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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel mit einer
Umlaufvorrichtung, um damit die Kugeln 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 gefordert, 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. 3.971.264 A von Detraz et al. einer der typischen Schrauben-Mutter-Mechanismen
mit einem Kugel- oder Walzenumlauf, einschließlich einem Kugelumlaufkanal
mit einer Biegung, Rohreinlass- und Auslasselementen beschrieben,
die über
Verbindungsteile miteinander verbunden sind, während die Rohrelemente in einem
Bohrloch des Mutternteils angeordnet sind, 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
A 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 Elfbögen
versehen sind, um dadurch die Kugeln oder die Walzen der 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
A von Schlenker sind noch eine typische Kugelumlaufspindel
und Mutterneinheit beschrieben, die mit einem Ablenkblech ausgestattet
sind, wobei dieses Ablenkblech einen gekurvten und verlängerten
Körper
hat oder einstückig
mit dem Körper
ausgeführt
ist, und wobei 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
A von Tabe et al. ist noch eine weitere Ausführungsform
einer Kugelumlaufspindel beschrieben, die aus einem Umlaufrohr oder
aus mehreren Umlaufrohren aufgebaut ist, die zum Führen der
Kugeln oder der Walzen der Lagerteile an der Kugelmutter befestigt
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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Die
DE 103 04 868 A1 offenbart
eine Kugelumlaufspindel mit einer Schraubenwelle, einer Kugelmutter,
einer Mehrzahl von Kugeln, und einer Umlaufvorrichtung, die in Axialrichtung
der Kugelumlaufspindel teilweise in ein erstes und ein zweites Gehäuseteil
geteilt ist, so dass zwei in dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil
ausgebildete Hälften
eines Durchganges zum Aufnehmen der Kugeln in Axialrichtung der
Kugelumlaufspindel zueinander ausgerichtet sind.
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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
Ziel 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,
wobei die Umlaufvorrichtung einfach, schnell und präzise mit einer
Gießform
oder durch Spritzgießen
geformt und dann auch schnell entfernt oder aus der Gießform ausgerückt werden
kann und leicht an und von der Kugelmutter montierbar und demontierbar
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dies durch eine Kugelumlaufspindel nach den Merkmalen aus
dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den
Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung wird in der nachstehenden detaillierten Beschreibung
mit Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigen:
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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 Kugelumlaufspindel.
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Wie
zu Beginn in den 1 bis 3 gezeigt,
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)
ist eine Laufrille 22 gebildet, um eine oder mehrere Kugeln
oder Walzen 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 einer
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 Abschnitt 31. Eine oder mehrere (z.
B. zwei) Ösen
oder Seitenteile 32 sind an dem länglichen Abschnitt 31 geformt,
ausgeweitet oder daran 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 Endabschnitte 34 vorgesehen,
wobei je einer davon an je einer der beiden Endteile 35 des
länglichen
Abschnitts 31 geformt, angeordnet, angebracht oder sicher
befestigt ist, 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 der längliche Abschnitt 31 einen
darin geformten Durchgang 36 auf, der ebenfalls in den
Endabschnitten 34 geformt ist und einen kreisförmigen Durchmesser
aufweist, wobei der Durchgang tangierend zur Laufrille 22 oder zum
Innengewinde 12 der Kugelmutter 10 und zum Außengewinde 21 der
Schraubenwelle 20 verläuft (2),
um rotierbar und/oder bewegbar eine oder mehrere Kugeln oder Walzen 80 darin
aufzunehmen, und damit mit den Kugeln 80 eine endlose Kugelreihe gebildet
werden kann. Die Endabschnitte 34 weisen je eine Außenperipheriewand
auf, die sich um den Durchgang 36 befindet und eine unterschiedliche
Dicke hat. Die Endabschnitte 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 des Endabschnitts 34 wird dann mit einer
Kappe 38 zum Abdichten verschlossen, um das Schmierfett
oder Schmiermittel in der Kammer 37 des Endabschnitts 34 aufzubewahren.
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Wie
in 8 gezeigt, können
die Endabschnitte 34 der Umlaufvorrichtung 30 mit
je einer darin geformten Rille 41 versehen sein, die mit
der Kammer 37 des Endabschnitts 34 und auch mit
dem Durchgang 36 des länglichen
Abschnitts 31 verbunden ist, um das in der Kammer 37 des
Endabschnitts 34 aufbewahrte Schmierfett durch den Durchgang 36 des
länglichen
Abschnitts 31 hindurchzulassen und um es danach in das
Innengewinde 12 der Kugelmutter 10 und des Außengewindes 21 der
Schraubenwelle 20 und/oder zur Laufrille 22 zwischen
der Kugelmutter 10 und der Schraubenwelle 20 fließen zu lassen.
In die Kammer 37 eines jeden Endabschnitts 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 Endabschnitts 34 zu
führen,
um somit die Kugeln 80 zu schmieren. Die unteren Flächen der
Endabschnitte 34 sind vorzugsweise bündig zueinander ausgerichtet
(6), wonach der Außenumfang der Schraubenwelle 20 in
einem Winkel R von nicht mehr als 180 Grad mit den Endabschnitten 34 und
mit dem länglichen
Abschnitt 31 abgedeckt werden.
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Wie
in den 3 bis 5 gezeigt ist, weist die Umlaufvorrichtung 30 einen
asymmetrischen Aufbau auf und kann mit einem äußeren, ersten oder primären Gehäuseteil 50 abgedeckt
oder darin eingerückt
werden. Die Umlaufvorrichtung 30 kann mit einem inneren,
zweiten oder sekundären
Gehäuseteil 60 abgedeckt
oder darin eingerückt
werden. Vorzugsweise umfassen das erste Gehäuseteil 50 und das
zweite Gehäuseteil 60 je
eine Hälfte
oder einen Teil des Durchganges 36, um den Durchgang des länglichen
Abschnitts 31 zu öffnen
oder freizulegen. Dies ermöglicht
ein einfaches, schnelles und präzises
Formen, Gießen
oder Spritzgussverfahren zum Herstellen des ersten Gehäuseteiles 50 und
des zweiten Gehäuseteils 60,
wobei dieses geformte, gegossene oder spritzgegossene erste und
zweite Gehäuseteil 50 und 60 ebenfalls
leicht und schnell aus der Gießform
herausgenommen werden können.
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Das
erste Gehäuseteil 50 ist
mit einer darin geformten Kammer oder Vertiefung 51 versehen,
die auch zwischen den Seitenteilen 32 des länglichen Abschnitts 31 und
mit einer Unterfläche,
einer Basis oder mit einer beschnittenen Oberfläche 52 geformt oder
ausgeführt
ist. Das zweite Gehäuseteil 60 wird in
die Vertiefung 51 des ersten Gehäuseteils 50 eingerückt und
weist zwei Seitenflächen 61 zum
Einrücken
mit den Seitenteilen 32 des länglichen Abschnitts 31 auf
und umfasst weiter eine Basis oder eine beschnittene Oberfläche 62,
um das erste Gehäuseteil 50 an
dem zweiten Gehäuseteil 60 mit
Hilfe von Klebstoff, Riegeln oder Befestigungsteilen (nicht gezeigt)
oder durch Schmelzen o. ä.
abdichtend zu befestigen. Vorzugsweise ist das zweite Gehäuseteil 60 mit
einer Basisfläche 63 versehen,
mit der es bündig
oder nicht höher
als die Seitenteile 32 des länglichen Abschnitts 31 befestigt
wird.
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Wie
in den 3 und 5 gezeigt, sind im Innern des
zweiten Gehäuseteils 60 zwei
gekurvte Ablenkzungen 39 vorgesehen, um damit einen Abschnitt
des Durchganges 36 des länglichen Abschnitts 31 zu
bilden und um den Durchgang 36 des länglichen Abschnitts 31 zum Innengewinde 12 der Kugelmutter 10 und
zum Außengewinde 21 der Schraubenwelle 20 auf
geeignete Weise auszurichten, und um die Kugeln 80 rotierend
und/oder bewegbar darin aufzunehmen. Die Endabschnitte 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 länglichen Abschnitt 31 der
Umlaufvorrichtung 30 hervorsteht.
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Es
soll hervorgehoben werden, dass das erste Gehäuseteil 50 und das
zweite Gehäuseteil 60 jeweils
mit einer Hälfte
oder einem Teil des länglichen Abschnitts 31 und
mit einer Hälfte
oder einem Teil des Durchganges 36 des länglichen
Abschnitts 31 versehen sind, die darin geformt bzw. darin
vorgesehen sind, damit der Durchgang 36 des länglichen
Abschnitts 31 geöffnet
und freigelegt werden kann. Dies ermöglicht ein einfaches, schnelles
und präzises
Formen, Gießen
oder Spritzgussverfahren zum Herstellen des ersten Gehäuseteiles 50 und
des zweiten Gehäuseteiles 60,
wobei dieses geformte, gegossene oder spritzgegossene erste und
zweite Gehäuseteil 50 und 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 oder Walzen
zuverlässig
und regelmäßig aufzunehmen
und zu führen, um
diese relativ zur Kugelmutter und der Schraubenwelle zu bewegen,
wobei die Umlaufvorrichtung einen derartigen Aufbau aufweist, dass
sie leicht, schnell und präzise
geformt, gegossen oder spritzgegossen und nach diesem Vorgang auch
wieder leicht und schnell aus der Gießform herausgenommen werden
kann.