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Die Erfindung betrifft eine Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen mit einer Geräuschunterdrückungsanordnung.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen 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.
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Das Umlaufelement 14 ist an der Außenseite der Kugelmutter 12 angeordnet. Bei der Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen 15 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 Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen 15 extern angeordnet ist, fallen beim Betrieb sehr große Geräusche an. Dies ist nicht als optimal anzusehen.
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Aus den Dokumenten
US 5 373 755 A ,
US 5 653 145 A ,
US 5 974 908 A ,
US 6 668 672 B2 ,
US 2008/0 127 764 A1 sowie
JP 2007 247 720 A ,
JP 2005 308 081 A ,
JP 2004 156 767 A ,
JP 2004 116 688 A und
JP 2002 276 764 A 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 Geräuschunterdrückungsanordnung für die Befestigungselemente vorgesehen. Daher können Geräusche nicht effektiv reduziert werden, was einen sehr beschränkten Schutz gegen Geräusche bedeutet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen mit einer Geräuschunterdrückungsanordnung zu schaffen, die für die Verringerung von Geräuschen im Betrieb der Kugelspindel sorgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen mit einer Geräuschunterdrückungsanordnung, die die in Anspruch 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus dem Unteranspruch 3 hervor.
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Durch die Erfindung wird gemäß Anspruch 1 eine Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen mit einer Geräuschunterdrückungsanordnung geschaffen, die aufweist:
eine Spindel, die an ihrem Umfang mit einer schraubenförmigen Rollrille versehen ist;
eine Kugelmutter, die eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche die Spindel hindurchgreift, wobei an der Begrenzungswand der Durchgangsbohrung eine schraubenförmige Rollrille ausgebildet ist, und wobei die schraubenförmigen 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 Geräuschunterdrückungskappe, die an der Außenseite der Kugelmutter angebracht ist und über einen Geräuschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente gegen das Umlaufelement stoßen.
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Gemäß der Erfindung ist die Geräuschunterdrückungskappe an der Außenseite der Kugelmutter angebracht, wobei die Geräuschunterdrückungskappe über einen das Umlaufelement umschließenden Kanal und einen mit diesem kommunizierenden Geräuschunterdrückungskanal verfügt, dessen beide Enden sich an einer Stoßstelle befinden, wo die Rollelemente gegen das Umlaufelement stoßen.
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Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung einer Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen nach dem Stand der Technik;
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2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen;
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3 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen; und
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4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen im Betriebszustand.
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Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen mit einer Geräuschunterdrückungsanordnung 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 schraubenförmigen 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 schraubenförmige 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.
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Die Geräuschunterdrückungskappe 30 ist mit Schrauben 41 an der Außenseite der Kugelmutter 22 befestigt. Die Geräuschunterdrückungskappe 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 Geräuschunterdrückungskanal 33, einen mit einem Kopfabschnitt 341 und einem Endabschnitt 342 versehenen, zweiten Geräuschunterdrückungskanal 34, einen mit einem Kopfabschnitt 351 und einem Endabschnitt 352 versehenen, dritten Geräuschunterdrückungskanal 35 und einen mit einem Kopfabschnitt 361 und einem Endabschnitt 362 versehenen, vierten Geräuschunterdrückungskanal 36 auf.
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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.
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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.
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Der Kopfabschnitt 331 und der Endabschnitt 332 des ersten Geräuschunterdrückungskanals 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 Geräuschunterdrückungskanals 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.
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Der Kopfabschnitt 341 und der Endabschnitt 342 des zweiten Geräuschunterdrückungskanals 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 Geräuschunterdrückungskanals 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.
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Der Kopfabschnitt 351 und der Endabschnitt 352 des dritten Geräuschunterdrückungskanals 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 Geräuschunterdrückungskanals 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.
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Der Kopfabschnitt 361 und der Endabschnitt 362 des vierten Geräuschunterdrückungskanals 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 Geräuschunterdrückungskanals 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.
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Nachfolgend wird auf 2 und 4 Bezug genommen. Im Betrieb der Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen 25 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 Geräuschunterdrückungskappe 30 gelangen. Gemäß der Erfindung ist ein kommunizierender erster Geräuschunterdrückungskanal 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 Geräuschunterdrückungskanals 33 hinein [siehe Pfeile in 4]. Treffen die Geräusche im Inneren des ersten Geräuschunterdrückungskanals 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 Geräuschunterdrückungskanal 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.
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Im Betrieb der Kugelspindel mit extern-umlaufenden Rollelementen 25 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 Geräuschunterdrückungskanal 35 zwischen den Kopfabschnitten 311, 321 des ersten und des zweiten Kanals 31, 32 sowie ein vierter Geräuschunterdrückungskanal 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 Geräuschunterdrückungskanals 35, 36 hinein [siehe Pfeile in 4]. Treffen die Geräusche im Inneren des dritten und des vierten Geräuschunterdrückungskanals 35, 36 miteinander zusammen, bewirken die beiden Schallwellen eine zerstörende Interferenz, wodurch diese ausgeglichen werden. Damit ist eine erhöhte Verringerung von Geräuschen gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 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
- Geräuschunterdrückungskappe
- 31
- erster Kanal
- 311
- Kopfabschnitt
- 312
- Endabschnitt
- 32
- zweiter Kanal
- 321
- Kopfabschnitt
- 322
- Endabschnitt
- 33
- erster Geräuschunterdrückungskanal
- 331
- Kopfabschnitt
- 332
- Endabschnitt
- 34
- zweiter Geräuschunterdrückungskanal
- 341
- Kopfabschnitt
- 342
- Endabschnitt
- 35
- dritter Geräuschunterdrückungskanal
- 351
- Kopfabschnitt
- 352
- Endabschnitt
- 36
- vierter Geräuschunterdrückungskanal
- 361
- Kopfabschnitt
- 362
- Endabschnitt
- 41
- Schraube
