DE1931860A1 - Device for converting a rotary movement into a linear feed movement - Google Patents

Device for converting a rotary movement into a linear feed movement

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Description

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung durch leicbförmige Drehung und mit geringem Aufwand.Device for converting a rotary motion into a straight one Feed movement The invention relates to a device for converting a rotary movement in a straight feed movement through leicbiform rotation and with little Expenditure.

Es sind bereits solche Vorrichtungen mit einer Schraube und einer Mutter bekannt, die mit hohem Wirkungsgrad eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandeln. Diese Vorrichtungen bestehen generell aus einer Schraube und einer mit Gewind,e versehenen Hülse, die untereinander mit Hilfe von Planetenrollen gekoppelt -sindl deren ein im Querschnitt S-bogenförmiges Profil aufweisende Gewindegänge in Eingriff mit sowohl derSchraube wie der Hülse stehen. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art, bei denen der durch Drehung der Mutter bewirkte Vorschub verschieden ist gegenüber der Steigung der Schraube und wo die Gewindegänge mindestens eines der Hauptelemente (Schraube oder Hülse) der Vorrichtung den gleichen Steigungsv winkel wie die Gewindegänge der Rollen aufweisen, dergestalt, daß die Rollen keinerlei Axialbewegung im Verhältnis zu jenem Hauptelement ausführen.There are already such devices with one screw and one Mother known that with high efficiency a rotary motion in a rectilinear Convert movement. These devices generally consist of a screw and a threaded sleeve, which is connected to one another by means of planetary rollers coupled -sindl whose threads have an S-arcuate profile in cross-section engage both the screw and the sleeve. The invention relates to in particular those devices of the type described above, in which the through Rotation of the nut caused feed is different compared to the slope of the Screw and where the threads of at least one of the main elements (screw or Sleeve) of the device has the same pitch angle as the threads of the rollers have, such that the rollers do not have any axial movement in relation to that Execute main element.

Eine solche Vorschubeinrichtung mit unterschied.-licher Drehung der Schraubensteigung,wird als "mit konstanter flifferentialsteigung arbeitend" bezeichnet, wenn sich die mit Gewinde,versehenen Rollen ohne zu gleiten, auf der Schraube und in der Hülse abwälzen. In diesem Falle ist die Verschiebung in Axialricht g des aus Schraube, Hülse und,Planet'enrolle bestehenden Systems positiv bestimmt durch alle Werte ihrer Drehbewegung.Such a feed device with different rotation of the Pitch, is called "working with constant differential pitch", when the threaded, threaded rollers sit on the screw and without sliding roll in the sleeve. In this case the shift in the axial direction is g des system consisting of screw, sleeve and planetary roller positively determined by all values of their rotational movement.

Eine notwendige und ausreichende Bedingung dafür, daß sich die mit Gewinde versehenen Rollen ohneGleitbewegung auf der Schraube und in der Hülse abwälzen, besteht darin, daß zwischen den.mit Gewinde versehenen Rollen einerseits und.A necessary and sufficient condition for the Roll threaded rollers without sliding movement on the screw and in the sleeve, consists in that between the threaded rollers on the one hand and.

der Schraube und der Hülse andererseits eine formschlüs.sige Antriebsverbindung die vorhanden ist, die eine positive Kopplung zwischen der Drehung der mit Gewinde versehenen Rollen und der Drehung der Schraube und der Hülse sicherstellt.the screw and the sleeve on the other hand a form-fitting drive connection which is present that has a positive coupling between the rotation of the threaded provided rollers and the rotation of the screw and the sleeve.

Die Herstellung der Planetenrollen, der Schraube und der Hülse in der Weise, daß dieseTeile ineinandergreifende Verzahnungen aufweisen, wirft in der Lösung schwierige Formgebungsprobleme auf, welche die Möglichkeiten zur Anwendung der mit konstanter Differentialsteigung arbeitenden Systeme sehr beschränken.The manufacture of the planetary rollers, the screw and the sleeve in the way that these parts have intermeshing teeth throws in the Solving difficult shaping problems on what the possibilities of application of systems working with constant differential slope.

Aufgabe der Erfindung ist es, das vorstehend erwähnte Problem der Verzahnungsherstellung in zufriedenstellender Weise zu lösen.The object of the invention is to solve the above-mentioned problem of To solve gear production in a satisfactory manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung.in eine geradlinige Vorschubbewegung -durch gleichförmige Drehung und mit geringem Aufwand mit Hilfe einer Schraube und einer eine Mutter bildenden Gewindehülse, die miteinander durch mit Gewinde versehene Planetenrollen gekoppelt sind, deren Gewindegänge mit denen der Schraube und der Gewindehülse in Eingriff stehen, wobei die Gewindegänge der Gewindehülse den gleichen Steigungswinkel aufweisen wie die Gewindegänge der Planetenrollen, dadurch gelöst, daß jede Planet'enrolle eine Verzahnung aufweist, die gleichzeitig -zum einen mit einer Verzahnung der Gewindehülse und zum anderen der Verzahnung eines Zahnringes in Eingriff steht, der mit der Schraube drehfest, aber in axialer Richtung verschieblich verbunden ist.According to the invention, this object is achieved in a device for conversion a rotary movement.in a straight feed movement -by uniform rotation and with little effort with the help of a screw and a nut forming Threaded sleeve coupled together by threaded planetary rollers are whose threads with those the screw and the threaded sleeve are in engagement, the threads of the threaded sleeve having the same pitch angle have like the threads of the planetary rollers, solved in that each planetary roller has a toothing, which at the same time -on the one hand with a toothing of the threaded sleeve and on the other hand the toothing of a toothed ring which engages with the screw rotatably, but is connected displaceably in the axial direction.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich Vorrichtungen zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung durch nicht identische ünd allgemein gegenüber der RPigung der Schraube geringere Drehung mit hoher Präzision und absoluter Konstanz schaffen lassen. Die Anwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei Präzisionsmaschinen und -geräten -wie beispielsweisenumerischen Steuerungen wie auch bei nichtumkehrbaren Hebevorrnchtungen, wenn ohne Zwischengetriebe mit gesteigertem Wirkungsgrad gearbeitet werden soll.The invention offers the advantage that there are devices for conversion a rotary movement into a straight feed movement through non-identical ünd generally less rotation with high precision compared to the rotation of the screw and create absolute constancy. The application of a device according to the Invention is particularly advantageous in precision machines and devices -like for example numeric controls as well as non-reversible lifting devices, if you want to work with increased efficiency without an intermediate gear.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die einen teilweisen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung darstellt.The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail in connection with the drawing, which is a partial longitudinal section by means of a device according to the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist eine Schraube 1 mitz einem oder mehreren Gewindegängen 2 auf, die kn-axial v'on einer Hülse 3 mit inneren Gewindegängen 4 umfaRt tiird. Zwischen der S-chraube 1 und der Hülse 3 sind ringsum die Achse -der Schraube verteilt mit Gewinde versehene Planetenrollen 5 angeordnet, deren Gewindegänge mit den Gewindegängen 2 urd 4 der Schraube 1 bzw. der Hülse 3 in Eine griff stehen.The device shown in the drawing has a screw 1 with one or more threads 2, the kn-axial of a sleeve 3 with 4 internal threads. Between the S-screw 1 and the sleeve 3 are distributed around the axis of the screw with threaded planetary rollers 5 arranged, the threads of which with the threads 2 and 4 of the screw 1 or the sleeve 3 stand in a handle.

Die Planetenrollen 5 sind mit ihren Längsenden in zwei Ringflanschen 6 und-? gelagert die jeder einen Halbkäfig bilden.The planetary rollers 5 are with their longitudinal ends in two ring flanges 6 and-? stored which each form a half-cage.

Ferner weisen die Planetenrollen 5 an ihren äußeren Enden Verzahnungen 8 und 9 auf, die mit Innenzahnkränzen 1.1 bzw. 12, die an der Hülse 3 festgelegt sind, in Eingriff stehen. Die Zahnkränze 11 und- 12 können unmittelbar aus dem Körper der Hülse 3 herausgearbeitet sein; besser bestehen sie jedoch aus getrennten Teilen, welche in die Hülse 3 eingesetzt und in dieser befestigt sind, wie dies die Zeichnung zeigt.Furthermore, the planetary rollers 5 have teeth at their outer ends 8 and 9, those with internal gear rings 1.1 and 12, which are fixed on the sleeve 3 are engaged. The ring gears 11 and 12 can be taken directly from the body the sleeve 3 worked out; however, it is better if they consist of separate parts, which are inserted into the sleeve 3 and fastened in it, as shown in the drawing shows.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besitzen die Gewinde gänge der Planetenrollen 5 denselben Steigungswinkel (mit anderen Worten dieselbe Steigung) wie die Gewindegänge' 4 der Hülse 3, so daß die Planetenrollen 5 im Verhältnis zur Hülse' 3 keinerlei' Axialbewegung ausführen.In this embodiment of the invention, the threads have courses the planetary rollers 5 have the same pitch angle (in other words the same pitch) as the threads' 4 of the sleeve 3, so that the planetary rollers 5 in relation to Sleeve '3 do not perform any' axial movement.

Demgegenüber ist der Steigungswinkel der Gewindegänge 2 der Schraube 1 im Verhältnis zu demjenigen der Planetenrolle 5 und der Hülse 3 verschieden.In contrast, the pitch angle of the thread turns 2 of the screw 1 in relation to that of the planetary roller 5 and the sleeve 3 different.

Aus Vorstehendem folgt, daß sich die mit Gewinde versehenen Planetenrollen 5 ohne Gleitbewe-gung auf der Hülse 3 abwälzen, dergestalts daß eine positive Koppelung mit der letzteren über die Verzahnungen 8 und 9 im Eingriff mit den entsprechenden Zahnkränzen 11 bzw. 12 erfolgt.From the foregoing it follows that the threaded planetary rollers 5 roll on the sleeve 3 without sliding movement, in such a way that a positive coupling with the latter via the teeth 8 and 9 in engagement with the corresponding Toothed rings 11 or 12 takes place.

Um eine ähnliche positive Koppelung mit der Schraube 1 sicherzustellen, weist die dargestellte Vorrichtung Planetenräder 13 auf, die regelmäßig rings um die Achse der Schraube 1 verteilt' und einerseits in dem ringförmigen Halbkäfig 1 und andererseits in einem weiteren koaxialen Ringflansch 14 gelagert sind. Der Ringflansch 14 ist in Längsrichtung innerhalb der Hülse 3 mittels- eines Federringes 15 gesichert, während ein weiterer Federring 16 den ringförmigen Halbkäfig 6 in Stellung hält; Die Planetenzahnräder 13 stehen auf der Außenseite mit einem innenverzahnten und mit der Hülse fest verbundenen Zahnkranz 17 und auf der Innenseite mit einem äußeren Zahnring 18 in Eingriff. Dieser Zahnring 18 ist so angeordnet, daß er von der Schraube 1 in Drehrichtung mitgenommen wird, Jedoch in Längsrichtung zu dieser gleiten kann. Hierzu befinden sich an dem Zahnring 18 innerhalb von dessen Bohrung eine oder mehrere Mitnehmer 19 in Form von Nutkeilen, Vorsprüngen, einer Einrichtung mit umlaufenden oder nchtumlaufenden Kugeln od.dgl., wobei der bzw. die Mitnehmer 19 in einer oder mehreren entsprechenden Längsnuten gleiten, die in die Schraube 1 eingefräst sind.To ensure a similar positive coupling with screw 1, the device shown has planetary gears 13, which are regularly around the axis of the screw 1 distributed 'and on the one hand in the annular half-cage 1 and on the other hand are mounted in a further coaxial annular flange 14. Of the The annular flange 14 is in the longitudinal direction inside the sleeve 3 by means of a spring ring 15 secured, while another spring ring 16 is the annular Half cage 6 holds in position; The planetary gears 13 are on the outside with an internally toothed ring gear 17 and fixedly connected to the sleeve the inside with an outer toothed ring 18 in engagement. This ring gear 18 is arranged so that it is taken along by the screw 1 in the direction of rotation, however can slide in the longitudinal direction of this. For this purpose, there are 18 on the toothed ring within its bore one or more drivers 19 in the form of slot wedges, Projections, a device with rotating or non-rotating balls or the like., wherein the driver or drivers 19 in one or more corresponding longitudinal grooves which are milled into screw 1.

Eine einfache Formel'veranschaulicht die Verhältnisse, die zwischen den Durchmessern und den Gangzahlen der Gewinde der verschiedenen Elemente, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung bilden, bestehen. Es bedeuten: für die Schraube 1: Xeilkreisdurchmesser Dv Anzahl der Gewindegänge Nv für die Hülse 3: Geilkreisdurchmesser Dd Anzahl der Gewindegänge Nd für die Planetenrollen 5: Teilkreisdurchmesser Dr Anzahl der Gewindegänge Nr für den von der Schraube 1 mitgenommenen Zahnkranz 18: Teilkreisdurchmesser Db Anzahl der Zähne Nb für den mit der Hülse 3 umlaufenden Zahnkranz 17: Teilkreisdurchmesser Dc Anzahl der Zähne Nc Für die Planetenzahnräder 13: Teilkreisdurchmesser De Anzahl der Zähne Ne Die notwendige und hinreichende Bedingung dafür, daß die verschiedenen sich relativ zueinander bewegenden Elemente Abwälzbewegungen ohne Gleiten-ausführen, ist: Dv Dd ~ Dr Db Dc De Die notwendige. und hinreichende Bedingung dafür, daß die Längsbewegung der mit Gewinde versehenen Planeterrollen 5 beispielsweise im Verhältnis zur Hülse 3 gleich Null ist, lautet: Dd = Nd, Dr Nr woraus die nachstehenden Gleichungen folgen De = kDr Nd Dd = Dr x -Nr Dv = Dr ( Nd ~ 2) Nr Dc = kDr x Nd Nr Db = kDr Nd - 2)-Nr Die Größe des in den vorstehenden Gleichungen verwendeten Faktors k richtet sich nach dem mechanischen Widerstand, der mehr oder weniger bei dem Gleiten des Zahnkranzes 18 auftritt.A simple formula 'illustrates the relationships that exist between the diameters and the number of turns of the threads of the various elements, which form the device according to the invention exist. It means: for the screw 1: X pitch circle diameter Dv Number of thread turns Nv for the sleeve 3: Pitch circle diameter Dd Number of threads Nd for the planetary rollers 5: Pitch circle diameter Dr Number of thread turns for the sprocket 18 taken by screw 1: Pitch circle diameter Db Number of teeth Nb for the one running around the sleeve 3 Ring gear 17: pitch circle diameter Dc number of teeth Nc For the Planetary gears 13: Pitch diameter De Number of teeth Ne The necessary and sufficient condition for the different ones to be relative to one another moving elements to perform rolling movements without sliding is: Dv Dd ~ Dr Db Dc De The Necessary. and sufficient condition for the longitudinal movement of the threaded planetary rollers 5, for example in relation to the sleeve 3 equals zero: Dd = Nd, Dr Nr from which the following equations follow De = kDr Nd Dd = Dr x -Nr Dv = Dr (Nd ~ 2) Nr Dc = kDr x Nd Nr Db = kDr Nd - 2) -Nr The size of the factor k used in the above equations is determined according to the mechanical resistance that is more or less during the sliding of the ring gear 18 occurs.

Ansprüche/- Expectations/-

Claims (4)

Ansprüche 1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegungin eine geradlinige Vorschubbewegung durch gleichförmige Drehung und mit geringem Aufwand mit Hilfe einer Schraube und einer eine Mutter bildenden Gewindehülse, die miteinander durch mit Gewinde versehene Planetenrollen gekoppelt sind, deren Ge-Gewindegänge mit denen der Schraube und der Gewindehülse in Eingriff stehen, wobei die Gewindegänge der Gewindehülse dengleichen Steigungswinkel'aufweisen wie die Gewindegänge der Planetenrollen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß jede Planetenrolle eine Verzahnung aufweist, die gleichzeitig zum einen mit einer Verzahnung der Gewindehülse (3) und zum anderen derVerzahnung eines Zahnringes (18) in Eingriff steht, der mit der Schraube (1) drehfest, aber in axialer Richtung verschieblich verbunden ist. Claims 1. Apparatus for converting rotary motion into one straight feed movement through uniform rotation and with little effort with the help of a screw and a nut forming a threaded sleeve, which together coupled by threaded planetary rollers, their Ge threads with which the screw and the threaded sleeve are in engagement, the threads of the threaded sleeve have the same pitch angle as the threads of the Planetary rollers, that is to say, every planetary roller has a toothing which, on the one hand, has a toothing of the threaded sleeve (3) and on the other hand the toothing of a toothed ring (18) which engages with the screw (1) rotatably, but is connected displaceably in the axial direction. 2o -YorrichtunS nach Anspruch 1 d a du r c h g- e -k e n n z e i c h n'e t t daß wenigstens der eine (7) von zwei Ringflanschen (6 7), welche Käfighälften zur'Bagerung der mit Gewinde versehenen Planetenrollen (3) bilden, Planetenzahnräder (13) trägt, die außenseitig mit einem an der Gewindehülse (3) festen Zahnkranz (17) und innenseitig mit der Verzahnung des Zahnringes (18) in Eingriff stehen, welcher längsverschieblich auf der Schraube (1) angeordnet, aber drehfest mit 'dieser verbunden ist. 2o -YorrichtunS according to claim 1 d a du r c h g e -k e n n z e i c h n'e t t that at least one (7) of two ring flanges (6 7), which cage halves zur'Bagerung of the threaded planetary rollers (3) form planetary gears (13), which is attached on the outside with a ring gear (17) fixed to the threaded sleeve (3) and on the inside with the toothing of the toothed ring (18) are in engagement, which Arranged longitudinally displaceable on the screw (1), but connected to it in a rotationally fixed manner is. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zahnring (18) innerhalb seiner Bohrung mit Hilfe eines Mitnehmers (19) wie eines Nutkeils, eines Ansatzes od.dgl., der in einer Längsnut (21) der Schraube gleitet, mit dieser in Umfangsrichtung -formschlüssig verbunden ist. 3. Apparatus according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the toothed ring (18) within its bore with the help of a driver (19) such as a groove wedge, an approach or the like. Which in a longitudinal groove (21) of the Screw slides, is positively connected to this in the circumferential direction. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,,daß die Planetenzahnräder (1-3) in einem Ringflansch (14) gelagert sind, der koaxial mit Längsabstand, zu einem der beiden Käfigringe (7') angeordnet ist. 4. Apparatus according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,, that the planetary gears (1-3) are mounted in an annular flange (14) are arranged coaxially with a longitudinal spacing to one of the two cage rings (7 ') is.
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