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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel, insbesondere eine Kugelumlaufspindel mit einer Schmiervorrichtung zum wirksamen und einfachen Einschmieren der Kugeln 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-Patentschrift5.809.838 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 dem die Kugeln aufgenommen sind, geführt.
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Die
US-Patentschrift 6.364.058 B1 von Nishide et al. und die
US-Patentschrift 6.732.600 B2 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 dem Kugeln aufgenommen sind, vorgetrieben.
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Aus dem Dokument
DE 100 23 215 A1 ist ein Spindelantrieb bekannt, der eine antreibbare Spindel und eine Spindelmutter aufweist, die relativ zueinander bewegbar sind. Um die Spindel herum ist ein Schmierraum vorgesehen, in dem sich Schmieröl befindet. Am unteren Ende der Spindel ist eine Fördereinrichtung mit einem Flügelrad fest angebracht. Wird die Spindel in Drehung versetzt, dreht sich das Flügelrad mit der Spindel mit und drückt Schmierstoff nach oben in Richtung zu der Spindelmutter.
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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 eine Kugelumlaufspindel geschaffen, die einen Schraubenschaft mit einem Außengewinde und eine Kugelmutter mit einem Bohrloch aufweist, in welchem der Schraubenschaft aufgenommen ist, wobei zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft eine Lücke gebildet wird, und wobei in diesem Bohrloch das Schmieröl aufgenommen wird. Weiter ist diese Kugelumlaufspindel mit einem in der Kugelmutter gebildeten Innengewinde versehen, das an das Außengewinde des Schraubenschaftes angepasst ist, um eine schraubenförmige Laufrinne zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft zu bilden, wobei mehrere Kugeln in der schraubenförmigen Laufrinne zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft angeordnet sind, um eine Bewegung zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft zu ermöglichen. An einem stirnseitigen Endabschnitt der Kugelmutter ist eine Vortriebsvorrichtung befestigt und gemeinsam mit der Kugelmutter um den Schraubenschaft drehbar. Die Vortriebsvorrichtung weist ein schraubenförmiges Element auf, von dem ein schraubenförmiger Kanal gebildet wird, der mit der Lücke zwischen dem Schraubenschaft und der Kugelmutter in Fluidverbindung steht, so dass von dem schraubenförmigen Element Schmieröl in die Lücke zwischen dem Schraubenschaft und der Kugelmutter vorgetrieben wird, um mit dem zugeführten Schmieröl die Kugeln einzuschmieren.
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Die Vortriebsvorrichtung weist einen Zylinder auf, wobei eine weitere Lücke zwischen dem Zylinder und dem Schraubenschaft gebildet ist, die mit der Lücke zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft in Verbindung steht. Der Zylinder weist mindestens eine Öffnung auf, die mit der Lücke zwischen dem Zylinder und dem Schraubenschaft in Verbindung steht, um das Schmieröl in die Lücke zwischen dem Zylinder und dem Schraubenschaft und in die Lücke zwischen der Kugelmutter und dem Schraubenschaft einlaufen zu lassen.
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Das schraubenförmige Element ist an einem äußeren peripheralen Abschnitt des Zylinders ausgebildet, und von dem schraubenförmigen Kanal wird das Schmieröl aufgenommen. Die Öffnung ist mit dem schraubenförmigen Kanal des Zylinders verbunden.
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Ein Behälter ist auf dem Zylinder rotierbar angeordnet, so dass der schraubenförmige Kanal des Zylinders geschlossen ist und das Schmieröl innerhalb des schraubenförmigen Kanals des Zylinders aufbewahrt wird.
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Weiter ist ein Lagergehäuse vorgesehen, das rotierbar auf der Kugelmutter angeordnet und mit dem Behälter befestigt ist, wobei mehrere Wälzkörper zwischen der Kugelmutter und dem Lagergehäuse angeordnet sind, von denen eine Drehbewegung zwischen der Kugelmutter und dem Lagergehäuse ermöglicht wird.
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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 dem ringförmigen Zwischenraum und dem schraubenförmigen Kanal des Zylinders in Verbindung steht.
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Der Behälter ist mit einem peripheralen Flansch versehen, der sich von diesem Behälter erstreckt und eine Öffnung begrenzt, wobei der ringförmige Zwischenraum zwischen dem peripheralen Flansch des Behälters und dem Zylinder ausgebildet ist.
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Der Behälter ist mit einer Öffnung im peripheralen Flansch versehen, in dem ein Schmiernippel befestigt werden kann, durch den das Schmieröl in den Behälter eingefüllt werden kann. 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, Wälzkörper oder Kugeln 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 Kugeln 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 Wälzkörper
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 5.809.838 A 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 ist, um das Schmieröl in die Lücke 14 zwischen der Kugelmutter 20 und dem Schraubenschaft 10 vorzutreiben, und um mit diesem Schmieröl die Kugeln 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 kann. 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 diesem Bohrloch 51 rotierbar aufgenommen oder in dieses 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 Kugeln 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 reibungslos miteinander bewegen zu 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 sind, 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 Kugeln 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 Kugeln 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 Kugeln 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 und um die Drehbewegung der Kugelmutter und des Schraubenschaftes miteinander bei hohen Drehgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
