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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel, insbesondere
eine Kugelumlaufspindel mit einer Umlaufvorrichtung, um damit die
Kugeln, Walzen oder Kugellagerteile zuverlässig und regelmäßig
aufzunehmen und zu führen, um diese relativ zur Kugelmutter
und der Schraubenwelle zu bewegen, sowie um die Rotierbewegung der
Kugelmutter und der Schraubenwelle relativ zueinander in hohen Rotationsgeschwindigkeiten
rotierend zu bewegen.
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Eine
typische Kugelumlaufspindel ist mit einer Kugelmutter aufgebaut,
die rotierbar und/oder bewegbar auf eine Schraubenwelle eingerückt
ist und normalerweise so angeordnet ist, damit die zu rotierende
und/oder zu bewegende Kugelmutter mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten
relativ zur Schraubenwelle rotiert bzw. bewegt wird. Damit die Kugel
nicht gleichmäßig rotiert und relativ zur Schraubenwelle
bewegt wird, wird eine geeignete Lagervorrichtung oder eine Schmierungsvorrichtung erfordert,
die zwischen der Kugelmutter und der Schraubenwelle eingerückt
ist, um die Rotationsbewegung zwischen der Kugelmutter und der Schraubenwelle
zu erleichtern.
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Beispielsweise
ist in dem
US-Patent Nr. 3.971.2648 von
Detraz et al. eine der typischen Schrauben-Mutter-Mechanismen mit
einem Kugel- oder Walzenumlauf, einschließlich einem Kugelumlaufkanal
mit einer Biegung, Rohreinlass- und Auslaßelemente beschrieben,
die über Verbindungsteile miteinander verbunden sind, während
die Rohrelemente in einem Bohrloch des Mutternteils, und zwar so,
dass diese auf der Unterseite des Gewindes austreten.
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Die
Rohrelemente müssen jedoch von einem Längsrohrelement
gebogen werden, wobei die Eckbereiche oder die gebogenen Teile der
Umlaufrohre verzerrt werden können, so dass die Kugeln
oder Walzen der Lagerteile nicht ungehindert durch die Umlaufrohre
bewegt werden können.
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In
dem
US-Patent Nr. 4.953.419 von
Schlenker und dem
US-Patent Nr.
4.953.419 von Schlenker sind zwei typische Kugelumlaufspindeln
und Mutterneinheiten beschrieben, die mit je einem Kugelrücklaufrohr
mit einem gebogenen Teil oder mit mehreren gebogenen Teilen oder
mit Ellbögen, um dadurch die Kugeln oder die Walzen oder
die Lagerteile zu führen.
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Auf ähnliche
Weise müssen die Rücklaufrohre von einem Längsrohrelement
ebenfalls gebogen werden, wobei die Eckbereiche oder die gebogenen Teile
der Umlaufrohre verzerrt werden können, so dass die Kugeln
oder Walzen der Lagerteile nicht ungehindert durch die Rücklaufrohre
bewegt werden können.
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In
dem
US-Patent Nr. 5.014.568 von
Schlenker ist noch eine typische Kugelumlaufspindel und Mutterneinheit
beschrieben, die mit einem Ablenkblech ausgestattet sind, wobei
dieses Ablenkblech einen gekurvten und verlängerten Körper
zum oder einstückig mit dem Körper ausgeführt
ist, und diese Ausführungsform mit einem Übertragungsrohr
oder mit mehreren Übertragungsrohren versehen ist, um dadurch
die Kugeln oder Walzen oder die Lagerteile zu führen.
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Auf ähnliche
Weise müssen die Übertragungsrohre von einem Längsrohrelement
ebenfalls gebogen werden, wobei die Eckbereiche oder die gebogenen
Teile der Umlaufrohre verzerrt werden können, so dass die
Kugeln oder Walzen der Lagerteile nicht ungehindert durch die Übertragungsrohre
bewegt werden können.
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In
dem
US-Patent Nr. 6.023.991 von
Tabe et al. ist noch eine weitere Ausführungsform einer
Kugelumlaufspindel beschrieben, die aus einem Umlaufrohr oder aus
mehreren Umlaufrohren aufgebaut ist, und die zum Führen
der Kugeln oder der Walzen oder der Lagerteile mit der Kugelmutter
befestigt ist/sind.
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Auf ähnliche
Weise müssen die Umlaufrohre von einem Längsrohrelement
ebenfalls gebogen werden, wobei die Eckbereiche oder die gebogenen Teile
der Umlaufrohre verzerrt werden können, so dass die Kugeln
oder Walzen der Lagerteile nicht ungehindert durch die Umlaufrohre
bewegt werden können.
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Mit
der vorliegenden Erfindung sollen die oben beschriebenen Nachteile
der herkömmlichen Kugelumlaufspindel für Werkzeugmaschinen
o. ä. beseitigt und/oder umgangen werden
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Das
Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Kugelumlaufspindel mit einer Umlaufvorrichtung, um die Kugeln oder
die Lagerteile relativ zur Kugelmutter und der Schraubenwelle gleichmäßig
aufzunehmen und zu führen, und um die Rotationsbewegung
der Kugelmutter und der Schraubenwelle relativ zueinander mit einer
hohen Rotationsgeschwindigkeit zu bewegen.
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Das
andere Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer Kugelumlaufspindel mit einer Umlaufvorrichtung, mit deren
Ausführungsform die Umlaufvorrichtung einfach und schnell
sowie präzise geformt oder mit der Gießform oder
durch Spritzgießen geformt, und die dann auch schnell entfernt
oder aus den Gießformen ausgerückt werden kann.
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Gemäss
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Kugelumlaufspindel
auf: eine Schraubenwelle, die darauf mit einem Gewinde versehen
ist; eine Kugelmutter mit einem Bohrloch darin, um darin die Schraubenwelle
aufzunehmen, sowie mit einem darin gebildeten Innengewinde, um einen Laufring
mit einer Schrägverzahnung zwischen der Kugelmutter und
der Schraubenwelle zu bilden; wobei die Kugelmutter darin mit zwei Öffnungen
versehen ist, die mit dem Bohrloch der Kugelmutter verbunden sind;
eine Anzahl von Lagerteilen im Laufring mit der Schrägverzahnung
zwischen der Kugelmutter und der Schraubenwelle aufgenommen sind,
um eine Rotationsbewegung zwischen der Kugelmutter und der Schraubenwelle
zu erleichtern; eine Umlaufvorrichtung mit einem verlängerten
Teil und mit zwei Endblöcken zum Einrücken in
die Öffnungen der Kugelmutter; wobei ferner das verlängerte
Teil im Inneren einen Durchgang aufweist, der zum Innengewinde der
Kugelmutter und zum Außengewinde der Schraubenwelle hin
gerichtet ist; eine Umlaufvorrichtung, die ein Gehäuseteil
und ein Gehäuseelement besitzt, die beide mit je einem
Teil des Durchganges des verlängerten Teils versehen sind,
um durch diesen Durchgang das zu öffnende verlängerte
Teil hindurchzuführen, wonach es im Gehäuseteil
und im Gehäuseelement freigelegt wird, so dass das Gehäuseteil
und das Gehäuseelement leicht und präzise mit einem
Gießverfahren zu formen sind.
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Die
Blöcke der Umlaufvorrichtung sind mit je einer darin geformten
Kammer versehen, in der das Schmierfett aufbewahrt wird. Die Blöcke
der Umlaufvorrichtung sind mit je einer Kappe zum Verschließen der
Kammer des Blockes und zum Aufbewahren des Schmierfettes in dieser
Kammer des Blockes versehen.
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Die
Blöcke der Umlaufvorrichtung sind mit je einer darin geformten
Rille versehen, die mit der Kammer des Blockes und mit dem Durchgang
des verlängerten Teils verbunden sind, um das in der Kammer
des Blockes aufbewahrte Schmierfett durch den Durchgang des verlängerten
Teiles hindurchzulassen und um es danach in das Innengewinde der Kugelmutter
und des Außengewindes der Schraubenwelle fließen
zu lassen.
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Die
Blöcke der Umlaufvorrichtung sind mit je einem Schmierfettaufbewahrungselement,
welches in die Kammer eines jeden Blockes der Umlaufvorrichtung
einrückt, um mit dem Schmierfett die Kugelmutter, die Schraubenwelle
und das Lagerteil einzuschmieren, aufgebaut.
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Die
Blöcke der Umlaufvorrichtung sind mit je einer Ablenkzunge,
die darin angeordnet ist, um einen Teil des Durchganges des verlängerten
Teiles zu bilden und um den Durchgang des verlängerten
Teiles zum Innengewinde der Kugelmutter und zum Außengewinde
der Schraubenwelle hin zu richten.
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Das
verlängerte Teil umfaßt zwei Seitenteile, welches
darin mit je einer Öffnung zum Einrücken mit einem
Befestigungsteil versehen ist, mit welchem die Umlaufvorrichtung
ausrückbar mit der Kugelmutter befestigt wird. Das Gehäuseteil
und das Gehäuseelement umfassen je ein Teil des darauf
angebrachten Blockes.
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Im
Gehäuseteil ist eine Kammer gebildet, die zwischen zwei
Seitenteilen gebildet ist, um das Gehäuseelement fest darin
aufzunehmen und sicher festzuhalten. Das Gehäuseteil weist
eine beschnittene Oberfläche auf, und auch das Gehäuseelement
ist mit einer beschnittenen Oberfläche versehen, damit diese
fest und gutsitzend oder abdichtend aneinander gebracht werden können.
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Weitere
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind der nachstehenden
detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung
zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
perspektivische Teilansicht einer Kugelumlaufspindel nach der vorliegenden
Erfindung.
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2 eine
weitere perspektivische Teilansicht einer Kugelumlaufspindel, gesehen
von der entgegengesetzten Richtung, wobei eine Hälfte der äußeren
Kugelmutter abgeschnitten wurde, um einen Innenaufbau der Kugelumlaufspindel
darzustellen.
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3 eine
teilweise Explosionsansicht der Kugelumlaufspindel.
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4 eine
Explosionsansicht der Umlaufvorrichtung der Kugelumlaufspindel,
gesehen vom oberen Teil der Umlaufvorrichtung.
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5 eine
weitere Explosionsansicht, gesehen vom Unterteil der Umlaufvorrichtung.
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6 eine
schematische Endansicht der relativen Position zwischen der Umlaufvorrichtung
und der Schraubenwelle der Kugelumlaufspindel.
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7 eine
weitere teilweise Explosionsansicht der Umlaufvorrichtung, und
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8 einen
teilweisen, schematischen Grundriss der Umlaufvorrichtung der weitere
teilweise Explosionsansicht der Umlaufvorrichtung der Kugelumlaufspindel.
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Wie
dies in den Zeichnungen gezeigt ist und zu Beginn in der 1 bis 3,
ist eine Kugelumlaufspindel 1 nach der vorliegenden Erfindung
aus einer äußeren Kugelmutter 10 aufgebaut,
wobei diese äußere Kugelmutter 10 inwendig
mit einem Bohrloch 11 versehen ist, um darin eine typische
Schraubenwelle 20 aufzunehmen. Ein Innengewinde 12 ist
darin gebildet, das mit dem Außengewinde 21 der
Schraubenwelle 20 befestigt wird oder einrückt,
so dass damit die Kugelmutter 10 entlang der Schraubenwelle 20 bewegt
werden kann, oder damit die Schraubenwelle 20 relativ zur
Kugelmutter 10 rotiert und bewegt werden kann. Das Einrücken
der Gewinde und/oder das Einrücken durch Rotieren zwischen
der Kugelmutter 10 und der Schraubenwelle 20 ist
bereits bekannt und soll hier nicht weiter beschrieben werden.
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Zwischen
der Kugelmutter 10 und der Schraubenwelle 20 (2)
sind mehrere Wendungen, ein Laufring mit einer Schrägverzahnung 22 gebildet,
um eine oder mehrere Kugeln oder Walzen und/oder Kugellagerteile 80 (2, 3)
rotierbar und/oder bewegbar aufzunehmen, womit die Rotationsbewegung
der Kugelmutter 10 relativ zur Schraubenwelle 20 erleichtert
wird, wenn die Schraubenwelle 20 zum Rotieren relativ zur
Kugelmutter 10 zum Bewegen angetrieben oder betätigt
wird, oder wenn die Kugelmutter 10 zum Rotieren relativ
zur Schraubenwelle 20 zum Bewegen angetrieben oder betätigt wird.
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Die
Kugelmutter 10 ist mit einem abgeschnittenen Teil der Vertiefung 14 in
der Außenperipherie versehen, wobei dieses abgeschnittene
Teil mit einer ebenen Oberfläche 15 geformt oder
gebildet wird, und ist weiter mit zwei, vier oder mehreren darin
gebildeten Öffnungen 16 versehen, die mit dem
Bohrloch 11 der Kugelmutter 10 verbunden sind.
Die Kugelmutter 10 weist inwendig ein Schraubloch oder mehrere
(z. B. vier) Bohrlöcher 18 auf, um in diesen ein
Befestigungsteil 19 einzuschrauben oder einzurücken
(1 bis 3), sowie um eine oder mehrere Kugelführungen
oder Umlaufvorrichtungen 30 zu befestigen, zu sichern oder
zu montieren.
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Die
Umlaufvorrichtungen 30 bestehen aus je einem seitlichen,
länglichen oder verlängerten Körper oder
einem solchen Teil 31. Eine oder mehrere (z. B. zwei) Ösen
oder Seitenteile 32 sind auf dem verlängerten
Teil 31 geformt, ausgeweitet oder darauf angeordnet, wobei
jedes mit einer Öffnung 33 darin versehen ist,
in die die Befestigungsteile 19 (1 bis 3)
aufgenommen sind, die in die Schraublöcher 18 der
Kugelmutter 10 eingeschraubt oder eingerückt werden,
um die Umfangvorrichtung 30 abnehmbar an die Kugelmutter 10 zu
befestigen. Weiter sind zwei Endblöcke 34 vorgesehen,
wobei je einer davon an je einer der beiden Endteile 35 des
verlängerten Teils 31 geformt, angeordnet, angebracht
oder sicher befestigt sind, um in die Öffnungen 16 der
Kugelmutter 10 einzurücken und damit die Umlaufvorrichtung 30 stabil
an der Kugelmutter 10 verankert, gesichert, montiert oder
positioniert werden kann.
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Wie
in 5 gezeigt, weist das verlängerte Teil 31 einen
darin geformten Durchgang 36 auf, der ebenfalls in den
Endblöcken 34 geformt ist, und einen kreisförmigen
Durchmesser aufweist, wobei der Durchgang tangierend zum Laufring 22 mit
Schrägverzahnung oder zum Innengewinde 12 der
Kugelmutter 10 und zum Außengewinde 21 der
Schraubenwelle 20 hin gerichtet ist (2),
um rotierbar und/oder bewegbar eine oder mehrere Kugeln, Walzen
oder Kugellagerteile 80 darin aufzunehmen, und damit mit
den Kugellagerteilen 80 eine endlose Kugelreihe gebildet
werden kann. Die Endblöcke 34 weisen je eine Außenperipheriewand 340 (5) auf,
die sich um den Durchgang 36 befinden und eine unterschiedliche
Dicke haben. Die Endblöcke 34 können
mit je einem Durchgangsweg oder einer Kammer 37 darin versehen
sein (2, 4, 7 bis 8),
um darin das Schmierfett oder ein Schmiermittel aufzubewahren. Die
Kammer 37 wird dann mit einer Kappe 38 oder die
Kammer 37 des Endblocks 34 wird zum Abdichten
mit der Kappe 38 verschlossen, um das Schmierfett oder
Schmiermittel in der Kammer 37 des Endblockes 34 aufzubewahren.
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Wie
in den 3 und 5 gezeigt, sind im Innern der
Endblöcke 34 je eine gekurvte oder eine Ablenkzunge 39 vorgesehen,
um damit einen Abschnitt des Durchganges 36 des verlängerten
Teils 31 zu bilden und um den Durchgang 36 des
verlängerten Teils 31 zum Innengewinde 12 der
Kugelmutter 10 und zum Außengewinde 21 der
Schraubenwelle 20 auf geeignete Weise hin zu richten, und
um die Walzen oder Kugellagerteile 80 rotierend und/oder bewegbar
darin aufzunehmen. Die Endblöcke 34 können
zudem mit einer darin geformten Vertiefung 40 versehen
sein, um darin ein vergrößertes Kopfteil des Befestigungsteils 19 aufzunehmen
und um zu verhindern, dass das Befestigungsteil 19 aus
dem verlängerten Teil 31 der Umfangvorrichtung 30 hervorsteht.
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Wie
in 8 gezeigt, können die Endblöcke 34 des
verlängerten Teils 31 mit je einer darin geformten
Rille 41 versehen sein, die mit der Kammer 37 des
Endblockes 34 und auch mit dem Durchgang 36 des
verlängerten Teiles 31 verbunden sind, um das
in der Kammer 37 des Endblockes 34 aufbewahrte
Schmierfett durch den Durchgang 36 des verlängerten
Teiles 31 hindurchzulassen und um es danach in das Innengewinde 12 der
Kugelmutter 10 und des Außengewindes 21 der
Schraubenwelle 20, und/oder zum Laufring 22 mit
Schrägverzahnung zwischen der Kugelmutter 10 und
der Schraubenwelle 20 fließen zu lassen. In die
Kammer 37 eines jeden Endblockes 34 kann ein schwammähnliches
oder schmierfettaufbewahrendes Element 42 (7, 8)
eingerückt werden, um das Schmierfett oder das Schmiermittel
geeignet aufzubewahren und durch die Rille 41 des Endblockes 34 zu
führen, um somit die Kugellagerteile 80 zu schmieren.
Die unteren Flächen 44 der Endblöcke 34 sind
vorzugsweise bündig nacheinander ausgerichtet (6),
wonach das äußere Peripherieteil der Schraubenwelle 20 in einem
Grad R von nicht mehr als 180 Grad mit den Endblöcken 34 und
mit dem verlängerten Teil 31 abgedeckt werden.
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Wie
dies in den 3 bis 5 gezeigt
ist, weist die Umlaufvorrichtung 30 einen asymmetrischen
Aufbau auf und kann mit einem äußeren, ersten
oder primären oder mit einem Gehäuseteil 50 abgedeckt,
oder darin eingerückt werden. die Umlaufvorrichtung 30 kann
mit einem inneren, zweiten oder sekundären oder mit einem
Gehäuseelement 60 abgedeckt, oder darin eingerückt
werden. Vorzugsweise umfassen das äußere Gehäuseteil 50 und
das innere Gehäuseelement 60 je eine Hälfte
oder einen Teil des Durchganges 36, um den Durchgang des verlängerten
Teiles 31 zu öffnen oder freizulegen. Dies ermöglicht
ein einfaches, schnelles und präzises Formen, Gießen
oder mit einem Spritzgußverfahren zum Herstellen des äußeren
Gehäuseteiles 50 und des inneren Gehäuseelementes 60,
wobei dieses geformte oder gegossene oder spritzgegossene äußere
Gehäuseteil 50 und das innere Gehäuseelement 60 ebenfalls
leicht und schnell aus der Gießform herausgenommen werden
können.
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Das äußere
Gehäuseteil 50 ist mit einer darin geformten Kammer
oder einer Vertiefung 51 versehen, die auch zwischen den
Seitenteilen 32 des verlängerten Teiles 31 und
mit einer Unterfläche, einer Basis oder mit einer beschnittenen
Oberfläche 52 geformt oder ausgeführt
ist. Das innere Gehäuseelement 60 wird in die
Vertiefung 51 des äußeren Gehäuseteils 50 eingerückt
und weist zwei Seitenflächen 61 zum Einrücken
mit den Seitenteilen 32 des verlängerten Teils 31 auf
und umfaßt weiter eine Basis oder eine beschnittene Oberfläche 52 des äußeren
Gehäuseteils 50, um das innere Gehäuseelement 60 mit
dem inneren Gehäuseelement 60 mit Hilfe von Klebstoff,
Riegel oder Befestigungsteilen (nicht gezeigt) doer durch Schmelzen
o. ä. abdichtend zu befestigen. Vorzugsweise ist das innere
Gehäuseelement 60 mit einer Basisfläche 63,
mit der es bündig oder nicht höher als die Seitenteile 32 des verlängerten
Teiles 31 befestigt wird.
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Es
soll hervorgehoben werden, dass das äußere Gehäuseteil 50 und
das innere Gehäuseelement 60 mit je einer Hälfte
oder mit einer Position des verlängerten Teiles 31 und
mit einer Hälfte oder einer Portion des Durchganges 36 des
verlängerten Teiles 31 versehen sind, die darin
geformt bzw. darin vorgesehen sind, damit der Durchgang 36 des
verlängerten Teiles 31 geöffnet und freigelegt
werden kann. Dies ermöglicht ein einfaches, schnelles und
präzises Formen, Gießen oder mit einem Spritzgußverfahren
zum Herstellen des äußeren Gehäuseteiles 50 und
des inneren Gehäuseelementes 60, wobei dieses
geformte oder gegossene oder spritzgegossene äußere
Gehäuseteil 50 und das innere Gehäuseelement 60 ebenfalls
leicht und schnell aus der Gießform herausgenommen werden
können.
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Die
Kugelumlaufspindel 1 nach der vorliegenden Erfindung ist
mit einer Umlaufvorrichtung versehen, um damit die Kugeln, Walzen
oder Kugellagerteile zuverlässig und regelmäßig
aufzunehmen und zu führen, um diese relativ zur Kugelmutter
und der Schraubenwelle zu bewegen, wobei diese einen derartigen
Aufbau aufweist, mit der die Umfangvorrichtung 30 leicht,
schnell und präzise geformt oder gegossen oder spritzgegossen
und nach diesem Vorgang auch wieder leicht und schnell aus der Gießform
herausgenommen werden kann.
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Auch
wenn diese Erfindung mit einer gewissen Besonderheit beschrieben
wurde, ist es selbstverständlich, dass lediglich ein Beispiel
dieser Darlegung der Erfindung beschrieben wurde und dass zahlreiche
Veränderungen in der detaillierten Struktur, der Kombination
und der Anordnung der Einzelteile vorgenommen werden können,
ohne dabei vom Geist und Umfang der in den nachstehenden Schutzansprüchen
dargelegten Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 39712648 [0003]
- - US 4953419 [0005, 0005]
- - US 5014568 [0007]
- - US 6023991 [0009]