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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen, insbesondere einen Linearantrieb.
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Stand der Technik
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Bei Getrieben mit hohem Präzisionsanspruch wird eine Kugelgewindespindel häufig als Antrieb eingesetzt, wobei die Länge der Gewindespindel der Kugelgewindespindel mit der Zunahme des Antriebstakts auch zunimmt; jedoch erhöht sich der Schlankheitsgrad der Gewindespindel bei deren Längenzunahme, sodass die Gewindespindel aufgrund des Eigengewichts herunterhängt, was sowohl die Präzision des Antriebs beeinträchtigen als auch die Lebensdauer der Gewindespindel verkürzen kann.
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1 zeigt eine herkömmliche Kugelgewindespindel 10, die eine Gewindespindel 11 und eine Mutter 12 umfasst, wobei die Mutter 12 an einem Mutterhalter 13 zu befestigt und weiter auf die Gewindespindel 11 zu schrauben ist.
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Beiderseits des Mutterhalters 13 ist ferner jeweils eine Stützvorrichtung 14 angeordnet, die eine Buchse 141 und einen Buchsenhalter 142 umfasst, wobei die Buchse 141 am Buchsenhalter 142 zu befestigen und weiter auf die Gewindespindel 11 zu schrauben ist; der Mutterhalter 13 und die Stützvorrichtungen 14 sind des Weiteren mit einem ersten Rollensatz 15 und einem zweiten Rollensatz 16 ausgestattet, wobei der Mutterhalter 13 und die Stützvorrichtungen 14 durch die beiden Rollensätze 15, 16 zum Verschieben gebracht werden können, wobei der Mutterhalter 13 beim Verschieben zugleich die Buchsenhalter 142 zum Verschieben bringt und sicherstellt, dass die Buchsenhalter 142 beiderseits des Mutterhalters 13 in einem vorgegebenen Abstand zum Mutterhalter 13 stehen bleiben, um eine Stützung zu gewährleisten; mittels des ersten und des zweiten Rollensatzes 15, 16 wird zwar eine stabile Verschiebung des Mutterhalters 13 und der Buchsenhalter 142 ermöglicht, damit die Gewindespindel zweckgemäß gestützt wird, doch ist der gesamte Aufbau der herkömmlichen Kugelgewindespindel derart kompliziert, dass nachfolgende Wartungen kostspielig werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen zu schaffen, mit der die beim Stand der Technik genannten Mängel beseitigt werden können.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die o. g. Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen, die Folgendes umfasst:
eine Gewindespindel;
eine Mutter, die an einem Mutterhalter befestigt und auf die Gewindespindel geschraubt ist;
mindestens eine Stützeinheit, die zwei Stützvorrichtungen umfasst, die jeweils eine Buchse und einen Buchsenhalter umfasst, wobei die Buchse am Buchsenhalter befestigt und auf der Gewindespindel verschiebbar angeordnet ist, wobei die beiden Stützvorrichtungen der Stützeinheit beiderseits des Mutterhalters symmetrisch angeordnet sind; und
eine Geschwindigkeitssteuereinheit, die zwei Drehradanordnungen, ein antreibendes Kupplungselement und eine Vielzahl von angetriebenen Kupplungselementen umfasst, wobei die beiden Drehradanordnungen jeweils ein Antriebsrad und mindestens ein angetriebenes Drehrad, die an einer Basis drehbar konzentrisch angeordnet sind, umfasst, wobei der Durchmesser des Antriebsrades größer ist als der des angetriebenen Drehrades, wobei die Drehradanordnungen jeweils nahe den beiden Enden der Gewindespindel angeordnet sind, wobei das antreibende Kupplungselement um die Antriebsräder der beiden Drehradanordnungen herum gewickelt ist, wobei die beiden Enden des antreibenden Kupplungselements am Mutterhalter befestigt sind, wobei ein Ende des angetriebenen Kupplungselements um das angetriebene Drehrad fest gewickelt und das andere Ende desselben mit dem Buchsenhalter verbunden ist.
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Die Erfindung ist insofern vorteilhaft, als nahe den beiden Enden der Gewindestange jeweils eine Drehradanordnung angeordnet ist, an der ein Antriebsrad und mindestens ein angetriebenes Drehrad mit unterschiedlichem Durchmesserverhältnis konzentrisch gelagert sind, wobei der Mutterhalter über das antreibende Kupplungselement mit dem Antriebsrad gekuppelt ist, um das Antriebsrad zum Drehen zu bringen; das angetriebene Drehrad ist über das angetriebene Kupplungselement mit dem Buchsenhalter gekuppelt, sodass es beim Drehen synchron zum Antriebsrad gleichzeitig den Buchsenhalter zum Verschieben bringen kann; der gesamte Aufbau der erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel ist einfach, sodass die Kosten für nachfolgende Wartungen verringert werden können; anhand des Durchmesserverhältnisses von Antriebsrad und angetriebenem Drehrad können sich der Mutterhalter und die Buchsenhalter in einem bestimmten Geschwindigkeitsverhältnis verschieben, sodass eine stabile Stützung beiderseits des Mutterhalters durch die Buchsenhalter gewährleistet werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Kugelgewindespindel.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen, wobei eine Stützeinheit vorgesehen ist.
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3 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung einer Teilstruktur aus 2.
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4 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der Gewindigkeitssteuereinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen, wobei zwei Stützeinheiten vorgesehen sind.
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6 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung einer Teilstruktur aus 5.
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7 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der Gewindigkeitssteuereinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 5.
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8 zeigt eine erfindungsgemäße Gewindigkeitssteuereinheit, deren Antriebsrad und angetriebenes Rad in einem Durchmesserverhältnis von 3:1 ausgeführt sind.
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Wege der Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Die Erfindung soll nicht auf die Beschreibung und die beigefügte Zeichnung beschränkt werden.
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Wie aus 2 bis 7 ersichtlich, umfasst die erfindungsgemäße Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Folgendes:
eine Gewindespindel 20;
eine Mutter 30, die an einer Seite des Mutterhalters 40 befestigt und auf die Gewindespindel 20 geschraubt ist;
mindestens eine Stützeinheit 50, die zwei Stützvorrichtungen 51 umfasst, die jeweils eine Buchse 511 und einen Buchsenhalter 312 umfasst, wobei die Buchse 511 an einer Seite des Buchsenhalters 512 befestigt und verschiebbar auf der Gewindestange 20 angeordnet ist, wobei die beiden Stützvorrichtungen 51 der Stützeinheit 50 beiderseits des Mutterhalters 40 symmetrisch angeordnet sind, wobei die Buchsenhalter 512 der beiden Stützvorrichtungen 51 der Stützeinheit 50 über eine Pleuelstange 513 miteinander gekuppelt sind, wobei die beiden Enden der Pleuelstange 513 jeweils an den Buchsenhaltern 512 der beiden Stützvorrichtungen 51 befestigt sind, wobei gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2 bis 4 eine Stützeinheit 50 angeordnet ist, deren beide Stützvorrichtungen 51 beiderseits des Mutterhalters 40 angeordnet sind, während gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 5 bis 7 zwei Stützeinheiten 50 angeordnet sind, die beabstandet angeordnet sind und deren Stützvorrichtungen 51 beiderseits des Mutterhalters 40 symmetrisch angeordnet sind;
eine Geschwindigkeitssteuereinheit 60, die zwei Drehradanordnungen 61, ein antreibendes Kupplungselement 62 und eine Vielzahl von angetriebenen Kupplungselementen 63 umfasst, wobei die Drehradanordnung 61 eine Basis, ein Antriebsrad 612 und eine der Anzahl der Stützvorrichtungen 50 entsprechenden Anzahl von angetriebenen Drehrädern 613 umfasst, wobei das Antriebsrad 612 und die angetriebenen Drehräder 613 drehbar konzentrisch auf der Basis 611 angeordnet sind, wobei der Durchmesser des Antriebsrades 612 größer ist als der des angetriebenen Drehrades 613, wobei das Antriebsrad 612 und das angetriebene Drehrad 613 beispielsweise in einem Durchmesserverhältnis von 2:1 oder 3:1 ausgeführt sind, wobei die Drehradanordnungen 61 jeweils nahe den beiden Enden der Gewindespindel 20 angeordnet sind, wobei das antreibende Kupplungselement 62 um das Antriebsrad 612 der Drehradanordnung 61 herum gewickelt ist, wobei die beiden Enden des antreibenden Kupplungselements 62 am Mutterhalter 40 befestigt sind, wobei die angetriebenen Kupplungselemente 63 an einem Ende um das angetriebene Drehrad 613 gewickelt und so damit verbunden und am anderen Ende mit dem Buchsenhalter 512 verbunden sind, wobei das antreibende Kupplungselement 62 und das angetriebene Kupplungselement 63 jeweils als Seil, Riemen oder Kette ausgeführt werden können; und
eine Hilfsverschiebungseinheit 70, die eine Gleitschiene 71 und eine Vielzahl von Gleitstücken 72 umfasst, wobei die Gleitstücke 72 gleitend von oben auf die Gleitschiene 71 gesetzt sind, wobei die andere Seite des Mutterhalters 40 und die andere Seite der Buchsenhalters 512 jeweils an einem Gleitstück 72 befestigt sind.
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Vorstehend sind die konstruktive Ausgestaltung und die Merkmale des Aufbaus der erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel mit Halteeinrichtungen dargestellt. Die Gewindespindel 20 wird durch die Zusammenwirkung des Mutterhalters 40 und der Mutter 30 sowie durch die Zusammenwirkung der Buchsenhalter 512 und der Buchsen 511 stabil gestützt; zudem können die Stützvorrichtungen 51 durch die beiden Drehradanordnungen 61 und durch das mit den Drehradanordnungen 61 gekuppelte antreibende Kupplungselement 62 und angetriebene Kupplungselement 63 synchron zum Bewegen gebracht werden, sodass sie im Betriebsvorgang weiter eine stabile Stützung gewährleisten können; die erfindungsgemäße Kugelgewindespindel weist einen einfachen Aufbau auf, der zur Senkung der Kosten für nachfolgende Wartungen beiträgt.
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Zum Einsatz der erfindungsgemäßen Kugelgewindespindel kann die Gewindespindel 20 mit einer Triebkraftsquelle zum Drehen gebracht werden. Beim Drehen der Gewindespindel 20 wird die auf die Gewindespindel 20 geschraubte Mutter 30 durch die Gewindespindel 20 zum linearen Verschieben auf der Gewindespindel 20 gebracht. Wenn sich die Mutter 30 verschiebt, bringt sie den Mutterhalter 40 zum Verschieben, der wiederum das mit ihm gekuppelte antreibende Kupplungselement 62 zum Bewegen bringt, sodass das antreibende Kupplungselement 62 die Antriebsräder 612, auf die das antreibende Kupplungselement 62 gewickelt ist, zum Drehen bringen kann. Während sich die Antriebsräder 612 drehen, drehen sich die konzentrisch zu den Antriebsrädern 612 angeordneten angetriebenen Drehräder 613 auch synchron, wobei sich das mit den angetriebenen Drehrädern 613 verbundene angetriebene Kupplungselement 63 synchron bewegt. Da das Antriebsrad 612 und das angetriebene Drehrad 613 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, bringen das antreibende Kupplungselement 62 und das angetriebene Kupplungselement 63, die durch das Antriebsrad 612 und das angetriebene Drehrad 613 angetrieben werden, unterschiedliche Tangentialgeschwindigkeiten hervor. Das heißt, dass das antreibende Kupplungselement 62 und das angetriebene Kupplungselement 63, die durch das Antriebsrad 612 und das angetriebene Drehrad 613 angetrieben werden, jeweils den Mutterhalter 40 und die Buchsenhalter 512 zum Verschieben bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bringen können, sodass sich der Mutterhalter 40 und die Buchsenhalter 512 in einem bestimmten Geschwindigkeitsverhältnis verschieben; selbstverständlich kann das Durchmesserverhältnis des Antriebsrades 612 und des angetriebenen Drehrades 613 nach Bedarf an unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Betriebs und der Verschiebung beliebig eingestellt werden.
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Im Ausführungsbeispiel aus 2 und 4 liegt das Durchmesserverhältnis des Antriebsrades 612 und des angetriebenen Drehrades 613 beispielsweise bei 2:1. Das antreibende Kupplungselement 62 und das angetriebene Kupplungselement 63 werden durch das Antriebsrad 612 und das angetriebene Drehrad 613 zum konzentrischen Drehen gebracht und bringen sodann den Mutterhalter 40 und die Buchsenhalter 512 zum Verschieben in einem Geschwindigkeitsverhältnis von 2:1. Dadurch können sich die Stützvorrichtungen 51 der Stützeinheit 50 bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten gleichzeitig mit dem Mutterhalter 40 verschieben, um sicherzustellen, dass die Gewindespindel 20 stabil gestützt und nicht durchgebogen wird. Somit kann die Präzision des folgenden Betriebs und der Verschiebung erhöht werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass bei einem geänderten Verhältnis der Entfernung jeweils vom Mutterhalter 40 und den Buchsenhaltern 512 zu einem Ende der Gewindespindel 20 die größte Betriebsstrecke des Mutterhalters 40 immer noch durch Änderung des Durchmesserverhältnisses des Antriebsrades 612 und des angetriebenen Drehrades 613 sichergestellt werden kann. Im Ausführungsbeispiel aus 8 ist das Durchmesserverhältnis des Antriebsrades 612 und des angetriebenen Drehrades 613 beispielsweise auf 3:1 geändert, wobei sich der Mutterhalter 40 und die Buchsenhalter 512 in einem Geschwindigkeitsverhältnis von 3.1 verschieben. Aufgrund des Geschwindigkeitsunterschiedes nähern sich der Mutterhalter 40 und die Buchsenhalter 512 allmählich einander an und bleiben in einem gewissen Sicherheitsabstand zueinander beim Gelangen des anderen Endes der Gewindespindel 20 stehen. Auf diese Weise wird die größte Betriebsstrecke des Mutterhalters 40 sichergestellt.
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Bei einer verlängerten Gewindespindel 20 können die Anzahl der Stützeinheiten 50 sowie die der Anzahl der Stützeinheiten 50 entsprechenden Anzahl der angetriebenen Drehräder 613 der Drehradanordnung 61 erhöht werden, um die Stabilität der Gewindespindel zu erhöhen. Beim Durchmesserverhältnis des Antriebsrades 612 und der angetriebenen Drehräder 613 handelt es sich um ein schrittweise abnehmendes Verhältnis. Wie in 5 bis 7 gezeigt, wird die Anzahl der angetriebenen Drehräder 613 der Drehradanordnung 61 bei einer Änderung der Anzahl der Stützeinheiten 50 auf zwei auch auf zwei geändert, wobei das Antriebsrad 612 und die angetriebenen Drehräder 613 in einem Durchmesserverhältnis von 3:2:1 stehen, wobei die angetriebenen Drehräder 613 der beiden Drehradanordnungen 61 jeweils über ein angetriebenes Kupplungselement 63 mit den Buchsenhaltern 512 der Stützeinheiten 50 und die beiden Stützvorrichtungen 51 der Stützeinheit 50 über eine Pleuelstange 513 miteinander gekuppelt sind; somit können die Funktionen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels erzielt werden, und der Mutterhalter 40 kann während der Verschiebung stabil gestützt werden, um die Präzision des Verschiebungsantriebs zu erhöhen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Gewindespindel
- 30
- Mutter
- 40
- Mutterhalter
- 50
- Stützeinheit
- 51
- Stützvorrichtung
- 511
- Buchse
- 512
- Buchsenhalter
- 513
- Pleuelstange
- 60
- Geschwindigkeitssteuereinheit
- 61
- Drehradanordnung
- 611
- Basis
- 612
- Antriebsrad
- 613
- angetriebenes Drehrad
- 62
- antreibendes Kupplungselement
- 63
- angetriebenes Kupplungselement
- 70
- Hilfsverschiebungseinheit
- 71
- Gleitschiene
- 72
- Gleitstück
