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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Mechanismen von Rollengewindetrieben, die es ermöglichen, eine Drehbewegung in eine lineare Translationsbewegung umzuformen und umgekehrt.
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Ein solcher Mechanismus ist mit einer Schraube, umfassend ein Innengewinde, einer Mutter, die um die Schraube angeordnet ist und ein Innengewinde umfasst, und einer Vielzahl von Längsrollen versehen, die jeweils mit den Außen- und Innengewinden der Schraube und der Mutter in Eingriff sind.
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Ein erster Typ eines Rollengewindetriebmechanismus umfasst Rollen, die ein Außengewinde aufweisen, das mit den Außen- und Innengewinden der Schraube und der Mutter in Eingriff ist. Die Gewinde der Rollen und das Gewinde der Mutter weisen Spiralwinkel auf, die untereinander identisch und zu jenem des Gewindes der Schraube unterschiedlich sind, so dass, wenn sich die Schraube in Bezug zur Mutter dreht, sich die Rollen um sich selbst drehen und um die Schraube rollen, ohne sich axial im Inneren der Mutter zu verschieben. Die Rollen werden in Drehung parallel zur Achse der Schraube durch Zahnungen geführt, die auf die Mutter aufgesetzt und mit Zahnungen der Rollen in Eingriff sind. Ein solcher Mechanismus wird Planetenrollengewindetrieb genannt.
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Ein zweiter Typ eines Rollengewindetriebs weist ein analoges Funktionsprinzip auf, unterscheidet sich aber durch eine umgekehrte Anordnung. Die Spiralwinkel der Gewinde der Rollen, der Schraube und der Mutter sind derart gewählt, dass, wenn sich die Schraube in Bezug zur Mutter dreht, sich die Rollen um sich selbst um die Schraube drehen und sich axial in der Mutter verschieben. Die Rollen werden in Drehung parallel zur Achse der Schraube durch Zahnungen geführt, die auf dieser ausgenommen sind und mit Zahnungen der Rollen zusammenwirken. Ein solcher Mechanismus wird gegenläufiger Planetenrollengewindetrieb genannt.
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Um die Rollen in dem Rollengewindetriebmechanismus zu montieren, werden die Rollen einzeln manuell sorgfältig montiert, bis der Beginn der Gewinde an der richtigen Stelle angeordnet ist.
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Allerdings müssen die Rollen in der Mutter derart positioniert werden, dass sie dieselbe Axialposition haben. Wenn nämlich die Rolle in der Mutter auf bekannte Weise montiert wird, greifen die Zähne der Rolle in den Kranz ein, und die Drehzapfen werden in einer Ausnehmung der kreisförmigen Ringe positioniert. Wenn die Axialposition der Rolle nicht die richtige ist, d. h. wenn sich die Rolle nicht in der Achse der Mutter wiederfindet, besteht somit ein radiales Spiel zwischen den Zähnen der Rolle und den Kränzen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, diese Nachteile zu vermeiden, wobei ein Rollengewindetriebmechanismus von einfacher und leicht zu montierender Ausführung vorgeschlagen wird, wobei das radiale Spiel zwischen den Zähnen der Rolle und den Kränzen minimiert wird.
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Bei einer Ausführungsart umfasst ein Rollengewindetrieb eine Schraube, umfassend ein Außengewinde, eine Mutter, die um die und koaxial zu der Schraube angeordnet ist, wobei die Mutter ein Innengewinde umfasst, und eine Vielzahl von zueinander identischen Rollen, die zwischen der Schraube und der Mutter angeordnet sind und jeweils ein Außengewinde umfassen, das mit den Außen- und Innengewinden der Schraube und der Mutter in Eingriff ist. Das Gewinde jeder Rolle ist axial an jedem Ende durch eine Zahnung verlängert, die selbst axial durch einen zylindrischen Drehzapfen verlängert ist, der sich nach außen erstreckt. Der Rollengewindetriebmechanismus umfasst ferner zwei ringförmige Kränze, die in einem Teil ohne Gewinde der Bohrung der Mutter befestigt sind und jeweils innen eine Zahnung umfassen, die mit der Zahnung der Rollen bzw. zwei kreisförmigen Ringen in Eingriff ist, die jeweils radial zwischen der Schraube und dem zugehörigen Kranz montiert sind, und umfassend eine Vielzahl von durchgehenden zylindrischen Ausnehmungen, die regelmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind, und in denen die Drehzapfen der Rollen angeordnet sind.
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Jede der Rollen umfasst ein visuelles Mittel zur Winkelerkennung, und die Mutter umfasst ein visuelles Mittel zur Winkelerkennung, das es ermöglicht, die Rollen im Winkel in dem Kranz anzuordnen. Das visuelle Mittel zur Winkelerkennung der Rollen muss sich an derselben Stelle für jede der Rollen befinden, beispielsweise am Beginn des Gewindes.
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Vorteilhafterweise ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung der Rollen außerhalb des Gewindes verwirklicht.
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Nach einer Ausführungsart ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung der Rollen auf der seitlichen Radialfläche oder der zylindrischen Axialfläche einer der Zahnungen verwirklicht.
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Nach einer Ausführungsart ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung der Rollen auf der seitlichen Radialfläche oder zylindrischen Axialfläche eines der Drehzapfen verwirklicht.
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Nach einer Ausführungsart ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung eine Verformung, eine Bearbeitung oder eine Kennzeichnung.
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Nach einer Ausführungsart ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung der Rollen vor dem Gewinde der Rolle verwirklicht.
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Nach einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Montagewerkzeug, das geeignet ist, Rollen in einem vorher beschriebenen Rollengewindetriebmechanismus zu montieren. Das Montagewerkzeug umfasst einen ringförmigen Körper, umfassend eine durchgehende zylindrische Bohrung, die einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Mutter aufweist, und eine Vielzahl von durchgehenden zylindrischen Ausnehmungen, die regelmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind und jeweils ein visuelles Mittel zur Winkelerkennung für jede der Rollen aufweisen.
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Nach einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage der Rollen in einem vorher beschriebenen Rollengewindetriebmechanismus, bei dem ein Referenzpunkt auf dem Kranz oder auf der Mutter bestimmt wird; eine erste Rolle wird in der zugehörigen Ausnehmung des kreisförmigen Ringes positioniert, so dass das visuelle Mittel für die Winkelposition gegenüber dem vorbestimmten Referenzpunkt angeordnet ist; die erste Rolle wird um sich selbst gedreht, bis sich die in dem kreisförmigen Ring vorgesehene angrenzende Ausnehmung auf Höhe des vorbestimmten Referenzpunktes befindet.
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Um die zweite Rolle in dem Kranz zu montieren, wird eine zweite Rolle in der zugehörigen Ausnehmung des kreisförmigen Ringes positioniert, so dass sich das visuelle Mittel für die Winkelposition der zweiten Rolle gegenüber dem vorbestimmten Referenzpunkt befindet; und die zweite Rolle wird um sich selbst gedreht, bis sich die angrenzende Ausnehmung, die in dem kreisförmigen Ring vorgesehen ist, auf Höhe des vorbestimmten Referenzpunktes befindet, und der Schritt der Anordnung und Drehung wird für jede der Rollen wiederholt.
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Nachdem die erste Rolle in dem Kranz positioniert wurde, kann das Montagewerkzeug um die Mutter positioniert werden, so dass sich das visuelle Mittel zur Winkelerkennung des Montagewerkzeugs in derselben Winkelposition wie das visuelle Mittel zur Winkelerkennung der ersten Rolle befindet, und dann werden alle anderen Rollen in den Winkelpositionen entsprechend den Winkelpositionen der visuellen Mittel zur Winkelerkennung des Montagewerkzeugs angeordnet.
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Studie der detaillierten Beschreibung von Ausführungsarten, die als keineswegs einschränkende Beispiele dienen und durch die beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, besser verständlich, wobei:
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1 eine Teilansicht im Axialschnitt von einem Rollengewindetriebmechanismus nach einer Ausführungsart der Erfindung ist.
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2 eine perspektivische Ansicht einer Rolle nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung ist;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Rolle nach einer zweiten Ausführungsart der Erfindung ist;
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die 4, 5 und 6 die Schritte des Verfahrens zur Montage der Rollen in dem Rollengewindetriebmechanismus aus 1 darstellen; und
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7 eine Vorderansicht eines Werkzeugs zur Montage der Rollen in dem Rollengewindetriebmechanismus aus 1 ist.
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Wie in den Figuren dargestellt, umfasst der Rollengewindetriebmechanismus, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, eine Schraube 12 mit einer Achse 14, die mit einem Außengewinde 16 versehen ist, eine Mutter 18, die koaxial um die Schraube 12 montiert und mit einem Innengewinde 20 versehen ist, und eine Vielzahl von Längsrollen 22, die radial zwischen der Schraube 12 und der Mutter 18 angeordnet sind. Das Innengewinde 20 der Mutter 18 weist einen Innendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des Außengewindes 16 der Schraube 12 ist. Die Schraube 12 erstreckt sich längs durch eine zylindrische Bohrung (ohne Bezugszeichen) der Mutter 18, auf der das Innengewinde 20 ausgebildet ist.
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Die Rollen 22 in der Anzahl n sind zueinander identisch und regelmäßig um die Schraube 12 verteilt. Jede Rolle 22 erstreckt sich entlang einer Achse 22a koaxial zur Achse 14 der Schraube 12 und umfasst ein Außengewinde 24, das mit dem Gewinde 16 der Schraube 12 und dem Gewinde 20 der Mutter 18 in Eingriff ist. Das Gewinde 24 jeder Rolle ist axial an jedem Ende durch eine Zahnung 26, 28 verlängert, die selbst axial durch einen zylindrischen Drehzapfen 30, 32, die sich nach außen erstreckt, verlängert ist.
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Der Rollengewindetriebmechanismus 10 umfasst zwei ringförmige Kränze 34, 36, die in einem Teil ohne Gewinde der Bohrung der Mutter 18 befestigt sind und jeweils innen eine Zahnung 38, 40 umfassen, die jeweils mit der Zahnung 26, 28 der Rollen 22 zu ihrer Synchronisierung in Eingriff sind.
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Der Rollengewindetriebmechanismus 10 umfasst auch zwei kreisförmige Ringe 42, 44, die jeweils radial zwischen dem Gewinde 16 der Schraube 12 und dem zugehörigen Kranz 34, 36 montiert sind. Jeder kreisförmige Ring 42, 44 umfasst eine Vielzahl von durchgehenden zylindrischen Ausnehmungen 42a, 44a, die regelmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind, und in denen die Drehzapfen 30, 32 der Rollen 22 angeordnet sind. Die kreisförmigen Ringe 42, 44 ermöglichen es, die Rollen 22 zu tragen und einen regelmäßigen Umfangsabstand der Rollen aufrechtzuerhalten.
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Wie dargestellt, umfasst der Rollengewindetriebmechanismus 10 auch Sicherungsringe 46, 48, die in einer Rille (ohne Bezugszeichen) montiert sind, die in der Bohrung des zugehörigen Kranzes 34, 36 vorgesehen ist, und die dazu bestimmt sind, den entsprechenden Ring 42, 44 axial zu halten, und zwei Endkappen 50, 52, die in der Bohrung der Mutter in der Nähe der Ringe 42, 44 befestigt sind. Die Kappen 50, 52 verschließen axial die Bohrung der Mutter 18 und umfassen jeweils ein Gewinde (ohne Bezugszeichen), das mit dem Gewinde 16 der Schraube 12 zusammenwirkt.
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Die Gewinde 24 der Rollen 22 und das Gewinde 20 der Mutter 18 weisen Spiralwinkel auf, die zueinander identisch und zu jenem des Gewindes 16 der Schraube 12 unterschiedlich sind, so dass, wenn sich die Schraube 12 in Bezug zur Mutter 18 dreht, sich die Rollen 22 um sich selbst drehen und um die Schraube 12 rollen, ohne sich axial im Inneren der Mutter 18 zu verschieben. Die Rollen 22 werden in Drehung parallel zur Achse 4 durch die Zahnungen 38, 40 der Kränze 34, 36 geführt. Die Schraube 12 ist axial oder längs in Bezug zu den Rollen 22 beweglich.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst jede der Rollen 22 ein visuelles Mittel zur Winkelerkennung 60, das es ermöglicht, die Rollen 22 in den Kränzen 34, 36 in Bezug zu einem vorbestimmten Referenzpunkt eines der Kränze 34 anzuordnen. Das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 ist außerhalb des Gewindes 24 auf der seitlichen Radialfläche 26a einer der Zahnungen 26 der Rolle 22 verwirklicht. Das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 kann vor dem Gewinde der Rolle 22 verwirklicht sein.
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Wie in 2 dargestellt, ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 durch Bearbeitung einer abgerundeten Form verwirklicht. Als Variante könnte vorgesehen sein, dass das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 eine Verformung oder Kennzeichnung, wie beispielsweise eine Farbe, ist. Es ist anzumerken, dass jede andere Form für das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 vorgesehen werden könnte.
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Die in 3 dargestellte Ausführungsart, bei der die identischen Elemente dieselben Bezugszeichen tragen, unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Ausführungsart nur durch die Position des visuellen Mittels zur Winkelerkennung. Wie in 3 dargestellt, umfasst jede der Rollen 22 ein visuelles Mittel zur Winkelerkennung 62, das außerhalb des Gewindes 24 auf der zylindrischen Axialfläche 26b einer der Zahnungen 26 der Rolle 22 verwirklicht ist und sich auf der seitlichen Radialfläche 26a der Zahnung 26 verlängert. Auf der seitlichen Radialfläche 26a der Zahnung 26 ist nämlich eine dreieckige Form zu erkennen.
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Wie in 3 dargestellt, ist das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 62 eine Bearbeitung, die vor dem Gewinde der Rolle 22 ausgeführt ist. Als Variante könnte vorgesehen werden, dass das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 62 eine Verformung oder eine Kennzeichnung ist.
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Als Variante könnte vorgesehen werden, dass die visuellen Mittel zur Winkelerkennung 60, 62 auf der seitlichen Radialfläche 30a oder der zylindrischen Axialfläche 30b eines der Drehzapfen 30 ausgeführt sind.
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Die Rollen 22 werden in der Mutter 18 wie folgt unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 montiert.
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Wie in den 4 dargestellt, wird ein Referenzpunkt P auf dem Kranz 34 bestimmt. Als Variante könnte der Referenzpunkt auf der Mutter 18 bestimmt werden. Nachdem der Referenzpunkt P bestimmt wurde, wird eine erste Rolle 22 i in der zugehörigen Ausnehmung 45 i des kreisförmigen Ringes mit dem Bezugszeichen 44 manuell positioniert, so dass sich das visuelle Mittel für die Winkelposition 60 i der ersten Rolle 22 i gegenüber dem vorbestimmten Referenzpunkt P befindet, wobei i die Anzahl von Rollen 22 und Ausnehmungen 45 zwischen 1 und n ist. Wie in den Figuren dargestellt, ist die Anzahl n gleich acht. Als Variante könnte eine Anzahl n größer oder kleiner als acht vorgesehen werden.
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Dann wird die erste Rolle 22 i um sich selbst gedreht, so dass sie sich radial in dem Kranz 34 verschiebt, bis sich die angrenzende Ausnehmung 45 i+1, die in dem kreisförmigen Ring 44 vorgesehen ist, auf Höhe des vorher vorbestimmten Referenzpunktes P befindet, wie in 5 zu sehen ist.
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Wie in 5 dargestellt, wird eine zweite Rolle 22 i+1 in der zugehörigen Ausnehmung 45 i+1 des kreisförmigen Ringes 44 positioniert, so dass sich das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 i+1 der zweiten Rolle 22 i+1 gegenüber dem vorbestimmten Referenzpunkt P befindet.
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Wie in 6 dargestellt, wird die zweite Rolle 22 i+1 um sich selbst gedreht, so dass sie sich radial in dem Kranz 34 verschiebt, bis sich die angrenzende Ausnehmung 45 i+2, die in dem kreisförmigen Ring 44 vorgesehen ist, auf Höhe des vorbestimmten Referenzpunktes P befindet, und wird eine dritte Rolle 22 i+2 in der zugehörigen Ausnehmung 45 i+2 des kreisförmigen Ringes 44 positioniert, so dass sich das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 i+2 der dritten Rolle 22 i+2 gegenüber dem vorbestimmten Referenzpunkt P befindet.
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Die Schritte der Anordnung und Drehung der Rollen 22 werden für jede Rolle wiederholt.
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So ist es möglich, mehrere mögliche Montagen der Rollen in dem Kranz 34, 36 in Abhängigkeit von dem in dem Kranz 34 bestimmten Referenzpunkt zu haben.
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Wie in den Figuren dargestellt, sind die Rollen derart positioniert, dass die visuellen Mittel zur Winkelerkennung 60 jeweils mit dem Referenzpunkt P auf dem Kranz 34 ausgerichtet sind, wobei sie radial nach außen gerichtet sind. Als Variante könnte die Position der visuellen Mittel zur Winkelerkennung 60 in Bezug zum Referenzpunkt P auf dem Kranz 34 auf jede andere Weise definiert werden. Beispielsweise können die visuellen Mittel zur Winkelerkennung 60 jedes Mal mit dem Referenzpunkt P auf dem Kranz 34 ausgerichtet sein, allerdings radial nach innen gerichtet sein, oder einen Winkel mit dem Referenzpunkt P bilden.
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Die in 7 dargestellte Ausführungsart, bei der die identischen Elemente dieselben Bezugszeichen tragen, unterscheidet sich von der in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsart dadurch, dass ein Montagewerkzeug 70 verwendet wird, um Rollen 22 in dem Kranz 34 des Rollengewindetriebmechanismus 10 zu montieren.
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Das Montagewerkzeug 70 umfasst einen ringförmigen Körper 72, umfassend eine durchgehende zylindrische Bohrung 72a, die einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Mutter 18 aufweist, und eine Vielzahl von durchgehenden zylindrischen Ausnehmungen 74 i, die regelmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind, wobei i die Anzahl von durchgehenden zylindrischen Ausnehmungen 74 ist, entsprechend der Anzahl von Rollen 22 zwischen 1 und n. Das Montagewerkzeug 70 umfasst im Bereich jeder zylindrischen Ausnehmung 74 ein visuelles Mittel zur Winkelerkennung 76 i für jede der Rollen 22.
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Die Rollen 22 werden in dem Kranz 34 folgendermaßen montiert:
Es wird ein Referenzpunkt P auf dem Kranz 34 bestimmt. Nachdem der Referenzpunkt P bestimmt wurde, wird eine erste Rolle 22 i manuell in der zugehörigen Ausnehmung 45 i des kreisförmigen Ringes mit dem Bezugszeichen 44 positioniert, so dass sich das visuelle Winkelpositionsmittel 60 der ersten Rolle 22 i gegenüber dem vorbestimmten Referenzpunkt P befindet, wobei i die Anzahl von Rollen 22 und von Ausnehmungen 45 zwischen 1 und n ist.
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Dann wird die erste Rolle 22 i um sich selbst gedreht, so dass sie sich radial in dem Kranz 34 verschiebt, bis die angrenzende Ausnehmung 45 i+1, die in dem kreisförmigen Ring 44 vorgesehen ist, auf Höhe des vorher vorbestimmten Referenzpunktes P angeordnet ist.
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Wenn die erste Rolle 22 i in dem Kranz 34 montiert ist, wird das Montagewerkzeug 70 um die Mutter 18 positioniert, so dass sich das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 76 i des Montagewerkzeugs 70 in derselben Winkelposition wie das visuelle Mittel zur Winkelerkennung 60 der ersten Rolle 22 i befindet, und die beiden anderen Rollen 22 n werden in den Winkelpositionen entsprechend den Winkelpositionen der visuellen Mittel zur Winkelerkennung 76 i des Montagewerkzeugs 70 angeordnet.
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Dank der Erfindung ist es möglich, die Rollen dank des visuellen Mittels zur Winkelerkennung, das auf jeder der Rollen vorgesehen ist, leicht in der Mutter zu montieren.
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Auf diese Weise wird ein Montageverfahren erhalten, das eine einfache Indexierung der Rollen in der Mutter ermöglicht.
