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Schraubenspindeltrieb Die Erfindung betrifft einer. Schraubenspindeltrieb
mit einer Hub@spiRd,el, die von seiner Antriebsmutter getragen wird, .die
sich drehbar auf ,dem Boden eines Gehäuses abstützt, und mit seiner im Abstand über
der Antriebsmutter auf die Spindel aufgeschraubten, mit der Antriebsmutter drehfest
verbundenen und zu dieser axial verschieblichen Hilfsmutter, deren Oberkante durch
die Innenbohrung einer von .oben auf das Gehäuse aufgeschraubten Schraubkappe von
außen sichtbar ist, wobei durcl1 visuellen Vergleich der Stellung der Hilfsmutter
zur Schraubkappe die Abnutzung des Gewindes der Antriebsmutter feststehbar ist.
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Bekannte Schraubenspindeltriebe verwenden eine Hubspindel und eine
darauf laufende Antriebsxnutter, die durch einen Schneckentrieb gedreht wird, der
in bekannter Weise senkrecht zu der Hubspindel angeordnet ist. Derartige Schraubenspindeltriebe
fänden in großem Maße bei der Papierverarbeitung Anwendung, in Gießereien, bei Raketenbasen
und auf .dem großen Anwendungsgebiet,auf dem genaue Einstellungen gewünscht sind.
Bei ,den meisten derartigen Schraubenspindeltrioben besteht die Antriebsmutter aus
relativ weichem Material, wie beispielsweise Aluminiusnbxonze, während die Hubspindel
und das Schneckenrad .des Schneckentriebes aus einem warmgehärteten Stahl bestehen..
Notwendigerweise unterliegt das Innengewinde der Antriebs mutter einer Abnutzung,
wodurch sich ,ein Spiel oder ein Bewegungsverlust ,indem Trieb .ergibt, wenn eine
Umkehrung der Last von Zug auf Druck oder umgekehrt auftritt.
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Es, sind bereits Versuche unternommen worden, das Spiel durch Einstellung
zu beseitigen. Gemäß einer bekannten Ausführungsfarm ist da die Antriebsmutter bildende
Schneckenrad in zwei Hälften aufgeteilt und so verspannt, daß es klemmt, .wenn die
Gewindegänge der Hubspindel durch fortlaufende Einstellung eingreifen..Eine solche
Ausführung leidet unter -dem wesentlichen Nachteil, daß der richtige Eingriff der
Zähne des Schneckenrades mit der Schnecke verlorengeht, so daß der Druck auf die
Zähne läufig um 100% zunimmt. Zusätzlich kann eine falsche Einstellung zwischen
den beiden Hälften es aufgeteilten Schneckenrades auftreten, was, zu einer zusätzlichen
Reibungsbelastung .führt. In dem Fall, daß -die Gewindebelastung -auf beide Teile
der Hälftendes Schneckenrades gleiehmäßig,st, ist kein Sicherheitsfaktor für den
Fall mehr vorhanden, daß die Gewindegänge abgenutzt sind. Darüber hinaus bringt
das Aufteilen der Antriebsmutter ebenso wie andere bekannte Einrichtungen mit äußeren
Anschlagen u. dgl. eine Erhöhung der Bearbeitungs-und Montagekosten mit sich, so
daß die Gesamtherstellungskosten des Schneckentriebes erhöht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieser bekannten
Schraubenspindeltriebe zu vermeiden.
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Die exfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß sich
die Hilfsmutter von innen an der Schraubkappe abstützt und daß die sichtbare Oberkante
der Hilfsmutter mit der Oberkante der Schraubkappe fluchtet, wenn die Schraubkappe
bis zum Verschwinden jeglichen Spiels lyerabgeschraubt ist.
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Gemäß -der Erfindung bleibt die Antriebsmutter, dieliäufig auch .gleichzeitig
Schneckenrad ist, in .ihren Abmessungen -und in ihrer Form unverändert, sie hat
genau die Größe, wie sie für die Tragfähigkeit des Schraubenspindeltriebs erforderlich
ist. Das obere ,Drucklager greift nicht wie bei dem geschilderten bekannten Spindeltrieb
direkt an die tragende Antriebsmutter an, sondern vielmehr an die Hilfsmutter, wodurch
sich:,de Möglichkeit zur Spielnachstellung ergibt. Darüber hinaus ist jedoch die
besondere Länge ,der Hilfsmutter nach oben hin .von Bedeutung, sie ist nämlich so
bemessen, daß . die Oberkante der Hilfsmutter genau mit .der Oberfläche oder Qberkante.
der Schraubkappe fluchtet, wenn die Schraubkappe so nachgestellt ist, daß kein Spiel
vorhanden ist. Sinkt die Oberkante nur geringfügig infolge Abnutzung ab, so ist
auch dieses geringfügige
Absinken deutlich erkennbar, weil die Oberkante
der Hilfsmutter nicht mehr mit der Oberkante der Schraubkappe fluchtet.-Durch Auflegen
eines einfachen Lineals können selbst geringste Höhenunterschiede und damit geringste
Spiele festgestellt werden. Die Nachstellung erfolgt dann so, d'aß die Schraubkappe
so weit abwärts geschraubt wird, bis die beiden genannten Flächen wieder fluchten.
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Wegen der genauen Kontrollmöglichkeit ist es auch ohne weiteres möglich
festzustellen, ob die Schraubkappe zu weit abgeschraubt und .damit das Spiel zu
stramm eingestellt ist. Bei zu strammer Einstellung steht nämlich die Oberkante
der Hilfsmutter etwas. über die Oberkante der Schraubkappe vor. Die Ursache dafür
kann -einmal darin liegen, daß das umbedingt erforderliche Spiel unterschritten
ist, oder weil bei zu strammem Anziehen der Schraubkappe nach völligem Verschwinden
des. Spiels die Teile etwas-elastisch nachgeben.
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Neben den Vorteilen der deutlichen Anzeige von Abnutzung und Spiel
und :der einfach durchzuführenden Nachstellung ist auch gleichzeitig der Vorteil
vorhanden, daß bei extrem hoher Abnutzung der Gewindegänge derAntriebsmutter und-
bei dadurch erfolgendem Brecheni der verbleibenden Gewindegangsrestedie Hubspindel
nicht völlig unter der aufliegenden Last absinkt, die dabei ebenfalls mit herabstürzen
würde, -viehmehr kommt in einem solchen Fall die Hilfsmutter zum Trägen, die normalerweise
nicht .oder kaum belastet ist. In einem solchen Grenzfall würde sich die Hilfsmutter
auf die Antriebsmutter auflegen und bis zum Auswechseln die Funktion der Antriebsmutter
übernehmen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der gegenseitige axiale
Abstand zwischen Antriebs- und Hilfsmutter entsprechend der maximal zulässigen Abnutzung
bemessen. Das bedeutet, daß ein Nachstellen nur in dem Maße möglich ist, wie die
Abnutzung zulässig ist. Bei Abnutzung über das zulässige Maß hinaus liegt die Hilfsmutter
auf der Antriebsmutter auf und kommt dadurch ebenfalls zum Tragen, so daß zusätzlich
zu den übermäßig abgenutzten Gewindegängen der 1@ntriebsmutter auch noch die Gewindegänge
der Hilfsmutter zum Tragen kommen, so daß .die Gesamttragfläche vergrößert ist.
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Die drehfeste Verbindung von Hilfsmutter und Antriebsmutter erfolgt
zweckmäßigerweise durch Antriebsstifte, die beispielsweise in der Hilfsmutter fest
eingepreßt sein und in axiale Löcher der Antriebsmutter eingreifen mögen. Außerdem
können in zweckmäßiger Weise Hilfsmutter und Antriebsmutter sich mit axialem Kragen
und einer Schulter übergreifen, so daß sie gegenseitig radial geführt sind.
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An Hand eines in .der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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F i g.1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schraubenspindeltriebs
mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Vermeidung von Spiel; F i g. 2 zeigt
eine Draufsicht auf den Schraubenspindeltrieb gemäß F i g. 1; F i g. 3 ist eine
seitliche Schnittansicht-3-3 der F i g. 2, wobei der Schnitt entlang der Achse der
Spindel läuft; F i g. 4 ist eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung
der Zuordnung zwischen Spindel, Einrichtung zur Vermeidung von Spiel, Verbindungsstiften
und Antriebsmutter; F i g. 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Antriebsmutter
mit der Einrichtung zur Vermeidung von Spiel; F i g. 6 ist ein vergrößerter Querschnitt
durch die Antriebsmutter mit den Einrichtungen zum Zusammenspiel mit der Einrichtung
zur Vermeidung von Spiel; F i g. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Schraubkappe
für den Schraubenspindeltrieb.
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Die äußere Form des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ergibt
sich aus den F i g. 1 und 2. Dort ist ein Schraubenspindeltrieb 10 erkennbar. Der
Schraubenspindeltri.eb 10 trägt eine Last auf einer Stützplatte 12, welche wiederum
auf einer Hubspindel 14 ruht. Die Hubspindel 14 ragt in eine Schraubkappe 18 und
.erstreckt sich durch den Boden eines Gehäuses 16 und ist schließlich von einer
Rohrkappe 24 umgeben, die die Hubspindel schützt. Die Schraubkappe 18 nimmt den
oberen Teil der Hubspindel 14 :auf und dient außerdem zur Einstellung des Spiels
in einer Weise, die nachfolgend genauer beschrieben werden soll. Eine Schneckenwelle
20 ist senkrecht zu der Hubspindel 14 und im Abstand dazu angeordnet und ist ebenfalls
durch einen Teil des Gehäuses geführt. Eine Basis 22 dient zur Befestigung .des
Schraubenspindeltriebs an irgendeinem passenden Tisch, einer passenden Plattform
od. dgl. Ist die Stützplatte 12 nicht an einem Werkstück mittels Löchern 80 befestigt,
kann es erforderlich sein, die Hubspindel 14 in dem Gehäuse 16 oder sonstwo festzuspannen,
um so eine Drehung zu verhindern. Bei einer typischen Anordnung greifen Gewindegänge
15 -der Hubspindel mittels Innengewindegängen 31 an eine Antriebsmutter 30 an. Eine
Schnecke 21 greift in Schneckenzähne 54 ein, und durch Drehung der Schneckenwelle
werden die Antriebsmutter 30 und die Innengewindegänge 31 gedreht und so die Hubspindel
14 angehoben.
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In F i g. 4 .ist eine Hilfsmutter 40 direkt oberhalb der Antriebsmutter
30 angeordnet. Die Hilfsmutter 40 ist über Antriebsstifte 42 mit der Antriebsmutter
30 verbunden, wobei die Antriebsstifte 42 in Löchern 60 in der Antriebsmutter 30
stecken. Ein Kragen 44 erstreckt sich axial von der Antriebsmutter nach unten, wobei
innere Gewindegänge 48 an ihrem Ende eine Schulter 52 bilden die in eine innere
zylindrische Hülse 46 ausläuft. Die Hülse 46 ist so bemessen, daß sie gleitend über
eine Schulter 58 greift. Die Schulter 52 der Hilfsmutter 40 und die Schulter der
Antriebsmutter 30 befinden sich .anfangs im Abstand zueinander, so daß zwischen
ihnen ein innerer Spalt 57 und ein äußerer Spalt 59 gebildet sind, welche eine Sicherheitseigenschaft
haben, die nachfolgend näher beschrieben werden .soll. Die Schraubkappe 18 wird
mittels eines Gewindes 28 nach unten bewegt, und ein Drucklager 32 überträgt diese
Bewegung und diesen Druck .auf die inneren Gewindegänge der Antriebsmutter zur Vermeidung
des Spiels, wodurch eine Kraft auf die Fläche der hebenden Gewindegänge 15 ausgeübt
wird, während die Innengewindegänge 31 der Antriebsmutter 30 eine entgegengesetzte
Kraft auf die Gewindegänge ausüben. Auf diese Weise wird .das Spiel durch den losen
Eingriff zwischen den Innengewindegängen 31 und den Gewindegängen der Hubspindel
14 ,auf einen vernachlässigbaren Wert verringert, und der Betrag des Spiels in der
Anordnung wird auf den Wert reduziert, wie er sich auf Grund der Schnecke 21 ergibt.
Die
beschriebene Anordnung sieht eine Anzeige des Betrages des Spiels vor, der sich
in dem Trieb als Folge der Last auf die Spindel und auf die Gewindegänge ergibt.
Außerdem liegt praktisch eine eingebaute Sicherheit vor, die vor einem Gebrauch
des Triebes schützt, wenn die Innengewindegänge 31 zu sehr abgenutzt sind. Dies
soll nachfolgend näher erläutert werden. Ist die Spieleinstellung ursprünglich so,
daß die Oberkante 50,der Hilfsmutter 40 mit einer Oberkante 19 auf der Schraubkappe
18 fluchtet, und tragen die Innengewindegänge 31 in der Antriebsmutter 30, so bewegt
sich .diese axial um einen solchen Betrag nach unten, der dem Verschleiß entspricht,
und nimmt so die Hilfsmutter 40 mit. Diese Bewegung ergibt sich aus dem Versetzen
zwischen der Oberkante 50 der Hilfsmutter 40 und der Oberkante 19,der Schraubkappe
18. Ist die Schraubkappe 18 wieder eingestellt und wieder so fixiert, daß ihre Oberkante
19 wieder mit der Oberkante der Hilfsmutter 40 fluchtet, so ist das Spiel in .den
Innengewindegängen 31 eliminiert. Selbst wenn die ursprüngliche Einstellung keine
fluchtenden Flächen ergibt (die Hilfsmutter 40 möge etwas ober- oder unterhalb der
Oberkante derSchraubkappe 18 liegen), so ergibt sich der Betrag des Spiels weiterhin
durch die Änderung der Beziehung zwischen diesen beiden Oberkanten. Eine Einstellung
der Schraubkappe 18 zur Wiederherstellung d er ursprünglichen Beziehung zwischen
diesen beiden Oberkanten beseitigt in jedem Fall das Spiel.
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Der Spalt zwischen der Antriebsmutter 30 und der Hilfsmutter 40 bei
57 und 59 ist so ausgebildet, @daß er der maximal zulässigen Abnutzung in den Innengewindegängen
31 entspricht. Ist dieser Spalt unter Umständen :durch wiederholte Nachstellungen
aufgebraucht, so ergibt die letzte Nachstellung ein Festspannendes Drucklagers,
so daß eine Benutzung des Schraubenspindeltriebs 10 unmöglich ist. Der Schraubenspindeltrieb
10 kann somit nicht benutzt werden, wenn die Innengewindeg'änge 31 in unzulässigem
. Ausmaß abgenutzt sind.
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Die Bemessung der Schraubkappe 18 und des Gewindes 28 ist ;so, daß
die Spalte 57 und 59 zwischen Hilfsmutter und der Antriebsmutter 30 kleiner sind
als das Gehäuse 16, so ;daß die Hilfsmutter 40 und die Antriebsmutter 30 zuerst
aufliegen. Das bedeutet, daß die Spalte 57 und 59 vor dem Spalt 73 verschwinden.
Der volle Arbeitsbereich der Hilfsmutter 40 bleibt dadurch erhalten. Obwohl die
Einrichtung zur Vermeidung von Spiel gemäß F i g. 3 mit einem Paar von Drucklagern,
nämlich einem Drucklager 32 und .einem Drucklager 34, ausgestattet ist, kann es
natürlich auch zweckmäßig sein, in bestimmten Anordnungen eine direkte Verbindung
zwischen der Schraubkappe und den den Schultern 56 gegenüberliegenden Gewindegängen
herzustellen. Es kann auch ein fester Ring vorgesehen sein, der an einem Anschlag
36 oberhalb der Schulter 38 angreift.
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Die Schneckenzähne 54 liegen an den Gewindegängen der Hubspindel mit
geringer Kraft an, wie das bei der Gewindezwischenfiäche zwischen ,der Hubspindel
14 und den Innengewindegängen 31 der Fall ist. Nichtsdestoweniger ist eine genügende
Auflagefläche auf den Zähnen der Spindel vorhanden, so daß eine sichere Funktion
innerhalb des Lastbereichs des Schraubenspindeltriebs gewährleistet ist. Da die
Hilfsmutter 40 in keiner Weise die Beziehung zwischen den Schneckenzähnen 54 und
den Innengewindegängen 31 becinflußt, ist eine Veränderung oder ein Kompromiß hinsichtlich
der Flächenpressungen nicht erforderlich.
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Wie sich insbesondere aus F i: g. 6 ergibt, weist die Antriebsmutter
30 gegenüberliegende Schultern 56 auf, die einmal an der Hülse 46 des Kragens 44
oder den Drucklagern 32 und 34 anliegen. Schlägt die Schulter 56 an der unteren
Fläche der Hilfsmutter 40 an, z. B. wenn die Spalte 57 und 59 geschlossen sind,
so kann ein weiterer Vorschub zwischen der Hilfsmutter 40 und der Antriebsmutter
30 nicht mehr stattfinden. Wie bereits erwähnt, ist die Bemessung so, daß diese
Begrenzung ;der .axialen Bewegung an einem Punkt sichergestellt ist, der in sicherem
Abstand zu dem Bereich zu hoher Abnutzung der Innengewindegänge 31 liegt.
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Die Antriebsstifte 42 stecken verschiebbar in Löchernder Hilfsmutter
40 und sind in die Antriebsmutter 30 eingepreßt, wie es in F i g. 4 dargestellt
ist. Die Antriebsstifte 42 sind jedoch vorzugsweise mit Preßpassung in Löcher 43
in dem Kragen 44 der Hilfsmutter 40 eingesetzt. Die Löcher 60 zur Aufnahme der Antriebsstifte
in der Antriebsmutter 30 sind zweckmäßigerweise ausreichend groß, so daß ein .gleitender
Sitz mit den Antriebsstiften 42 hergestellt ist. Die Hilfsmutter weist an ihrem
anderen Ende eine obere Fläche auf, die hier Tals Oberkante 50 bezeichnet werden
soll. Das ist das Ende des Abschnitts 66 der Gewindehülse der Hilfsmutter. Eine
verbindende Schulter 68,der Hilfsmutter 40 wirkt mit der oberen Fläche .des Kragens
44 zusammen und bildet so einen Sitz für das Drucklager 32. Der ausgenommene Teil,
der sich innerhalb des Drucklagers 32 ergibt, wie das aus F i g. 3 zu erkennen ist,
bildet ein genügendes Spiel für ein ordnungsgemäßes Gleiten des D.ruckla@gers. Die
Schraubkappe 18 ist mit einer Bohrung 62 versehen, die gleitend einen äußeren, zylindrischen
Abschnitt 66 der Gewindehülse der Hilfsmutter 40 umgreift. Ein Haltering 70 wird
durch einen inneren Ansatz der Schraubkappe gebildet und liegt jenseits der Gewindegänge
28 an dem Gehäuse an. Er dient außerdem dazu, das Drucklager 32 zu halten und seine
Lage zu bestimmen. Der Haltering 70 @an der Schraubkappe drückt das Drucklager 32
infolge einer Drehung der Schraubkappe 18 nach unten, so daß es sich langsam auf
die Antriebsmutter 30 zu bewegt.
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Wie das auch aus F i g. 3 zu entnehmen ist, dient eine herkömmliche
Schulter zur Abstützung .der Stützplatte 12. Ein Schmiernippel 82 ist in das Gehäuse
eingesetzt. Ein Schutz der frei liegenden Gewindegänge wird durch die Rohrkappe
24 erzielt, die lösbar an dem Gehäuse 16 mittels Gewindegängen 26
befestigt
und durch eine Deckplatte 84 verschlossen ist.