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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel, insbesondere
eine Kugelumlaufspindel mit einer Schmiervorrichtung zum wirksamen und
einfachen Einschmieren der Kugeln oder der Kugellagerteile sowie
um die Rotierbewegung der Kugelmutter und des Schraubenschaftes
miteinander bei hohen Drehgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
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Typischerweise
sind Kugelumlaufspindeln mit einer Kugelmutter versehen, die rotierbar und/oder
beweglich auf einen Schraubenschaft eingerückt und üblicherweise
so angeordnet ist, um die Kugelmutter mit dem Schraubenschaft bei
hohen Drehgeschwindigkeiten zu rotieren und/oder zu bewegen. Damit
die Kugelmutter reibungslos und gleichmäßig mit
dem Schraubenschaft rotiert und bewegt wird, ist eine geeignete
Lager- oder Schmiervorrichtung erforderlich, die zwischen der Kugelmutter und
dem Schraubenschaft angeordnet und eingerückt ist, um damit
die Drehbewegung zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft
zu ermöglichen.
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Die
US-Patentschrift-Nr. 5.809.838 von Miyaguchi
et al. stellt eine der typischen Kugelumlaufspindeln dar, die mit
einer Ölzuführvorrichtung mit Ölzuführöffnungen
in der Kugelmutter und in der äußeren Kugellaufrille
aufgebaut ist, um das Öl beim Betätigen der typischen
Kugelumlaufspindel zuzuführen und um damit die Ölzuführleitungen
zum Zuführen des Öls nicht montieren und entfernen
zu müssen. Für das Einschmieren der typischen
Kugelumlaufspindel ist zwischen der Kugelmutter und der äußeren
Kugellaufrille zum Einfüllen und Aufnehmen des Öls
in dieser äußeren Kugellaufrille eine ringförmige
Lücke gebildet.
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Das Öl
wird jedoch lediglich in die ringförmige Lücke
der äußeren Kugellaufrille eingefüllt,
wird aber unter Umständen nicht in den endlosen Kugellaufbahn-Führungsdurchlass
der Kugelmutter, in die die Kugeln oder die Lagervorrichtungen aufgenommen
sind, geführt.
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Die
US-Patentschrift-Nr. 6.364.058 von
Nishide et al. und die
US-Patentschrift-Nr.
6.732.600 von Greubel stellen zwei weitere typische Kugelumlaufspindeln
dar, die mit einer Ringkammer versehen sind, die zwischen einem äußeren
Kugellagerteil und einem inneren Kugellagerteil gebildet oder angeordnet
ist, um darin das Schmieröl aufzunehmen.
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Auf ähnliche
Weise wird jedoch das Öl einfach in die Ringkammer zwischen
dem äußeren Kugellagerteil und dem inneren Kugellagerteil
eingefüllt und dort aufbewahrt, jedoch nicht in den bewegenden
Pfad, der zwischen einer Gewindespindel und einer Gewindemutter
gebildet ist und in die ein Kugellager oder Kugeln aufgenommen sind,
vorgetrieben.
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Mit
der vorliegenden Erfindung sollen die oben beschriebenen Nachteile
der herkömmlichen Kugelumlaufspindeln für Werkzeugmaschinen
u. ä. vermieden und/oder beseitigt werden.
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Das
Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Kugelumlaufspindel mit einer Schmiervorrichtung oder eines solchen
Aufbaus zum wirksamen und einfachen Einschmieren der Kugeln oder
der Kugellagerteile sowie um die Drehbewegung der Kugelmutter und
des Schraubenschaftes miteinander bei hohen Drehgeschwindigkeiten
zu ermöglichen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird damit eine Kugelumlaufspindel geschaffen,
die aus einen Schraubenschaft mit einem Außengewinde darauf,
eine Kugelmutter mit einem Bohrloch, um darin den Schraubenschaft
aufzunehmen und um eine erste Lücke zwischen der Kugelmutter
und dem Schraubenschaft zu bilden, wobei in diesem Bohrloch das Schmieröl
aufgenommen wird, aufgebaut ist. Weiter ist diese Kugelumlaufspindel
mit einem in der Kugelmutter gebildeten Innengewinde versehen, das
nach dem Außengewinde des Schraubenschaftes ausgerichtet
ist, um eine schraubenförmige Laufrinne zwischen der Kugelmutter
und dem Schraubenschaft zu bilden, während mehrere Kugellagerteile
in der schraubenförmigen Laufrinne, die sich zwischen der Kugelmutter
und dem Schraubenschaft befindet, eingerückt sind, um eine
Bewegung zwischen der Kugelmutter und des Schraubenschaftes zu ermöglichen.
Mit einer Vortriebsvorrichtung wird das Schmieröl so vorgetrieben,
dass es in die erste Lücke, die sich zwischen dem Schraubenschaft
und der Kugelmutter befindet, fließt, um mit diesem zugeführten
Schmieröl die Kugellagerteile einzuschmieren.
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Die
Vortriebsvorrichtung weist einen Zylinder auf, der an der Kugelmutter
befestigt ist und entsprechend mit dieser Kugelmutter bewegt wird,
um eine zweite Lücke zwischen dem Zylinder und dem Schraubenschaft
zu bilden und um diese zweite Lücke mit der ersten Lücke
zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft zu verbinden. Der
Zylinder ist mit mindestens einer darin gebildeten Öffnung versehen,
die mit der zweiten Lücke zwischen dem Zylinder und dem
Schraubenschaft verbunden ist, um das Schmieröl in die
zweite Lücke zwischen dem Zylinder und dem Schraubenschaft
und in die erste Lücke zwischen der Kugelmutter und dem
Schraubenschaft einlaufen zu lassen.
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Der
Zylinder weist ein schraubenförmiges Element auf, das auf
einem äußeren peripheralen Teil gebildet ist,
um einen schraubenförmigen Kanal zu bilden und um darin
das Schmieröl aufzunehmen. Die Öffnung ist mit
dem schraubenförmigen Kanal des Zylinders verbunden.
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Ein
Behälter ist weiter mit einem Zylinder versehen und mit
diesem rotierbar eingerückt, um den schraubenförmigen
Kanal des Zylinders zu schließen und um das Schmieröl
innerhalb dieses schraubenförmigen Kanals des Zylinders
aufzubewahren.
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Weiter
ist ein Lagergehäuse vorgesehen, das rotierbar auf der
Kugelmutter eingerückt und mit dem Behälter befestigt
ist, während mehrere Walzenelemente zwischen der Kugelmutter
und dem Lagergehäuse eingerückt sind, um mit diesen
eine Drehbewegung zwischen der Kugelmutter und dem Lagergehäuse
zu ermöglichen.
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Der
Zylinder ist mit einem Zwischenstück versehen, das in den
Behälter einrückt und um zwischen dem Behälter
und dem Zylinder einen ringförmigen Zwischenraum zu bilden,
wobei der Zylinder mit einer Eingangsöffnung versehen ist,
die mit diesem ringförmigen Zwischenraum und dem schraubenförmigen
Kanal des Zylinders verbunden ist.
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Der
Behälter ist mit einem peripheralen Flansch versehen, der
sich von diesem Behälter erstreckt, um einen ringförmigen
Zwischenraum zwischen dem peripheralen Flansch des Behälters
und dem Zylinder zu bilden und um eine Öffnung in diesem
peripheralen Flansch zu bilden.
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Der
Behälter ist mit einer Öffnung im peripheralen
Flansch versehen, um damit einen Schmiernippel zu befestigen und
um das Schmieröl in den Behälter einzufüllen.
Vom Zylinder erstreckt sich ein peripherales Element, das rotierbar
in die Öffnung des Behälters eingerückt
wird.
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Weiter
ist eine Kugelumlaufspindelabdichtung vorgesehen, am Zylinder befestigt
und in das Außengewinde des Schraubenschaftes eingerückt, um
zwischen dem Zylinder und dem Schraubenschaft eine Flüssigkeitsabdichtung
zu bilden. Eine weitere Kugelumlaufspindelabdichtung ist vorgesehen,
an der Kugelmutter befestigt und in das Außengewinde des
Schraubenschaftes eingerückt, um so zwischen der Kugelmutter
und dem Schraubenschaft eine Flüssigkeitsabdichtung zu
bilden.
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Weitere
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden
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
Teilansicht der in der 1 gezeigten Kugelumlaufspindel
entlang der Linien 2-2 im Schnitt.
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3 eine
Teilexplosionsansicht der Kugelumlaufspindel.
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4 eine
perspektivische Ansicht eines äußeren Lagergehäuses
der Kugelumlaufspindel und
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Druckölbetätigungselementes
oder eines Vortriebselementes der Kugelumlaufspindel.
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Mit
Bezugnahme auf die Zeichnung und wie dies in den 1 bis 3 gezeigt
ist, ist eine Kugelumlaufspindel 1 nach der vorliegenden
Erfindung aus einem Schraubenschaft 10 mit einem auf dessen äußeren
peripheralen Teil geformten Außengewinde 11 und
aus einer Kugelmutter 20 mit einem Bohrloch 21 darin
zum Aufnehmen des Schraubenschaftes 10 aufgebaut. Die Kugelmutter 20 ist
inwendig mit einem Innengewinde 22 versehen, um dieses
nach dem Außengewinde 11 des Schraubenschaftes 10 auszurichten
und um eine schraubenförmige Laufrinne 12 zwischen
der Kugelmutter 20 und dem Schraubenschaft 10 zu
bilden, sowie um darin eine oder mehrere Kugelgruppen, Walzengruppen
oder Wälzlager- oder Kugellagerteile 23 rotierbar
und/oder beweglich aufzunehmen, um damit die Drehbewegung der Kugelmutter 20 mit
dem Schraubenschaft 10 zu ermöglichen, wenn der
Schraubenschaft 10 mit der Kugelmutter 20 zum
Rotieren oder die Kugelmutter 20 mit dem Schraubenschaft 10 zum
Rotieren gebracht wird.
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An
einem Ende oder einem äußeren Ende 25 der
Kugelmutter 20 ist eine Kugelumlaufspindelabdichtung 24 befestigt
und ist zwischen der Kugelmutter 20 und dem Schraubenschaft 10 sowie
in das Außengewinde 11 des Schraubenschaftes 10 eingerückt,
um zwischen der Kugelmutter 20 und dem Schraubenschaft 10 eine
Flüssigkeitsabdichtung zu bilden sowie um das Schmieröl
in einer Lücke 14, die zwischen der Kugelmutter 20 und
dem Schraubenschaft 10 gebildet ist, aufzunehmen und darin
aufzubewahren. Mit diesem Schmieröl sollen dann die Kugellagerteile 23 eingeschmiert
werden, um einerseits die Reibungen zwischen der Kugelmutter 20 und dem
Schraubenschaft 10 möglichst zu vermeiden und
um andererseits somit die relative Bewegung zwischen der Kugelmutter 20 und
dem Schraubenschaft 10 zu ermöglichen. Weiter
weist die Kugelmutter 20 eine innere peripherale Vertiefung 26 auf,
die im anderen Ende oder inneren Ende 27 der Kugelmutter 20,
distal zur Kugelumlaufspindelabdichtung 24 oder weiter
weg von der Kugelumlaufspindelabdichtung 24 gebildet ist.
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Weiter
ist ein äußeres Lagergehäuse
30 vorgesehen
und drehbar in das äußere peripherale Teil der
Kugelmutter
20 eingerückt, während zwischen der
Kugelmutter
20 und dem Lagergehäuse
30 mehrere
Walzenelemente
31 eingerückt sind, um einerseits
die Drehbewegung zwischen der Kugelmutter
20 und dem Lagergehäuse
30 zu
ermöglichen und damit andererseits die Kugelmutter
20 mit
dem Lagergehäuse
30 reibungslos und gleichmäßig
rotiert und bewegt werden kann. Das Einrücken des Gewindes
und/oder das Einrücken durch Rotieren zwischen der Kugelmutter
20 und
dem Schraubenschaft
10 sowie das Einrücken durch
Rotieren der Walzenelemente
31 zwischen der Kugelmutter
20 und
dem Lagergehäuse
30 entsprechen hier ebenfalls
der herkömmlichen Ausführungsform und sollen daher
nicht weiter detailliert ausgelegt werden. Ein Beispiel der Kugelmutter
20 und
des Schraubenschaftes
10, der Kugelumlaufspindelabdichtung
24 sowie
des Lagergehäuses
30 wurde bereits in der
US-Patentschrift-Nr. 5.809.838 von
Miyaguchi et al. beschrieben, wobei diese Patentschrift als Bezugnahme
für die vorliegende Erfindung dienen kann.
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Das
Lagergehäuse 30 ist inwendig mit einer äußeren
peripheralen Vertiefung 32 versehen, wie eine solche Vertiefung
im äußeren peripheralen Teil des Lagergehäuses 30 an
einem Ende oder inneren Ende 33 des Lagergehäuses 30 geformt
ist. Weiter ist eine Schmiervorrichtung 4 vorgesehen, die
an den inneren Enden 27, 33 der Kugelmutter 20 bzw.
des Lagergehäuses 30 befestigt sind, um das Schmieröl in
die Lücke 14 zwischen der Kugelmutter 20 und dem
Schraubenschaft 10 vorzutreiben, und um mit diesem Schmieröl
die Kugellagerteile 23 entsprechend einzuschmieren. Beispielsweise
ist die Schmiervorrichtung 4 mit einem Behälter 40 mit
einer Kammer 41 darin versehen, um darin den Schraubenschaft 10 rotierbar
und/oder beweglich aufzunehmen. An einem Endteil 43 des
Behälters 40 ist ein Peripheralflansch 42 gebildet,
der in die äußere peripherale Vertiefung 32 des
Lagergehäuses 30 zum Befestigen an dieses Lagergehäuse
einrückt.
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Beispielsweise
kann der Peripheralflansch 42 des Behälters 40 mit
Befestigungselementen oder Verriegelungen (nicht gezeigt), festsitzenden
Einrückteilen, Klebstoff oder durch Schweißen
am Lagergehäuse 30 befestigt sein, damit der Behälter 40 entsprechend
zusammen mit dem Lagergehäuse 30 bewegt werden.
Der Behälter 40 ist mit einem sich davon erstreckenden
peripheralen Flansch 44 versehen, wie er sich vom anderen
Ende 45 des Behälters 40 erstreckt und
in die Kammer 41 des Behälters 40 ragt,
um eine Öffnung 46 in diesem peripheralen Flansch 44 zu
bilden. Dabei ist der Innendurchmesser dieser Öffnung 46 geringer
als der der Kammer 41 des Behälters 40,
während der peripherale Flansch 44 mit einer Öffnung 47 versehen
ist, die mit der Kammer 41 des Behälters 40 verbunden
ist und in die eine Düse oder ein Schmiernippel 48 aufgenommen,
befestigt oder eingerückt ist, um das Schmieröl
mit diesem Schmiernippel 48 entsprechend in die Kammer 41 des
Behälters 40 einzufüllen.
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Weiter
ist eine Vortriebsvorrichtung 5 vorgesehen, die aus einem
Zylinder 50 mit einem Bohrloch 51 darin aufgebaut
ist, wobei das äußere peripherale Teil des Schraubenschaftes 10 in
dieses Bohrloch 51 rotierbar aufgenommen oder eingerückt
ist, wobei der Innendurchmesser dieses Bohrloches 51 größer als
der Außendurchmesser des Schraubenschaftes 10 ist,
um zwischen dem Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 eine
Lücke 16 zu bilden. Ein peripherales Element 52 ist
in einem Endteil 53 des Zylinders 50 geformt und
in die innere peripherale Vertiefung 26 der Kugelmutter 20 eingerückt,
um die Kugelmutter 20 mit Befestigungselementen oder Verriegelungen
(nicht gezeigt), festsitzenden Einrückteilen, Klebstoff
oder durch Schweißen zu befestigen, damit der Zylinder 50 und
die Kugelmutter entsprechend miteinander bewegt werden. Weiter erstreckt
sich ein peripherales Element 54 vom anderen Ende 55 des Zylinders 50,
um rotierbar und passend in die Öffnung 46 des
Behälters 40 einzurücken.
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Eine
weitere Kugelumlaufspindelabdeckung 28 ist am anderen Ende 55 des
Zylinders 50 befestigt und zwischen dem Zylinder 50 und
dem Schraubenschaft 10 sowie in das Außengewinde 11 des
Schraubenschaftes 10 eingerückt, um zwischen dem
Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 eine Flüssigkeitsabdichtung
zu bilden und um das Schmieröl abdichtend in der Lücke 16 aufzunehmen
und aufzubewahren, wobei diese Lücke 16 zwischen
dem Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 gebildet
und mit der Lücke 14 zwischen der Kugelmutter 20 und
dem Schraubenschaft 10 verbunden ist. Damit können
die Kugellagerteile 23 entsprechend eingeschmiert werden,
um einerseits eine Reibung zwischen der Kugelmutter 20 und
dem Schraubenschaft 10 möglichst zu vermeiden
und damit andererseits die Kugelmutter 20 und der Schraubenschaft 10 reibungsloser
miteinander bewegt werden können. Der Zylinder 50 ist
mit einem peripheralen Zwischenstück 56 versehen,
das sich vom anderen Ende 55 des Zylinders 50 erstreckt und/oder
sich zwischen dem Zylinder 50 und dem peripheralen Element 54 des
Zylinders 50 befindet, um mit dem peripheralen Flansch 44 des
Behälters 40 eingerückt zu werden.
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Wie
dies am besten in der 2 gezeigt ist, kann zwischen
dem peripheralen Flansch 44 des Behälters 40 und
dem Zylinder 50 ein ringförmiger Zwischenraum 49 gebildet
sein, der mit der Öffnung 47 des peripheralen
Flansches 44 des Behälters 40 verbunden
ist, um darin das Schmieröl vom Schmiernippel 48 aufzunehmen.
Der Zylinder 50 besteht weiter aus einem schraubenförmigen
Element 57, das sich auf dem äußeren
peripheralen Teil befindet, um im äußeren peripheralen
Teil einen schraubenförmigen Kanal 58 zu bilden.
Das andere Ende 55 des Zylinders 50 ist mit einer
Eingangsöffnung 59 versehen, das mit dem schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 und mit dem ringförmigen
Zwischenraum 49 zwischen dem peripheralen Flansch 44 des
Behälters 40 und dem Zylinder 50 verbunden
ist, damit das Schmieröl vom Schmiernippel 48 und
dem ringförmigen Zwischenraum 49 in den schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 fließen kann.
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Der
Zylinder 50 weist weiter zwei Öffnungen 60, 61 in
zwei Endteilen 62, 63 des schraubenförmigen
Kanals 58 des Zylinders 50 auf, die mit dem schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 und mit der Lücke 16 zwischen
dem Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 verbunden
ist, damit das Schmieröl vom schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 in die Lücke 16 zwischen
dem Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 und
danach von der Lücke 16 zwischen dem Zylinder 50 und
dem Schraubenschaft 10 wieder in den schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 fließen kann,
oder damit das Schmieröl durch den schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 und die Lücke 16 zwischen dem
Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 zirkulieren
kann.
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Wie
dies in der 2 gezeigt ist, kann das Schmieröl
beim Betrieb in den Schmiernippel 48, danach in den ringförmigen
Zwischenraum 49 zwischen dem peripheralen Flansch 44 des
Behälters 40 und dem Zylinder 50 und
dann in die Eingangsöffnung 59 und in den schraubenförmigen
Kanal 58 eingefüllt, eingespritzt oder vorgetrieben
werden, wonach das Schmieröl in die zwischen dem Zylinder 50 und
dem Schraubenschaft 10 gebildete Lücke 16 sowie
in die Lücke 14 zwischen der Kugelmutter 20 und
dem Schraubenschaft 10 eingefüllt, eingespritzt
oder vorgetrieben wird, um mit diesem Schmieröl die Kugellagerteile 23 einzuschmieren
und um somit die Reibung zwischen der Kugelmutter 20 und
dem Schraubenschaft 10 möglichst zu vermeiden.
Es wird hervorgehoben, dass das Schmieröl, das im schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 aufgenommen ist, durch
das schraubenförmige Element 57 vorgetrieben werden
kann, damit es dann durch die Öffnungen 60, 61 des
Zylinders 50 fließt und danach zwischen dem schraubenförmigen
Kanal 58, dem Zylinder 50 und der Lücke 16 zwischen
dem Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 fließt
oder zirkuliert, um sicherzustellen, dass die Kugellagerteile 23 entsprechend
eingeschmiert werden.
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Vorzugweise
ist die äußere peripherale Oberfläche 64 des
Zylinders 50 glatt und zylindrisch, um enganliegend mit
der inneren peripheralen Oberfläche des Behälters 40 in
Berührung zu kommen oder mit dieser einzurücken,
wobei mit diesem Behälter 40 der schraubenförmige
Kanal 58 des Zylinders 50 abgedeckt werden kann,
um das Schmieröl innerhalb des schraubenförmigen
Kanals 58 des Zylinders 50 aufzubewahren, und
damit das Schmieröl durch das schraubenförmige
Element 57 entsprechend durch die Öffnungen 60, 61 des
Zylinders 50 getrieben wird und zwischen dem schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 und der Lücke 16 zwischen dem
Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 fließt oder
zirkuliert. Die typische Kugelumlaufspindel verfügt über
keine Vortriebsvorrichtung 5, um damit das Schmieröl
vorzutreiben, damit dieses zwischen dem schraubenförmigen
Kanal 58 des Zylinders 50 und der Lücke 16 zwischen
dem Zylinder 50 und dem Schraubenschaft 10 fließt
und zirkuliert und um somit die Kugellagerteile 23 mit
diesem Schmieröl einzuschmieren.
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Die
Kugelumlaufspindel nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einer
Schmiervorrichtung zum wirksamen und einfachen Einschmieren der
Kugeln oder der Kugellagerteile und um die Drehbewegung der Kugelmutter
und des Schraubenschaftes miteinander bei hohen Drehgeschwindigkeiten
zu ermöglichen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit gewissen Besonderheiten beschrieben
ist, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Offenlegung
lediglich anhand von einem Beispiel beschrieben ist und dass zahlreiche
Modifizierungen und Änderungen am detaillierten Aufbau
und der Kombination und Anordnung von Teilen und Elementen vorgenommen
werden können, ohne dabei vom Geist und Umfang der laut
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 5809838 [0003, 0026]
- - US 6364058 [0005]
- - US 6732600 [0005]