheren Absatz 65 des Gehäuses 61 einzupassen ist, eine Öffnung 71 zur Aufnahme des einen Endteils 34 der Gewindespindel 30, einen oder mehr Raststifte 72, die sich in die Hohlräume 68 des Gehäuses 61 fügen, eine periphere Hülle 73, die sich von dem Einsatz 70 zu dem Gehäuse 61 erstreckt, um die Spannungsversorgung oder eine oder mehr Batterien 84 aufzunehmen, und eine Aussparung 74, befindlich in der Hülle 73 und einen durch den Einsatz 70 führenden Durchgang 75, um das elektrische Kabel 83 einzufassen, und eine in den Einsatz 70 (10) geformte periphere Vertiefung 76, um die Auslöseeinrichtung 40 aufzunehmen und zu positionieren. Ein ringförmiges leitfähiges Element 85 befindet sich auf dem Einsatz 70 und ist mit den Batterien 84 und dem Leiter 51 (11) verbunden.
Die Kugellagerelemente 33, die zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 (12) gefasst sind, können elektrisch mit der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 in Kontakt stehen, und die Gewindespindel 30 ist elektrisch mit den leitfähigen Elementen 55–57 und dem Leiter 51 (7) verbunden, der dann das leitfähige Element 85 (11) berührt, das dann mit der Warnvorrichtung 60 und/oder den Batterien 84 und/oder dem spannungsanzeigenden Element 82 (4) in Kontakt steht, und das Warnelement 81 steht zwischen den Batterien 84 und der Kugelumlaufmutter 10 mit dem elektrischen Kabel 83 (1, 3, 4) in Kontakt. Das spannungsanzeigende Element 82 kann ein Warnsignal erzeugen, wenn die Batterien 84 aufgebraucht sind oder kaum noch elektrische Energie aufweisen oder ähnliches. Wenn die Gewindespindel 30 und die Auslöseeinrichtung 40 relativ zu der Kugelumlaufmutter 10 und den Trägern 20 rotieren, können sich die Folgeelemente 50 von der Öffnung 43 wegbewegen, um mit den leitfähigen Elementen 55–57 in Eingriff zu stehen und die Gewindespindel 30 und den Leiter 51 miteinander zu verbinden, und der Leiter 51 wird mit dem leitfähigen Element 85 (11) in Eingriff stehen und die Warnvorrichtung 60 und/oder das spannungsanzeigende Element 82 (4) und das Warnelement 81 werden mit den Batterien 84 und die Kugelumlaufmutter 10 mit dem elektrischen Kabel 83 verbunden.
Wenn das Schmiermittel entsprechend in die schraubenförmige Laufbahn 32 eingefüllt wird, kann das Schmiermittel eine isolierte oder nichtleitende Schicht zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 bilden, um die elektrische Verbindung zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 und/oder den Lagerelementen 33 auszuschalten. Im umgekehrten Fall, wenn das Schmiermittel nicht entsprechend in die schraubenförmige Laufbahn 32 eingefüllt wird, können die Lagerelemente 33 in Kontakt mit der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 kommen, und das spannungsanzeigende Element 82 kann ein Warnsignal erzeugen.
Wie in 13 gezeigt, wird der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 gesenkt wie beispielsweise auf null oder ein niedrigeres Level zwischen O und A, wenn die Gewindespindel 30 nicht relativ zu der Kugelumlaufmutter 10 rotiert, und die Gewindespindel 30 beginnt relativ zu der Kugelumlaufmutter 10 von Punkt A zu rotieren. Zwischen A und B kann das Schmiermittel nach und nach eine Schicht zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 bilden, und zwischen B und C wird der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 auf ein hohes Level gesteigert, und das Schmiermittel oder die Schicht kann die elektrische Verbindung zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 beenden.
Zwischen C und D wird die Geschwindigkeit der Gewindespindel 30 nach und nach vermindert, die isolierte Schicht kann zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 nicht angemessen gebildet werden, und der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 wird wieder beispielsweise auf null oder ein niedrigeres Level gesenkt, zwischen D und E wird der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 wieder beispielsweise auf null oder niedrigerem Level beibehalten, wenn die Gewindespindel 30 gestoppt ist oder nicht relativ zu der Kugelumlaufmutter 10 rotiert, und die Gewindespindel 30 beginnt relativ zu der Kugelumlaufmutter 10 und den Trägern 20 in der entgegengesetzten Richtung von Punk E zu rotieren. Zwischen E und F kann das Schmiermittel nach und nach als nichtleitende Schicht zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 gebildet werden, und zwischen F und G wird der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 wieder auf das hohe Level gesteigert, um die elektrische Verbindung zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 wieder zu beenden.
Das Schmiermittel oder die isolierte oder nichtleitende Schicht kann die elektrische Verbindung zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 abstellen, wenn das Schmiermittel entsprechend in die Laufbahn 32 eingefüllt wird. Zwischen G und H wird die Geschwindigkeit der Gewindespindel 30 wieder nach und nach vermindert, um die Rotationsrichtung zu ändern, die Schicht kann sich nicht entsprechend zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 bilden, und der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 wird wieder beispielsweise auf null oder ein niedrigeres Level gesenkt, zwischen H und I wird der elektrische Widerstand zwischen der Kugelumlaufmutter 10 und der Gewindespindel 30 wieder beispielsweise auf null oder niedrigerem Level beibehalten, wenn die Gewindespindel 30 gestoppt oder nicht relativ zu der Kugelumlaufmutter 10 rotiert wird. Das Warnelement 81 kann ein Warnsignal erzeugen, wenn das Schmiermittel nicht entsprechend in die Laufbahn 32 eingefüllt wird.
Wie in 14 bis 17 gezeigt, kann ein Gehäuse 88 die Auslöseeinrichtung 40 aufnehmen und an den Träger 20 fixieren, und das Gehäuse 611 oder der Einsatz 701 der Warnvorrichtung 601 können eine geöffnete Struktur aufweisen, um mit einer Verschlussmutter oder einer Befestigung 89 an der Kugelumlaufmutter 10 gesichert zu werden, und das Gehäuse 611 kann über eine vertiefte Aussparung 651 für die Aufnahme des entsprechenden Einsatzes 701 verfügen.

Claims

Kugelgewindetrieb umfassend eine Kugelumlaufmutter (10) mit einer Öffnung und einem Innengewinde (12), einen Träger (20), eine an dem Träger (20) gelagerte Gewindespindel (30), die sich durch die Öffnung der Kugelumlaufmutter (10) erstreckt und ein Außengewinde (31) aufweist, das mit dem Innengewinde (12) der Kugelumlaufmutter (10) zusammenwirkt, wobei eine schraubenförmige Laufbahn zwischen der Kugelumlaufmutter (10) und der Gewindespindel (30) gebildet wird, welche ein Schmiermittel aufnimmt, und eine Vielzahl von Wälzkörpern (33), die in der schraubenförmigen Laufbahn angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Warnvorrichtung (60) mit einem Warnelement (81) zum Erzeugen eines Warnsignals, wenn das Schmiermittel nicht ausreicht, um die Kugelumlaufmutter (10) und die Gewindespindel (30) zu schmieren, und einer Auslöseeinrichtung (40), die zwischen dem Warnelement (81) und der Gewindespindel (30) angeordnet ist, wobei die Auslöseeinrichtung (40) drehfest mit der Gewindespindel (30) gekoppelt ist, um bei Rotation die Gewindespindel (30) mit dem Warnelement (81) elektrisch zu verbinden und bei Stillstand die elektrische Verbindung zu unterbrechen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (40) eine Platte (41) beinhaltet, eine Öffnung (43), die in der Platte ausgeformt ist, um die Gewindespindel (30) aufzunehmen, zumindest eine Ausnehmung (45), die in der Platte ausgebildet und radial erweitert ist, ein erstes leitfähiges Element (55) und zumindest ein zweites leitfähiges Element (56, 57), die an die Platte angeschlossen sind und sich in die Ausnehmung der Platte erstrecken, und ein in der Ausnehmung aufgenommenes verschiebbares Folgeelement (50), das von der Öffnung (43) wegbewegbar ist, um mit den leitfähigen Elementen (55) in Eingriff zu gelangen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste leitfähige Element (55) mit der Gewindespindel und das zweite leitfähige Element (57) mit dem Warnelement (81) verbunden ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (41) eine Verbindungsausnehmung (48) aufweist, die mit der Ausnehmung (45) der Platte in Verbindung steht, und einen Leiter (51), der in der Verbindungsausnehmung (48) aufgenommen und mit dem Folgeelement (50) verbindbar ist.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnvorrichtung (60) ein leitfähiges Element beinhaltet, das elektrisch mit dem Warnelement (81) und dem Leiter (51) verbunden ist.
Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (40) zwei Abdeckungen (42) aufweist, die an die Platte (41) angeschlossen sind und die Platte zwischen den Abdeckungen einfassen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungen (42) jeweils zumindest einen Vorsprung (49) aufweisen, der mit der Ausnehmung (45) der Platte (41) in Eingriff steht, um das Folgeelement (50) in der Ausnehmung der Platte aufzunehmen.
Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnvorrichtung (60) ein Gehäuse (61) aufweist, das über eine Öffnung (66) verfügt, um das Warnelement (81) aufzunehmen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (61) zumindest eine Öffnung umfasst, um ein spannungsanzeigendes Element (82) aufzunehmen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnvorrichtung (60) einen Einsatz (70) aufweist, der im Gehäuse (61) angeordnet ist, und eine Hülle (73), die von dem Einsatz zum Gehäuse hinreicht, um die Spannungsversorgung aufzunehmen.
Kugelgewindetrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (61) über einen inneren umlaufenden Absatz (64) verfügt, der durch einen umlaufenden Flansch gebildet wird, um den Einsatz (70) aufzunehmen.