DE112004000412T5

DE112004000412T5 - Wälzschneckeneinrichtung

Info

Publication number: DE112004000412T5
Application number: DE112004000412T
Authority: DE
Inventors: Junji Maebashi Minakuchi; Takayuki Maebashi Yabe
Original assignee: NSK Ltd; NSK Precision Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; NSK Precision Co Ltd
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-03-13
Also published as: JP2004278551A; DE112004000412B4; WO2004081414A1; CN1735762A; US20060191367A1; CN100487277C

Abstract

Wälzschneckeneinrichtung, umfassend eine Schneckenwelle mit einer spiralförmigen, inneren Wälzelement-Laufringnut an der äußeren Umfangsoberfläche derselben, eine Mutter mit einer spiralförmigen, äusseren Wälzelement-Laufringnut gegenüber der inneren Wälzelement-Laufringnut an der inneren Umfangsoberfläche derselben, eine Mehrzahl von Wälzelementen, welche sich wälzend zusammen mit der Drehbewegung der Schneckenwelle oder der Mutter durch einen Wälzelement-Wälzkanal zwischen der inneren Wälzelement-Laufringnut und der äusseren Wälzelement-Laufringnut bewegen, und End-Ablenker mit einem Wälzelement-Führungskanal zum Führen der Wälzelemente zu einem Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal, welcher innerhalb der Mutter ausgebildet ist, in welchem eine Zunge zum Einführen der Wälzelemente, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal zu dem Wälzelement-Führungskanal bewegen, an den End-Ablenkern vorgesehen ist, wobei der obere Teil der Zunge in Bogenform relativ zu dem Wälzelement abgefast ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzschneckeneinrichtung, wie eine Kugelschnecke oder eine Wälzschnecke, welche beispielsweise in einer Zuführeinrichtung eines Maschinenwerkzeugs als ein Maschinerieteil zum Umwandeln einer Drehbewegung, wie die von einem Motor, in eine Linearbewegung verwendet wird, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Wälzschneckeneinrichtung vom Intern-Zirkulationstyp.
Technischer Hintergrund
Eine Wälzschneckeneinrichtung, welche beispielsweise in einer Zuführeinrichtung eines Maschinenwerkzeugs verwendet wird, umfasst eine Schneckenwelle mit einer spiralförmigen inneren Wälzelement-Laufringnut an der äußeren Umfangsoberfläche derselben, eine Mutter mit einer spiralförmigen, äusseren Wälzelement-Laufringnut gegenüber der inneren Wälzelement-Laufringnut der Schnekkenwelle an der inneren Umfangsoberfläche derselben, in welcher dann, wenn eines, die Schneckenwelle oder die Mutter sich um die Welle dreht, mehrere Wälzelemente, welche in der Mutter zusammengesetzt sind, sich wälzend durch einen Wälzelement-Wälzkanal bewegen, welcher zwischen der inneren Wälzelement-Laufringnut und der äusseren Wälzelement-Laufringnut ausgebildet ist, und zusammen damit führt die Mutter oder die Schneckenwelle eine Linearbewegung durch.
Die vorstehend beschriebene Wälzschneckeneinrichtung weist ein Wälzelement- Zirkulationsteil für endlose Zirkulation von Wälzelementen auf, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal bewegen, und eine Wälzschneckeneinrichtung vom Innen-Zirkulationstyp, beschrieben in der Beschreibung der Gebrauchsmuster-Registrierung Nr. 3034052 in Japan verwendet einen End-Ablenker 18, wie in den 5A und 5B gezeigt ist, als ein Wälzelement-Zirkulationsteil. Der End-Ablenker 18 weist einen Wälzelement-Führungskanal 19 zum Führen der Wälzelemente auf, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal zu einem Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal bewegen, welcher innerhalb der Mutter ausgebildet ist, und zu einer Zunge 20, in welcher die Wälzelemente, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal bewegen, in Kontakt mit dem oberen Ende der Zunge 20 stehen, und in den Wälzelement-Führungskanal 19 eingeführt werden.
Jedoch weist in der Wälzschneckeneinrichtung, welche in dem vorstehend beschriebenen Dokument offenbart ist, der obere Teil der Zunge eine abgekantete Form auf und unterzieht sich der Auftreffbelastung des Wälzelements an dem abgekanteten Abschnitt. Demgemäß tritt eine Beschädigung, wie Bruch der Zunge des End-Ablenkers, relativ früh auf, wobei manchmal die Haltbarkeit der Wälzschneckeneinrichtung beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des vorstehend beschriebenen Problems erzielt, und beabsichtigt, eine Wälzschneckeneinrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, relativ frühes Auftreten von Beschädigung, wie Bruch der Zungen der End-Ablenker, zu unterdrücken.
Offenbarung der Erfindung
Zur Erzielung der vorstehenden Aufgabe stellt die Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Wälzschneckeneinrichtung bereit, welche eine Schneckenwelle mit einer spiralförmigen, inneren Wälzelement-Laufringnut an der äußeren Umfangsoberfläche derselben, eine Mutter mit einer spiralförmigen, äusseren Wälzelement-Laufringnut gegenüber der inneren Wälzelement-Laufringnut an der inneren Umfangs oberfläche derselben, eine Mehrzahl von Wälzelementen, welche sich wälzend zusammen mit der Drehbewegung der Schneckenwelle oder der Mutter durch einen Wälzelement-Wälzkanal zwischen der inneren Wälzelement-Laufringnut und der äusseren Wälzelement-Laufringnut bewegen, und End-Ablenker mit einem Wälzelement-Führungskanal zum Führen der Wälzelemente zu einem Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal, welcher innerhalb der Mutter ausgebildet ist, umfasst, in welcher eine Zunge zum Einführen der Wälzelemente, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal zu dem Wälzelement-Führungskanal bewegen, an den End-Ablenkern vorgesehen ist, wobei der obere Teil der Zunge in einer Bogenform relativ zu dem Wälzelement abgefast ist.
Mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung tritt das bisher in Punkt-zu-Punkt-Kontakt mit dem oberen Teil der Zunge stehende Wälzelement nun in Fläche-zu-Fläche-Kontakt mit dem oberen Teil der Zunge, und der Kontaktbereich zwischen dem oberen Teil der Zunge und dem Wälzelement vergrößert sich im Vergleich mit dem üblichen Fall. Dies ermöglicht es, die Auftreffbelastung des Wälzelements auf einem relativ großen Bereich aufzunehmen, und da das Lastgewicht pro Einheitsfläche, welche auf den oberen Teil der Zunge ausgeübt wird, gesenkt wird, ist es möglich, das relativ frühe Auftreten von Beschädigung, wie Brechen der Zunge der End-Ablenker, zu unterdrücken. Zukünftig kann das Zurückdrehen der Zunge verhindert werden, wenn das Wälzelement, welches sich wälzend durch den Wälzelement-Rückführdurchgangskanal der Mutter bewegt hat, den Wälzelement-Führungskanal der End-Ablenker verlässt, um so die Lebensdauer des End-Ablenkers zu verbessern.
Die Erfindung nach Anspruch 2 stellt eine Wälzschneckeneinrichtung gemäß Anspruch 1 bereit, wobei der obere Teil der Zunge mit einem Krümmungsradius mit einem Verhältnis relativ zu dem Durchmesser des Wälzelements von 0,015 oder mehr abgefast ist. Mit dem Vorsehen einer solchen Ausbildung ist es möglich, das relativ frühe Auftreten von Beschädigung, wie Brechen der Zunge der End-Ablenker, effektiver zu unterdrücken, wodurch die Haltbarkeit der Wälzschneckeneinrichtung verbessert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht in Axialrichtung einer Wälzschneckeneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Perspektivansicht, welche einen Abschnitt einer Wälzschneckeneinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine Seitenaufrissansicht eines in 2 gezeigten Ablenkers.
4 ist ein Graph, welcher ein Testergebnis für einen Kugelschnecken-Beständigkeitstest zeigt.
5A und 5B sind Perspektivansichten eines End-Ablenkers, welcher in einer bestehenden Wälzschneckeneinrichtung verwendet wird.

11: Schneckenwelle
12: Mutter
13: Kugel
14: innere Wälzelement-Laufringnut
15: äussere Wälzelement-Laufringnut
16: Wälzelement-Rückführdurchgangskanal
17: Wälzelement-Wälzkanal
18: End-Ablenker
19: Wälzelement-Führungskanal
20: Zunge
20a: oberer Teil

Beste Ausführung zur Praktizierung der Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 bis 3 sind Ansichten, welche eine Ausführungsform der Erfindung zeigen. Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Wälzschneckeneinrichtung gemäß dieser Ausführungsform eine Schneckenwelle 11, eine zylindrische Mutter 12, welche sich relativ in der Axialrichtung der Schneckenwelle 11 bewegt, und Kugeln 13 als mehrere Wälzelemente, welche in der Mutter 12 eingesetzt sind.
Die Schneckenwelle 11 weist eine Transversalebene senkrecht zu der Axialrichtung auf, welche als eine kreisförmige Form ausgebildet ist, und eine spiralförmige, innere Wälzelement-Laufringnut 14 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche der Schneckenwelle 11 von dem einen Ende zu dem anderen Ende der Schneckenwelle 11 ausgebildet.
Die Mutter 12 weist eine innere Umfangsoberfläche gegenüber der äußeren Umfangsoberfläche der Schneckenwelle 11 auf, und eine spiralförmige, äussere Wälzelement-Laufringnut 15 ist auf der inneren Umfangsoberfläche der Mutter 12 ausgebildet. Ferner ist die Mutter 12 relativ dick ausgebildet, und ein Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal 16 ist in der Nut 12 in der Axialrichtung der Mutter 12 ausgebildet.
Die innere Wälzelement-Laufringnut 14 und die äussere Wälzelement-Laufringnut 15 sind einander gegenüberliegend, und wenn eines, die Schneckennut 11 oder die Mutter 12, eine Drehbewegung um die Welle herum ausführt, bewegen sich entsprechend die Kugeln 18 wälzend durch den Wälzelement-Walzkanal 17, welcher zwischen der inneren Wälzelement-Laufringnut 14 und der äusseren Wälzelement-Laufringnut 15 ausgebildet ist.
Ein Paar von End-Ablenkern 18 für infinite Zirkulation der Kugeln 18 sind an beiden Enden der Mutter 12 angefügt. Die End-Ablenker 18 weisen jeweils einen Wälzelement-Führungskanal 19 (siehe 1) auf, so dass die Kugeln 18, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal 17 bewegen, durch den Wälzelement-Führungskanal 19 eingeleitet werden, und in den Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal 16 der Mutter 12 eingeleitet werden. Ferner sind die End-Ablenker 18 beispielsweise aus einem Kunstharzmaterial durch Spritzgießen in vorbestimmter Form ausgebildet, und jeder der End-Ablenker 18 ist mit einer Zunge 20 zum Einführen der Kugeln 18 versehen, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal 17 in den Wälzelement-Führungskanal 19 bewegen.
Die Zunge 20 ist aus einem Kunstharzmaterial integral mit dem End-Ablenker 18 ausgebildet. Die Zunge 20 weist ferner ein Oberteil 20a für ein Aufnehmen der Auftreffbelastung von den Kugeln 18 auf, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal 17 bewegen, und der obere Teil 20a ist in Bogenform relativ zu der Kugel 13 mit einem Kurvenradius R abgefast, welcher beispielsweise die Holing Relation erfüllt: R/Dw 0,015 (1)wobei DW: Kugeldurchmesser.
Wie vorstehend beschrieben, wird nun, wenn der obere Teil 20a der Zunge 20 in die Bogenform relativ zu der Kugel 13 abgefast wird, die Kugel 13, welche bisher in Punkt-zu-Punkt-Kontakt mit dem oberen Teil 20a der Zunge 20 stand in Fläche-zu-Fläche-Kontakt mit dem oberen Teil 20a der Zunge 20 gebracht, so dass der Kontaktbereich zwischen dem oberen Teil 20a der Zunge 20 und der Kugel 13 sich über das übliche hinaus vergrößert. Da dies ermöglicht, die Auftreffbelastung der Kugel 13 in einem relativ großen Bereich zu empfangen und das Lastgewicht pro Einheitsfläche, welches auf den oberen Teil 20a der Zunge 20 ausgeübt wird, gesenkt wird, ist es möglich, das relativ frühe Auftreten von Beschädigung, wie ein Bruch der Zunge 20 des End-Ablenkers 18 zu unterdrücken.
Wenn ferner der obere Teil 20a der Zunge 20 in eine Bogenform relativ zu der Kugel 13 abgefast wird, kann ein Zurückdrehen der Zunge 20, sowie die Kugel 13 wälzend durch den Wälzelement-Rückführdurchgangskanal 16 der Mutter 12 die Wälzelement-Führungskanäle 19 der End-Ablenker 18 verlässt, verhindert werden, um das Leben bzw. die Lebensdauer der End-Ablenker 18 zu verbessern.
Nun ist der Grund dafür, den Krümmungsradius R für den oberen Teil 20a der Zunge relativ zu dem Durchmesser Dw der Kugel 18 zu: R/Dw 0,015 festzulegen unter Bezugnahme auf Tabelle 1 und 5A und 5B, zu beschreiben.
Um die Relation zwischen dem Krümmungsradius R des oberen Teils 20a der Zunge und dem Kugeldurchmesser Dw zu untersuchen, verwendeten die vorliegenden Erfinder Ablenker TP 1 bis TP 7 mit Spezifikationen, welche in Tabelle 1 gezeigt sind, als Proben und führten einen Kugelschnecken-Beständigkeitstest unter den Testbedingungen des Benutzens von Kugelschnecken mit dem Namen von NSK-Kugelschnecke (Kugelschnecken-Modell Nr.: 40 × 40 × 1300) unter Verwendung eines Testers von Kugelschnecken-Hochgeschwindigkeits-Tester, hergestellt durch NSK, bei der Testdrehzahl von 1000 min^–1 und 7500 min^–1, bei einem Hub von 1000 mm unter Verwendung von Schmierfett Albania Nr. 2 (Showa Shell Petroleum) durch. Dann wurde eine Laufdistanz, bis eine Beschädigung beobachtet wurde, für die Zungen der End-Ablenker TP 1 bis TP 7 gemessen, und die Lebensdauer für jeden der End-Ablenker wurde auf der Grundlage der Laufdistanz ausgewertet, bei welcher eine Beschädigung des End-Deflektors der Probe Nr. TP 1 (bei einer Drehzahl von 7500 min^–1) als Bezugsgröße auftrat. Die Auswerteergebnisse sind in 4 gezeigt.
Tabelle 1
Wie aus 4 ersichtlich, kann gesehen werden, dass in einem Fall, in welchem das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius R für den oberen Teil 20a der Zunge und dem Kugeldurchmesser Dw vorgesehen wird als: R/Dw 0,015, das Verhältnis der Laufdistanz, bis die Beschädigung der Zunge auftritt, einen Wert zeigt, welcher so hoch ist wie 2,0 oder mehr, wohingegen in einem Fall, in welchem das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius R für den oberen Teil 20a der Zunge und dem Kugeldurchmesser Dw vorgesehen wird als: R/Dw < 0,015, das Verhältnis der Laufdistanz, bis die Beschädigung der Zunge auftritt, einen Wert zeigt, der so niedrig ist wie 2,0 oder weniger.
Dementsprechend ist durch Abfasen des oberen Teils 20a der Zunge 20 mit einem Krümmungsradius mit dem Verhältnis relativ zu dem Durchmesser der Kugel 13 von 0,015 oder mehr es möglich, das relativ frühe Auftreten einer Beschädigung, wie Bruch der Zunge 20 des End-Ablenkers 18, wirksamer zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist es, während die End-Ablenker aus dem Kunstharzmaterial in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ausgebildet ist, nicht stets notwendig, die End-Ablenker aus dem Kunstharzmaterial herzustellen. Ferner ist sie, während die Kugel als ein Beispiel des Wälzelements in dieser Ausführungsform gezeigt wird, nicht auf die Kugel beschränkt, sondern kann ebenso eine Walze sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, wird in der Wälzschneckeneinrichtung gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 das Wälzelement, welches bisher in Punkt-zu-Punkt-Berührung mit dem oberen Teil der Zunge stand, nun in Fläche-zu-Fläche-Berührung mit dem oberen Teil der Zunge gebracht, und der Kontaktbereich zwischen dem oberen Teil der Zunge und dem Wälzelement auf mehr als das übliche vergrößert. Da dies ermöglicht, die Auftreffbelastung des Wälzelements in einem relativ großen Bereich zu empfangen und das belastende Gewicht pro Einheitsfläche, welches auf den oberen Teil der Zunge ausgeübt wird, gesenkt wird, ist es möglich, das relativ frühe Auftreten von Beschädigung, wie Bruch der Zungen der End-Ablenker, zu unterdrücken. Ferner kann das Zurückdrehen der Zunge, wenn das Wälzelement, welches sich durch den Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal der Mutter wälzend bewegte, die Wälzelement-Führungskanäle der End-Ablenker verlässt, verhindert werden, um die Lebensdauer der End-Ablenker zu verbessern.
Gemäß der Wälzschneckeneinrichtung der Erfindung nach Anspruch 2 ist es möglich, das relativ frühe Auftreten von Beschädigung, wie Bruch auf den Zungen der End-Ablenker, effektiver zu unterdrücken.
Zusammenfassung
Eine Wälzschneckeneinrichtung, welche in der Lage ist, das relativ frühe Auftreten von Beschädigung, wie Bruch auf der Zunge eines End-Ablenkers, zu unterdrükken, wobei der obere Teil 20a der Zunge 20, welcher durch eine Kugel 13 als ein Wälzelement getroffen wird, in Bogenform abgefast ist, um die Kontaktfläche des oberen Teils 20a der Zunge 20 mit der Kugel 13 zu vergrößern.

Claims

Wälzschneckeneinrichtung, umfassend eine Schneckenwelle mit einer spiralförmigen, inneren Wälzelement-Laufringnut an der äußeren Umfangsoberfläche derselben, eine Mutter mit einer spiralförmigen, äusseren Wälzelement-Laufringnut gegenüber der inneren Wälzelement-Laufringnut an der inneren Umfangsoberfläche derselben, eine Mehrzahl von Wälzelementen, welche sich wälzend zusammen mit der Drehbewegung der Schneckenwelle oder der Mutter durch einen Wälzelement-Wälzkanal zwischen der inneren Wälzelement-Laufringnut und der äusseren Wälzelement-Laufringnut bewegen, und End-Ablenker mit einem Wälzelement-Führungskanal zum Führen der Wälzelemente zu einem Wälzelement-Rücklaufdurchgangskanal, welcher innerhalb der Mutter ausgebildet ist, in welchem eine Zunge zum Einführen der Wälzelemente, welche sich wälzend durch den Wälzelement-Wälzkanal zu dem Wälzelement-Führungskanal bewegen, an den End-Ablenkern vorgesehen ist, wobei der obere Teil der Zunge in Bogenform relativ zu dem Wälzelement abgefast ist.
Schneckeneinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der obere Teil der Zunge mit einem Krümmungsradius abgefast ist, welcher ein Verhältnis relativ zu dem Durchmesser des Wälzelements von 0,015 oder mehr aufweist.