DE102013112702B3 - Linearer Kugelspindelantrieb - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen linearen Kugelspindelantrieb, der umfasst: eine Spindel (1), die eine Vielzahl von Laufrillen (11) bildet; und einen beweglichen Körper, der einen Hauptkörper (2), zwei Rückführelemente (3) und eine Vielzahl von Rollkörpern (4) aufweist, wobei der Hauptkörper (2) einen Hohlraum (21) besitzt, durch den die Spindel (1) geführt wird, wobei der Hohlraum (21) an der Innenwand entsprechend den Laufrillen (11) Laufnuten (211) besitzt, wobei die Laufrillen (11) und die Laufnuten (211) Laufkanäle (90) bilden, wobei an den beiden Enden des Hohlraums (21) jeweils eine Montageausnehmung (22) gebildet ist, wobei die beiden Rückführelemente (3) in den beiden Montageausnehmungen (22) angeordnet sind und Rückführkanäle (31) besitzen, deren Anzahl der der Laufnuten (211) entspricht, wobei die Rückführkanäle (31) U-förmig ausgebildet sind und an den beiden Enden mit den Laufkanälen (90) und den Rückführbohrungen (24) verbunden sind, wodurch die Kreislaufkanäle (100) gebildet sind, wobei die Rollkörper (4) in den Kreislaufkanälen (100) angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft einen linearen Antrieb, insbesondere einen linearen Kugelspindelantrieb.
- Der lineare Kugelspindelantrieb weist eine Vielzahl von Rollkugeln, eine Führungsstange bzw. eine Spindel (kurz: Führungsstange) und einen beweglichen Körper auf und dient zur linearen Kraftübertragung.
- Aus der
japanischen Druckschrift 61-179414 U 58-137616 A - Der Kreislaufkanal der Mutter beinhaltet einen Laufkanal, der durch die Laufnut der Mutter und die Laufrille der Spindel gebildet ist, einen Rückführkanal, der parallel zu dem Laufkanal verläuft, und einen U-förmigen Umlenkkanal, der mit dem Laufkanal und dem Rückführkanal verbunden ist.
- Der Kugelspindelantrieb weist weiter einen Halter auf, der in dem Spalt zwischen der Spindel und der Mutter angeordnet und aus Kunstharz hergestellt ist. Der Halter bildet mit der Mutter den Rückführkanal und den Umlenkkanal.
- Damit die Rollkugeln von dem Laufkanal durch den Umlenkkanal in den Rückführkanal rollen können, müssen die Kugeln die Laufrille der Spindel verlassen. Der Halter besitzt einen Anhebteil, der die Rollkugeln aus der Laufrille anhebt, damit sie die Laufrille verlassen und somit in den Umlenkkanal eintreten, der durch die Mutter und den Halter gebildet ist.
- Da der Halter und die Mutter den Rückführkanal bilden, muss zwischen der Spindel und der Mutter ein Abstand vorhanden sein, der der Dicke des Halters entspricht. Der Halter bildet den Umlaufkanal oder den Rückführkanal und ist aus Kunstharz spritzgegossen. Daher weist der herkömmliche Kugelspindelantrieb die folgenden Probleme auf:
Wenn der Halter in der Mutter verformt wird, kann der Halter mit der Spindel in Kontakt treten, wodurch die Bewegung der Mutter beeinträchtigt wird. Daher ist eine kompakte Form nicht möglich. Durch den Halter zwischen der Spindel und der Mutter wird der Außendurchmesser der Mutter vergrößert. - Da der Halter spritzgegossen ist und eine bestimmte Abmessung hat, ist er nur für Muttern mit einer bestimmter Länge geeignet.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelspindelantrieb zu schaffen, der den Außendurchmesser der Mutter minimieren, die Montage erleichtern, die Kosten reduzieren und die Qualität gewährleisten kann.
- Erfindungsgemäß wird ein Kugelspindelantrieb gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Da zwischen der Führungsstange und dem Halter kein Halter vorgesehen ist, kann der Außendurchmesser des Hauptkörpers verkleinert werden. Die Rückführelemente sind in den Montageausnehmungen an den beiden Enden des Hohlraums des Hauptkörpers angeordnet, so dass die Rückführelemente für Hauptkörper mit unterschiedlicher Länge geeignet sind.
- Damit die Rollkugeln reibungslos in den Kreislaufkanälen rollen können, ergreift die Erfindung folgende Maßnahmen:
Die Rückführkanäle werden jeweils in folgende vier Abschnitte geteilt: Steigabschnitt, erster Rückführabschnitt, zweiter Rückführabschnitt und Verbindungsabschnitt, wobei die Breite des Rückführkanäle größer ist als der Durchmesser der Rollkörper. Der Steigabschnitt befindet sich teilweise in der Laufrille und besitzt eine Steighöhe und eine Steiglänge, wobei die Steighöhe kleiner ist als die Steiglänge, wobei die Steiglänge dem folgenden Verhältnis entspricht: 0,25 × Durchmesser der Rollkörper ≤ Steiglänge ≤ 0,5 × Durchmesser der Rollkörper. Der erste Rückführabschnitt und der zweite Rückführabschnitt bilden einen Rückführabschnitt, wobei der Radius des Rückführabschnitts dem folgenden Verhältnis entspricht: 0,5 × Durchmesser der Rollkörper ≤ Radius ≤ Durchmesser der Rollkörper. Der erste Rückführabschnitt und der zweite Rückführabschnitt, betrachtet von der X-Richtung, sind durch einen ersten Bogenabschnitt und einen zweiten Bogenabschnitt gebildet, die miteinander verbunden sind und einen Verbindungspunkt haben, wobei der erste Bogenabschnitt und der zweite Bogenabschnitt ein unterschiedliches Zentrum besitzen, wobei die Länge des ersten Bogenabschnitts dem folgenden Verhältnis entspricht: 0,5 × Länge des zweiten Bogenabschnitts < die Länge des ersten Bogenabschnitts < 0,8 × Länge des zweiten Bogenabschnitts, wobei der Radius des ersten Bogenabschnitts kleiner ist als der Radius des zweiten Bogenabschnitts. - Die Innenwände der Montageausnehmungen besitzen jeweils eine Ringnut, wobei wenn das Rückführelement in der Montageausnehmung aufgenommen ist, die Stirnseite des Rückführelements mit der innere Wand der Ringnut bündig ist, wobei ein Befestigungselement in die Ringnut eingreift und an der Stirnfläche des Rückführelements anliegt.
- Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Kugelspindelantriebs, -
2 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kugelspindelantriebs, -
3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in2 , -
4 eine perspektivische Darstellung des Rückführelements des erfindungsgemäßen Kugelspindelantriebs, -
5 eine Grundrissdarstellung des Rückführkanals des Rückführelements des erfindungsgemäßen Kugelspindelantriebs, -
6 eine Grundrissdarstellung des Rückführkanals des Rückführelements des erfindungsgemäßen Kugelspindelantriebs betrachtet von der X-Richtung und -
7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B in5 zur Darstellung des Steigabschnitts des Rückführkanals des erfindungsgemäßen Kugelspindelantriebs. - Die
1 bis3 zeigen das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, die umfasst:
eine Führungsstange (1 ), die sich in einer Richtung erstreckt und die X-Richtung definiert, wobei die Oberfläche der Führungsstange (1 ) eine Vielzahl von Laufrillen (11 ) bildet, die sich in der X-Richtung erstrecken, und
einen beweglichen Körper, der einen Hauptkörper (2 ), zwei Rückführelemente (3 ) und eine Vielzahl von Rollkörpern (4 ) aufweist, wobei der Hauptkörper (2 ) einen Hohlraum (21 ) besitzt, durch den die Führungsstange (1 ) geführt wird, wobei der Hohlraum (21 ) an der Innenwand entsprechend den Laufrillen (11 ) Laufnuten (211 ) besitzt, wobei die Laufrillen (11 ) und die Laufnuten (211 ) Laufkanäle (90 ) bilden, wobei an den beiden Enden des Hohlraums (21 ) jeweils eine Montageausnehmung (22 ) gebildet ist, wobei der Durchmesser (D2) der Montageausnehmung (22 ) größer ist als der Durchmesser (D1) des Hohlraums (21 ), wobei die Montageausnehmungen (22 ) mit dem Hohlraum (21 ) verbunden sind, wobei der Hauptkörper (2 ) entsprechend den Laufnuten (211 ) Rückführbohrungen (24 ) besitzt, die parallel zu den Laufnuten verlaufen, mit den Montageausnehmungen (22 ) verbunden sind und einen runden Querschnitt haben, d. h. die Rückführbohrungen (24 ) in der radialen Richtung geschlossen sind, wobei die beiden Rückführelemente (3 ) in den beiden Montageausnehmungen (22 ) angeordnet sind und Rückführkanäle (31 ) besitzen, deren Anzahl der der Laufnuten (211 ) entspricht, wobei die Rückführkanäle (31 ) U-förmig ausgebildet sind und an den beiden Enden mit den Laufkanälen (90 ) und den Rückführbohrungen (24 ) verbunden sind, wodurch die Kreislaufkanäle (100 ) gebildet sind, wobei die Rollkörper (4 ) in den Kreislaufkanälen (100 ) angeordnet sind. - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzen die Innenwände der Montageausnehmungen (
22 ) jeweils eine Ringnut (23 ), um die Rückführelemente (3 ) zu befestigen. Wenn das Rückführelement (3 ) in der Montageausnehmung (22 ) aufgenommen ist, ist die Stirnseite (32 ) des Rückführelements (3 ) mit der inneren Wand (231 ) der Ringnut (23 ) bündig. Ein Befestigungselement (5 ) greift in die Ringnut (23 ) ein und liegt an der Stirnfläche (32 ) des Rückführelements (3 ) an, um das Rückführelement (3 ) in der X-Richtung zu begrenzen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement (5 ) durch einen C-förmigen Metallring gebildet. Dadurch ist das Rückführelement (3 ) von Metall umschlossen. Wie aus den2 und3 ersichtlich ist, wird das Rückführelement (3 ) in der radialen Richtung von der Montageausnehmung (22 ) umschlossen und in der X-Richtung von dem Befestigungselement (5 ) begrenzt, das die Stirnfläche (32 ) bedeckt. Die Deckfläche ist vorzugsweise größer als die Hälfte der Stirnfläche (32 ). Dadurch kann bei der Montage ein Fehler vermieden werden, so dass das Rückführelement (3 ) nicht durch die Stoßkraft der Rollkörper (4 ) auf die Rückführkanäle (31 ) beschädigt wird (das Rückführelement ist üblicherweise durch Spritzgießen hergestellt). Daher kann ein Herausfallen der Rollkörper (4 ) aus den Rückführkanälen (31 ) vermieden werden, so dass die Führungsstange (1 ) nicht durch das Lösen der Rollkörper (4 ) aus dem Hauptkörper (2 ) beschädigt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Kugelspindelantrieb kann durch die Befestigung der Rückführelemente (3 ) ein Herausfallen der Rollkugeln (Rollkörper) vermieden werden, so dass die Einsatzsicherheit gewährleistet werden kann. - Wie aus den
3 bis7 ersichtlich ist, werden die Rückführkanäle (31 ) jeweils in folgende vier Abschnitte geteilt, damit die Rollkörper (4 ) reibungslos in den Kreislaufkanälen (100 ) rollen können: Steigabschnitt (A), erster Rückführabschnitt (B), zweiter Rückführabschnitt (C) und Verbindungsabschnitt (D). Der Steigabschnitt (A) ist mit dem Laufkanal (90 ) verbunden. Der Verbindungsabschnitt (D) ist mit der Rückführbohrung (24 ) verbunden. Wie aus7 ersichtlich ist, befindet sich der Steigabschnitt (A) teilweise in der Laufrille (11 ) und besitzt eine Steighöhe (H) und eine Steiglänge (C). Die Steighöhe (H) ist kleiner als die Steiglänge (L). Die Steiglänge (C) entspricht dem folgenden Verhältnis: 0,25 × Durchmesser der Rollkörper ≤ Steiglänge (C) ≤ 0,5 × Durchmesser der Rollkörper. Der erste Rückführabschnitt (B) und der zweite Rückführabschnitt (C) bilden einen Rückführabschnitt. Der Radius (R3) des Rückführabschnitts entspricht dem folgenden Verhältnis: 0,5 × Durchmesser der Rollkörper ≤ Radius (R3) ≤ Durchmesser der Rollkörper. Die Breite (U) der Rückführkanäle (31 ) ist größer als der Durchmesser der Rollkörper (4 ). - Wie aus
6 ersichtlich ist, sind der erste Rückführabschnitt (B) und der zweite Rückführabschnitt (C), betrachtet von der X-Richtung, durch einen ersten Bogenabschnitt (B1) und einen zweiten Bogenabschnitt (C1) gebildet, die miteinander verbunden sind und einen Verbindungspunkt (Q) haben. Der erste Bogenabschnitt (B1) und der zweite Bogenabschnitt (C1) besitzen ein unterschiedliches Zentrum (B2, C2). Die Länge des ersten Bogenabschnitts (B1) entspricht dem folgenden Verhältnis: 0,5 × Länge des zweiten Bogenabschnitts (C1) < die Länge des ersten Bogenabschnitts (B1) < 0,8 × Länge des zweiten Bogenabschnitts (C1). (die Rollkörper steigen bis den vorderen Bereich des ersten Rückführabschnitts (B), wodurch die Länge des ersten Bogenabschnitts (B1) größer als die des zweiten Bogenabschnitts (C1) sein muss, damit der erste Rückführabschnitt (B) eine kleinere Steighöhe hat, so dass die Rollkörper (4 ) reibungslos auf den zweiten Rückführabschnitt (C) rollen können und eine reibungslose Rückführstrecke (T) der Rollkörper (4 ) erhalten werden kann.) Der Radius (R1) des ersten Bogenabschnitts (B1) ist kleiner als der Radius (R2) des zweiten Bogenabschnitts (C1). Die Steighöhe der Rollkörper (4 ) zum Verlassen der Laufrille (11 ) ist durch die Steighöhe des Steigabschnitts (A) und die Steighöhe des vorderen Bereiches des ersten Rückführabschnitts (B) gebildet (als der vordere Bereich wird der Bereich von dem Verbindungspunkt des Steigabschnitts und des ersten Rückführabschnitts bis zur Hälfte der Länge des ersten Rückführabschnitts (B) definiert. Dadurch ist die Steighöhe des Steigabschnitts (A) im Vergleich mit dem Stand der Technik kleiner, wodurch der Steigwiderstand reduziert wird, so dass die Rollkörper (4 ) reibungslos die Laufrille (11 ) verlassen können. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Führungsstange
- 11
- Laufrille
- 2
- Hauptkörper
- 21
- Hohlraum
- 211
- Laufnut
- 22
- Montageausnehmung
- 23
- Ringnut
- 231
- innere Wand
- 24
- Rückführbohrung
- 3
- Rückführelement
- 31
- Rückführkanal
- 32
- Stirnfläche
- A
- Steigabschnitt
- B
- erster Rückführabschnitt
- C
- zweiter Rückführabschnitt
- D
- Verbindungsabschnitt
- B1
- erster Bogenabschnitt
- C1
- zweiter Bogenabschnitt
- Q
- Verbindungspunkt
- T
- Rückführstrecke
- R1
- Radius des ersten Bogenabschnitts
- R2
- Radius des zweiten Bogenabschnitts
- R3
- Radius des Rückführabschnittw
- U
- Breite des Rückführkanals
- H
- Steighöhe
- C
- Steiglänge
- 90
- Laufkanal
- 100
- Kreislaufkanal
- X
- Richtung
- 4
- Rollkörper
- 5
- Befestigungselement
- D1
- Durchmesser des Hohlraums
- D2
- Durchmesser der Montageausnehmung
- B2, C2
- Zentrum
Claims (4)
- Linearer Kugelspindelantrieb, umfassend eine Führungsstange (
1 ), die sich in einer Richtung erstreckt und die X-Richtung definiert, wobei die Oberfläche der Führungsstange (1 ) eine Vielzahl von Laufrillen (11 ) bildet, die sich in der X-Richtung erstrecken, und einen beweglichen Körper, der einen Hauptkörper (2 ), zwei Rückführelemente (3 ) und eine Vielzahl von Rollkörpern (4 ) aufweist, wobei der Hauptkörper (2 ) einen Hohlraum (21 ) besitzt, durch den die Führungsstange (1 ) geführt wird, wobei der Hohlraum (21 ) an seiner Innenwand entsprechend den Laufrillen (11 ) Laufnuten (211 ) besitzt, wobei die Laufrillen (11 ) und die Laufnuten (211 ) Laufkanäle (90 ) bilden, wobei an den beiden Enden des Hohlraums (21 ) jeweils eine Montageausnehmung (22 ) gebildet ist, wobei der Durchmesser (D2) der Montageausnehmung (22 ) größer ist als der Durchmesser (D1) des Hohlraums (21 ), wobei die Montageausnehmungen (22 ) mit dem Hohlraum (21 ) verbunden sind, wobei der Hauptkörper (2 ) entsprechend den Laufnuten (211 ) Rückführbohrungen (24 ) besitzt, die parallel zu den Laufnuten (211 ) verlaufen, mit den Montageausnehmungen (22 ) verbunden sind und einen runden Querschnitt haben, wobei die beiden Rückführelemente (3 ) in den beiden Montageausnehmungen (22 ) angeordnet sind und Rückführkanäle (31 ) besitzen, deren Anzahl der der Laufnuten (211 ) entspricht, wobei die Rückführkanäle (31 ) U-förmig ausgebildet sind und an den beiden Enden mit den Laufkanälen (90 ) und den Rückführbohrungen (24 ) verbunden sind, wodurch Kreislaufkanäle (100 ) gebildet sind, wobei die Rollkörper (4 ) in den Kreislaufkanälen (100 ) angeordnet sind, wobei die Rückführkanäle (31 ) jeweils in folgende vier Abschnitte geteilt werden: Steigabschnitt (A), erster Rückführabschnitt (B), zweiter Rückführabschnitt (C) und Verbindungsabschnitt (D), wobei die Breite (U) der Rückführkanäle (31 ) größer ist als der Durchmesser der Rollkörper (4 ). dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rückführabschnitt (B) und der zweite Rückführabschnitt (C), betrachtet von der X-Richtung, durch einen ersten Bogenabschnitt (B1) und einen zweiten Bogenabschnitt (C1) gebildet sind, die miteinander verbunden sind und einen Verbindungspunkt (Q) haben, wobei der erste Bogenabschnitt (B1) und der zweite Bogenabschnitt (C1) ein unterschiedliches Zentrum (B2, C2) besitzen, wobei die Länge des ersten Bogenabschnitts (B1) dem folgenden Verhältnis entspricht: 0,5 × Länge des zweiten Bogenabschnitts (C1) < die Länge des ersten Bogenabschnitts (B1) < 0,8 × Länge des zweiten Bogenabschnitts (C1), wobei der Radius (R1) des ersten Bogenabschnitts (B1) kleiner ist als der Radius (R2) des zweiten Bogenabschnitts (C1). - Linearer Kugelspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steigabschnitt (A) teilweise in der Laufrille (
11 ) befindet und eine Steighöhe (H) und eine Steiglänge (C) besitzt, wobei die Steighöhe (H) kleiner ist als die Steiglänge (C), wobei die Steiglänge (C) dem folgenden Verhältnis entspricht: 0,25 × Durchmesser der Rollkörper ≤ Steiglänge (C) ≤ 0,5 × Durchmesser der Rollkörper. - Linearer Kugelspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rückführabschnitt (B) und der zweite Rückführabschnitt (C) einen Rückführabschnitt bilden, wobei der Radius (R3) des Rückführabschnitts dem folgenden Verhältnis entspricht: 0,5 × Durchmesser der Rollkörper ≤ Radius (R3) ≤ Durchmesser der Rollkörper.
- Linearer Kugelspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände der Montageausnehmungen (
22 ) jeweils eine Ringnut (23 ) besitzen, wobei wenn das Rückführelement (3 ) in der Montageausnehmung (22 ) aufgenommen ist, die Stirnseite (32 ) des Rückführelements (3 ) mit der inneren Wand (231 ) der Ringnut (23 ) bündig ist, wobei ein Befestigungselement (5 ) in die Ringnut (23 ) eingreift und an der Stirnfläche (32 ) des Rückführelements (3 ) anliegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013112702.9A DE102013112702B3 (de) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Linearer Kugelspindelantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013112702.9A DE102013112702B3 (de) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Linearer Kugelspindelantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013112702B3 true DE102013112702B3 (de) | 2015-05-21 |
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ID=53184557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102013112702.9A Active DE102013112702B3 (de) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Linearer Kugelspindelantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013112702B3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106827094A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-06-13 | 青岛铠硕机械科技有限公司 | 一种自动刨锯机主轴轴向移动调节结构 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58137616A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-16 | Hiroshi Teramachi | 無限摺動用ボ−ルスプライン軸受 |
JPS61179414U (de) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | ||
DE3639544C2 (de) * | 1986-04-05 | 1992-01-23 | Nippon Thompson Co. Ltd., Tokio/Tokyo, Jp |
-
2013
- 2013-11-18 DE DE102013112702.9A patent/DE102013112702B3/de active Active
Patent Citations (3)
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Legal Events
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