DE102010048633B4

DE102010048633B4 - Rollengewindeantrieb

Info

Publication number: DE102010048633B4
Application number: DE201010048633
Authority: DE
Inventors: Jouns LIU; Wen-Chia Wu
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2030-10-16
Also published as: DE102010048633A1

Abstract

Ein Rollengewindeantrieb umfasst eine Gewindespindel (1), eine Schraubenmutter (2), die auf die Gewindespindel (1) aufgesetzt ist, und Rollen (5), ein Umlaufelement (3) und ein Wendeelement (4) sind zwischen die Gewindespindel (1) und die Schraubenmutter (2) gesetzt. Das Umlaufelement (3) ermöglicht den Rollen (5) umzulaufen. Das Wendeelement (4) definiert einen Wendegang (41), der sich über die Umfangsfläche (12) der Gewindespindel (1) erstreckt und zwischen zwei Belastungswegen in der Gewindespindel (1) und der Schraubenmutter (2) verbunden ist, um einen Umlaufpfad zu bilden. Die Richtung der Anordnung der Rollen (5) vor dem Eintreten bzw. Einziehen in den Wendegang (41) ist von der nach dem Herausbewegen aus dem Wendegang (41) verschieden, so dass das Mengenverhältnis der Rollen (5), die in zwei unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, für eine industrielle Anwendung konstant bzw. gleichmäßig gehalten wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rollengewindeantrieb und insbesondere einen Rollengewindeantrieb, der auf der rechten und linken Seite der Achsenrichtung unterschiedliche Tragfähigkeiten aufweist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In einer Präzisionsmaschine kann eine Gestaltung zum Steuern einer Auslenkung bzw. Verschiebung eines Werktisches oder eines Maschinenelements bereitgestellt sein. Für eine hohe Kraftübertragung kann ein Rollengewindeantrieb verwendet werden, um eine Präzisionsübertragung so zu erreichen, dass das Gesamtvolumen der Maschine, die Herstellungskosten und die Herstellungszeit verringert werden können. Der Kontakt zwischen Transportrollen bzw. Rollen und den Gewinden einer Schraube und eines Mutternsatzes ist ein linearer Kontakt (der Kontakt zwischen Kugeln und den Gewinden einer Schraube und eines Mutternsatzes ist ein Punktkontakt), wobei der Kontaktoberflächenbereich der Rollen größer ist als der Kontaktoberflächenbereich von Kugeln. Die Tragfähigkeit ist direkt proportional zu dem Kontaktoberflächenbereich. Unter einer gleichen Belastungsbedingung kann die Verwendung von Transportrollen als Übertragungsmedium zwischen Gewindemutter und Schraube die Abmessung des Rollengewindeantriebes stark verringern (mit anderen Worten, die Abmessung einer Kugelschraube wird größer sein als die Abmessung eines Rollengewindeantriebes mit gleicher Leistung bzw. Eigenschaft), folglich kann die Abmessung der Anlage relativ verringert sein. Weiterhin sind zahlreiche unterschiedliche Typen von Rollengewindeantrieben bekannt. Diese herkömmlichen Rollengewindeantriebe sind jedoch für eine industrielle Anwendung (aufgrund der Gründe: (a) die herkömmlichen Rollengewindeantriebe weisen allgemein eine komplizierte Struktur auf und sind für eine kostengünstige Massenproduktion nicht geeignet; (b) die Leistung der herkömmlichen Rollengewinde kann die Erfordernisse des Nutzers nicht zufriedenstellen) brauchbar. In einem Rollengewindeantrieb ist zwischen der Schraube und der Schraubenmutter mindestens eine Gewinderille zur Aufnahme mehrerer Transportrollen definiert. Die Gestaltungen eines Rollengewindeantriebes sind wie folgt bekannt:

A): Eine Schraube und eine Gewindemutter sind zusammen angeordnet und eine Gewinderille ist jeweils in der Schraube und der Gewindemutter definiert, um mehrere Transportrollen bzw. Rollen in ein und der gleichen Richtung aufzunehmen. Diese Gestaltung der Gewinderille ermöglicht den Rollen sich in der gleichen Richtung und dem gleichen Winkel zu drehen, das heißt die Rollen tragen, während einer Verschiebung in der Gewindemutter, die Belastung in der Drehrichtung in den Gewinderillen. Die Anordnung der Rollen kann folglich die Belastung in einer Richtung einfach tragen. Wird jedoch eine Kraft in einer Nichtbelastungs-Richtung erzeugt, beispielsweise, wenn eine axiale Kraft erzeugt wird, werden die Rollen relativ zu den Gewinderillen axial verschoben, was einen Reibungsschaden bzw. -verlust und eine Betriebsinstabilität des Rollengewindeantriebes bewirkt. Da weiterhin keine Vorspannung zwischen den Rollen und der Schraube/Gewindemutter eingestellt werden kann (da die Rollen in der gleichen Richtung angeordnet sind und der äußere Durchmesser der Rollen größer als die Länge der Rollen ist), wird zwischen den Rollen und den Gewinderillen ein Getriebespiel (Gängigkeit) erzeugt, was die Positionierungsgenauigkeit verringert und während des Betriebs eine Vibration bzw. Schwingung bewirkt. Folglich ist ein Rollengewindeantrieb dieser Gestaltung bei der Verwendung in einer Hoch-Präzisionsmaschine nicht geeignet.
B): Eine Schraube und eine Gewindemutter sind gemeinsam angeordnet und eine Gewinderille ist jeweils in der Schraube und der Gewindemutter definiert, um mehrere Rollen in einer verschobenen bzw. versetzten Weise aufzunehmen. Werden die Rollen in verschobener Weise angeordnet, kann die Belastung von zwei Richtungen getragen und die Belastung in Balance gehalten werden. Da jedoch lediglich die Hälfte der Rollen die Belastung in jedqer Richtung (auf Grund der verschobenen Anordnung) tragen kann, weist diese Gestaltung des Rollengewindeantriebes die Nachteile einer geringere Tragfähigkeit, geringen Steifheit auf. Wird die Tragfähigkeit erhöht, muss die Anzahl der Rollen relativ erhöht werden, wobei folglich die Länge der Gewindemutter relativ erhöht werden muss.

So offenbart die US 3 055 230 A einen Antrieb, wobei mindestens eine Gewinderille zur Aufnahme mehrerer Transportrollen zwischen einer Schraube und Schraubenmutter angeordnet ist.

C): Eine Schraube und zwei Gewindemuttern sind gemeinsam angeordnet, eine Gewinderille ist in der Schraube und jeder Gewindemutter definiert, und mehrere Rollen sind parallel in den Gewinderillen angeordnet. Gemäß dieser Gestaltung sind die Gewindemuttern so gestaltet, um die Drehung der Rollen bei unterschiedlichen Neigungswinkeln zu führen. Diese Gestaltung ermöglicht dem Rollengewindeantrieb die Last in zwei unterschiedlichen Richtungen zu tragen. Da diese Gestaltung des Rollengewindeantriebes eine Gestaltung der Doppelgewinde- bzw. Doppelmutter ist, ist die Gesamtlänge der Gewindemuttern relativ länger, was den Hubweg der Gewindemuttern an der Schraube verkürzt. Um dieses Problem zu beseitigen, muss die Gesamtlänge der Schraube relativ erhöht werden. Ein Erhöhen der Schraubenlänge erhöht die Herstellungskosten und die Materialkosten. Weiterhin erfordern die Kontaktoberflächen zwischen den zwei Gewindemuttern eine hohe Oberflächengenauigkeit und hohen Grad an Parallelität. Um diese Erfordernisse zu erreichen ist ein zusätzlicher Schleifprozess erforderlich, um die Gewindemuttern auszuschleifen. Diese Doppelmuttergestaltung verkompliziert den Montageprozess weiter und erfordert mehr Montagezeit. Folglich sind die Herstellungskosten eines Doppelmutter-Rollengewindeantriebs hoch.

Die US 2009/0301246 A1 betrifft eine derartige Vorrichtung umfassend eine Gewindespindel mit zwei Gewinderillen und zwei Gewindemuttern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde unter den gegebenen Umständen vollbracht. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Rollengewindeantrieb bereitzustellen, der für eine Massenfertigung geeignet bzw. brauchbar ist und abhängig von den Erfordernissen der Anlage die Anwendbarkeit zu erhöhen in der axialen Richtung eine Einstellung der Belastung auf der linken und rechten Seite ermöglicht. Beispielsweise ist der Rollengewindeantrieb für eine Einrichtung bzw. einen Betriebsbereich anwendbar, der unterschiedliche Tragfähigkeiten an der linken und rechten Seite in axialen Richtungen (wie beispielsweise alle elektrischen Spritzgussmaschinen, Schnelllochpresse, Formschließknebel-Einrichtung, Gusshalter, ..., etc) erfordert. Folglich eignet sich die Gestaltung der vorliegenden Erfindung für unterschiedliche industrielle Erfordernisse.
Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst ein Rollengewindeantrieb mehrere Rollen, eine Gewindespindel und ein Schraubenmuttermodul. Die Rolle umfasst eine radiale Oberfläche (51) in einer zylindrischen Form. Die Gewindespindel umfasst eine zylindrische Umfangsfläche und einen V-Kanal, der sich um die zylindrische Umfangsfläche spiralig erstreckt. Der V-Kanal umfasst zwei gegenüberliegende Seitenwände, die eine erste Führungsfläche und eine zweite Führungsfläche und einen Einschlusswinkel von 90° zwischen der ersten Führungsfläche und der zweiten Führungsfläche definieren. Das Schraubenmuttermodul umfasst einen Wende- bzw. Umkehrgang, einen Umlaufgang und ein axiales Loch zum Durchführen der Gewindespindel, eine interne Oberfläche, die das axiale Loch umgibt und eine v-förmige spiralige Erweiterung um die interne Oberfläche, die dem V-Kanal der Gewindespindel entspricht. Die V-Rille umfasst zwei gegenüberliegende Seitenwände, die eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche und einen Einschlusswinkel von 90° zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche definieren. Der V-Kanal und die V-Rille bilden einen Belastungsweg für die Aufnahme der Rollen. Der Wendegang teilt den Belastungsweg in einen ersten Belastungsweg und einen zweiten Belastungsweg. Der erste Belastungsweg und der zweite Belastungsweg sind mit jeweils einem Ende davon entsprechend mit einem Ende des Wendegangs verbunden, und ein entgegengesetztes Ende davon ist entsprechend mit zwei distalen Enden des Umlaufgangs verbunden. Der Wendegang erstreckt sich über die zylindrische Umfangsfläche der Gewindespindel. Die Rollen können in einer Ordnung durch den ersten Belastungsweg in den Umlaufgang und anschließend in den zweiten Belastungsweg und dann in den Wendegang und dann zurück zu dem ersten Belastungsweg bewegt werden. Die radiale Oberfläche (51) von jeder Rolle verbleibt mit der ersten Führungsfläche und der ersten Kontaktfläche in Kontakt, wenn jede Rolle den ersten Belastungsweg betritt bzw. eindringt. Die radiale Oberfläche (51) von jeder Rolle bleibt mit der zweiten Führungsfläche und der zweiten Kontaktfläche in Kontakt, wenn jede Rolle in den zweiten Belastungsweg eindringt.
Weiterhin umfasst das Schraubenmuttermodul eine Schraubenmutter, mindestens ein Umlaufelement und Wendeelement, wobei der Wendegang in dem Wendeelement definiert ist, wobei der Umlaufgang in dem mindestens einen Umlaufelement definiert ist, wobei das axiale Loch in der Schraubenmutter definiert ist.
Weiterhin umfasst die Schraubenmutter eine außenseitige Wand, die eine äußere Oberfläche definiert, und zwei Montagelöcher, ein Durchgangsloch und mehrere Lokalisierungslöcher, die an der äußeren Oberfläche angeordnet sind. Die Montagelöcher und das Durchgangsloch sind in Verbindung mit dem axialen Loch angeordnet. Das Umlaufelement ist n-förmig und mit zwei distalen Enden davon in entsprechenden Montagelöchern eingefügt. Das Wendeelement ist in dem Durchgangsloch aufgenommen.
Weiterhin umfasst die Schraubenmutter ein Lokalisierungselement, das an/auf das Wendeelement bekappt ist. Das Lokalisierungselement umfasst eine Lokalisierungsnute, die dazu geeignet bzw. angepasst ist das Wendeelement aufzunehmen und das Wendeelement an Ort und Stelle zu halten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Durchgangsloch der Schraubenmutter mehrere Auflagerbereiche, die sich in Richtung des axialen Lochs erstrecken, wobei das Wendeelement in dem axialen Loch eingefügt ist und anschließend in dem Durchgangsloch der Schraubenmutter eingesetzt wird, das mehrere Widerlagerbereiche (43) umfasst, die jeweils gegen die Auflagerbereiche der Schraubenmutter angrenzen bzw. anstoßen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Durchgangsloch der Schraubenmutter mehrere Auflagerbereiche bzw. Trägerabschnitte, die sich in Richtung der äußeren Oberfläche der Schraubenmutter erstrecken und ein Lokalisierungsloch, das an jedem Auflagerbereich angeordnet ist, wobei das Wendeelement in das axiale Loch eingefügt und dann in das Durchgangsloch der Schraubenmutter eingesetzt wird, das mehrere Widerlagerbereiche (43) umfasst, die entsprechend gegen die Auflagerbereiche der Schraubenmutter angrenzen und ein Durchgangsloch, das an jedem Widerlagerbereich angeordnet ist und entsprechend an den Lokalisierungslöchern auf den Auflagerbereichen der Schraubenmutter durch eine entsprechende Schraube befestigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine erhöhte Ansicht eines Rollengewindeantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 stellt eine erhöhte Ansicht des Rollengewindeantriebs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
3 stellt eine erhöhte Ansicht, teilweise Schnittansicht, des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4 stellt eine erhöhte Ansicht der Schraubenmutter des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt eine andere erhöhte Ansicht der Schraubenmutter des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wenn sie aus einem anderen Winkel betrachtet wird.
6 stellt eine erhöhte Ansicht des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, nachdem die Schraubenmutter entfernt wurde.
7 stellt eine Endansicht des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, nachdem die Schraubenmutter entfernt wurde.
8 stellt eine erhöhte Ansicht des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, nachdem die Schraubenmutter und das Umlaufelement entfernt wurden, wodurch der Weg des Umlaufgangs dargestellt wird.
9 stellt eine erhöhte Ansicht des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, nachdem die Schraubenmutter, das Umlaufelement und das Wendeelement entfernt wurden, wodurch der Weg des Umlaufgangs des Umlaufelements und der Weg des Wendegangs des Wendeelements dargestellt werden.
10 stellt eine erhöhte Ansicht des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, nachdem die Schraubenmutter und das Wendeelement entfernt wurden, wodurch der Weg des Wendegangs des Wendeelements dargestellt wird.
11 stellt eine schematische Zeichnung dar, die den Rollenumlaufpfad des Rollengewindeantriebes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 erklärt die Traglastrichtung der Rollen in dem Belastungsweg der Schraubenmutter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 stellt eine erhöhte Ansicht eines Rollengewindeantriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
14 stellt eine perspektivische Ansicht der Schraubenmutter des Rollengewindeantriebes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
15 stellt eine erhöhte Ansicht eines Rollengewindeantriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
16 stellt eine Explosionsansicht des Rollengewindeantriebes gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
17 stellt eine erhöhte Anordnungsansicht der Gewindespindel und der Schraubenmutter des Rollengewindeantriebes gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In den 1–10 ist ein Rollengewindeantrieb gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine Gewindespindel 1 und ein Schraubenmuttermodul umfasst.
Die Gewindespindel 1 ist ähnlich einem langen Stab geformt, der eine zylindrische Umfangsfläche 12 und einen V-Kanal 11 umfasst, der sich um die zylindrische Umfangsfläche 12 wendelförmig erstreckt. Der V-Kanal 11 umfasst zwei gegenüberliegende Seitenwände, die eine erste Führungsfläche 111 und eine zweite Führungsfläche 112 und einen Einschlusswinkel von 90° zwischen der ersten Führungsfläche 111 und der zweiten Führungsfläche 112 definiert.
Das vorstehend erwähnte Schraubenmuttermodul umfasst eine Schraubenmutter, ein Umlaufelement 3, ein Wendeelement 4 und ein Lokalisierungselement 6.
Die Schraubenmutter 2 umfasst ein axiales Loch 21 zum Durchführen der Gewindespindell, wobei die Wand des axialen Lochs 21 eine interne Oberfläche definiert, und eine V-Rille 211, die sich um die interne Oberfläche, die dem V-Kanal 11 der Gewindespindel 1 entspricht, spiralig erstreckt. Die V-Rille 211 umfasst zwei gegenüberliegende Seitenwände, die eine erste Kontaktfläche 2111 und eine zweite Kontaktfläche 2112 und einen Einschlusswinkel von 90° zwischen der ersten Kontaktfläche 2111 und der zweiten Kontaktfläche 2112 definieren. Der V-Kanal 11 und die V-Rille 211 bilden einen Belastungsweg 90. Die Schraubenmutter 2 umfasst weiterhin eine außenseitige Wand bzw. Außenwand, die eine externe Oberfläche 26 definiert, und zwei Montagelöcher 22, ein Durchgangsloch 23 und mehrere Lokalisierungslöcher 24, die an der externen Oberfläche 26 angeordnet sind. Die Montagelöcher 22 und das Durchgangsloch 23 sind in Verbindung mit dem axialen Loch 21 angeordnet. Weiterhin unterbrechen die Montagelöcher 22 und das Durchgangsloch 23 die V-Rille 211. Das Durchgangsloch 23 umfasst mehrere Auflagerbereiche 231, die sich in Richtung des axialen Lochs 21 erstrecken.
Das Umlaufelement 3 ist n-förmig und mit dessen zwei distalen Enden in die entsprechenden Montagelöchern 22 eingefügt. Weiterhin umfasst das Umlaufelement 3 einen Umlaufgang 31 und zwei Führungsspitzen 32, die jeweils von den zwei distalen Enden davon in Richtung des V-Kanals 11 vorragen.
Das Lokalisierungselement 6 umfasst eine Lokalisierungsnute 62 und mehrere Durchgangslöcher 61. Die Lokalisierungsnute 62 ist angepasst das Umlaufelement 3 aufzunehmen. Weiterhin sind die Schrauben 7 jeweils durch die Durchgangslöcher 61 eingefügt und in die Lokalisierungslöcher 24 gewunden, um das Lokalisierungselement 6 an der Schraubenmutter 2 zu befestigen, wodurch das Umlaufelement 3 in Position nach unten gehalten wird.
Das Wendeelement 4, das in dem Durchgangsloch 23 der Schraubenmutter 2 aufgenommen ist, umfasst mehrere Widerlagerbereiche 43. Während der Montage des Wendeelements 4, wird das Wendeelement 4 in das axiale Loch 21 eingefügt und anschließend wird das Wendeelement 4 in das Durchgangsloch 23 eingesetzt, dass die Widerlagerbereiche 43 an die Auflagerbereiche 231 angrenzen, was ein Abziehen des Wendeelements 4 von der Schraubenmutter 2 in Richtung der äußeren Oberfläche 26 verhindert. Das Wendeelement 4 umfasst weiterhin einen Wendegang 41, der den Belastungsweg 90 in einen ersten Belastungsweg 901 und einen zweiten Belastungsweg 902 teilt. Der erste Belastungsweg 901 und der zweite Belastungsweg 902 weisen jeweils ein Ende auf, das entsprechend mit einem Ende des Wendegangs 41 verbunden ist. Weiterhin erstreckt sich der Wendegang 41 über die zylindrische Umfangsfläche 12 (siehe 10). Die anderen Enden des ersten Belastungsweges 901 und zweiten Belastungsweges 902 sind jeweils mit den zwei distalen Enden des Umlaufelements 31 verbunden, wodurch ein vollständiger Umlaufpfad (wie in 12 gezeigt, wird der Umlaufpfad aus dem ersten Belastungsweg 901, dem zweiten Belastungsweg 902, dem Umlaufgang 31 und dem Wendegang 41 gebildet) gebildet wird.
In 3, 6 und 8–10 sind mehrere Rollen 5 in der vorstehend erwähnten Umlaufpfad aufgenommen. Jede Rolle 5 umfasst eine radiale Oberfläche (51) in einer zylindrischen Form. Die Rollen 5 gehen genau durch den ersten Belastungsweg 901 in den Umlaufgang 31, und gehen anschließend aus dem anderen Ende des Umlaufgangs 31 in den zweiten Belastungsweg 902, und gehen anschließend aus dem zweiten Belastungsweg 902 in den Wendegang 41, und gehen anschließend aus dem anderen Ende des Wendegangs 41 zu dem ersten Belastungsweg 901 zurück. Wenn jede Rolle 5 in den ersten Belastungsweg 901 eindringt, wird die radiale Oberfläche 51 mit der ersten Führungsfläche 111 und der ersten Kontaktfläche 2111 in Kontakt gehalten. Wenn jede Rolle 5 in den zweiten Belastungsweg 902 eindringt, wird die radiale Oberfläche 51 mit der zweiten Führungsfläche 112 und der zweiten Kontaktfläche 2112 in Kontakt gehalten. Um eine Bewegung der Rollen 5 in und aus dem Umlaufgang 31 und dem Wendegang 41 zu erleichtern, wird das Umlaufelement 3 so hergestellt, dass es die zwei Führungsstreifen 32 aufweist, die sich jeweils von jedem der zwei distalen Enden davon an zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Umlaufgangs 31 erstrecken, und wobei das Wendeelement 4 so hergestellt ist, dass es zwei Paare von Führungsstreifen 42 aufweist, die sich jeweils von den zwei distalen Enden davon an zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Wendegangs 41 erstrecken. Die Führungsstreifen 42 und 32 können die Rollen 5 in und aus dem Umlaufgang 31 und dem Wendegang 41 sanft führen.
Die Bedeutung und Wirkung des Wendeelements 4 werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erklärt werden.
Bitte wenden Sie sich zuerst der 3, 6, 8–10 und 12 zu. Der Weg 311 des Umlaufgangs 31 ist kein Umleitungs- bzw. Umweg (8 und 9). Der Umlaufgang 31 ist eine Tangentengestaltung, die von dem Führungswinkel des Belastungsgangs 90 abhängig ist, was eine gleichmäßige Verbindung zwischen einem Ende des ersten Belastungswegs 901/zweiten Belastungswegs 902 und dem Umlaufgang 31 erleichtert und was Stöße zwischen den Rollen 5 und dem Umlaufelement 3 verhindert. Folglich können die Rollen 5 ohne Umdrehen durch den Umlaufgang 31 glatt bzw. gleichmäßig hindurchgehen, wodurch der beste Rollmodus erreicht wird. Der Rollengewindeantrieb kann einfach durch das Umlaufelement 3 nicht gleichmäßig arbeiten und wird ein Schwimmen der Belastung an den zwei Seiten relativ zu der axialen Richtung des Rollengewindeantriebes bewirken. Warum wird die Belastung schwimmen? Zum einfachen Verständnis, wenden Sie sich bitte wenden 12 (die voraussetzt, dass Rolle 5 sich in dem ersten Belastungsweg 901 befindet) zu. Befindet sich die Rolle 5 in dem ersten Belastungsweg 901, dann bleibt die radiale Oberfläche 51 mit der radialen Oberfläche 51 in Kontakt, bleibt mit dem ersten Führungsbereich 111 und dem ersten Kontaktbereich 2111 in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt weist lediglich die Kontaktrichtung eine Tragfähigkeit auf. Folglich trägt der Rollengewindeantrieb an der rechten Seite in der axialen Richtung P eine Belastung bzw. Last F, und nimmt keine Last an der linken Seite in axialer Richtung P auf. Folglich wird die Tragfähigkeit des Rollengewindeantriebs abhängig von der Kontaktrichtung zwischen der radialen Oberfläche 51 der Rolle 5 und dem V-Kanal 11 und der V-Nute 211 bestimmt. Falls das Wendeelement 4 beseitigt ist, wird das Mengenverhältnis von Rollen 5, die in zwei unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind nicht konstant sein, was ein Schwimmen bzw. Floaten der Last bzw. Belastung an zwei Seiten in axialer Richtung des Rollengewindeantriebs bewirkt. Ein Rollengewindeantrieb dieser Art ist für industrielle Anwendungen nicht geeignet.
In 8 und 9 ist, abhängig von der Verwendung des Wendeelements 4, das Mengenverhältnis von Rollen 5, die in zwei unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind konstant. Da der Pfad 411 des Wendegangs 41 des Wendeelementes 4 in eine Richtung R (wie dargestellt, verändert sich der Winkel des Querschnitts der Bahn 411 des Wendegangs 41 schrittweise in eine bestimmte Entfernung) umdreht, werden die Rollen 5 über einen bestimmten Winkel umdrehen, wenn sie durch den Wendegang 41 hindurchführen bzw. passieren, was das Mengenverhältnis der Rollen 5 in zwei unterschiedliche Richtungen konstant hält, das heißt, die Rollen in dem ersten Belastungsweg 901 sind in einer gleichen Richtung angeordnet und die Rollen in dem zweiten Belastungsweg 902 sind in einer gleichen Richtung angeordnet. Weiterhin ist bei der Gestaltung des Wendegangs 41 der Faktor berücksichtigt worden, dass je länger der Nicht-Belastungsweg (der Umlaufgang 31 und der Wendegang 41) ist, desto geringer wird die Gleichmäßigkeit des Umlaufs der Rollen 5 bei dem Umlaufpfad sein. Befinden sich die Rollen 5 in dem Nicht-Belastungsweg, werden die Rollen 5 in dem Belastungsweg 90 dazu dienen die Rollen 5 in den Nicht-Belastungsweg zu treiben, so dass die Rollen 5 in dem Nicht-Belastungsweg gleichmäßig vorwärts bewegt werden können. Falls die Länge des Nicht-Belastungswegs relativ lang gestaltet ist, wird die Menge der Rollen 5 relativ erhöht, und viel Kraft wird erforderlich sein die Rollen 5 in den Nicht-Belastungsweg zu treiben, was eine Umlaufinstabilität bewirkt. Abhängig von der Eigenschaft des kurzen Wendegangs 41 des Wendeelements 4, kann eine geringere/r Menge bzw. Umfang von Rollen 5 in dem Wendegang 41 untergebracht werden, und folglich können die Rollen 5 in dem Belastungsweg 90 die Rollen 5 in den Wendegang 41 gleichmäßig treiben.
Weiterhin ist, wie in 3 und 11 gezeigt, ein Nicht-Rollenbereich zwischen dem ersten Belastungsweg 901 und dem zweiten Belastungsweg 902, abhängig von der Gestaltung des Wendeelements 4 definiert. Dieser Nicht-Rollenbereich ist als ein Nicht-Belastungsbereich 903 definiert. Eine Schmiereinrichtung (nicht gezeigt) kann in dem Nicht-Belastungsbereich 903 angeordnet sein, um den Belastungsweg 90 direkt zu schmieren, wodurch ermöglicht wird, dass die Rollen 5 vollständig bzw. ganz geschmiert sind, um die Leistung zu erhöhen. Alternativ kann eine Kühleinrichtung (nicht gezeigt) in dem Nicht-Belastungsbereich 903 angeordnet sein, um Abwärme abzuführen, die auf Grund von Reibung zwischen dem Belastungsweg 90 und den Rollen 5 erzeugt wird. Abhängig von der Anordnung der Schmiereinrichtung oder Kühleinrichtung, wird die Lebensdauer des Rollengewindeantriebs verlängert. Weiterhin weist das Wendeelement 4 eine Funktion zum Einstellen bzw. Anpassen der Belastung an der linken und rechten Seite in der axialen Richtung P auf. Abhängig von der Anordnung des Wendeelementes 4 wird der Belastungsweg 90 in einen ersten Belastungsweg 901 und einen zweiten Belastungsweg 902 geteilt. Weiterhin werden die Rollen 5 in dem ersten Belastungsweg 901 und die Rollen in dem zweiten Belastungsweg 902 in unterschiedlichen Richtungen angeordnet. In 3 stellt F1 die Belastung dar, die durch die Rollen in dem ersten Belastungsweg getragen werden kann, F2 stellt die Belastung dar, die durch die Rollen in dem zweiten Belastungsweg getragen werden kann. Da die Anzahl der in dem ersten Belastungsweg untergebrachten Relief größer ist als die Anzahl der in dem zweiten Belastungsweg untergebrachten Rollen, ist die Belastung F1 größer als die Belastung F2. Folglich kann diese Gestaltung des Rollengewindeantriebs in einer Vorrichtung verwendet werden, die unterschiedliche Tragfähigkeiten an der linken und rechten Seite der axialen Richtung (wie beispielsweise alle elektrischen Spritzgussmaschinen, Schnellloch-Presse, Formschließknebel-Einrichtung, Gusshalter, ... etc.) aufweist. Die Erfindung gestattet, abhängig von Anlageerfordernissen, eine Einstellung der Belastung an der linken und rechten Seite in der axialen Richtung P. Eine Verwendung, beispielsweise, in einer Anlage, die in der axialen Richtung P eine gleiche Tragfähigkeit an der linken und rechten Seite erfordert, ist die Stelle des Wendeelements 4 dazu bestimmt, dass die Anzahl der in dem ersten Belastungsweg aufgenommenen Rollen gleich der Anzahl der in dem zweiten Belastungsweg aufgenommenen Rollen ist. Abhängig von dieser Ausführungsform wird die Tragfähigkeit in der axialen Richtung P an der linken und rechten Seite gleich werden. Folglich passt die Gestaltung der vorliegenden Erfindung zu verschiedenen industriellen Erfordernissen, das heißt, die Erfindung erhöht die Verallgemeinerung des Rollengewindeantriebs. Weiterhin kann das Wendeelement und das Wendeelement der vorliegenden Erfindung durch Spritzguss hergestellt werden. Folglich erleichtert die Erfindung eine Massenproduktion. Weiterhin kann die Bearbeitung der Schraubenmutter durch ein Bearbeiten mit numerischer Steuerung durchgeführt werden, das heißt, die Erfindung weist die Eigenschaft einer Großserienproduktion auf.
13 und 14 stellen einen Rollengewindeantrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Diese zweite Ausführungsform ist im Wesentlichen der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Beziehung einer Anordnung zwischen dem Umlaufelement 3 und der Schraubenmutter 2 ähnlich. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform umfasst die Schraubenmutter 2 ein Umlaufloch 28, das sich durch die zwei distalen Enden davon in die axiale Richtung P erstreckt, und zwei Aufnahmenuten 27 an den internen Oberflächen in dem axialen Loch 21. Die Aufnahmenuten 27 sind entsprechend an den zwei distalen Enden des Umlauflochs 28 angeordnet, um ein entsprechendes Umlaufelement 3 aufzunehmen, wobei die zwei distalen Enden des Umlaufgangs (nicht gezeigt) von einem Umlaufelement 3 jeweils mit dem Umlaufloch 28 und einem Ende des ersten Belastungswegs verbunden sind; die zwei distalen Enden des Umlaufgangs (nicht gezeigt) des Umlaufelements 3 sind jeweils mit dem Umlaufloch 28 und einem Ende des zweiten Belastungswegs verbunden; das Wendeelement 4 wird in dem Durchgangsloch 23 der Schraubenmutter 2 in der gleichen Weise, wie in der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform, aufgenommen; die zwei distalen Enden des Wendegangs sind jeweils mit dem anderen Ende des ersten Belastungswegs und dem anderen Ende des zweiten Belastungswegs verbunden, um einen vollständigen Umlaufpfad zu bilden. Die anderen Teile der Struktur, die Konfiguration und Wirkung dieser zweiten Ausführungsform sind der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform gleich.
15–17 stellen einen Rollengewindeantrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Diese dritte Ausführungsform ist der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Anordnung des Wendeelements 4 im Wesentlichen gleich. Gemäß dieser dritten Ausführungsform wird das Wendeelement 4 von der äußeren Oberfläche 26 der Schraubenmutter 2 in das Durchgangsloch 23 eingeführt; die Auflagerbereiche 231 des Durchgangslochs 23 erstrecken sich in Richtung der äußeren Oberfläche 26, jeder Auflagerbereich 2341 weist ein Lokalisierungsloch 2311 auf; das Wendeelement 4 umfasst Widerlagerbereiche 43, die jeweils an die Auflagerbereiche 231 angrenzen, und ein Durchgangsloch 431, das durch jeden Widerlagerbereich 43 geschnitten ist; Schrauben 7 werden jeweils durch die Durchgangslöcher 431 eingefügt und in die Lokalisierungslöcher 2311 geschraubt, um das Wendeelement 4 an der Schraubenmutter 2 zu befestigen. Gemäß dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der Durchgangslöcher 431, die Anzahl der Lokalisierungslöcher 2311 und die Anzahl der Schrauben 7 zwei. Die anderen Teile der Struktur, die Konfiguration und Wirksamkeit dieser dritten Ausführungsform gleichen der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform.

Claims

Rollengewindeantrieb, umfassend: mehrere Rollen (5), wobei jede der Rollen (5) eine radiale Oberfläche (51) in zylindrischer Form umfasst; eine Gewindespindel (1), wobei die Gewindespindel (1) eine zylindrische Umfangsfläche (12) und einen V-Kanal (11) umfasst, der sich um die zylindrische Umfangsfläche (12) erstreckt, wobei der V-Kanal (11) zwei gegenüberliegende Seitenwände umfasst, die eine erste Führungsfläche (111) und eine zweite Führungsfläche (112) und einen zwischen der ersten Führungsfläche (111) und der zweiten Führungsfläche (112) definierten Einschlusswinkel definiert, der im Wesentlichen gleich 90° ist; ein Schraubenmuttermodul, wobei, das Schraubenmuttermodul (2) einen Wendegang (41), einen Umlaufgang (31) und ein axiales Loch (21) umfasst, um die Gewindespindel (1) hindurchzuführen, eine interne Oberfläche, die das axiale Loch (21) umgibt und eine V-Nute (211), die sich um die interne Oberfläche wendelförmig erstreckt, die dem V-Kanal (11) der Gewindespindel (1) entspricht, wobei die V-Nute (211) zwei gegenüberliegende Seitenwände umfasst, die eine erste Kontaktfläche (2111) und eine zweite Kontaktfläche (2112) und einen zwischen der ersten Kontaktfläche (2111) und der zweiten Kontaktfläche (2112) definierten Einschlusswinkel umfasst, der im Wesentlichen gleich 90° ist; wobei der V-Kanal (11) und die V-Nute (211) einen Belastungsweg (90) bilden, um die Rollen (5) aufzunehmen, wobei der Wendegang (41) den Belastungsweg (90) in einen ersten Belastungsweg (901) und einen zweiten Belastungsweg (902) teilt, wobei der erste Belastungsweg (901) und der zweite Belastungsweg (902) jeweils mit einem Ende davon mit jeweils einem Ende des Wendegangs (41) und einem gegenüberliegenden Ende davon entsprechend mit zwei distalen Enden des Umlaufgangs (31) verbunden ist; wobei sich der Wendegang (41) über die zylindrische Umfangsfläche (12) der Gewindespindel (1) in Umlaufrichtung der Rollen (5) erstreckt; wobei die Rollen (5) in einer Folge durch den ersten Belastungsweg (901) in den Umlaufgang (31) und anschließend in den zweiten Belastungsweg (902) und anschließend in den Wendegang (41) und anschließend zurück in den ersten Belastungsweg (901) bewegt werden können; wobei die radiale Oberfläche (51) jeder der Rollen (5) mit der ersten Führungsfläche (111) und der ersten Kontaktfläche (2111) in Kontakt gehalten wird, wenn jede der Rollen (5) in den ersten Belastungsweg (901) eintritt, wobei die radiale Oberfläche (51) jeder der Rollen (5) mit der zweite Führungsfläche (112) und der zweiten Kontaktfläche (2112) in Kontakt gehalten wird, wenn jede der Rollen (5) in den zweiten Belastungsweg (902) eintritt.
Rollengewindeantrieb nach Anspruch 1, wobei das Schraubenmuttermodul eine Schraubenmutter (2) umfasst, mindestens ein Umlaufelement (3) und ein Wendeelement (4), wobei der Wendegang (41) in dem Wendeelement (4) definiert ist; wobei der Umlaufgang (31) in dem mindestens einen Umlaufelement (3) definiert ist, wobei das axiale Loch (21) in der Schraubenmutter (2) definiert ist.
Rollengewindeantrieb nach Anspruch 2, wobei die Schraubenmutter (2) eine Außenwand, die eine externe Oberfläche (26) definiert, und zwei Montagelöcher (22), ein Durchgangsloch (23) und mehrere Lokalisierungslöcher (24) umfasst, die an der externen Oberfläche (26) lokalisiert sind, wobei die Montagelöcher (22) und das Durchgangsloch (23) in Verbindung mit dem axialen Loch (21) angeordnet sind, wobei das Umlaufelement (3) n-förmig beziehungsweise mit zwei distalen Enden davon in den Montagelöchern (22) eingefügt ist; wobei das Wendeelement (4) in dem Durchgangsloch (23) aufgenommen ist.
Rollengewindeantrieb nach Anspruch 3, wobei das Schraubenmuttermodul weiterhin ein Lokalisierungselement (6) umfasst, das auf das Umlaufelement (3) aufgesetzt ist, wobei das Lokalisierungselement (6) eine Lokalisierungsnute (62) umfasst, die angepasst ist das Umlaufelement (3) aufzunehmen und das Umlaufelement (3) an Ort und Stelle zu halten.
Rollengewindeantrieb nach Anspruch 3, wobei das Durchgangsloch (23) der Schraubenmutter (2) mehrere Auflagerbereiche (231) umfasst, die sich in Richtung des axialen Lochs (21) erstrecken; wobei das Wendeelement (4) in das axiale Loch (21) eingefügt und anschließend in das Durchgangsloch (23) der Schraubenmutter (2) eingesetzt wird, die mehrere Widerlagerbereiche (43) umfasst, die jeweils an die Auflagerbereiche (231) der Schraubenmutter (2) angrenzen.
Rollengewindeantrieb nach Anspruch 3, wobei das Durchgangsloch (23) der Schraubenmutter (2) mehrere Auflagerbereiche (231), die sich in Richtung der externen Oberfläche (26) der Schraubenmutter (2) erstrecken und ein Lokalisierungsloch (24) umfasst, das an jedem der Auflagerbereiche (231) lokalisiert ist; wobei das Wendeelement (4) in dem axialen Loch (21) eingefügt ist und anschließend in das Durchgangsloch (231) der Schraubenmutter (2) eingesetzt wird, die mehrere Widerlagerbereiche (43) entsprechend angrenzend an die Auflagerbereiche (231) der Schraubenmutter (2), und ein Durchgangsloch (23) umfasst, das an jedem der Widerlagerbereiche (43) angeordnet und entsprechend an den Lokalisierungslöchern (24) an den Auflagerbereichen (231) der Schraubenmutter (2) durch eine entsprechende Schraube (7) befestigt ist.