DE10222522A1 - Schraubgetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung mittels einer zweiteilig ausgebildeten Gewindespindel (1) und einem diese umschließenden Mutternkörper (5), wobei die Gewindespindel (1) aus einem dem Mutternkörper (5) tragenden Spindelkörper (1.1) und einem Antriebszapfen (1.2) besteht, der mit einem Drehantrieb verbunden ist und den Spindelkörper (1.1) um seine Drehachse (4) in Rotation versetzt. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist der Antriebszapfen (1.2) an einem Ende ein Kupplungselement (7) in Form einer lösbaren Spannvorrichtung auf, das die Mantelfläche des Spindelkörpers (1.1) kraftschlüssig umschließt und im Anschluß an das Kupplungselement (7) ist auf dem Antriebszapfen (1.2) ein Wälzlager (8) angeordnet, wobei eine aus Antriebszapfen (1.2), Kupplungselement (7) und Wälzlager (8) bestehende unverlierbare Baueinheit gebildet ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung mittels einer zweiteilig ausgebildeten Gewindespindel und einer diese umschließenden Spindelmutter, wobei die Gewindespindel aus einem die Spindelmutter tragenden Spindelkörper und einem Antriebszapfen besteht, der mit einem Drehantrieb verbunden ist und den Spindelkörper um seine Drehachse in Rotation versetzt.
• Hintergrund der Erfindung
• Derartige Getriebe zur Umwandlung einer rotatorischen in eine geradlinige Bewegung sind schon seit langem vorbekannt und werden in elektromechanischen Linearachsantrieben eingesetzt. Ein solches dem Fachmann hinlänglich bekanntes Schraubgetriebe ist beispielhaft in der DE-AS 20 22 221 vorbeschrieben.
• Nun sind insbesondere im Bereich Sondermaschinenbau Gewindespindeln erforderlich, die den unterschiedlichsten Anwendungsfällen genügen müssen und demzufolge auch nach gegebenen konstruktiven Vorgaben eine unterschiedliche Länge aufweisen. Um zu vermeiden, dass jede benötigte Spindel bestimmter Länge als Einzelstück beim Hersteller geordert werden muss, sind zusammengesetzte Spindeln bekannt geworden.
• So ist beispielsweise aus der US 4,569,241 eine zweiteilige Spindel bekannt, die aus einem die Spindelmutter tragenden Spindelkörper und einem Antriebszapfen besteht. Spindelkörper und Antriebszapfen sind derart verbunden, dass ein Vorsprung des einen Teils in eine Ausnehmung des anderen Teils eingreift, wobei beide Teile durch eine Presspassung oder durch einen Schweißvorgang aneinander gehalten sind. Hält man jetzt verschieden lange Antriebszapfen auf Lager, so kann durch deren Kombination mit einem Spindelkörper eine Spindel mit gewünschter Längenausdehnung zusammengebaut werden.
• Nachteilig dabei ist, dass eine nach diesem Stand der Technik zusammengesetzte Spindel in der Herstellung sehr aufwendig ist, weil Vorsprung des einen und Ausnehmung des anderen Teils sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Es ist weiter von Nachteil, dass zur Einstellung der gewünschten Spindellänge verschieden lange Antriebszapfen auf Lager zu halten sind, weil der Spindelkörper nach dem Ablängen zur Herstellung der Verbindung bearbeitet werden muß.
• Nun ist zwar in diesem Zusammenhang aus der DE 37 00 430 C2 ein Kugelgewindetrieb bekannt geworden, dessen Gewindespindel über eine Verbindungskupplung mit einem Drehantrieb verbunden ist. Dies erfolgt derart, dass die Welle eines Elektromotors und die Gewindespindel über ein rotationssymmetrisches Hohlteil verbunden sind, das mit seiner Aufnahmebohrung die Welle des Elektromotors und die Gewindespindel umschließt. Motorwelle und Gewindespindel sind im Hohlteil mittels Presspassung gehalten. Abgesehen von der sehr aufwendigen, nicht lösbaren Fixierung von Motorwelle und Gewindespindel im Verbindungsteil kann der Fachmann dieser Vorveröffentlichung keinerlei Hinweis auf eine variable Spindellänge entnehmen.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Schraubgetriebe bereitzustellen, bei dem unterschiedlich lange Gewindespindeln einschließlich Lagerung ohne erheblichen fertigungstechnischen Aufwand realisierbar sind.
• Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass der Antriebszapfen mit einem die Mantelfläche des Spindelkörpers umschließenden Kupplungselement verbunden ist und im Anschluß an das Kupplungselement auf dem Antriebszapfen ein Wälzlager angeordnet ist, wobei eine aus Antriebszapfen, Kupplungselement und Wälzlager bestehende unverlierbare Baueinheit gebildet ist.
• Dieses mit dem Antriebszapfen verbundene Kupplungselement ermöglicht es, dass der Spindelkörper beim Anwender als Meterware vorrätig gehalten werden kann, von dieser ein Stück abgelängt und mit dem Antriebszapfen zur gewünschten Spindellänge verbindbar ist. Auf diese Weise ist durch das Ablängen von der Meterware Spindelkörper eine Reihe von Spindeln unterschiedlicher Länge in einfacher Weise herstellbar. Ein aufwendiges Bearbeiten beider Teile entfällt, da das Kupplungselement den Spindelkörper an seiner unbearbeiteten Mantelfläche umschließt. Das auf die spätere Gesamtlänge der Spindel abgestimmte Ablängen von der Meterware Spindelkörper macht eine Vorratshaltung von Spindelkörper unterschiedlicher Ausdehnung als weiteren wesentlichen Vorteil entbehrlich. An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Sinne der Erfindung der Begriff "lösbare Spannvorrichtung" weit auszulegen ist, d. h., es sollen alle dem Fachmann bekannten Spannvorrichtungen unter den Erfindungsgedanken fallen. Die lösbaren Spannvorrichtungen haben den Vorteil, dass auch eine Demontage der zusammengesetzten Gewindespindel in einfacher Weise möglich ist.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass durch die Anordnung des Wälzlagers auf dem Antriebszapfen auch die Lagerung der Gewindespindel wesentlich vereinfacht ist. Darüberhinaus können Antriebszapfen mit aufgesetztem Wälzlager und Kupplungselement auch in einfacher Weise als eine komplette Baueinheit gehandhabt werden. Auch der Begriff Wälzlager ist im Sinne der Erfindung weit auszulegen, d. h., es sollen alle dem Fachmann bekannten und geeigneten Spindellagerungen unter den Erfindungsgedanken fallen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.
• So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Wälzlager auf dem Antriebszapfen mit Hilfe einer Mutter gehalten ist, die mit einem Innengewinde in ein Außengewinde des Antriebszapfens eingreift. Diese lösbare Anordnung des Wälzlagers auf dem Antriebszapfen erleichtert die Montage bzw. Demontage der Baugruppe.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 3 soll zum Eingreifen eines Schlüssels die Mutter wenigstens an einer Umfangsstelle mit einer axial verlaufenden Nut versehen sein.
• In Weiterentwicklung der Erfindung ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, dass zur sicheren Festlegung des Wälzlagers auf dem Antriebszapfen die Mutter mit einer Verdrehsicherung ausgestattet ist.
• Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal nach Anspruch 5 soll das Wälzlager Befestigungsmittel zur Fixierung an einer Anschlußkonstruktion aufweisen.
• Eine spezielle Ausbildung des Wälzlagers geht aus Anspruch 6 hervor. Danach soll dieses aus zwei in axialer Richtung hintereinander angeordneten Rillenkugellagern bestehen, die an ihrer Mantelfläche von einer spanlos geformten Hülse aufgenommen sind, wobei die Hülse an einem Ende einen radial nach innen weisenden, die Stirnfläche des einen Rillenkugellagers überdeckenden Vorsprung und am anderen Ende einen radial nach außen gerichteten Flansch aufweist, der mit durchgehenden Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben versehen ist.
• Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung ist in Anspruch 7 beschrieben. Danach soll das Kupplungselement in Form einer lösbaren Spannvorrichtung ausgebildet sein, das die Mantelfläche des Spindelkörpers kraftschlüssig umschließt.
• Schließlich geht aus Anspruch 8 eine speziell ausgebildete Spannvorrichtung hervor. Danach soll die Mantelfläche des Spindelkörpers von einer mit einem ersten Druckring verbundenen geschlitzten Spannhülse umschlossen sein, deren elastische Spannsegmente eine konische Mantelfläche aufweisen, über die ein zweiter Druckring mit einer komplementären inneren Mantelfläche aufgeschoben ist, der mittels axial verlaufender, im ersten Druckring angeordneter Spannschrauben gegen die Spannhülse verspannbar ist, wobei der erste Druckring mit dem Antriebszapfen einstückig ausgebildet ist.
• Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Ausbildung eines Wälzschraubtriebes,
• Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebszapfen einschließlich Kupplungselement und Wälzlager
• Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Erfindung gemäß Fig. 2 und
• Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Kupplungselementes.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
• Der in Fig. 1 dargestellte Wälzschraubtrieb umfasst die aus Spindelkörper 1.1 und Antriebszapfen 1.2 bestehende Gewindespindel 1, die in einem Festlager 2 und einem Loslager 3 gehalten ist. Der zum Festlager 2 hin vorgesehene Antriebszapfen 1.2 der Gewindespindel 1 dient zum Anschluss eines Drehantriebes, der die Gewindespindel 1 um ihre Drehachse 4 in Rotation versetzt. Der Spindelkörper 1.1 wird durch einen Mutternkörper 5 umschlossen. Dieser Mutternkörper 5 wiederum ist an einen Schlitten 6 angeschlossen, zu dessen geradliniger Vorschubbewegung er bei Rotation der Gewindespindel 1 dient. Die Figur macht deutlich, dass abhängig von den konstruktiven Vorgaben der Anordnung der Gewindespindel 1 in einem nicht dargestellten Gehäuse diese durchaus unterschiedliche Längen aufweisen kann. Hier setzt nun die erfindungsgemäße Lösung an.
• Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, ist der Antriebszapfen 1.2 einstückig mit dem ersten Druckring 7.2 eines Kupplungselementes 7 verbunden, von dem wiederum die Spannhülse 7.1 ausgeht, deren vier elastische Spannsegmente 7.1.1 durch axial verlaufende Schlitze voneinander getrennt sind und eine konische Mantelfläche aufweisen. Der erste Druckring 7.2 ist mit nicht bezeichneten axial verlaufenden Aufnahmebohrungen versehen. Zum Kupplungselement 7 gehört weiter der zweite Druckring 7.3, der eine zu den konischen Mantelflächen der Spannsegmente 7.1.1 komplementäre konische innere Mantelfläche 7.3.1 besitzt. Dieser zweite Druckring 7.3 wird mit seiner Aufnahmebohrung auf ein entsprechend abgelängtes Teil eines Spindelkörpers 1.1 aufgeschoben. Anschließend wird dieser Spindelkörper 1.1 in die Aufnahmeöffnung der Spannhülse 7.1 eingeführt. Danach wird der zweite Druckring 7.3 auf die Spannhülse 7.1 aufgeschoben, wobei seine konische innere Mantelfläche 7.3.1 die Spannsegmente 7.1.1 über deren konische Mantelflächen an der Mantelfläche des Spindelkörpers 1.1 zur Anlage bringt. Durch Anziehen der Befestigungsschrauben 7.4 im ersten Druckring 7.2 wird der zweite Druckring 7.3 in Richtung des ersten Druckringes 7.2 axial bewegt und sorgt nach Festziehen der Befestigungsschrauben 7.4 für einen kraftschlüssigen Sitz des Spindelkörpers 1.1 in der Spannhülse 7.1. Die Demontage der aus Spindelkörper 1.1 und Antriebszapfen 1.2 zusammengesetzten Spindel 1 lässt sich durch Lösen der Befestigungsschrauben 7.4 und Abziehen des zweiten Druckringes 7.3 von der Spannhülse 7.1 ebenfalls in einfacher Weise bewerkstelligen.
• Wie die Fig. 2 und 3 weiter zeigen, ist im Anschluß an den ersten Druckring 7.2 auf den Antriebszapfen 1.2 ein Wälzlager 8 aufgesetzt, das aus zwei in axialer Richtung hintereinander angeordneten Rillenkugellagern 8.1 besteht, die an ihrer Mantelfläche von einer spanlos geformten Hülse 8.2 aufgenommen sind. Diese ist am rechtsseitigen Ende mit einem radial nach innen weisenden Vorsprung 8.2.1 versehen, der das rechtsseitige Rillenkugellager 8.1 überdeckt. Linksseitig ist die Hülse 8.2 mit einem zusammengesetzten radial nach außen gerichteten Flansch 8.2.2 versehen, der mit durchgehenden Bohrungen 8.2.2.1 zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsschrauben versehen ist. Auf diese Weise kann die aus Antriebszapfen 1.2, Wälzlager 8 und Kupplungselement 7 zusammengesetzte Baueinheit unkompliziert mit einer Anschlußkonstruktion verbunden werden.
• Wie die Fig. 2 und 3 auch zeigen, ist das zusammengesetzte auf den Antriebszapfen 1.2 aufgeschobene Wälzlager 8 mit Hilfe einer Mutter 9 gehalten, die mit ihrem Innengewinde in ein Außengewinde 1.2.1 des Antriebszapfens 1.2 eingreift. Die Mutter 9 ist an ihrer Mantelfläche mit vier gleichmäßig voneinander beabstandeten axial verlaufenden Nuten 9.1 versehen, die das Anziehen durch Eingriff eines Schlüssels erleichtern sollen. Darüberhinaus weist die Mutter 9 eine sie durchsetzende Feststellschraube 9.2 auf, die nach der gewünschten axialen Positionierung der Mutter 9 auf dem Antriebszapfen 1.2 deren Verdrehen verhindert. Bezugszeichen 1 Gewindespindel
  1.1 Spindelkörper
  1.2 Antriebszapfen
  1.2.1 Außengewinde
  2 Festlager
  3 Loslager
  4 Drehachse
  5 Mutternkörper
  6 Schlitten
  7 Kupplungselement
  7.1 Spannhülse
  7.1.1 Spannsegment
  7.2 erster Druckring
  7.3 zweiter Druckring
  7.3.1 konische Mantelfläche
  7.4 Spannschraube
  8 Wälzlager
  8.1 Rillenkugellager
  8.2 Hülse
  8.2.1 Vorsprung
  8.2.2 Flansch
  8.2.2.1 Bohrung
  9 Mutter
  9.1 Nut
  9.2 Feststellschraube
  

Claims (8)

1. Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung mittels einer zweiteilig ausgebildeten Gewindespindel (1) und einem diese umschließenden Mutternkörper (5), wobei die Gewindespindel (1) aus einem den Mutternkörper (5) tragenden Spindelkörper (1.1) und einem Antriebszapfen (1.2) besteht, der mit einem Drehantrieb verbunden ist und den Spindelkörper (1.1) um seine Drehachse in Rotation versetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebszapfen (1.2) mit einem die Mantelfläche des Spindelkörpers (1.1) umschließenden Kupplungselement (7) verbunden ist und im Anschluß an das Kupplungselement (7) auf dem Antriebszapfen (1.2) ein Wälzlager (8) angeordnet ist, wobei eine aus Antriebszapfen (1.2), Kupplungselement (7) und Wälzlager (8) bestehende unverlierbare Baueinheit gebildet ist.

2. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (8) auf dem Antriebszapfen (1.2) mit Hilfe einer Mutter (9) gehalten ist, die mit einem Innengewinde in ein Außengewinde (1.2.1) des Antriebszapfens (1.2) eingreift.

3. Schraubgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (9) wenigstens an einer Umfangsstelle mit einer axial verlaufenden Nut (9.1) versehen ist.

4. Schraubgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (9) mit einer Verdrehsicherung (9.2) versehen ist.

5. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (8) mit Befestigungsmitteln zur Fixierung an einer Anschlußkonstruktion versehen ist.

6. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (8) aus zwei in axialer Richtung hintereinander angeordneten Rillenkugellagern (8.1) besteht, die an ihrer Mantelfläche von einer spanlos geformten Hülse (8.2) aufgenommen sind, wobei die Hülse (8.2) an einem Ende einen radial nach innen weisenden, die Stirnfläche des einen Rillenkugellagers (8.1) überdeckenden Vorsprung (8.2.1) und am anderen Ende einen radial nach außen gerichteten Flansch (8.2.2) aufweist, der mit durchgehenden Bohrungen (8.2.2.1) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben versehen ist.

7. Schraubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (7) in Form einer lösbaren Spannvorrichtung ausgebildet ist, das die Mantelfläche des Spindelkörpers (1.1) kraftschlüssig umschließt.

8. Schraubgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Spindelkörpers (1.1) von einer mit einem ersten Druckring (7.2) verbundenen geschlitzten Spannhülse (7.1) umschlossen ist, deren elastische Spannsegmente (7.1.1) eine konische Mantelfläche aufweisen, über die ein zweiter Druckring (7.3) mit einer komplementären inneren Mantelfläche (7.3.1) aufgeschoben ist, der mittels axial verlaufender, im ersten Druckring (7.2) angeordneter Spannschrauben (7.4) gegen die Spannhülse (7.1) verspannbar ist, wobei der erste Druckring (7.2) mit dem Antriebszapfen (1.2) einstückig ausgebildet ist.