DE102009043897A1

DE102009043897A1 - Extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung

Info

Publication number: DE102009043897A1
Application number: DE102009043897A
Authority: DE
Inventors: Jouns Liu; Jui-Long Hsu
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: DE102009043897B4

Abstract

Extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung, aufweisend:
eine Spindel (21), die an ihrem Umfang mit einer Rollrille (211) versehen ist;
eine Kugelmutter (22), die eine Durchgangsbohrung (221) aufweist, durch welche die Spindel (21) hindurchgreift, wobei an der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung (221) eine Rollrille (222) ausgebildet ist, und wobei die Rollrillen (211, 221) eine Belastungsbahn (26) bilden;
ein Umlaufelement, das als Umlaufbahn ausgeführt und an der Außenseite der Kugelmutter (22) angeordnet ist, wobei die Umlaufbahn und die Belastungsbahn (26) ineinander münden;
eine Mehrzahl von Rollelementen (25), die im Inneren der Belastungsbahn (26) und der Umlaufbahn umlaufend rollen; und
eine Rauschunterdrückungskappe (30), die an der Außenseite der Kugelmutter (22) angebracht ist und über einen Rauschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente (25) gegen das Umlaufelement stoßen.

Description

Die Erfindung betrifft eine extern-umlaufende Kugelspindel, insbesondere eine extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung.
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine extern-umlaufende Kugelspindel nach dem Stand der Technik eine Spindel 11, eine Kugelmutter 12, ein Umlaufelement 14 und mehrere Rollelemente 15. Die Spindel 11 ist an ihrem Umfang mit einer Rollrille 111 versehen. Die Kugelmutter 12 weist eine Durchgangsbohrung 121 auf, durch die die Spindel 11 hindurchgreift, wobei an der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung 121 eine Rollrille 122 ausgebildet ist. Die Rollrille 122 und die Rollrille 111 bilden eine Belastungsbahn 13. Das Umlaufelement 14 weist eine Umlaufbahn auf und ist an der Außenseite der Kugelmutter 12 angeordnet, wobei die Umlaufbahn 141 und die Belastungsbahn 13 ineinander münden. Die Rollelemente 15 rollen umlaufend im Inneren der Belastungsbahn 13 und der Umlaufbahn 14.
Das Umlaufelement 14 ist an der Außenseite der Kugelmutter 12 angeordnet. Bei der extern-umlaufenden Kugelspindel treten Geräusche meist auf, wenn die Rollelemente 15 gegen die Wendestelle 141a der Umlaufbahn 141 stoßen sowie diese stoßend und reibend im Inneren der Umlaufbahn 141 rollen. Da die Schallquelle der extern-umlaufenden Kugelspindel extern angeordnet ist, fallen beim Betrieb sehr große Geräusche an. Dies ist nicht als optimal anzusehen.
Aus den Dokumenten US 5,373,755 , US 5,653,145 , US 5,974,908 , US 6,668,672 , US 20080127764 sowie JP 2007247720 , JP 2005308081 , JP 2004156767 , JP 2004116688 und JP 2002276764 sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen die Umlaufbahn durch Befestigungselemente vollständig gehüllt wird. Sogar die innere Konstruktion ist aus vibrationsfestem Material hergestellt. Bei diesen Lösungen können zwar Geräusche, die von Rollelementen an Wendestellen der Umlaufbahn erzeugt werden, verringert werden, es ist jedoch keine Rauschunterdrückungsanordnung für die Befestigungselemente vorgesehen. Daher können Geräusche nicht effektiv reduziert werden, was einen sehr beschränkten Schutz gegen Geräusche bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine externumlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung zu schaffen, die für die Verringerung von Geräuschen im Betrieb der Kugelspindel sorgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine externumlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Durch die Erfindung wird eine extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung geschaffen, die aufweist:
eine Spindel, die an ihrem Umfang mit einer Rollrille versehen ist;
eine Kugelmutter, die eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche die Spindel hindurchgreift, wobei an der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung eine Rollrille ausgebildet ist, und wobei die Rollrillen eine Belastungsbahn bilden;
ein Umlaufelement, das als Umlaufbahn ausgeführt und an der Außenseite der Kugelmutter angeordnet ist, wobei die Umlaufbahn und die Belastungsbahn ineinander münden;
eine Mehrzahl von Rollelementen, die im Inneren der Belastungsbahn und der Umlaufbahn umlaufend rollen; und
eine Rauschunterdrückungskappe, die an der Außenseite der Kugelmutter angebracht ist und über einen Rauschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente gegen das Umlaufelement stoßen.
Gemäß der Erfindung ist die Rauschunterdrückungskappe an der Außenseite der Kugelmutter angebracht, wobei die Rauschunterdrückungskappe über einen das Umlaufelement umschließenden Kanal und einen mit diesem kommunizierenden Rauschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente gegen das Umlaufelement stoßen.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine Schnittdarstellung einer extern-umlaufenden Kugelspindel nach dem Stand der Technik;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen extern-umlaufenden Kugelspindel;
3 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen extern-umlaufenden Kugelspindel; und
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen extern-umlaufenden Kugelspindel im Betriebszustand.
Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße, extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung eine Spindel 21, eine Kugelmutter 22, ein erstes Umlaufelement 23, ein zweites Umlaufelement 24 und mehrere Rollelemente 25 auf. Die Spindel 21 ist an ihrem Umfang mit einer Rollrille 211 versehen. Die Kugelmutter 22 weist eine Durchgangsbohrung 221 auf, durch welche die Spindel 21 hindurchgreift. An der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung 221 ist eine Rollrille 222 ausgebildet, wobei die Rollrillen 211, 221 eine Belastungsbahn 26 bilden. Das erste Umlaufelement 23 weist eine Umlaufbahn 231 auf und ist an der Außenseite der Kugelmutter 22 angeordnet. Außerdem kommuniziert die Umlaufbahn 231 mit der Belastungsbahn 26. Das zweite Umlaufelement 24 weist eine Umlaufbahn 241 auf und ist an der Außenseite der Kugelmutter 22 angeordnet. Außerdem kommuniziert die Umlaufbahn 241 mit der Belastungsbahn 26. Die Rollelemente 25 rollen in umlaufender Weise im Inneren der Belastungsbahn 26 und der Umlaufbahn.
Die Rauschunterdrückungskappe 30 ist mit Schrauben 41 an der Außenseite der Kugelmutter 22 befestigt. Die Rauschunterdrückungskappe 30 weist einen mit einem Kopfabschnitt 311 und einem Endabschnitt 312 versehenen, ersten Kanal 31, einen mit einem Kopfabschnitt 321 und einem Endabschnitt 322 versehenen, zweiten Kanal 32, einen mit einem Kopfabschnitt 331 und einem Endabschnitt 332 versehenen, ersten Rauschunterdrückungskanal 33, einen mit einem Kopfabschnitt 341 und einem Endabschnitt 342 versehenen, zweiten Rauschunterdrückungskanal 34, einen mit einem Kopfabschnitt 351 und einem Endabschnitt 352 versehenen, dritten Rauschunterdrückungskanal 35 und einen mit einem Kopfabschnitt 361 und einem Endabschnitt 362 versehenen, vierten Rauschunterdrückungskanal 36 auf.
Der erste Kanal 31 liegt in umschließender Weise dicht gegen die Umlaufbahn 231 des ersten Umlaufelements 23 an, wobei sich der Kopfabschnitt 311 und der Endabschnitt 312 des ersten Kanals 31 an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente 25 gegen die Umlaufbahn 231 des ersten Umlaufelements 23 stoßen. Bei der Stoßstelle handelt es sich um Wendestellen 232, 233 des ersten Umlaufelements 23.
Der zweite Kanal 32 liegt in umschließender Weise dicht gegen die Umlaufbahn 241 des zweiten Umlaufelements 24 an, wobei sich der Kopfabschnitt 321 und der Endabschnitt 322 des zweiten Kanals 32 an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente 25 gegen die Umlaufbahn 241 des zweiten Umlaufelements 24 stoßen. Bei der Stoßstelle handelt es sich um Wendestellen 242, 243 des zweiten Umlaufelements 24.
Der Kopfabschnitt 331 und der Endabschnitt 332 des ersten Rauschunterdrückungskanals 33 münden in den Kopfabschnitt 311 bzw. den Endabschnitt 312 des ersten Kanals 31, derart, dass sich der Kopfabschnitt 331 und der Endabschnitt 332 des ersten Rauschunterdrückungskanals 33 an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente 25 gegen das erste Umlaufelement 23 stoßen. Bei der Stoßstelle handelt es sich um Wendestellen 232, 233 des ersten Umlaufelements 23.
Der Kopfabschnitt 341 und der Endabschnitt 342 des zweiten Rauschunterdrückungskanals 34 münden in den Kopfabschnitt 321 bzw. den Endabschnitt 322 des zweiten Kanals 32, derart, dass sich der Kopfabschnitt 341 und der Endabschnitt 342 des zweiten Rauschunterdrückungskanals 34 an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente 25 gegen das zweite Umlaufelement 24 stoßen. Bei der Stoßstelle handelt es sich um Wendestellen 242, 243 des zweiten Umlaufelements 24.
Der Kopfabschnitt 351 und der Endabschnitt 352 des dritten Rauschunterdrückungskanals 35 münden in den Kopfabschnitt 311 des ersten Kanals 31 bzw. den Kopfabschnitt 321 des zweiten Kanals 32, derart, dass sich der Kopfabschnitt 351 und der Endabschnitt 352 des dritten Rauschunterdrückungskanals 35 an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente 25 gegen das erste Umlaufelement 23 bzw. das zweite Umlaufelement 24 stoßen. Bei der Stoßstelle handelt es sich um Wendestellen 232, 242 des ersten und des zweiten Umlaufelements 23, 24.
Der Kopfabschnitt 361 und der Endabschnitt 362 des vierten Rauschunterdrückungskanals 36 münden in den Endabschnitt 312 des ersten Kanals 31 bzw. den Endabschnitt 322 des zweiten Kanals 32, derart, dass sich der Kopfabschnitt 361 und der Endabschnitt 362 des vierten Rauschunterdrückungskanals 36 an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente 25 gegen das erste Umlaufelement 23 bzw. das zweite Umlaufelement 24 stoßen. Bei der Stoßstelle handelt es sich um andere Wendestellen 233, 243 des ersten und des zweiten Umlaufelements 23, 24.
Nachfolgend wird auf 2 und 4 Bezug genommen. Im Betrieb der extern-umlaufenden Kugelspindel rollen die Rollelemente 25 umlaufend im Inneren der Umlaufbahn 231 des ersten Umlaufelements 23. Hierdurch ergeben sich störende Geräusche an den Wendestellen 232, 233 des ersten Umlaufelements 23, wobei die Geräusche weiterhin an den Kopfabschnitt 311 und den Endabschnitt 312 des ersten Kanals 31 der Rauschunterdrückungskappe 30 gelangen. Gemäß der Erfindung ist ein kommunizierender erster Rauschunterdrückungskanal 33 zwischen dem Kopfabschnitt 311 und dem Endabschnitt 312 des ersten Kanals 31 gestaltet. Daher treten die Geräusche gleichzeitig durch den Kopfabschnitt 331 und den Endabschnitt 332 des ersten Rauschunterdrückungskanals 33 hinein [siehe Pfeile in 4]. Treffen die Geräusche im Inneren des ersten Rauschunterdrückungskanals 33 miteinander zusammen, bewirken die beiden Schallwellen eine zerstörende Interferenz, wodurch diese ausgeglichen bzw. aufgehoben werden. Damit ist eine wirksame Verringerung von Geräuschen gewährleistet. Darüber hinaus ist kommunizierend zwischen dem Kopfabschnitt 321 und dem. Endabschnitt 322 des zweiten Kanals 32 ein zweiter Rauschunterdrückungskanal 34 gestaltet, der für die Verringerung von Geräuschen sorgt, die von den Rollelementen 25 an den Wendestellen 242, 243 des zweiten Umlaufelements 24 erzeugt werden.
Im Betrieb der extern-umlaufenden Kugelspindel erzeugen die Rollelemente 25 gleichzeitig an den Wendestellen 232, 233, 242, 243 des ersten und des zweiten Umlaufelements 23, 24 Geräusche, die dann an die Kopfabschnitte 311, 321 und die Endabschnitte 312, 322 des ersten und des zweiten Kanals 31, 32 gelangen. Gemäß der Erfindung ist kommunizierend ein dritter Rauschunterdrückungskanal 35 zwischen den Kopfabschnitten 311, 321 des ersten und des zweiten Kanals 31, 32 sowie ein vierter Rauschunterdrückungskanal 36 zwischen den Endabschnitten 312, 322 des ersten und des zweiten Kanals 31, 32 gestaltet. Auf diese Weise treten die Geräusche gleichzeitig durch die Kopfabschnitte 351, 361 und die Endabschnitte 352, 362 des dritten und des vierten Rauschunterdrückungskanals 35, 36 hinein [siehe Pfeile in 4]. Treffen die Geräusche im Inneren des dritten und des vierten Rauschunterdrückungskanals 35, 36 miteinander zusammen, bewirken die beiden Schallwellen eine zerstörende Interferenz, wodurch diese ausgeglichen werden. Damit ist eine erhöhte Verringerung von Geräuschen gewährleistet.
Bezugszeichenliste

11: Spindel
111: Rollrille
12: Spindel
121: Durchgangsbohrung
122: Rollrille
13: Belastungsbahn
14: Umlaufelement
141: Umlaufbahn
141a: Wendestelle
15: Rollelement
21: Spindel
211: Rollrille
22: Kugelmutter
221: Durchgangsbohrung
222: Rollrille
23: erstes Umlaufelement
231: Umlaufbahn
232: Wendestelle
233: Wendestelle
24: zweites Umlaufelement
241: Umlaufbahn
242: Wendestelle
243: Wendestelle
25: Rollelement
26: Belastungsbahn
30: Rauschunterdrückungskappe
31: erster Kanal
311: Kopfabschnitt
312: Endabschnitt
32: zweiter Kanal
321: Kopfabschnitt
322: Endabschnitt
33: erster Rauschunterdrückungskanal
331: Kopfabschnitt
332: Endabschnitt
34: zweiter Rauschunterdrückungskanal
341: Kopfabschnitt
342: Endabschnitt
35: dritter Rauschunterdrückungskanal
351: Kopfabschnitt
352: Endabschnitt
36: vierter Rauschunterdrückungskanal
361: Kopfabschnitt
362: Endabschnitt
41: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5373755 [0004]
US 5653145 [0004]
US 5974908 [0004]
US 6668672 [0004]
US 20080127764 [0004]
JP 2007247720 [0004]
JP 2005308081 [0004]
JP 2004156767 [0004]
JP 2004116688 [0004]
JP 2002276764 [0004]

Claims

Extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung, aufweisend: eine Spindel (21), die an ihrem Umfang mit einer Rollrille (211) versehen ist; eine Kugelmutter (22), die eine Durchgangsbohrung (221) aufweist, durch welche die Spindel (21) hindurchgreift, wobei an der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung (221) eine Rollrille (222) ausgebildet ist, und wobei die Rollrillen (211, 221) eine Belastungsbahn (26) bilden; ein Umlaufelement, das als Umlaufbahn ausgeführt und an der Außenseite der Kugelmutter (22) angeordnet ist, wobei die Umlaufbahn und die Belastungsbahn (26) ineinander münden; eine Mehrzahl von Rollelementen (25), die im Inneren der Belastungsbahn (26) und der Umlaufbahn umlaufend rollen; und eine Rauschunterdrückungskappe (30), die an der Außenseite der Kugelmutter (22) angebracht ist und über einen Rauschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente (25) gegen das Umlaufelement stoßen.
Extern-umlaufende Kugelspindel mit einer Rauschunterdrückungsanordnung, aufweisend: eine Spindel (21), die an ihrem Umfang mit einer Rollrille (211) versehen ist; eine Kugelmutter (22), die eine Durchgangsbohrung (221) aufweist, durch welche die Spindel (21) hindurchgreift, wobei an der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung (221) eine Rollrille (222) ausgebildet ist, und wobei die Rollrillen (211, 221) eine Belastungsbahn (26) bilden; ein Umlaufelement, das als Umlaufbahn ausgeführt und an der Außenseite der Kugelmutter (22) angeordnet ist, wobei die Umlaufbahn und die Belastungsbahn (26) ineinander münden; eine Mehrzahl von Rollelementen (25), die im Inneren der Belastungsbahn (26) und der Umlaufbahn umlaufend rollen; und eine Rauschunterdrückungskappe (30), die an der Außenseite der Kugelmutter (22) angebracht ist, wobei die Rauschunterdrückungskappe (30) über einen das Umlaufelement umschließenden Kanal und einen mit diesem kommunizierenden Rauschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente (25) gegen das Umlaufelement stoßen.
Kugelspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelmutter (22) außen mit einem ersten und einem zweiten Umlaufelement (23, 24) versehen ist, wobei die Rauschunterdrückungskappe (30) einen das erste Umlaufelement (23) umschließenden, ersten Kanal (31), einen das zweite Umlaufelement (24) umschließenden, zweiten Kanal (32), einen mit beiden Enden des ersten Kanals (31) kommunizierenden, ersten Rauschunterdrückungskanal (33), einen mit beiden Enden des zweiten Kanals (32) kommunizierenden, zweiten Rauschunterdrückungskanal (34), einen mit dem einen Ende des ersten und des zweiten Kanals (31, 32) kommunizierenden, dritten Rauschunterdrückungskanal (35) sowie einen mit dem anderen Ende des ersten und des zweiten Kanals (31, 32) kommunizierenden, vierten Rauschunterdrückungskanal (36) aufweist.