DE102015115936B3

DE102015115936B3 - Gewindetrieb mit flexibler Kupplung

Info

Publication number: DE102015115936B3
Application number: DE102015115936.8A
Authority: DE
Inventors: Sascha Licht; Carsten Tuch
Original assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2035-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gewindetrieb mit einem elastischen Kupplungselement zur radial und axial elastischen Kopplung eines linear zu bewegenden Elementes entlang einer Gewindespindel. Die Aufgabe der Erfindung, eine neue Möglichkeit einer nicht schaltbaren, längs-, quer-, winkel- und drehnachgiebigen elastischen Ausgleichskupplung für Gewindetriebe, die auch auftretende Schwingungen dämpft, zu finden, wird erfindungsgemäß gelöst, indem das linear zu bewegende Element (6) mit der Spindelmutter (5) axial, radial und tangential elastisch gekoppelt ist, wobei mindestens drei kegelförmige Vertiefungen (51, 61, 52, 71, 81, 91) gleichverteilt entlang eines Kreises um eine Spindelachse (31) und paarweise entlang von Achsen der kegelförmigen Vertiefungen (51, 61, 52, 71, 81, 91) jeweils in einander gegenüberliegenden Oberflächen (62, 54) zwischen Spindelmutter (5) und linear zu bewegendem Element (6) eingebracht sind, und rotationssymmetrische elastische Kupplungselemente (41) in die kegelförmigen Vertiefungen (51, 61, 52, 71, 81, 91) eingelegt und zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen (62, 54) mittels gleichverteilter Schraubverbindungen verspannt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gewindetrieb mit einer rotatorisch antreibbaren Gewindespindel, einer axial zu dieser linear getriebenen Spindelmutter und einem elastischen Kupplungselement zur radial und axial elastischen Kopplung eines linear zu verfahrenden Elementes, insbesondere für Anwendungen in optischen Messmaschinen mit vertikal oder horizontal angeordneten Messeinheiten.
Aus der Patentschrift DE 10 2012 104 008 B3 ist eine solche Messmaschine bekannt. Die Maschinenachse, die zwischen einem Spindelstock und einem Reitstock verläuft, ist hier vorteilhaft vertikal angeordnet, sodass langgestreckte rotierbare Werkstücke, wie beispielsweise Getriebewellen, Maschinenachsen etc., zur optischen Messung um eine vertikal orientierte Werkstückachse rotiert werden können. Gegenüber einer waagerechten Aufnahme hat das den Vorteil, dass Werkstücke mit bezüglich ihrer Längsausdehnung geringem Durchmesser, die in ihrer bestimmungsgemäßen Anwendung mehrfach zwischengelagert sind, bei vertikaler Aufnahme keine Durchbiegung aufweisen können. Weiterhin kann die radiale Annäherung von Messmitteln, wie z. B. das Einschwenken eines mechanischen Messtasters, völlig unabhängig von Gewichtskräften oder deren Momenten erfolgen. Gegenüber einer waagerechten Anordnung sind die vertikalen Flächen außerdem wesentlich unempfindlicher gegenüber Verschmutzungen, was der Genauigkeit der Messmaschinen zuträglich ist. Für manche Messaufgaben ist es hingegen, trotz der vorab genannten Nachteile, aufgrund von Höhenbeschränkungen, vorteilhaftem Materialfluss beim Beladen, oder aus in der Messung ursächlichen Gründen notwendig, horizontal angeordnete Messmaschinen zu bauen. Diese sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt.
Speziell in Spindelantrieben mit Rollengewindespindeln treten häufig Schwingungen auf, die sich unerwünscht in den angrenzenden Baugruppen fortpflanzen. Diese Schwingungen können zu erhöhtem Verschleiß führen und zu ungenauem Ablauf der Linearverfahrachse. Besonders im Bereich der Messmaschinenachsen wirkt sich dieser Effekt sehr störend aus, da sich die Schwingungen als Messfehler im Messergebnis niederschlagen können. Weiterhin bedeuten erhöhte Schwingungen immer auch einen erhöhten Geräuschpegel.
Hochelastische Zwischenring-Kupplungen oder hochelastische Wulstkupplungen können Schwingungen sehr gut dämpfen, wobei diese nicht dafür ausgelegt sind, axiale Kräfte zu übertragen, da dabei die verwendeten Elastomere wechselseitig auf Druck und auf Zug bzw. Scherung belastet werden und damit zerstört werden können. Weiterhin sind bei dieser Art Kupplung die Elastomere meist anvulkanisiert, was für kleine Stückzahlen ein eher unwirtschaftliches Verfahren ist, da entsprechende Formen erstellt werden müssen. Veränderungen an den Formen für Geometrieänderungen zur Einstellung anderer Federkennlinien können jeweils sehr teuer werden.
Die Lagerung von Gewindetrieben sieht bei angetriebener Gewindespindel oftmals an den Wellenenden eine Festlagerung mit dem Antrieb und eine Loslagerung am anderen Ende vor. Dazwischen befindet sich die dritte Abstützung in Form eines Loslagers, das durch die Anbindung der Spindelmutter gebildet wird, welches das gesamte Lagerungssystem überbestimmt macht und zu Verspannungen führen kann. Bei Ausführungen, bei denen die Wellenenden durch weiche ringförmige elastische Elemente in ihren Lagerungen entkoppelt sind, kann auch eine mögliche Schwingung reduziert werden oder Verspannungen können ausgeglichen werden, jedoch sind diese Maßnahmen oftmals nicht ausreichend, da nicht alle Schwingungsformen der Gewindespindel ausgeglichen werden können.
Eine solche Lagerung ist in der DE 200 22 460 U1 derart offenbart. Dort weist eine Gewindespindel, auf der eine Spindelmutter eines Wälzgewindetriebes drehbar gelagert ist, an ihrem freien Ende eine elastisch gelagerte Metallhülse (dort als Metallelement bezeichnet) auf. Die Metallhülse ist mit einer Schraube an der Stirnfläche der Gewindespindel befestigt, wobei zwischen der Metallhülse und der Gewindespindel bzw. der Schraube mehrere elastische und ringförmige Kopplungselemente angeordnet sind. Ein erstes elastisches Kopplungselement ist zwischen der Stirnfläche der Gewindespindel und einer ihr zugewandten Stirnfläche der Metallhülse angeordnet. Ein weiteres elastisches Kopplungselement ist zwischen dem Schraubenkopf und einer ihm zugewandten Stirnfläche der Metallhülse angeordnet. Diese beiden elastischen Kopplungselemente liegen derart an den Stirnflächen an, dass in jedem Fall ein axialer Spalt zwischen der Metallhülse und dem Schraubenkopf bzw. der Stirnfläche der Gewindespindel verbleibt. Am Innendurchmesser der Metallhülse sind weitere elastische Kopplungselemente angeordnet, mit denen sie sich an einem zylindrischen Lagerbereich der Schraube abstützt. Durch die elastischen Kopplungselemente wird die freie Schwingung der Metallhülse gewährleistet. Es werden jedoch keine Hinweise gegeben, wie die Gewindespindel mit der Metallhülse gelagert ist.
In der Patentschrift US 4 597 303 wird ein linear verschiebbarer Schlitten eines Messinstruments mittels einer auf einer Gewindespindel gelagerten Spindelmutter axial bewegt. Die Verbindung zwischen der Spindelmutter und dem Schlitten ist in einer orthogonal zur Gewindespindel orientierten Ebene beweglich ausgeführt. Dazu ist in dieser Ebene eine mit dem Schlitten verbundene Mitnehmerplatte zwischen zwei parallelen Flanschen der Spindelmutter aufgenommen, wobei die Verbindung zwischen der Mitnehmerplatte und den parallelen Flanschen zu beiden Seiten der Mitnehmerplatte mit Kugel erfolgt. Die Kugeln gestatten zwischen der Spindelmutter und der Mitnehmerplatte eine Relativbewegung in radialer Richtung. Axiale Bewegungen oder Taumelbewegungen der Spindelmutter können mit dieser Lösung nicht ausgeglichen werden.
Bei einer in der Patentschrift EP 1 804 483 B1 offenbarten Antriebesvorrichtung wird mittels eines Gewindespindelantriebs eine linear geführte Auflage bewegt. Die Auflage ist dazu mit einer Spindelmutter verbunden, die auf der Gewindespindel läuft. Die Verbindung erfolgt über ein Kopplungsmittel. Das Kopplungsmittel enthält ein an der Auflage befestigtes Verbindungsstück und drei Gelenkplatten, die parallel zwischen Planflächen des Verbindungsstücks und der Spindelmutter verspannt sind. In den Zwischenräumen zwischen den Planflächen des Verbindungsstücks, der Spindelmutter und der Gelenkplatten sind jeweils zwei sich diametral gegenüberliegende Lager angeordnet, die orthogonal zur Gewindespindel eine Drehachse ausbilden. Die Lager werden mittels Kugeln realisiert, die in Vertiefungen der sich gegenüberliegenden Planflächen aufgenommen sind. In benachbarten Zwischenräumen sind die Drehlager jeweils um 90° gegeneinander verdreht, wodurch zwischen der Spindelmutter und dem Verbindungsstück eine kardanische Kopplung besteht.
Bei kardanischen Lösungen (vgl. DE 38 30 526 A1 und DE 38 33 577 A1 ) können Taumelbewegungen und Radialschlag ausgeglichen werden. Die Taumelbewegungen werden hierbei von zwei senkrecht zur Achse angeordneten Gelenken ausgeglichen. Der Radialschlag wird zwar durch seitliches Spiel in den Gelenken zugelassen, wird aber bei großen zu verfahrenden Gewichten durch die Reibung in den Gelenken gehemmt.
Schwingungen in Achsrichtung, welche zum Beispiel durch den Ablauf der Kugeln in Kugelgewindetrieben auftreten, werden nicht ausgeglichen. Weiterhin sind diese Lösungen entweder sehr aufwendig oder nehmen einen sehr groß Bauraum ein. Lösungen mit Gelenken besitzen weiterhin naturgemäß Spiel, welches zu ungenauen Positionierungen führen kann und deshalb für Messmaschinen nicht angeraten ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Möglichkeit einer nicht schaltbaren, aber einstellbaren, längs-, quer-, winkel- und drehnachgiebigen elastischen Ausgleichskupplung für Gewindetriebe, die neben Drehmomenten und Drehbewegungen auch axiale Kräfte und lineare Bewegungen spielfrei übertragen kann und auftretende Schwingungen dämpft, zu finden, die dabei noch wirtschaftlich herstellbar ist und möglichst einen kleinen Bauraum einnimmt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Gewindetrieb mit einer rotatorisch antreibbaren Gewindespindel und einer axial zu dieser linear getriebenen Spindelmutter und mit einem elastischen Kupplungselement zur radial und axial beweglichen Kopplung eines linear zu bewegenden Elements, wobei die Gewindespindel an einem Ende, an dem eine Antriebseinheit angekoppelt ist, ein Festlager und an einem gegenüberliegenden Ende ein Loslager aufweist, dadurch gelöst, dass das linear zu bewegende Element mit der Spindelmutter axial, radial und tangential elastisch gekoppelt ist, wobei mindestens drei kegelförmige Vertiefungen gleichverteilt entlang eines Kreises um eine Spindelachse und paarweise entlang von Achsen der kegelförmigen Vertiefungen jeweils in einander gegenüberliegenden Oberflächen zwischen Spindelmutter und linear zu bewegendem Element eingebracht sind, und dass rotationssymmetrische elastische Kupplungselemente in die kegelförmigen Vertiefungen eingelegt und zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen mittels gleichverteilter Schraubverbindungen verspannt sind.
Vorteilhaft weisen die elastischen Kupplungselemente eine Form aus der Gruppe Rotationsellipsoid, Kugel und Doppelkegel auf.
Die elastischen Kupplungselemente enthalten mindestens ein Material aus der Gruppe Kautschuk, Polyurethan, Silikon-Kautschuk, Acrylat oder elastisch verformbare Kunststoffe. Dabei erweist es sich als günstig, wenn die elastischen Kupplungselemente eine Shore-Härte H zwischen 30 bis 100 Shore A oder 10 bis 100 Shore D aufweisen. Bevorzugt sind die elastischen Kupplungselemente als rotationssymmetrische Elastomerkörper mit einer Shore-Härte H zwischen 60 und 90 Shore A ausgebildet.
Die kegelförmigen Vertiefungen sind vorteilhaft in gegenüberliegende Oberflächen der Spindelmutter und einer als linear zu bewegendes Element vorhandenen Verfahrplatte eingebracht.
In einer ersten Variante sind die kegelförmigen Vertiefungen zweckmäßig in orthogonal zur Spindelachse orientierte gegenüberliegende Stirnflächen der Spindelmutter und der Verfahrplatte eingebracht.
Als eine zweite Variante können die kegelförmigen Vertiefungen auch in orthogonal zur Spindelachse orientierte gegenüberliegende Stirnflächen zwischen Spindelmutter und der Verfahrplatte sowie zwischen Spindelmutter und einer Druckplatte eingebracht sein.
In einer dritten Variante sind die kegelförmigen Vertiefungen vorteilhaft in tangential zur Spindelachse orientierte, parallel gegenüberliegende Zylinderflächen der Spindelmutter und einem dieser zugeordneten Flansch eingebracht, wobei in einem Außenflansch der Verfahrplatte radial eingeschraubte Stellschrauben die kegelförmige Vertiefung zum Verspannen der elastischen Kupplungselemente in den gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen der der Spindelmutter zugeordneten Zylinderflächen aufweisen.
Als eine bevorzugten vierte Variante sind die kegelförmigen Vertiefungen in konisch zur Spindelachse orientierte, parallel gegenüberliegende Kegelflächen an der Spindelmutter und einem diese umgebenden Außenflansch der Verfahrplatte eingebracht, wobei im Außenflansch mit zwei gegensätzlich zu denen der Spindelmutter und konisch zur Spindelachse orientierten Flächen mit den kegelförmigen Vertiefungen durch axial eingeschraubte Spannschrauben die elastischen Kupplungselemente diagonal ähnlich einem Axialschrägkugellager vorgespannt sind.
In einer optionalen Variante ist vorteilhaft zwischen Spindelmutter und Verfahrplatte eine Kupplungsplatte zur beidseitig elastischen Kopplung zwischen Spindelmutter und Verfahrplatte vorgesehen, um vorgefertigte elastische Kupplungen einfach an standardisierte Gewindetriebe (ohne Spezialanfertigung) koppeln zu können. Es erweist sich dabei als besonders vorteilhaft, dass zwischen Verfahrplatte und Kupplungsplatte die gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen mit eingelegten rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselementen bestückt sind, während zwischen Kupplungsteil und Spindelmutter die Spannschrauben mit ringförmigen elastischen Kupplungselementen für die Vorspannung der rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselemente vorhanden sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind zwischen Spindelmutter und Kupplungsplatte sowie zwischen Kupplungsplatte und axialer Fläche der Verfahrplatte jeweils gegenüberliegende kegelförmige Vertiefungen mit eingelegten rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselementen angeordnet, wobei die beidseitig axial von der Spindelmutter angeordneten rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselementen in den kegelförmigen Vertiefungen durch axial (unelastisch) eingeschraubte Spannschrauben vorspannbar sind.
Die kegelförmigen Vertiefungen weisen – unabhängig von der Oberfläche, in der sie eingebracht sind – einen Kegelwinkel α mit 0° < α < 180° auf, wobei für die Grenzfälle mit α gegen null Grad die rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselemente einen größeren Durchmesser als ein Randkreis der kegelförmigen Vertiefung aufweisen müssen, während der Durchmesser für alle anderen Fälle kleiner als der Randkreis ist.
Vorzugsweise weisen die kegelförmigen Vertiefungen einen Kegelwinkel α mit 60° ≤ α ≤ 120° auf. Insbesondere bevorzugt weisen die kegelförmigen Vertiefungen einen Kegelwinkel α = 90° auf.
Die Erfindung basiert auf der Grunderkenntnis, dass insbesondere durch das Ablaufen der Wälzkörper im Wälzgewindegetriebe und die Rotation der Gewindespindel naturgemäß erhebliche Schwingungen entstehen. Diese Schwingungen können sich über das gesamte Messgerät fortpflanzen und so ein gewünschtes Messergebnis verfälschen.
Da Schwingungen oft auch akustisch wahrnehmbar sind und diese für den jeweiligen Einsatz des Linearantriebes notwendigerweise auf ein für den Menschen erträgliches Maß reduziert werden müssen, besteht auch hier dringend Handlungsbedarf.
Die Erfindung löst das Problem der unerwünschten Schwingungen, indem eine elastische Kupplung durch Anwendung von elastischen Kupplungselementen, vorzugsweise Elastormerkörpern, zwischen der Spindelmutter und einer daran gekoppelten, linear zu bewegenden Verfahrplatte realisiert ist, wobei insbesondere die Übertragung von Drehmomenten und axialen Kräften dadurch effizient erfolgt, dass die elastischen Kupplungselemente in gegenüberliegende kegelförmige Vertiefungen eingelegt und vorgespannt werden. Dazu sind mindestens drei kegelförmige Vertiefungen gleichverteilt entlang eines Kreises um die Spindelachse jeweils in einander gegenüberliegenden Oberflächen zwischen Spindelmutter und Befestigungselement und paarweise entlang der Kegelachsen der Vertiefungen gegenüberliegend eingebracht.
Bei dieser vorliegenden Kupplungsart sind die Elastomere oder Kunststoffe nicht anvulkanisiert oder geklebt, sondern werden einfach eingelegt und verspannt, was für kleine Stückzahlen besonders wirtschaftlich ist, da keine speziellen Formen erstellt werden müssen, weil Elastomerkugeln z. B. aus dem Bereich der Ventiltechnik in großen Stückzahlen und verschiedenen Materialien, Größen und Formen preiswert beschaffbar sind. Ferner sind Veränderungen an den Formen für Geometrieänderungen zur Einstellung anderer Federkennlinien, wie z. B. bei Balgkupplungen, nicht notwendig, da die Feineinstellung der Kupplung durch die Vorspannung der Elastomerkugeln erfolgt.
Die erfindungsgemäße Kupplung verhindert die Ausbreitung der Schwingungen bzw. dämpft diese so ab, dass diese keinen nennenswerten Einfluss auf die Messergebnisse haben. Durch die Entkopplung der Schwingungen wird auch die Ausbreitung des Körperschalls unterbrochen bzw. gehemmt. Dadurch lässt sich die Geräuschentwicklung schnell verfahrender, sehr lauter Spindeln bedeutend reduzieren. Da durch die Kupplung auftretende Verspannungen zwischen Kugelmutter und Verfahrplatte ausgeglichen und abgebaut werden, verringert sich auch die Reibung zwischen Spindelmutter und Spindel, was ein leichteres Ablaufen zu Folge hat und sich positiv auf den Stromverbrauch des Linearantriebs auswirkt.
Mit der Erfindung ist es möglich, eine nicht schaltbare, aber einstellbare, spielfreie längs-, quer-, winkel- und drehnachgiebige elastische Ausgleichskupplung für Gewindetriebe, die neben Drehmomenten und Drehbewegungen auch axiale Kräfte und lineare Bewegungen übertragen kann und auftretende Schwingungen dämpft, zu realisieren, die wirtschaftlich herstellbar ist und möglichst einen kleinen Bauraum einnimmt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 eine Gesamtansicht eines beispielhaften Linearantriebs als eine typische Anwendung eines Gewindetriebs mit einer Verfahrplatte, auf der beliebige Komponenten zur linearen Bewegung befestigt werden können,
2 eine Schnittdarstellung des Linearantriebs von 1 als Teilaxialschnitt des Gewindetriebs mit einem gekennzeichneten Ausschnitt im Bereich der Spindelmutter,
3 eine Vergrößerung des markierten Ausschnitts aus 2 als Teilaxialschnitt von Spindelmutter und Kupplung mit der Verfahrplatte, wobei die Kupplung durch gleichverteilt um die Spindelachse angeordnete Elastomerkugeln, die an einem Spindelmutterflansch in gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen ruhen und zwischen Spindelmutter und Verfahrplatte verspannt sind, realisiert ist,
4 ein Querschnitt des Linearantriebs von 1 entlang der eingezeichneten Schnittführung A-A,
5 eine Schnittdarstellung des Linearantriebs von 1 als Teilaxialschnitt des Gewindetriebs mit einem gekennzeichneten Ausschnitt im Bereich der Spindelmutter,
6 eine Vergrößerung des markierten Ausschnitts aus 5 als Teilaxialschnitt von Spindelmutter und Kupplung mit der Verfahrplatte, wobei die Kupplung durch gleichverteilt um die Spindelachse angeordnete Elastomerkugeln, die an einem Spindelmutterflansch in gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen ruhen und zwischen Spindelmutter und Verfahrplatte verspannt sind, realisiert ist,
7 ein Teilquerschnitt des Linearantriebs von 1 zur Markierung der Schnittführung A-A in 5,
8 eine Vergrößerung des markierten Ausschnitts aus 5 in einer zu 6 modifizierten Ausführung, wobei die Kupplung durch gleichverteilt um die Spindelachse angeordnete Elastomerkugeln, die einseitig an einem Spindelmutterflansch in kegelförmigen Vertiefungen ruhen und über ein Kupplungsstück zwischen Spindelmutter und Verfahrplatte durch einen Elastomerring gepufferte Spannschrauben verspannt sind, realisiert ist,
9 ein vergrößerter Axialschnitt durch die Spindel im Bereich der Spindelmutter, wobei die Kupplung durch gleichverteilt um die Spindelachse angeordnete Elastomerkugeln realisiert ist, die an einem Spindelmutterflansch beidseitig in geneigten kegelförmigen Vertiefungen ruhen und mit einem Kupplungsteil diagonal verspannt sind,
10 ein vergrößerter Axialschnitt durch die Spindel im Bereich der Spindelmutter, wobei die Kupplung durch gleichverteilt um die Spindelachse angeordnete Elastomerkugeln realisiert ist, die an einem Spindelmutterflansch in gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen ruhen und zwischen Spindelmutter und Verfahrplatte direkt verspannt sind,
11 eine perspektivische Darstellung mit Teil-Axial-und-Querschnitt der Spindelmutter, wobei die Kupplung durch gleichverteilt um die Spindelachse in radial zum Spindelmutterflansch eingelassene kegelförmige Vertiefungen durch Elastomerkugeln realisiert ist, die in radial eingelassenen kegelförmigen Vertiefungen in einem am Spindelmutterflansch befestigten Kupplungsteil in radialen kegelförmigen Vertiefungen ruhen und mit radial orientierten Spannschrauben im Kupplungsteil umlaufend verspannt sind, und
12 eine perspektivische Darstellung mit Teil-Axial-und-Querschnitt der Spindelmutter, wobei die Kupplung in gleichverteilt um die Spindelachse in radial in den Spindelmutterflansch eingelassene kegelförmige Vertiefungen durch Elastomerkugeln realisiert ist, die in radial eingelassenen kegelförmigen Vertiefungen in einem an der Spindelmutter befestigten Kupplungsteil (Innenflansch) in radialen kegelförmigen Vertiefungen ruhen und mit radial orientierten Spannschrauben direkt radial gegen einen Verfahrplattenflansch (Außenflansch) verspannt sind.
In 1 ist zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Getriebekupplung ein typischer mechanischer Linearantrieb mit einem Gewindetrieb gewählt, bei dem ein Gewindetrieb mit rotierend angetriebener Gewindespindel 3 und linear getriebener Spindelmutter 5 verwendet wird.
Der grundsätzliche Aufbau des Linearantriebes mit Gewindetrieb besteht – wie in 1 schematisch dargestellt – aus dem Maschinenbett 1 als Basis, an dem eine Linearführungsschiene 11 mit Führungswagen 12 angebracht ist. Die hierbei verwendeten Rollenführungen können auch als Gleitführungen oder sonstige Linearführungen ausgeführt sein. An den Führungswagen 12 ist die Verfahrplatte 6, die eine gewünschte zu verfahrende Einheit (z. B. eine Messeinheit oder ein Kamerasystem, aber auch taktile Messsysteme oder sonstige annähernd gleichmäßigen Verfahrkräften unterliegenden Aufbauten) aufnimmt, befestigt. Die Verfahrplatte 6 ist mit der Spindelmutter 5 über die Kupplung 4 verbunden. Die Gewindespindel 3 ist weiterhin mit dem Maschinenbett 1 über das Loslager 13 und die Antriebseinheit 2 als Festlager verbunden. Über die Antriebseinheit 2 wird die Gewindespindel 3 angetrieben und die rotatorische Bewegung der Gewindespindel 3 über die Spindelmutter 5 in eine lineare Bewegung umgesetzt, die dann über die Kupplung 4 auf die Verfahrplatte 6 übertragen wird.
In 2 ist der Linearantrieb mit Gewindespindel 3 halbseitig geschnitten dargestellt. Die Schnittebene verläuft durch die Spindelachse 31. Zugleich ist auch das Roll- oder Gleitsystem der Verfahrplatte 6 gegenüber dem Maschinenbett 1 im Querschnitt gezeigt. In 3 ist eine Detailansicht der Kupplung 4 dargestellt und diese wird im Weiteren konkret beschrieben. Des Weiteren zeigt 4 in einem Querschnitt durch die Anordnung von 1 die Kupplungsebene, in der sich die elastischen Kupplungselemente 41, hier in Form von Elastomerkugeln 411 dargestellt, gleichverteilt um die Spindelachse 31 in kegelförmigen Vertiefungen 52 (in 4 nicht sichtbar) einer orthogonal zur Spindelachse 31 orientierten (zweiten) Stirnfläche 54 der Spindelmutter 5 eingelegt sind. Die elastischen Kupplungselemente 41 werden von der Draufsicht-Richtung durch eine parallele axiale Fläche 62 der Verfahrplatte 6 in die kegelförmigen Vertiefungen 52 gepresst (verspannt), wobei die axiale Fläche 62 genau gegenüberliegend ebenfalls kegelförmige Vertiefungen 61 aufweist, sodass die Verspannung der elastischen Kupplungselemente 41 (in Form von Kugeln) exakt definiert und in längs-, quer-, winkel- und drehnachgiebiger Weise elastisch verankert sind.
3 zeigt eine Ausführung der Kupplung 4, die sowohl bei senkrecht als auch horizontal betriebener Gewindespindel 3 in gleicher Weise eingesetzt werden kann. Hierbei sind in einem Flansch der Spindelmutter 5 anstatt der üblichen Durchgangsbohrungen kegelförmige Vertiefungen 51, 52 beidseitig und gleichmäßig am Teilkreis eingebracht. In der gegenüberliegenden axialen Fläche 62 der Verfahrplatte 6 und der Druckplatte 8 sind ebenfalls im gleichen Muster kegelförmige Vertiefungen 61 sowie eine Druckschraube 82 mit kegelförmiger Vertiefung 81 eingebracht. Es müssen mindestens drei kegelförmige Vertiefungen 81, 51, 52 und 61 in jeder der gegenüberliegenden Flächen eingebracht sein, um eine stabile Auflage zu schaffen. In der zeichnerischen Darstellung von 3 ist die genau gegenüberliegende Stellung aller kegelförmigen Vertiefungen 81 und 51 sowie 61 und 52 an beiden Stirnflächen 53 und 54 der Spindelmutter 5 gewählt worden, wobei jedoch die kegelförmigen Vertiefungen 81 und 51 gegenüber den kegelförmigen Vertiefungen 52 und 61, die auf der anderen Seite der Spindelmutter 5 angeordnet sind, zueinander einen Versatzwinkel aufweisen können, in jedem Fall aber gleichverteilt um die Spindelachse 31 angeordnet sind. Letzteres gilt auch für alle noch folgenden Ausführungen der elastischen Kupplungselemente 41, wie in 4 exemplarisch für die Lage des Schnittes A-A von 1 dargestellt. Es können aber auch wesentlich mehr als drei elastische Kupplungselemente 41 verwendet werden, was sich positiv auf die mögliche Tragkraft und die Härte der Kupplung 4 auswirkt. Im folgenden sollen – ohne Beschränkung der Allgemeinheit – die elastischen Kupplungselemente 41 Elastomerkugeln 411 bezeichnet werden, obgleich auch Kunststoffkugeln sowie andere Formen wie Ellipsoiden und Doppelkegel möglich sind.
Bei der axialen Ausführung können die Elastomerkugeln 411 auch auf mehreren konzentrischen Kreisen verteilt werden. Bei der radialen Ausführung (vgl. 11 und 12) können die Elastomerkugeln 411, ähnlich einer Kugelbuchse, in mehreren Reihen parallel zur Spindelachse 31 eingebracht werden. In den kegelförmigen Vertiefungen 81, 51, 52, 61 sind jeweils Elastomerkugeln 411 eingelegt, sodass der Flansch der Spindelmutter 5 zwischen je einer Reihe Elastomerkugeln 411 über die Druckplatte 8 mit den Druckschrauben 82 mit den kegelförmigen Vertiefungen 81 eingespannt wird. Die Spindelmutter 5 ist somit schwimmend zwischen den Elastomerkugeln 411 aufgenommen und kann sich entgegen der Federkraft der Elastomerkugeln 411 ausgleichend bewegen.
Bei den elastischen Kupplungselementen 41 der Kupplung 4 handelt es sich um Elastomerkörper, die vorzugsweise in Form von Elastomerkugeln 411 in zwei einander zugewandten kegelförmigen Vertiefungen 81, 51, 52, 61 eingesetzt und vorgespannt sind. Anstatt einer kugelförmigen Bauform ist auch ein Doppelkegel mit gleichem Kegelwinkel wie die kegelförmigen Vertiefungen 81, 51, 52, 61 denkbar, da bei diesen Formen in den kegelförmigen Vertiefungen 81, 51, 52, 61 durch eine ringförmige bzw. vollständige Anschmiegung die Zug-, Scher- und Schubspannungen auf ein Minimum reduziert werden.
Die Vorspannung der Kupplung 4 wird über die Druckschraube 82 mit kegelförmiger Vertiefung 81 erzeugt. Um diese aufzunehmen, sind in der Druckplatte 8 Gewindebohrungen eingebracht. Die kegelförmigen Vertiefungen 81 können auch direkt in die Druckplatte 8 eingebracht werden und so mit entsprechendem Übermaß die Elastomerkugeln 411 direkt vorspannen. Damit ist die Kupplung jedoch nicht mehr nachträglich einstellbar.
In dieser Ausführung kann gegenüber der Ausführung gemäß 5, 6 und 7 auf eine Kupplungsplatte 7, Spannschrauben 43 mit Elastomerscheiben 412 und Unterlegscheiben 42 verzichtet werden. Weiterhin ist es möglich, die Spindelmutter 5 als Gewindeflanschmutter auszuführen und die mit den kegelförmigen Vertiefungen 71 ausgeführte Kupplungsplatte 7 als separates Teil aufzuschrauben (vgl. 10). Dies macht es möglich, genormte Spindelmuttern 5 zu verwenden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sie, wie anfangs genannt, in allen Richtungen die gleichen Kräfte aufnehmen kann, und eignet sich somit im Gegensatz zur Ausführung in den 6 und 7 auch für einen horizontalen Einsatz.
In 7 ist der Gewindetrieb mit flexibler Kupplung 4 dargestellt. Die Schnittebene A-A verläuft, wie in 7 dargestellt, durch die Befestigungsschrauben 44 sowie die Elastomerkugeln 411 und durch die Spindelachse 31 der Gewindespindel 3. Die 6 ist eine Detailansicht der Kupplung 4 und wird im Weiteren beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, sind in einer axialen Fläche 62 der Verfahrplatte 6 kegelförmige Vertiefungen 61 in gleichmäßigen Abständen umlaufend für die Aufnahme der Elastomerkugeln 411 eingebracht. Auch in der parallel gegenüberliegenden Fläche der Kupplungsplatte 7 sind kegelförmige Vertiefungen 71 im gleichen Muster wie in der axialen Fläche 62 der Verfahrplatte 6 eingebracht. In diesen kegelförmigen Vertiefungen 61, 71 sind die Elastomerkugeln 411 eingesetzt und zwischen zwei Kegelmantelflächen der einander gegenüberstehenden kegelförmigen Vertiefungen 61 und 71 formschlüssig vorgespannt. Die Vorspannung muss über mindestens drei Elastomerkugeln 411 erfolgen, um eine stabile Auflage für die Kupplungsplatte 7 mit der Spindelmutter 5 zu schaffen. Es können aber auch wesentlich mehr Elastomerkugeln 411 als drei verwendet werden, was sich positiv auf die mögliche Tragkraft und die Härte der Kupplung 4 auswirkt. Bei der axialen Ausführung können die Elastomerkugeln 411 auch auf mehreren konzentrischen Kreisen verteilt werden. Bei der radialen Ausführung können die Elastomerkugeln 411, ähnlich einer Kugelbuchse, in mehreren Reihen parallel zur Spindelachse 31 eingebracht werden.
Die Kupplungsplatte 7 ist weiterhin mit entkoppelten Spannschrauben 43 an der Verfahrplatte 6 befestigt. Mit ihnen wird über die Kupplungsplatte 7 eine Vorspannung der Elastomerkugeln 411 zwischen der Kupplungsplatte 7 und der Verfahrplatte 6 realisiert. Die Spannschrauben 43 werden mit Hilfe von Elastomerscheiben 412 von der Kupplungsplatte 7 entkoppelt. Das Schraubenspiel der Durchgangsbohrung in der Kupplungsplatte 7 ist so groß gewählt, dass auch während des Betriebes der Linearachse die Spannschrauben 43 nie in Kontakt mit einer harten metallischen Fläche kommen. Die weitestgehende Entkopplung der Spannschrauben 43 gegenüber der Kupplungsplatte 7 ist wichtig, da sonst Schwingungen über die Spannschrauben 43 von der Spindelmutter 5 zur Verfahrplatte 6 übertragen werden. Um ein zu starkes Verdrücken der Elastomerscheiben 412 zu verhindern, befindet sich zwischen den Elastomerscheiben 412 und den Köpfen der Spannschrauben 43 jeweils eine Unterlegscheibe 42.
Da ein definiertes Vorspannen der Spannschrauben 43 an der Kupplungsplatte 7 mit Drehmoment nicht ohne eine hohe Toleranzstreuung, bedingt durch die hohe Reibung am Schraubenkopf, praktikabel ist, werden Anschläge 72 für die Spannschrauben 43 in der Verfahrplatte 6 vorgesehen. Man kann jedoch auch das Spaltmaß s zwischen Kupplungsplatte 7 und Verfahrplatte 6 mit Endmaßen oder einer Fühllehre definiert einstellen. Der Kegelwinkel α der kegelförmigen Vertiefungen 71 sollte so gewählt werden, dass die gegenüberliegenden Kegelmantelflächen der kegelförmigen Vertiefungen 61 parallel zueinander sind. Optimal sind hierbei jeweils 90° (Kegelwinkel α nach DIN ISO 3040), sodass die Kegelmulde einen 90°-Winkel ausbildet. Dies bringt den Vorteil, dass fast ausschließlich Druckspannung in den Elastomerkugeln 411 auftritt und somit ein Verschleiß minimiert wird. Es sind aber auch abweichende Kegelwinkel α möglich. Theoretisch sind Kegelwinkel α bis 0°, d. h. in Form einer geraden Bohrung, möglich. Jedoch würden dann Scherkräfte auf die Elastomerkugel 411 wirken. Es sind auch größere Kegelwinkel α als 90° möglich, jedoch könnten bei Kegelwinkeln α nahe 180° die Elastomerkugeln 411 keine radialen Kräfte mehr übertragen und heraus rutschen. Sie würden vermehrt Schubkräfte erfahren. Technisch sinnvolle Kegelwinkel α liegen zwischen 60° und 120°.
Die Durchmesser der kegelförmigen Vertiefungen 61, 71 sollten (außer bei Ausnahmevarianten mit sehr kleinen Kegelwinkel α nahe 0°) wenigstens so groß wie der Durchmesser der elastischen Kupplungselemente 41 sein, sodass Letztere nicht auf der Kante am Übergang zwischen Stirnfläche und kegelförmiger Vertiefung 71 oder zwischen axialer Fläche 62 und kegelförmiger Vertiefung 61 aufliegen und so gegebenenfalls an der Kante zerschnitten würden. Dabei ist auch die Abflachung der elastischen Kupplungselemente 41 durch die Vorspannung zu beachten.
Die Gesamthärte der Kupplung 4 und somit auch der Grad der übertragenen Schwingung kann sowohl durch die Vorspannung der elastischen Kupplungselemente 41 über die Spannschrauben 43 als auch durch das Material und die Anzahl der Elastomerkugeln 411 beeinflusst werden. Weiterhin können durch andere Kegelwinkel α die axialen und radialen Anteile der Vorspannung der elastischen Kupplungselemente 41 beeinflusst werden, was jedoch mit erhöhter Scherspannung in den elastischen Kupplungselementen 41 einhergeht. Je größer der Kegelwinkel α, desto größer die axiale Vorspannung, und anders herum.
Die radiale Vorspannung verhält sich genau entgegengesetzt. Der Kegelwinkel α sollte nur soweit erhöht werden, dass die Elastomerkugeln 411, verursacht durch Rotationskräfte, nicht aus den kegelförmigen Vertiefungen 61, 71 herausgeschert werden. Trotz der Möglichkeit der Beeinflussung der radialen und axialen Vorspannung durch den Kegelwinkel α ist 90° der Idealwert, da in diesem Bereich keine Zug-, Scher- oder Schubkräfte auftreten, sondern nur Druckkräfte, was für elastomere Werkstoffe weniger verschleißfördernd wirkt.
Als Material der elastischen Kupplungselemente 41 kommen verschiedene Elastomere in Frage, die je nach Anwendungsfall ausgewählt werden können. Beispielhaft sind Elastomere auf der Basis von Kautschuk, Polyurethan, Silikon-Kautschuk oder Acrylat zu nennen. Auch Verbundsysteme, wie zum Beispiel Elastomerkugeln 411 mit einvulkanisiertem hartem Kern, sind denkbar. Wichtig für die Materialauswahl sind die chemische Beständigkeit (z. B. gegen Fette, Öle, etc), die Festigkeit, die Härte und die Dauerelastizität (Versprödung/Verhärtung des Werkstoffes). Sinnvolle Werte für die Shore-Härte A liegen je nach Anwendung zwischen 40 und 90 Shore A.
Es können aber auch weichere (ab Shore-Härte 30 Shore A) und wesentlich härtere Materialien (Shore-Härte von Shore 10 D bis 100 Shore D) Anwendung finden. Letztere sind dann bevorzugt, wenn hohe Drehmomente und/oder große axiale Kräfte übertragen werden sollen, wobei dann anstelle von Elastomeren auch Kunststoffe zum Einsatz kommen können. Als Kunststoffe kommen alle elastisch verformbaren, formstabilen Kunststoffe in Frage, wie z. B. Polyethylen, Ethylen-Propylen-Copolymer, Polyethylenterephthalat, Polyoxymethylen oder Polyacetal, Polyurethan, Polypropylen, Polycarbonat, Polyamid, Polyethersulfon, Acrylnitril-Butadien-Styrol oder Polyvinylchlorid.
In 5 ist der Gewindetrieb mit flexibler Kupplung 4 halbseitig geschnitten dargestellt. Die Schnittebene verläuft durch die Spindelachse 31. Die 8 ist eine Detailansicht der Kupplung 4 und wird im Weiteren beschrieben.
Die Ausführungsvariante nach 6 bietet durch die Verwendung der Kupplungsplatte 7 den Vorteil, dass genormte Spindelmuttern 5 verwendet werden könnten. Die Ausführungsvariante in 8 verzichtet bewusst auf die Kupplungsplatte 7. Die kegelförmigen Vertiefungen 51 sind direkt in die zweite Stirnfläche 54 der Spindelmutter 5 zusätzlich zu den schon nach der Norm vorhandenen Durchgangsbohrungen, im gleichen Muster wie die kegelförmigen Vertiefungen 61 in der Verfahrplatte 6 eingebracht. In die kegelförmigen Vertiefungen 51 und 61 sind ähnlich wie in der Variante von 6 die Elastomerkugeln 411 eingelegt. Die Spindelmutter 5 ist weiterhin mit entkoppelten Spannschrauben 43 an der Verfahrplatte 6 befestigt. Mit ihnen wird über die Spindelmutter 5 eine Vorspannung der Elastomerkugeln 411 zwischen der Spindelmutter 5 und der Verfahrplatte 6 realisiert. Die Spannschrauben 43 werden mit Hilfe von Elastomerscheiben 412 von der Spindelmutter 5 entkoppelt. Das Schraubenspiel der Durchgangsbohrung in der Spindelmutter 5 ist so groß gewählt, dass auch während des Betriebes der Linearachse die Spannschrauben 43 nie in Kontakt mit einer harten metallischen Fläche kommen. Die weitestgehende Entkopplung der Spannschrauben 43 gegenüber der Spindelmutter 5 ist wichtig, da sonst Schwingungen über die Spannschrauben 43 von der Spindelmutter 5 zur Verfahrplatte 6 übertragen werden. Um ein zu starkes Verdrücken der Elastomerscheiben 412 zu verhindern, befindet sich zwischen den Elastomerscheiben 412 und den Köpfen der Spannschrauben 43 jeweils eine Unterlegscheibe 42. Der Vorteil dieser Variante liegt in der Einsparung eines zusätzlichen Teiles und in der Reduzierung des Bauraumes.
Es sind weiterhin verschiedene Kombinationen aus der axialen und der radialen Ausführung möglich. Beispielhaft ist eine zweireihige Ausführung ähnlich einem Axialschrägkugellager in 9 gezeigt.
Hier sind die Elastomerkugeln 411 in einer Kupplungsplatte 7 zwischen einer radialen Ausnehmung in der axialen Fläche 62 der Verfahrplatte 6 und einer radialen Ausnehmung in der Druckplatte 8 eingespannt. Die kegelförmigen Vertiefungen 51, 52 sind in konisch zur Spindelachse 31 orientierte, parallel gegenüberliegende Kegelflächen an der Spindelmutter 5 und einer diese umgebenden axialen Fläche 62 der Verfahrplatte 6 eingebracht. Dabei sind in der axialen Fläche 62 mit zwei gegensätzlich konisch zur Spindelachse 31 orientierten Flächen mit den kegelförmigen Vertiefungen 61 die Elastomerkugeln 411 durch axial eingeschraubte Spannschrauben 43 diagonal vorspannbar.
Die kegelförmigen Vertiefungen 71 sind hier schräg in die Kupplungsplatte 7 eingebracht. Dadurch können die Belastungsverhältnisse an den Elastomerkugeln 411 den jeweiligen Hauptlastrichtungen des Gewindetriebes angepasst werden und eine optimale Krafteinleitung kann eingestellt werden.
10 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante von 3. Sie unterscheidet sich von 3 dahingehend, dass in der Spindelmutter 5 keine kegelförmigen Vertiefungen eingebracht sind, sondern nur die standardmäßigen Durchgangsbohrungen am Mutternflansch. Am Mutternflansch ist eine Kupplungsplatte 7 befestigt, in welche die kegelförmigen Vertiefungen 71 beidseitig in die beidseitig vorhandenen Stirnflächen 54 eingebracht sind.
11 zeigt eine radiale Ausführung der Kupplung 4. Hierbei ist ein Kupplungsring 9 aus einem Innenflansch 92 und einem Außenflansch 93 zusammengesetzt. Der Innenflansch 92 ist als eine besonders gestaltete ringförmige Kupplungsplatte 7 über Befestigungsbohrungen 94 an der Spindelmutter 5 befestigt. Der Innenflansch 92 besitzt auf der äußeren Mantelfläche gleichmäßig verteilt kegelförmige Vertiefungen 91. Um den Innenflansch 92 ist mit entsprechendem radialen Spaltmaß s der Außenflansch 93 geschoben. Der Außenflansch 93 besitzt am Umfang, in gleicher Anzahl und in gleichem Muster, wie am Innenflansch 92 die kegelförmigen Vertiefungen 91 vorgesehen sind, Gewindebohrungen, in denen Druckschrauben 82 mit kegelförmigen Vertiefungen 81 aufgenommen werden. Durch diese Gewindebohrungen hindurch werden die Elastomerkugeln 411 in die kegelförmigen Vertiefungen 91 des Innenflansches 92 eingesetzt und mit den Druckschrauben 82 gleichmäßig vorgespannt. Der Außenflansch 93 ist entweder an der Verfahrplatte 6 befestigt, oder kann auch ein angeformter Teil der Verfahrplatte 6 sein. Diese Bauart der Kupplung 4 hat den Vorteil, dass sie viele Möglichkeiten der Befestigung bietet und sehr kurz aufgebaut ist. Weiterhin kann diese Ausführung sowohl für vertikale als auch für horizontale Linearachsen eingesetzt werden. Die Kupplung 4 kann auch hier Kräfte in allen Raumrichtungen aufnehmen und gleichzeitig Verspannungen des Gewindetriebs flexibel ausgleichen.
12 zeigt eine Abwandlung der radialen Ausführung von 11. Hier wird auf den Innenflansch 92 (als gesonderte Art der Kupplungsplatte 7) verzichtet. Die radialen kegelförmigen Vertiefungen 91 werden direkt in die Spindelmutter 5 eingebracht. Der Vorteil dieser Variante liegt in der Einsparung eines zusätzlichen Kupplungsteiles und in der Reduzierung des Bauraumes.
Bezugszeichenliste

1: Maschinenbett
11: Linearführungsschiene
12: Führungswagen
13: Loslager
2: Antriebseinheit
3: Gewindespindel
31: Spindelachse
4: Kupplung
41: elastisches Kupplungselement
411: Elastomerkugel
412: Elastomerscheibe
42: Unterlegscheibe
43: Spannschraube
44: Befestigungsschraube
5: Spindelmutter
51: kegelförmige Vertiefung (in erster Stirnfläche 53)
52: kegelförmige Vertiefung (in zweiter Stirnfläche 54)
53: erste Stirnfläche
54: zweite Stirnfläche
6: Verfahrplatte
61: kegelförmige Vertiefung (in Verfahrplatte 6)
62: axiale Fläche
7: Kupplungsplatte
71: kegelförmige Vertiefung (in Kupplungsplatte 7)
72: Anschlag
8: Druckplatte
81: kegelförmige Vertiefung (in Druckschraube 82)
82: (radial ausgerichtete) Druckschraube
9: Kupplungsring
91: kegelförmige Vertiefungen (radial im Innenflansch 92)
92: Innenflansch
93: Außenflansch
94: Befestigungsbohrung
α: Kegelwinkel
s: Spaltmaß

Claims

Gewindetrieb mit einer rotatorisch antreibbaren Gewindespindel und einer axial zu dieser linear getriebenen Spindelmutter und mit einem elastischen Kupplungselement zur radial und axial beweglichen Kopplung eines linear zu bewegenden Elements, wobei die Gewindespindel an einem Ende, an dem eine Antriebseinheit angekoppelt ist, ein Festlager und an einem gegenüberliegenden Ende ein Loslager aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das linear zu bewegende Element (6) mit der Spindelmutter (5) axial, radial und tangential elastisch gekoppelt ist, wobei – mindestens drei kegelförmige Vertiefungen (51, 61, 52, 71, 81, 91) gleichverteilt entlang eines Kreises um eine Spindelachse (31) und paarweise entlang von Achsen der kegelförmigen Vertiefungen (51, 61, 52, 71, 81, 91) jeweils in einander gegenüberliegenden Oberflächen (62, 54) zwischen Spindelmutter (5) und linear zu bewegendem Element (6) eingebracht sind, und – rotationssymmetrische elastische Kupplungselemente (41) in die kegelförmigen Vertiefungen (51, 61, 52, 71, 81, 91) eingelegt und zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen (62, 54) mittels gleichverteilter Schraubverbindungen verspannt sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kupplungselemente (41) eine Form aus der Gruppe Rotationsellipsoid, Kugel und Doppelkegel aufweisen.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kupplungselemente (41) mindestens ein Material aus der Gruppe Kautschuk, Polyurethan, Silikon-Kautschuk, Acrylat oder elastisch verformbare Kunststoffe enthalten.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kupplungselemente (41) eine Shore-Härte H zwischen 30 Shore A bis 100 Shore A oder 10 Shore D bis 100 Shore D aufweisen.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kupplungselemente (41) als rotationssymmetrische Elastomerkörper (411) mit einer Shore-Härte H zwischen 60 und 90 Shore A ausgebildet sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (61, 52) in gegenüberliegende Oberflächen (62, 54) der Spindelmutter (5) und einer als linear zu bewegendes Element vorhandenen Verfahrplatte (6) eingebracht sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (61, 52) in orthogonal zur Spindelachse (31) orientierte gegenüberliegende Stirnflächen der Spindelmutter (5) und der Verfahrplatte (6) eingebracht sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (71, 81) in orthogonal zur Spindelachse (31) orientierte gegenüberliegende Stirnflächen (52, 64) zwischen Spindelmutter (5) und der Verfahrplatte (6) sowie zwischen Spindelmutter (5) und einer Druckplatte (8) eingebracht sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (91) in tangential zur Spindelachse (31) orientierte, parallel gegenüberliegende Zylinderflächen von Spindelmutter (5) und einem dieser zugeordneten Flansch (92) eingebracht sind, wobei in einem Außenflansch (93) der Verfahrplatte (6) radial eingeschraubte Stellschrauben (82) die kegelförmige Vertiefung (81) aufweisen.
Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (51, 52) in konisch zur Spindelachse (31) orientierte, parallel gegenüberliegende Kegelflächen an der Spindelmutter (5) und einem diese umgebenden Außenflansch (93) der Verfahrplatte (6) eingebracht sind, wobei im Außenflansch (93) mit zwei gegensätzlich zu denen der Spindelmutter (5) konisch zur Spindelachse (31) orientierten Flächen mit den kegelförmigen Vertiefungen (61) durch axial eingeschraubte Spannschrauben (43) die elastischen Kupplungselemente (41) diagonal vorspannbar sind.
Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spindelmutter (5) und Verfahrplatte (6) eine Kupplungsplatte (7) zur beidseitig elastischen Kopplung zwischen Spindelmutter (5) und Verfahrplatte (6) vorgesehen ist, um vorgefertigte elastische Kupplungen an standardisierte Gewindetriebe koppeln zu können.
Gewindetrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verfahrplatte (6) und Kupplungsplatte (7) die gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen (61, 71) mit eingelegten rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselementen (41, 411) angeordnet sind, während zwischen Kupplungsteil (7) und Spindelmutter (5) Spannschrauben (43) mit ringförmigen elastischen Kupplungselementen (412) für die Vorspannung der rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselemente (41, 411) vorhanden sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spindelmutter (5) und Kupplungsplatte (7) sowie zwischen Kupplungsplatte (7) und axialer Fläche (62) der Verfahrplatte (6) jeweils gegenüberliegende kegelförmige Vertiefungen (51, 61, 52, 71) mit eingelegten rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselementen (41; 411) angeordnet sind, wobei die beidseitig axial von der Spindelmutter (5) angeordneten rotationssymmetrischen elastischen Kupplungselementen (41; 411) in den kegelförmigen Vertiefungen (51, 61, 52, 71) durch axial eingeschraubte Spannschrauben (43) vorspannbar sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (51, 52; 61, 71) einen Kegelwinkel α mit 0° < α < 180° aufweisen, wobei für α → 0 die elastischen Kupplungselemente (41) einen größeren Durchmesser als ein Randkreis der kegelförmigen Vertiefung (51, 52) aufweisen müssen, ansonsten aber kleiner als der Randkreis sind.
Gewindetrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (51, 52; 61, 71) einen Kegelwinkel α mit 60° ≤ α ≤ 120° aufweisen.
Gewindetrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Vertiefungen (51, 52) einen Kegelwinkel α = 90° aufweisen.