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Gewinde mit Kugelführung .Die Erfindung betrifft einen Schrauben-
ünd Muttermechanismus mit Kugelführung» und'genauer gesagt, einen solchen Mechanismus,
welcher verkupferte.Mittel zur Vorbelastung der Kugeln aufweist, um das Spiel zwisehen
der Schraube und der Mutter auszuschalten und (Iie sloh aus der Wirkung einer äußeren
Drucklast ergebenden axialen Verlagerungen zu vermindern.
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Bei Gewinden mit Kugelführung sind verschiedene Methoden bekannt,
die das Spiel oder die Lose vermeiden und axiale Lageabweichuhgen veribindern sollen.
Diese bestehen im allg"ezeinen in der Verwendung von zwei Muttern, die niteinander
verbunden auf der Schraube sitzen, und von Mitteln, um die darin enthaltenen Kugeln
unter einer Vorlast ' zu-.halten. Die bekannten Methoden haben ver'schiedene
Probleme in.der Herstellung und -Hont age mit sich gebracht oder sind hinsichtlich
der Größe der Vorlast, die auf die Kugeln wirkt, nicht einatallbar oder stabil gewesen.
Der Erfindung liegt generell die Aufgabe zugrunde., verbesserte Mittel zu
schaffen,
welche einstellbar sind, um die Kugeln eines Gewindes mit Kugelführung mit der gewünschten
Stärke vorzubelasten.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es-9 Mittel zur Vorbelastung
der Kugel in einem Gewinde mit Kugelführ . ung zu schaffen, welche einfach
im Aufbau und leicht montierbar sind, und welche außerdem die Gesamtstärke und Ste
ifigkeit der Kugelführung verbessern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es,. Mittel zum Vorbelasten
der Kugeln in einer Kugelführungsanordnung zu schaffen, bei welchen die Vorlastkraft
auf die Kugeln leicht einstellbar ist.
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Das Gewinde mit Kugelführung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer Schraube mit einer sichlängs dieser erstreckenden wendelförmigen Nut
ein Paar von Muttern angeordnet ist, die jede eine so bemessene Bohrung aufweisen,
daß sie die Schraube lose aufnehmen, daß In der Wandung Jeder Bohrung eine wendelförmige
Nut von gleicher Steigung, wie die wendelförmige Nut der Schraube vorgesehen ist,
die mit der vondelförmigen Nut der Schraube einen Kugelkäfig bilden, daß in jeden
Kugelkäfig eine Reihe von Kugeln angeordnet ist, welche die Muttern und die Schraube
so miteinander kuppeln, daß die Schraube bei relativer Verdrehung derselb*n-zu den
Muttern durch deren Bohrungen hindurch bewegt wird, daß auf den Muttern ein Gehäuse
gehaltert ist, welches Mittel zum Verhindern
einer Relativdrehung
der Muttern aufweist und daß an dem Gehäuse einstellbare Mittel angebracht sind,
durch welche eine axiale Kraft in entgegengesetzten Axialrichtungen auf die äußeren
Enden der Mut-f.-ern ausübbar ist, welche die Muttern in axiale Richtunft längs
der Schraube zu drücken sucht, so daß die Kugeln in jedem Käfig vorbelastet-sind.
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Ein Ausführungsbeisl#iel der Erfindun#r ist nachstehend unter Bezugmahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben: Figur 1 ist eine Seitenansicht
des Gewindes mit Kugelführung im Schnitt" wobei ein!'ge Teile weggebrochen dargestellt
sind.
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Figur 2 ist eine Endansicht längs Linie 2-2 von FI-gur 1.
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Figur 3 ist eine Endansicht ähnlich Figur 29 bei welcher der Abstandering
in herausbewegter Ika" dargestellt ist.
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Pigur 4 iat ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Figur 1
Figur
5 ist eine teilweise Seitenansicht, teilweise Im Schnitt, und zeigt die Stirnplatte
zum Herausnehmen des Abstandsringes gelöst.
Figur 6 ist eine
perspektivische Darstellung des Abstanderinges.
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Figur 7 ist eine perspektivische Darstellung des Keiles, welcher
die Drehung der Mutter verhindert.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in Figur 1 ein
Gewinde lo nach der Erfindung dargestellt, welches eine Transportschraube
11 aufweist, die starr, an einem drehbaren Kragen 14 befestigt ist, und ein
Paar von Muttern 12 und 13,- die im Abstand voneinander auf die Schraube
aufgesehraubt sind und beim Drehen der Schraube längs derselben in Längsrichtung
beweglich sind. Die Anordnung kann bei einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine
benutzt werden, bei welcher die Transportschraube gedreht wird, um die Muttern zu
bewegen, welche die Arbeitsplatte positioenieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen
könnten die Muttern gedreht werden, um die Transportsehraube vorzubewegen, wobei
die Erfindung die gleichen vorteilhaften Ergebnisse bringen würde.
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Um jede Mutter vorwärts zu bewegen, wenn die Transportschraube gedreht
wird, ist die Schraube durch eine Innenbohrung 15 in den Muttern eingeführt,
die so bemessen ist, daß sie die Schraube lose aufnimmt. In die einander zugewandten
Uberflächen der Schraube und der Mutterbohrungen, das heißt, der Außenfläche der
Schraube und der Wandung der Bohrung, sind
Nuten 16 und
18 eingedreht, welche einen Käfig bilden, in dem eine Reihe von Kugeln 19.eingeschlossen
ist. Wenn die Schraube gedreht wird, rollen die Kugeln längs des Käfigs ab und bewegen
die Muttern längs der Schraube. Die Kugeln wandern in der Nut 18
in der Bohrung
bis sie eine Öffnung 2o erreichen, die nach außen durch die Mutter in einer zu dem
Kugelkäfig tangentialen Richtung verläuft. Die Öffnungen 2o fluchten mit (nicht
dargestellten) Ablenkmitteln, welche die Kugeln in den Öffnungen umlenken und die
Enden der Nut mit einem Rücklaufrohr 21 verbinden, das durch ein Spannband 2o an
den Muttern gehalten wird. Wenn die Muttern sich längs der Schraube vorwärtsbewegen,
werden die Kugeln beim Erreichen des Endes der Nut 18 durch das Rücklaufrohr
zu dem vorlaufenden Ende des Kreislaufs zurückgeführt. Die Käfige 16 und
18 bilden zusammen mit dem Rücklaufrohr 21 eine geschlossene Bahn für die
Lagerkugeln, wie im Stande der Technik bekannt ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung sind Mittel vorgesehen, um auf die
äußeren Enden jeder Mutter eine Kraft einer solchen Richtung auszuüben, daß die
Muttern axial gedrückt werden, während die relative Drehung zwischen den Muttern
begrenzt wird, so daß die Kugeln zwischen gegenüberliegenden Seiten der die jeweiligen
Käfige bildenden Nuten festgedrückt werden und Spiel zwischen den Muttern und den
Schrauben verhindert wird. Die kraftausübenden Mittel setzen die Muttern und die
Schraube entweder einer Zug- oder Drucklast aus und
sind in einem
die bewegliche Arbeitsplatte tragenden Gehäuse angeordnet, so daß Kräfte auf die
äußeren Enden der im Abstand voneinander angeordneten Muttern ausgeübt und diese
aufeinanderzu oder voneinanderweg gedrückt werden, um die Kugeln zwischen den Seiten
des Kugelkäfige, die in den Muttern gebildet werden, und denjenigen Seiten, die
in der Schraube gebildet werden, vorzubelasten. In dem Gehäuse ist neben den Muttern
eine Keilnut vorgesehen, welche sowohl die Rücklaufrohre an jeder Mutter als auch
einen an jeder Mutter befestigten Keil aufnehmen, der In die Keilnut hineingreift
und-die relative Drehung der Muttern begrenzt, während er deren axiale Relativbewegung
zueinander gestattet.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Mittel
zur Ausübung einer Kraft'auf die Muttern in einem Gehäuse 25 vorgesehen,
das an dem zu bewegenden Arbeitstisch angebracht ist. Dieses Gehäuse weist eine
Bohrung 26 (siehe Figur 1 und 4) auf, welehe groß genug ist, um das
Paar von Muttern 12 und 13
aufzunehmen, die wie vorstehend beschrieben auf
der Schraube geführt sind. Die Rücklaufrohre 21 werden bequem von einer Keilnut
28 In dem Gehäuse aufgenommen und werden gegen einen Kontakt mit der Keilnut-28
durch einen Keil 29 geschützt (siehe Figur 4 und 7), der in der Nähe des
äußeren Endes jeder Mutter durch Schrauben 3o befestigt ist, welche durch Löcher
in .dei Keil hindurchgeführt sind. Der Keil begrenizt die Drehung der Muttern innerhalb
der Bohrung 26. Bei
dieser Konstruktion kann der Mechanismus
dadurch montiert werden, daß die Muttern Stirnseite-gegen-Stirnseite auf die Schrauben
gesetzt werden, daß die Kugel In die Muttern durch.die Öffnungen 2o und in die Rücklaufrohre
eingesetzt werden, die Rücklaufrohre an den Muttern festgeklemmt werden und dann
die Anordnung in den Gehäuseteil der Vorrichtung hineingeschoben wird. Außer zur
Verhinderung einer Drehung der Muttern in dem Gehäuse dienen die Keile, die radial
und winkelmäßig um die Muttern sich herum erstrecken dazu, die Rücklaufrohre gegen
eine Berührung der Keilnutwandungen beim Einführen der Kugelmuttern in ihre Aufnahme
in dem Gehäuse des Mechanismus und bei jeder Einstellung der Vorlast zu sichern.
Die Mittel zur Ausübung einer axialen Kraft auf die Muttern bestehen aus einem Paar
von Stirnplatten 31
und 32 (siehe Figur 1 bis 3), die
an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses durch sechs Kopfschrauben 34 befestigt
sind, welche durch Löcher 35 in den Stirnplatten hindurchgeführt sind und
von mit Gewinde versehenen Öffnungen 36 ih dem Ende des Gehäuses aufgenommen
werden. Diese Stirnplatten sind ringförmig, wobei die mittlere Öffnung 33 groß genug
ist, um gebräuchliche Kugelgewindeabstreifer 12 a und 13 a an den Enden der
Muttern aufzunehmen. Die axiale Länge des Gehäuses ist geringfügig kleiner als der
Abstand zwischen den äußeren Enden der im Abstand voneinander angeordneten Muttern,
derartl daß wenn die Stirnplatten daran befestigt-sindl diese die äußeren Enden
der
Muttern berühren, bevor sie durch das Anziehen der Kopfschrauben
flach an die Enden des Gehäuses festgezogen werden. Das Festziehen dieser Kopfschrauben
zum Anziehen der Stirnplatten dicht gegen das tnde des Gehäuses bewirkt, daß die
Platt-en die Muttern auf der Schraube aüfeinander zudrücken, so daß sie die gegenüberliegenden
Seiten der Nuten 16 und 18 -
aufeinander zubewegen und die Kugeln fest
Jin dem Käfig halten. Das setzt die Muttern und den davon umschlossenen Schraubenkeil
einer Druckkraft aus. Wenn man sowohl die Muttern als auch die Schrauben ähnlichen
Belastuhgsbedingungen aussetzt, so erhöht dies die Steifigkeit des Mechanismus,
da das eine gleichmäßigere Verteilung der von den Kugeln längs des Kugelmutterkörpern
aufgenommenen Last bewirkt. Wenn beispielsweise eine Kraft auf die äußeren En,-den
der Muttern ausgeübt wird, welche diese auseinander zu ziehen sucht, so werden sowohl
die Muttern als auch die Schraube einer.Zugkraft ausgesetzt, die wiederum entsprechende
Verlagerungen der Schrauben und Kugelmutterkörper hervgrruft.
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-Da die Rücklaufrohre und die Keile in der axial verlaufenden Keilnut
angeordnet sind, sind die Muttern gegen Verdrehung in der Gehliusebohrung gesichert,
aber können sich unter dem Einfluß der von den Stirnplatten ausgeübten Kräfte axial
bewegen, bis die Kugeln die gegenüberliegenden Seiten der Puten 16
und
18 unter de-,- Vorlastkraft berühren. Der Abstand zwischen den Nutter# muß
geringfügig größer sein
als die kleine axiale Bewegung der beiden
Muttern, die erforderlich ist, um die Kugeln von jeder der Muttern in Kontakt mit
den Seiten der Nuten zu bringen. Anschläge 38 und 39, die an dem drehbaren
Kragen 14 und den Stirnplatten 31 angebracht sind (siehe Figur
1 und 2), sind so angeordnet, daß sie sich berühren und eine axiale Bewegung
des Mechanismus durch Begrenzung der Winkelbewegung des Kragens und der Kugelschraube
relativ zu der Kugelmutter unterbrecheng wodlirch das Stoßdrehmoment direkt auf
das Gehäuse 25
übertragen wird, statt daß es über einen Weg, der die Kugeischraube,
die Lagerkugeln, die Keagelmutter, den Kell und die Mittel zur Halterung des Keiles
an der Kugelschraube übertri),gen wird.
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Um eiae Einstellung der Größe der Kraft zu geetatten, die auf die
äußeren Enden der Muttern ausgeübt wird, wenn die Stirnplatten festgezogen werden,
und um dadurch die Größe der auf' die Anordnung ausgeübten Vorlast einzustellen,
können Mittel vorgesehen werden, um den Abstand zwischen diesen Endplatten zu verändern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen diese Mittel eine Abstandsseheibe
4o auf, die zwischen die Stirnplatte 31 (siehe Figur 1, 3 und
6)
und das Ende des Gehäuses eingelegt wird. Die Abstandsscheibe 4o ist eine
ringförmige Platte mit einer zentralen Öffnung 41 von ungefähr der gleichen Größe
wie die Bohrung 26, welche um den äußeren Durchmeso er der Muttern herum
paßt. Die Abstandsscheibe ist in zwei symmetrische Teile längs einer Durchmesserlinie
42
unterteilt und weist sechs Löcher 43 auf, durch welche die Kopfschrauben zum Befestigen
der Stirnplatte an dem Gehäuse hindurchtreten können. Vorzugsweise liegen zwei dieser
Löcher auf der Durchmesserlinie 42, längs welcher die Abstandsscheibe geteilt ist,
so daß die Teile der Abstandsscheibe herausgenommen werden können, nachdem nur vier
der sechs Kopfschrauben herausgeschraubt worden sind, wie in Figur 5 dargestellt
ist. Die Abstandsscheibe kann somit herausgenommen und durch ähnliche Abstandsacheiben
von geringerer oder größerer Dicke ersetzt werden, ohne daß die Transportschraube.und
die Muttern voneinander getrennt werden und sogar ohne daß die Stirnplatten vollständig
abgeno4men werden. In den meisten Fällen erfolgt das Herausnehmen nach dem Einbau
zu dem Zwecke, die Vorlast der Muttern zu erhöhen, da infolge von Verschleiß der
Nuten und der Kugel die Vorlast im Verlaufe der Benutzung geringfügig abnehmen kann.
Da die Abstandsscheiben außerhalb der Enden des Gehäuses angeordnet sind, brauchen
sie nur auf eine geringere Dicke bearbeitet zu werden und können dann wieder eingesetzt
werden, um die Vorlast des Systems zu erhöhen.