DE19501392A1 - Kugelumlaufspindelvorrichtung und Tischantriebsvorrichtung mit einer solchen - Google Patents
Kugelumlaufspindelvorrichtung und Tischantriebsvorrichtung mit einer solchenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Kugelum
laufspindelvorrichtung zur Verwendung bei einem Montiergerät
für Halbleiterchips, einer Übergabevorrichtung bei einer
Holzbearbeitungsmaschine und ähnlichem, die eine Arbeits
weise mit einem langen Hub und einem Hochgeschwindigkeits
betrieb verlangen, und auch eine verbesserte Tischantriebs
vorrichtung, die die Kugelumlaufspindelvorrichtung ein
schließt.
Man kann annehmen, daß eine hydraulische Zylindervorrichtung
als eine Vorschubvorrichtung für einen Tisch oder ähnliches
verwendet werden kann, der die obengenannte Arbeitsweise mit
langem Hub und hoher Geschwindigkeit verlangt. Da jedoch die
hydraulische Zylindervorrichtung eine hydraulische Einheit
verlangt, kann die Konstruktion nicht kompakt gemacht werden
und ihre Vorschubgenauigkeit ist nicht besonders gut.
Im Hinblick auf die obigen Probleme, die bei der hydrauli
schen Zylindervorrichtung angetroffen worden sind, wird im
allgemeinen eine Kugelumlaufspindelvorrichtung verwendet.
Die Kugelumlaufspindelvorrichtung ist vorteilhaft dahinge
hend, daß sie nicht nur kompakt ist und eine gute Vorschub
genauigkeit liefert, sondern auch daß sie nicht viel Reibung
oder Wärme erzeugt. Und bei einer solchen Verwendung insbe
sondere für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb, wird eine
Kugelumlaufspindel mit einer großen Ganghöhe verwendet, und
indem ihre Spindelwelle gedreht wird, wird ein sich bewegen
der Tisch, an dem eine Mutter befestigt ist, mit hoher Ge
schwindigkeit bewegt.
Jedoch ändert sich bei der Kugelumlaufspindelvorrichtung mit
der Bewegung ihrer Kugelmutter die Spannweite der Spindel
welle. Das heißt, die natürliche Frequenz der Spindelwelle
ändert sich gemäß den Positionen der Kugelmutter in bezug
auf die Spindelwelle, und die kritische Drehzahl der Spin
delwelle ändert sich entsprechend den Änderungen der natür
lichen Frequenz der Spindelwelle. In dem Fall eines langen
Hubes liegt, da die Spannweite der Spindelwelle lang ist,
die kritische Drehzahl der Spindelwelle in einem niederen
Drehbereich, und somit geht, wenn die Spindelwelle mit einer
hohen Drehzahl gedreht wird, die Drehzahl der Spindelwelle
über die kritische Drehzahl der Spindelwelle hinaus. Wenn
die Spindelwelle in der Nähe ihrer kritischen Drehzahl ge
dreht wird, kommt die Spindelwelle in Resonanz, so daß große
Schwingungen erzeugt werden, wodurch der Betrieb der Spin
delwelle instabil wird. Wenn ein solcher Schwingungszustand
der Spindelwelle fortfährt, kann die Kugelumlaufspindelvor
richtung beschädigt werden.
Um solche Schwingungen der Spindelwelle zu vermeiden, ist
eine Tischantriebsvorrichtung vorgeschlagen worden, bei der
die Spindelwelle fest ist und eine Kugelmutter gedreht wird,
um dadurch einen bewegten Tisch zu bewegen.
Jedoch bleibt sogar bei einer Kugelumlaufspindelvorrichtung
von dem Typ, bei dem eine Kugelmutter gedreht wird, die na
türliche Frequenz der Spindelwelle selbst niedrig, da die
Spannweite der Spindelwelle lang bleibt. Wenn die Frequenzen
mit sehr kleiner Schwingungen, die auf die Spindelwelle
durch die Drehung der Kugelmutter aufgebracht werden, in ih
rem kritischen Drehzahlbereich sind, tritt deshalb, obgleich
keine Schwingungsdrehungen aufgrund der exzentrischen Masse
wie bei dem Typ mit Kugelumlaufspindeldrehung erzeugt wer
den, ein Resonanzphänomen auf, so daß große Schwingungen er
zeugt werden.
Somit bewirkt, sogar, wenn die Schwingung der Kugelmutter,
die auf die Spindelwelle aufgebracht wird, klein ist, die
Schwingung, die ein Resonanzphänomen einschließt, daß die
Spindelwelle stark vibriert wird. Im Hinblick auf dieses
wird eine Tischantriebsvorrichtung, die eine Kugelumlauf
spindelvorrichtung verwendet, im allgemeinen bei der Drehan
zahl verwendet, die kleiner als die kritische Drehzahl der
Spindelwelle ist. Und selbst wenn eine Kugelumlaufspindel
vorrichtung mit einer großen Ganghöhe verwendet wird, ist
die Geschwindigkeit der Tischantriebsvorrichtung natürlich
beschränkt und somit kann deren Zuführgeschwindigkeit nicht
so hoch sein.
Wenn die Schraubenganghöhe der Kugelumlaufspindel mit großer
Ganghöhe zu groß gemacht wird, muß, um eine hohe Geschwin
digkeit herzustellen, dann die Antriebskraft eines Motors
groß gemacht werden, und somit wird das Trägheitsmoment des
bewegten Tisches erhöht, was es schwierig macht, die Genau
igkeit der Anhalteposition des Tisches sicherzustellen.
Im Hinblick auf das Obige, schlägt die japanische, unge
prüfte Patentveröffentlichung Nr. Hei 6-11009 eine Kugelum
laufspindelvorrichtung vor, bei der ein langer Innenschaft
als ein Masseglied zur Schwingungsbegrenzung innerhalb einer
eine Bohrung aufweisenden Spindelwelle in coaxialer Weise
gehalten wird, wobei der innere Schaft so angeordnet ist,
daß sie mit der inneren Oberfläche der Bohrung kollidiert,
wenn die Spindelwelle schwingt, und eine solche Kollision
begrenzt die Schwingung der Spindelwelle an ihrer Resonanz
stelle, wodurch es möglich wird, den Betrieb der Spindel
welle bei einer hohen Drehzahl, die ihre kritische Drehzahl
überschreitet, durchzuführen. In dieser Veröffentlichung ist
eine Ausführungsform geoffenbart, bei der, wenn sich die
Spindelwelle und der innere Schaft miteinander aufgrund der
Arbeitsgenauigkeit der Bohrung der Spindelwelle berühren, es
eine Biegung des inneren Schafts oder ähnliches unmöglich
macht, einen gleichförmigen Zwischenraum zwischen der Spin
del und dem inneren Schaft sicherzustellen, wobei eine
Stelle des inneren Schafts um dessen Mittelabschnitt herum
durch eine Ringhülse befestigt ist.
Jedoch kann bei der Kugelumlaufspindelvorrichtung, die in
der obengenannten, japanischen, ungeprüften Patentveröffent
lichung Nr. Hei 6-11009 vorgeschlagen worden ist, obgleich
das lange Masseglied zur Schwingungsbegrenzung, das durch
die Spindelwelle koaxial gehalten wird, so angeordnet ist,
daß es mit der inneren Oberfläche der Spindelwelle kolli
diert, während sie schwingt, nicht immer erwartet werden,
daß sich die Spindelwelle und das Masseglied zur Schwin
gungsbegrenzung relativ zueinander bewegen, wenn die Spin
delwelle bei einer niederen Frequenz erregt wird. Somit müs
sen, um die Schwingung der Spindelwelle bei einer niederen
Frequenz zu steuern, die Spindelwelle und das Masseglied zur
Schwingungsbegrenzung so gemacht werden, daß sie ihre rela
tiven Bewegungen wirkungsvoll ausführen können. Jedoch wird
in der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr.
Hei 6-11009 keine konkrete Einrichtung zur Ausführung der
obengenannten relativen Bewegungen in Betracht gezogen, und
somit kann man nicht sagen, daß eine ausreichende Dämpfungs
wirkung erwartet werden kann.
Deshalb ist die vorliegende Erfindung gemacht worden, um die
obengenannten Schwierigkeiten auszuschließen, die bei der
herkömmlichen Kugelumlaufspindelvorrichtung und der Tischan
triebsvorrichtung angetroffen worden sind.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Kugelumlaufspindelvorrichtung zu schaffen, die stark die
Schwingung einer Kugelmutter dämpft, die auf eine Spindel
welle übertragen wird, um dadurch die Resonanz der Spindel
welle zu verhindern, und die eine Arbeitsweise mit langem
Hub und großer Drehzahl erlaubt, und auch eine Tischan
triebsvorrichtung zu schaffen, die die Kugelumlaufspindel
vorrichtung einschließt.
Die Aufgabe wird durch die in den nebengeordneten Ansprüchen
angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsgegenstände sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Ferner ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß sie
eine Kugelumlaufspindelvorrichtung schafft, die eine lange
Spindelwelle einschließt und stets eine ausgezeichnete Dämp
fungswirkung über einen weiten Frequenzbereich einschließ
lich eines niedrigen Frequenzbereichs schafft.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist auch,
daß eine Kugelumlaufspindelvorrichtung geschaffen wird, die
Schwingungen über einen weiten Frequenzbereich entsprechend
der natürlichen Frequenz einer Spindelwelle beschränken
kann, der sich gemäß der Position einer Kugelmutter ändert.
Zum Erreichen der obigen Aufgabe wird gemäß einem ersten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Kugelumlauf
spindelvorrichtung geschaffen, die umfaßt: eine lange Spin
delwelle, die eine Kugelspindelnut auf ihrer äußeren Um
fangsfläche und eine Bohrung umfaßt, eine Kugelmutter, die
auf ihrer inneren Umfangsfläche eine Kugelschraubennut auf
weist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten
Spindelwelle gegenüberliegend angeordnet ist, eine große
Anzahl von Kugeln, die zwischen der Kugelschraubennut der
Spindelwelle und der Kugelschraubennut der Kugelmutter ein
gepaßt sind, damit sich die Spindelwelle und die Kugelmutter
spiralförmig in bezug zueinander bewegen, ein lange Masse
glied zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der
Spindelwelle eingeführt ist, und ein Glied aus Gummi, das
zwischen die äußere Oberfläche des Massegliedes zur Schwin
gungsbegrenzung und die innere Oberfläche der Bohrung der
Spindelwelle eingefügt ist, um eine Berührung zwischen dem
Masseglied zur Schwingungsbegrenzung und der Bohrung zu ver
hindern.
Es wird auch eine Tischantriebsvorrichtung geschaffen, die
umfaßt:
eine lange Spindelwelle, deren beide Endabschnitte an einem
Basisteil befestigt sind und die eine Kugelschraubennut auf
ihrer äußeren Umfangsoberfläche aufweist und die eine in ihr
gebildete Bohrung umfaßt, einen an dem Basisteil derart ge
haltenen Tisch, daß er sich frei, parallel zu der axialen
Richtung der Schraubenspindel bewegen kann, eine Kugelmut
ter, die auf ihrer inneren Umfangsoberfläche eine Kugel
schraubennut aufweist, die der Kugelschraubennut der Spin
delwelle gegenüberliegend angeordnet und drehbar an dem
Tisch gehalten ist, eine große Anzahl von Kugeln, die zwi
schen der Kugelschraubennut der Spindelwelle und der Kugel
schraubennut der Kugelmutter eingepaßt sind, damit sich die
Spindelwelle und die Kugelmutter spiralförmig in bezug zu
einander bewegen können, eine an dem Tisch angebrachte An
triebsvorrichtung zum Drehen der der Kugelmutter, ein langes
Masseglied zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der
Spindelwelle eingeführt ist, und ein Gummi- oder syntheti
sches Kunstharzteil, das zwischen der äußeren Oberfläche des
Massegliedes zur Schwingungsbegrenzung und der inneren Ober
fläche der Bohrung der Spindelwelle eingefügt ist, um eine
Berührung zwischen der Schraubenspindel und dem Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung zu hindern.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
wird eine Kugelumlaufspindelvorrichtung geschaffen, die um
faßt: eine lange Spindelwelle, die eine Kugelschraubennut
auf ihrer äußeren Umfangsoberfläche und eine Bohrung auf
weist, eine Kugelmutter, die auf der inneren Umfangsfläche
eine Kugelschraubennut aufweist, die der Kugelschraubennut
der Spindelwelle gegenüberliegend angeordnet ist, eine große
Anzahl von Kugeln, die zwischen der Kugelschraubennut der
Spindelwelle und der Kugelschraubennut der Kugelmutter
eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle und die Kugel
mutter spiralförmig in bezug zueinander bewegen können, ein
Masseglied zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der
Spindelwelle mit einem Zwischenraum in der Durchmesserrich
tung eingeführt ist, und wobei die Kugelumlaufspindelvor
richtung ferner Halteringe für das Masseglied zur Schwin
gungsbegrenzung einschließt, die zwischen die äußere Ober
fläche des Massegliedes zur Schwingungsbegrenzung und die
innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle eingefügt
sind und zwei oder mehr in der axialen Richtung des Masse
gliedes beabstandete Stützpunkte schaffen, und geringe Zwi
schenräume zumindest zwischen der Außenseite der Halteringe
und der inneren Oberfläche der Bohrung in der Spindelwelle.
Ferner ist die vorliegende Kugelumlaufspindelvorrichtung da
durch gekennzeichnet, daß die Abstände der zwei oder mehr
Stützpunkte in der axialen Richtung des Massegliedes zur
Schwingungsbegrenzung, die durch die Halteringe des Masse
gliedes zur Schwingungsbegrenzung geschaffen werden, so ge
macht sind, daß sie sich voneinander unterscheiden, so daß
das Masseglied zur Schwingungsbegrenzung eine Mehrzahl von
natürlichen Frequenzen haben kann.
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
ist die Spindelwelle der Kugelumlaufspindelvorrichtung aus
gebildet, das lange Masseglied zur Schwingungsbegrenzung ist
in die Bohrung der Spindelwelle eingeführt, und das Gummi-
oder Kunstharzteil ist zwischen die äußere Oberfläche des
Schwingungsbegrenzungsglieds und die innere Oberfläche der
Bohrung der Spindelwelle zwischengefügt, um eine unmittel
bare Berührung zwischen ihnen zu vermeiden, wodurch es mög
lich ist, die Dämpfungswirkung in bezug auf die Schwingung
der Spindelwelle in ihrer durchmessermäßigen Richtung zu be
grenzen. Das Gummi- oder Kunstharzteil, das als ein Dämp
fungsteil dient, weist eine Federkonstante auf, die nicht
linear wie eine Metallfeder ist, und besitzt auch ein hohes
Absorptionsvermögen für Schwingungsenergie aufgrund seiner
inneren Reibung, so daß die zusammengesetzte Schwingung der
Spindelwelle und des Massegliedes zur Schwingungsbegrenzung
schnell gedämpft werden kann.
Da auch die entsprechenden natürlichen Frequenzen der Spin
delwelle und des Massegliedes zur Schwingungsbegrenzung von
einander unterschiedlich sind, kann die zwischen ihnen er
zeugte Reibung auch indirekt eine Dämpfungswirkung verstär
ken.
Bei der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem zweiten Ge
sichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird, indem die axia
len Abstände zwischen den Halteringen geändert werden, die
das Masseglied zur Schwingungsbegrenzung halten, die natür
liche Frequenz des Massegliedes zur Schwingungsbegrenzung in
seiner radialen Richtung so geändert, daß sie der natürli
chen Frequenz der Spindelwelle angenähert wird. Es kann des
halb, sogar wenn eine Anregungskraft (eine Anregungsbe
schleunigung) klein wird, der Resonanzzustand des Masseglie
des zur Schwingungsbegrenzung erzeugt werden. Wenn der Reso
nanzzustand erzeugt wird, dann beginnt das Masseglied zur
Schwingungsbegrenzung unabhängig mit dem Ergebnis zu schwin
gen, daß eine große Relativbewegung zwischen dem Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung und der Spindelwelle erzeugt wird.
Selbst wenn die Federhärte des Massegliedes zur Schwingungs
begrenzung nicht besonders groß ist, werden, da ein geringer
Zwischenraum zwischen der Spindelwelle und dem Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung vorhanden ist, Stöße und Reibungs
kräfte zwischen der Spindelwelle und dem Masseglied zur
Schwingungsbegrenzung aufgrund ihrer relativen Bewegungen
erzeugt.
Auf diese Weise wird, sogar wenn die Frequenz niedrig ist,
und eine Anregungskraft von der Spindelwelle klein ist, eine
große Schwingungsbegrenzungswirkung erzeugt, so daß die
Schwingung der Spindelwelle begrenzt werden kann.
Jedoch kann die obengenannte Schwingungsbegrenzungswirkung
nur in einem gewissen Frequenzbereich durchgeführt werden.
Im Hinblick auf die Tatsache, daß sich die natürliche Fre
quenz der Spindelwelle stets gemäß der Position der Kugel
mutter ändert, wird, indem eine Mehrzahl von Halteringen für
das Masseglied zur Schwingungsbegrenzung eingeführt werden,
die unterschiedliche Stützspannweiten in der Bohrung der
Spindelwelle aufweisen, die Schwingungsbegrenzungswirkungen
der entsprechenden Halteringe zusammen kombiniert, um den
Frequenzbereich auszudehnen, in dem die Schwingungsbegren
zungswirkungen ausgeführt werden können, so daß die Schwin
gung der Spindelwelle über einen weiten Frequenzbereich ge
steuert werden kann.
Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Aus
führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nä
her erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungs
form einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, die
entlang des Pfeiles II genommen ist, der in Fig. 1
gezeigt ist;
Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungs
form einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer dritten Ausführungs
form einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer vierten Ausführungs
form einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 6 eine Längsschnittansicht einer fünften Ausführungs
form einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Schwingungseigen
schaft einer massiven Spindelwelle;
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Schwingungseigen
schaft, die erhalten wird, wenn nur das Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung in der Spindelwelle ange
bracht ist;
Fig. 9 eine graphische Darstellung der Schwingungseigen
schaft einer Spindelwelle gemäß der ersten Ausfüh
rungsform;
Fig. 10 eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungs
form einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 11 eine vergrößerte Schnittansicht einer Konstruktion
zum Halten eines Massegliedes zur Schwingungsbegren
zung, das in Fig. 10 gezeigt ist;
Fig. 12 eine graphische Darstellung von Impulsreaktionen,
die erhalten werden, wenn einzig eine Spindelwelle
verwendet wird;
Fig. 13 eine graphische Darstellung von Impulsreaktionen,
die erhalten werden, wenn ein Masseglied zur Schwin
gungsbegrenzung in eine Spindelwelle eingeführt wird
und ein Gummiteil oder ein Kunstharzteil zwischen
die Bohrung der Spindelwelle und das Masseglied zur
Schwingungsbegrenzung eingefügt wird;
Fig. 14 eine graphische Darstellung von Impulsreaktionen,
die erhalten werden, wenn eine Spindelwelle gemäß
der sechsten Ausführungsform, die in Fig. 10 gezeigt
ist, verwendet wird;
Fig. 15 eine graphische Darstellung der Schwingungsauslen
kungswerte, die jeweils durch die Spindelwellen ge
mäß der Erfindung und andere Spindelwellen erhalten
worden sind, wenn ein Stoß aufgebracht wird, um zu
bewirken, daß sie schwingen;
Fig. 16 eine vergrößerte Schnittansicht einer Abänderung ei
ner Konstruktion zum Halten eines Massegliedes zur
Schwingungsbegrenzung;
Fig. 17 eine vergrößerte Schnittansicht einer anderen Abän
derung einer Konstruktion zum Halten eines Masse
gliedes zur Schwingungsbegrenzung;
Fig. 18 eine Längsschnittansicht einer siebten Ausführungs
form einer Spindelwelle gemäß der Erfindung;
Fig. 19 eine Längsschnittansicht einer achten Ausführungs
form einer Spindelwelle gemäß der Erfindung;
Fig. 20 eine Längsschnittansicht einer neunten Ausführungs
form einer Spindelwelle gemäß der Erfindung;
Fig. 21 eine Längsschnittansicht einer zehnten Ausführungs
form einer Spindelwelle gemäß der Erfindung;
Fig. 22 eine Längsschnittansicht einer elften Ausführungs
form einer Spindelwelle gemäß der Erfindung; und
Fig. 23 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer
zwölften Ausführungsform einer Spindelwelle gemäß
der Erfindung.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Tischantriebsvor
richtung, die eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet,
und Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die entlang dem Pfeil II
in Fig. 1 genommen worden ist.
Die Konstruktion hiervon wird zuerst beschrieben. Die ge
zeigte Tischantriebsvorrichtung in der Zeichnung wird ver
wendet, um einen Tisch 2 anzutreiben und vorwärtszubewegen,
der so abgestützt ist, daß er axial entlang einem langen
Basisteil 1 mittels einer Kugelumlaufspindelvorrichtung 10
bewegt werden kann.
Der Tisch 2 ist an dem Basisteil 1, das einen im wesentli
chen U-förmigen Querschnitt aufweist, auf eine solche Weise
angebracht, daß er glatt durch ein lineares Führungslager
(lineare Führungsvorrichtung) 3 bewegt werden kann.
Die Kugelumlaufspindelvorrichtung 10 umfaßt eine lange,
Spindelwelle 11, die einschließt eine spiralförmige Kugelum
laufschraubennut 11a auf ihrer äußeren Umfangsoberfläche,
eine Kugelmutter 12, die auf ihrer inneren Umfangsfläche
eine Kugelschraubennut 12a enthält, die so angeordnet ist,
daß sie der Kugelumlaufspindelnut 11a gegenüberliegt, die in
der Spindelwelle 11 gebildet ist, und eine große Anzahl von
Kugeln 13, die jeweils zwischen die zwei Kugelschraubennuten
11a und 12a eingepaßt sind und die auch ermöglichen, daß
sich die Spindelwelle 11 und die Kugelmutter 12 spiralförmig
in bezug aufeinander bewegen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, obgleich es nicht
gezeigt ist, ein endloses Kappensystem verwendet, bei dem
beispielsweise Endloskappen, von denen jede einen im wesent
lichen torusförmigen Durchgang hat, der verwendet wird, die
sich bewegenden Kugeln 13 durch ein Durchgangsloch zu führen
und umlaufen zu lassen, das in dem Körperabschnitt der
Kugelmutter 12 gebildet ist, jeweils an den zwei Enden des
Mutterkörperabschnitts angebracht sind, und die Kugeln 13,
die sich von der Kugelschraubennut 11a der Spindelwelle be
wegt haben und eine U-Bewegung in einem der gekrümmten
Durchgänge gemacht haben und sich weiter durch das Durch
gangsloch fortbewegt haben, machen eine umgekehrte U-Bewe
gung in dem anderen gekrümmten Durchgang und kehren zwischen
der Kugelspindelnut 11a und der Kugelspindelnut 12a der
Kugelmutter zurück, wobei die Kugeln 13 den obigen Ablauf
wiederholen können.
In die Bohrung 11b der Spindelwelle 11 ist ein Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung 15 eingeführt, das beispielsweise
von einer langen Eisenstange gebildet ist. Bei der vorlie
genden Ausführungsform weist die Spindelwelle 11 einen
Außendurchmesser von 20 mm, einen Innendurchmesser von 12
mm, eine Länge von 2 m und eine Ganghöhe von 40 mm auf, wäh
rend eine Eisenstange, die einen Durchmesser von 8 mm und
eine Länge von 1,95 m besitzt, als das Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung verwendet wird.
Ein Kunstharzteil 30, das aus einem spiralförmigen Kunst
harzband mit einer Dicke von 1 mm geformt ist, ist um die
gesamte Außenoberfläche des Massegliedes 15 zur Schwingungs
begrenzung herumgewickelt. Zwei Abdeckteile 16 sind jeweils
an den zwei Endabschnitten der Bohrung 11b der Spindelwelle
11 angebracht, um dadurch zu verhindern, daß das Masseglied
15 zur Schwingungsbegrenzung und das Kunstharzteil 30 her
ausrutschen.
Die Spindelwelle 11 der Kugelumlaufspindelvorrichtung 10,
die die obengenannte Konstruktion aufweist, ist auf dem
Basisteil 1 gerade oberhalb eines vertieften Abschnittes an
geordnet, der in dem mittleren Abschnitt des Basisteils 1
gebildet ist, und die zwei Endabschnitte der Spindelwelle 11
sind drehfest an dem Basisteil 1 jeweils durch Befestigungs
elemente 17 für die Spindelwelle angebracht und abgestützt.
Andererseits ist die Kugelmutter 12, die mit der Spindel
welle 11 im Gewindeeingriff steht, drehbar durch ein Kugel
lager 18 hindurch an dem unteren Abschnitt des Tisches 2 be
festigt, der sich entlang dem Basisteil 1 fortbewegt. Eine
Seilrolle 19 ist an der Endseite der Kugelmutter 12 in ein
heitlich drehbarer Weise angebracht. Ein Antriebsmotor 20
ist an der oberen Oberfläche des Tisches 2 angeordnet. Eine
Seilrolle 21, die auf der Ausgangswelle des Motors befestigt
ist, und die obengenannte Seilrolle 19 sind miteinander
durch einen Synchrongurt 22 derart verbunden, daß sie sich
synchron drehen können.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausfüh
rungsform beschrieben.
Wenn der Antriebsmotor 20 drehangetrieben wird, dann wird
das Antriebsdrehmoment des Motors 20 auf die Seilscheibe 21,
den Synchrongurt 22 und die Seilscheibe 19 übertragen, um
dadurch die Kugelmutter 12 der Kugelumlaufspindelvorrichtung
10 anzutreiben. Aufgrund davon rollen die Kugeln 13, die
zwischen der Spindelwelle 11 und der Kugelmutter 12 einge
paßt sind, und bewegen sich zwischen den Kugelschraubennuten
11a und 12a der Spindelwelle 11 und der Kugelmutter 12, und
die Kugeln 13 wiederholen einen endlosen Umlauf innerhalb
der Kugelmutter 12 über einen Umlaufdurchgang (nicht ge
zeigt). Als Ergebnis wird die Kugelmutter 12 durch die dreh
fest angebrachte und abgestützte Spindelwelle 11 geführt und
axial bewegt. Gleichzeitig wird der Tisch 2, während er
durch die lineare Führungsvorrichtung 3 geführt wird, axial
glatt über das Basisteil 1 bewegt.
Da in diesem Fall die Spindelwelle 11 nicht gedreht wird,
wird keine solche Schwingungsdrehung aufgrund einer exzen
trischen Masse wie in einem Fall erzeugt, wo die Welle ge
dreht wird. Da jedoch eine geringe Schwingung aufgrund der
Drehung der Kugelmutter 12 aufgebracht wird, wird eine
Schwingung erzeugt. Deshalb kann, da die lange Spindelwelle
11 eine lange Stützweite und eine niedere, natürliche Fre
quenz aufweist, dann die Frequenz der obengenannten geringen
Schwingung in dem kritischen Drehzahlbereich der Spindel
welle 11 sein, wann die Kugelmutter 12 mit hoher Drehzahl
gedreht wird. In diesem Fall tritt, wenn die Spindelwelle
eine gewöhnliche massive Welle ist, dann wahrscheinlich ein
Resonanzphänomen auf, wodurch bewirkt wird, daß die Spindel
welle 11 stark schwingt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch ist nicht nur die
Spindelwelle 11 gemacht und das lange Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung in den Abschnitt der Spindelwelle 11
eingeführt, sondern das Kunstharzteil 30, das als ein Dämp
fungsteil dient, ist zwischen die äußere Oberfläche des Mas
segliedes 15 zur Schwingungsbegrenzung und die innere Durch
messeroberfläche der Spindelwelle zwischengefügt. Das heißt,
das Kunstharzteil 30 verhindert eine unmittelbare Berührung
zwischen der Spindelwelle 11 und dem Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung, um dadurch eine Dämpfungswirkung in
bezug auf die Schwingung der Spindelwelle 11 in ihrer durch
messermäßigen Richtung zu verstärken. Da ferner die Feder
konstante des Kunstharzteils 30 nicht linear ist und das
Kunstharzteil 30 ein hohes Absorptionsvermögen für Schwin
gungsenergie aufgrund seiner inneren Reibung besitzt, kann
die Schwingung der Spindelwelle 11 schnell gedämpft werden.
Da auch die Spindelwelle 11 und das Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung jeweils unterschiedliche, natürliche
Frequenzen besitzen, schwingen die Spindelwelle 11 und das
Masseglied 15 zur Schwingungsbegrenzung nicht synchron, wenn
die Kugelmutter 12 gedreht wird. Als ein Ergebnis hiervon
wird eine Reibung zwischen den zwei Gliedern 11, 15 und dem
Kunstharzteil 30 erzeugt, und somit wird die Schwingungs
energie der Spindelwelle 11 auch als ihre Reibungswärme auf
gebraucht, so daß die Schwingung der Spindelwelle 11 ge
dämpft wird. Es wird darauf hingewiesen, daß, als die Erfin
der einen Versuch bei von der Spindelwelle 11 entfernten Ab
deckungsteilen 16 durchführten, beobachtet wurde, daß das
Schwingungsbegrenzungsglied 15 in der entgegengesetzten
Richtung zu der Drehung der Kugelmutter 12 gedreht wurde und
sich an dem Kunstharzteil 30 rieb.
Somit wird die Resonanzschwingung der Spindelwelle 11 durch
die obige Schwingungsdämpfungswirkung beschränkt mit dem Er
gebnis, daß eine große Schwingung der Spindelwelle 11 sogar
während der Hochgeschwindigkeitsdrehung der Kugelmutter 12
verhindert werden kann.
Die Ergebnisse des Versuchs, um die obengenannte Schwin
gungsbegrenzungswirkung zu bestätigen, werden unter Bezug
nahme auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben.
Unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wurde
die Schwingung der Spindelwelle 11 aufgezeichnet, die auf
tritt, wenn die Fortbewegung und das Anhalten des Tisches 2
mittels der Drehung der Kugelmutter 12 wiederholt wurde.
Als Spindelwelle wurden drei Arten von Spindelwellen verwen
det und verglichen, das heißt (a) eine massive Spindelwelle,
(b) eine Spindelwelle, wobei nur das Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung selbst in ihrem Abschnitt eingeführt
worden war, und (c) eine Spindelwelle, die in ihrem hohlen
Abschnitt das Masseglied 15 zur Schwingungsbegrenzung ent
hält, wobei ihre gesamte Länge mit einem Kunstharzglied 30
umwickelt war, das von einem spiralförmigen Kunstharzband
gebildet war.
Jede der drei Spindelwellen hatte einen Außendurchmesser von
20 mm, einen Innendurchmesser von 12 mm (wenn hohl), eine
Länge von 2 m und eine Schraubenganghöhe von 40 mm.
Die Drehzahl der Kugelmutter betrug 3.000 UpM.
Das Masseglied zur Schwingungsbegrenzung war aus einer
Eisenstange mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge
von 195 cm gebildet.
Das Kunstharzteil war aus einem spiralförmigen Kunstharzband
geformt, das eine Dicke von 1 mm hatte.
Der Schwingungszustand der Spindelwelle (a) ist in einer
graphischen Darstellung in Fig. 7 gezeigt.
Der Schwingungszustand der Spindelwelle (b) ist in einer
graphischen Darstellung in Fig. 8 gezeigt.
Der Schwingungszustand der Spindelwelle (c) ist in einer
graphischen Darstellung in Fig. 9 gezeigt.
In den entsprechenden graphischen Darstellungen stellt ihre
Abszisse die Zeit (eine Unterteilung stellt 500 msec dar)
dar, während A ihrer Ordinate die Schwingungsamplitude der
Spindelwellen (eine Unterteilung stellt 20 µm dar) angibt.
B der Ordinatenpunkte gibt auch die Zeitänderung der Dreh
zahl der Kugelmutter an, und B ist nach oben und nach unten
entsprechend der Hin- und Herbewegungen der Kugelmutter
umgekehrt.
Wie man klar sehen kann, wenn man diese graphischen Darstel
lungen miteinander vergleicht, weist die Spindelwelle (c)
gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schwingungs
amplitude auf, die weit kleiner als die der anderen Spin
delwellen ist, und die Schwingungsdämpfungszeit der Spindel
welle (c) ist außerordentlich kürzer als die der anderen
Spindelwellen.
Auf diese Weise kann gemäß der vorliegenden Erfindung die
Schwingung der Spindelwelle 11, während die Kugelspindel in
Betrieb ist, in einem hohen Maß verringert werden, indem die
obengenannte Konstruktion verwendet wird, bei der nicht nur
die Bohrung 11b in der Spindelwelle 11 der Kugelumlaufspin
delvorrichtung 10′ aufgeweitet und das lange Masseglied 15
zur Schwingungsbegrenzung durch die Bohrung 11b eingeführt
ist, sondern auch das Kunstharzglied 30, das aus einem
spiralförmigen Kunstharzband gebildet ist, um die äußere
Oberfläche des Massegliedes 15 zur Schwingungsbegrenzung
herumgewickelt ist, um dadurch eine unmittelbare Berührung
zwischen der inneren Oberfläche der Bohrung und dem Masse
glied 15 zur Schwingungsbegrenzung zu verhindern. Als ein
Ergebnis hiervon kann die Kugelumlaufspindelvorrichtung 10
bei einer höheren Drehzahl betrieben werden, das heißt, die
Drehzahl der Kugelumlaufspindelvorrichtung 10, die im allge
meinen auf weniger als oder niederer als 80% der kritischen
Drehzahl gesteuert wird, kann bis zu der kritischen Drehzahl
oder höher als diese erhöht werden.
Auch kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da das bandför
mige Kunstharzteil 30 spiralförmig um das Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung herumgewickelt und an ihm angebracht
wird, das lange Masseglied 15 zur Schwingungsbegrenzung auch
ohne weiteres befestigt werden.
Selbst wenn ferner der Durchmesser des Massegliedes zur
Schwingungsbegrenzung verändert wird, kann es geeignet ver
wendet werden.
Obgleich das spiralförmig angeordnete Kunstharzband bei der
vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann auch ein
spiralförmig angeordnetes Band aus Gummi verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Kugelumlauf
spindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die zweite Ausführungsform ist von der obengenannten ersten
Ausführungsform dahingehend verschieden, daß sie ein Kunst
harzrohr als das Kunstharzteil 30 verwendet, das innerhalb
der Spindelwelle 11 der Kugelumlaufspindelvorrichtung 10 an
gebracht ist. Ein Kunstharzrohr, das im Handel erhältlich
ist, kann wie es ist, einfach auf das Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung aufgebracht werden. Wenn jedoch das
Masseglied 15 eine zu große Länge aufweist, kann es schwie
rig sein, das Masseglied 15 mit dem Kunstharzrohr zu über
decken. Die zweite Ausführungsform weist nahezu die gleiche
Konstruktion wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme
der Struktur des Kunstharzteils 30 auf.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Kugelumlauf
spindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die
eine verbesserte Ausführung der zweiten Ausführungsform in
Fig. 3 ist.
Bei der dritten Ausführungsform ist das lange Masseglied 15
zur Schwingungsbegrenzung, das bei der zweiten Ausführungs
form verwendet wird, die in Fig. 3 gezeigt ist, in eine
Mehrzahl von (in Fig. 4, drei) Abschnitten unterteilt, und
die jeweiligen Abschnitte sind mit Kunstharzgliedern 30
überdeckt, die aus Kunstharzrohren gebildet sind, die je
weils mit ihrer Länge ihren zugeordneten Massegliedabschnit
ten entsprechen. Diese Ausgestaltung erleichtert das Auf
bringen der synthetischen Kunstharzglieder 30 und macht es
einfach, das Masseglied 15, das mit den Kunstharzteilen 30
überdeckt ist, in die Spindelwelle 11 einzuführen.
Obgleich bei der zweiten und dritten Ausführungsform ein
Kunstharzrohr verwendet wird, kann statt des Kunstharzrohrs
ein Rohr aus Gummi verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Kugelumlauf
spindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei der vierten Ausführungsform wird das lange Masseglied 15
zur Schwingungsbegrenzung, das in die hohle Spindelwelle 11
eingeführt werden soll, vorhergehend mit Kunstharz oder
Gummi, wie ein Gummiteil oder ein Kunstharzteil 30 bedeckt.
Das überzogene Gummiteil und Kunstharzteil 30 liefert eine
Schwingungsdämpfungswirkung ähnlich den obengenannten jewei
ligen Ausführungsformen. Da auch das Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung und das Gummi- oder Kunstharzteil 30
in einheitlicher Berührung miteinander sind und somit ver
hindert wird, daß sie sich voneinander trennen oder ver
schieben, ist es einfach, sie in die Spindelwelle 11 einzu
führen.
Auch kann das Kunstharz oder das Gummi auf die innere Um
fangsfläche der hohlen Spindelwelle 11 statt auf die äußere
Umfangsfläche des Massegliedes 15 zur Schwingungsbegrenzung
aufgebracht werden, oder das Kunstharz oder das Gummi können
sowohl auf die äußere Umfangsfläche des Massegliedes 15 zur
Schwingungsbegrenzung als auch auf die innere Umfangsober
fläche der Spindelwelle 11 aufgeschichtet werden.
Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Kugelumlauf
spindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei der fünften Ausführungsform ist das lange Masseglied 15
zur Schwingungsbegrenzung mit Kunstharz in der Bohrung 11b
der Spindelwelle 11 geformt. Da das gegossene Kunstharz et
was schrumpft, wenn es sich verfestigt, wird ein geringer
Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des
Kunstharzmaterials 30 und der inneren Umfangsoberfläche der
Bohrung 11b erzeugt. Dies ermöglicht dem Masseglied 15 zur
Schwingungsbegrenzung, getrennt von der Spindelwelle 11 zu
schwingen, so daß ein wirksamer Schwingungsbegrenzungsvor
gang ausgeführt werden kann. Das gegossene Kunstharz verhin
dert ähnlich wie bei den obengenannten jeweiligen Ausfüh
rungsformen ein Zusammenstoß zwischen der Spindelwelle 11
und dem Masseglied 15 zur Schwingungsbegrenzung und dämpft
die Schwingung der Spindelwelle 11.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Formen unter
Verwendung von Kunstharz ausgeführt, aber alternativ kann
das Formen unter Verwendung von Gummi ausgeführt werden.
Fig. 10 ist eine Längsschnittansicht, die eine Tischan
triebsvorrichtung zeigt, bei der eine Kugelumlaufspindelvor
richtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung angewendet wird.
Die Grundstruktur dieser Tischantriebsvorrichtung ist ähn
lich derjenigen, die bei den vorhergehend beschriebenen Aus
führungsformen gezeigt ist. Jedoch unterscheidet sich die
sechste Ausführungsform von der vorhergehend beschriebenen
ersten bis fünften Ausführungsform durch das Folgende. Das
heißt, es ist ein Zwischenraum 14 zwischen dem inneren
Schaft (Masseglied zur Schwingungsbegrenzung) 15 und der
inneren Oberfläche der Bohrung 11b der Spindelwelle 11 vor
gesehen, und statt des Kunstharzteils 30 sind Hülsen 25 (die
jeweils aus Gummi, Kunstharz oder ähnlichem gebildet sind)
zwischengefügt, die als Halteringe für das Masseglied zur
Schwingungsbegrenzung dienen (nachfolgend einfach als Halte
ringe bezeichnet) und drei Abstützpunkte mit Abstand vonein
ander in der axialen Richtung der inneren Welle bilden, so
daß der innere Schaft 15 gehalten wird. Bei der in Fig. 11
gezeigten sechsten Ausführungsform ist ein Zwischenraum C1
zwischen der äußeren Oberfläche der Hülse 25 und der inneren
Oberfläche der Bohrung 11b vorgesehen, und es ist auch ein
weiterer Zwischenraum C2 zwischen der inneren Oberfläche der
Hülse 25 und der äußeren Oberfläche des inneren Schafts 15
vorgesehen. Hierdurch kann die Hülse 25 innerhalb der Boh
rung 11b bewegt werden. Das heißt die axiale Position der
Hülse 25 kann frei eingestellt werden, um dadurch die Ab
stützabstände (Abstützspannweiten) des inneren Schafts 15 zu
ändern.
Diese Zwischenräume C1 und C2 können von so geringer Größe
sein, daß die Hülse 25 entlang der inneren Oberfläche der
Bohrung sowie entlang der äußeren Oberfläche des inneren
Schafts gleiten kann.
Abdeckteile 16 sind an den Öffnungen der zwei Endabschnitte
der Bohrung 11b der Spindelwelle 11 befestigt, um zu verhin
dern, daß der innere Schaft 15 und die Hülse 25 aus der Boh
rung 11b herausrutschen.
Gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung ist die Spindelwelle 11 hohl ausgebildet, der lange
innere Schaft 15 ist in die Bohrung der Spindelwelle 11 ein
geführt und der innere Schaft 15 wird von drei Hülsen 25 an
drei Punkten abgestützt, die axial durch Abstände oder
Stützspannweiten voneinander beabstandet sind. Da die Stütz
spannweite ohne weiteres durch Bewegen der Hülsen 25 in der
axialen Richtung des inneren Schafts 15 geändert werden
kann, kann die natürliche Frequenz des inneren Schafts 15 so
gemacht werden, daß sie sich der natürlichen Frequenz der
Spindelwelle 11 nähert. Deshalb kann, selbst wenn die Spin
delwelle 11 bei einer niederen Frequenz von beispielsweise
zehn und einigen Hz angeregt wird, wenn die natürliche Fre
quenz des inneren Schafts 15 nahe derjenigen der Spindel
welle 11 ist, der Resonanzzustand des inneren Schafts 15 so
gar erzeugt werden, wenn die Anregungskraft (Anregungsbe
schleunigung) aufgrund der Drehung der Kugelmutter 12 eine
geringe Schwingung ist. Wenn eine solche Resonanz erzeugt
wird, dann beginnt der innere Schaft 15 unabhängig von und
nicht synchron mit der Spindelwelle 11 mit dem Ergebnis zu
schwingen, daß eine große relative Bewegung zwischen dem
inneren Schaft 15 und der Spindelwelle 11 erzeugt wird. Da
ein geringer Zwischenraum C1 zwischen der Bohrung der Spin
delwelle 11 und der Außenseite der Hülse 25, die den inneren
Schaft 15 abstützt, vorgesehen ist, erzeugt die große rela
tive Bewegung Stöße und Reibungskräfte in der Spindelwelle
11 und dem inneren Schaft 15, so daß die Schwingungsenergie
der Spindelwelle 11 durch die Stöße und Reibungskräfte auf
gehoben werden kann, und die Schwingung der Spindelwelle 11
kann dadurch gedämpft werden.
Wie es oben beschrieben worden ist, werden gemäß dieser Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die
Frequenz der Spindelwelle 11 niedrig und die Anregungskraft
von der Spindelwelle 11 gering ist, die durch die Hülsen 25
vorgesehenen Abstützspannweiten eingestellt, damit die
natürliche Frequenz des inneren Schafts 15 in seiner radia
len Richtung die natürliche Frequenz der Spindelwelle 11
annähern kann, wodurch eine große Schwingungsbegrenzungswir
kung erzeugt wird, so daß die Schwingung der Spindelwelle 11
begrenzt werden kann.
In den Fig. 12 bis 15 sind die Ergebnisse von Impulsreak
tionen der Spindelwelle 11 gezeigt, die durch eine Untersu
chung erhalten worden sind, die durchgeführt wurde, um die
obengenannte Schwingungsbegrenzungswirkung zu bestätigen.
Bei der Untersuchung wurde als zu untersuchendes Teil eine
lange, hohle Spindelwelle verwendet, die eine Länge von 3630
mm und einen Außendurchmesser von 40 mm und eine natürliche
Frequenz von ungefähr 11 Hz aufwies, und es wurde der Dämp
fungszustand der Schwingung der Spindelwellen aufgezeichnet,
der erhalten wurde, wenn Impulse auf sie aufgebracht wurden,
um sie zum Schwingen zu bringen.
Fig. 12 zeigt das Ergebnis des Schwingungsdämpfungszustands,
der erhalten wurde, wenn nur die hohle Spindelwelle als das
zu untersuchende Teil verwendet wurde.
Fig. 13 zeigt das Ergebnis des Schwingungsdämpfungszustands,
der erhalten wurde, wenn die Kugelumlaufspindelvorrichtung
der ersten Ausführungsform als das zu untersuchende Teil
verwendet wurde. In diesem Fall ist ein langes Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung in eine hohle Spindelwelle einge
führt, und zwischen das Masseglied zur Schwingungsbegrenzung
und die innere Oberfläche der hohlen Spindel 11 ist ein Puf
ferteil zwischengefügt, das aus einem Gummiteil oder einem
Kunstharzteil gebildet ist und eine Länge hat, die sich na
hezu über die gesamte Länge des Massegliedes zur Schwin
gungsbegrenzung erstreckt.
Fig. 14 zeigt das Ergebnis des Schwingungsdämpfungszustands,
der erhalten wurde, wenn die Spindelwelle 11, die bei der
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwen
det wurde und in Fig. 10 gezeigt ist, als das zu untersu
chende Teil verwendet wurde.
In den jeweiligen graphischen Darstellungen, die in den
Fig. 12 bis 14 gezeigt sind, stellt die Abszisse die Zeit
(eine Unterteilung entspricht 1 sec) dar, während die Ordi
nate die Schwingungsamplitude der Spindelwelle (eine Unter
teilung entspricht 0,5 mm) angibt.
Wie man klar aus dem Vergleich zwischen den graphischen Dar
stellungen sehen kann, wurde, wenn die natürliche Frequenz
der Spindelwelle so niedrig wie bei dieser Untersuchung ist,
keine Schwingungsbegrenzungswirkung bei den anderen Spindel
wellen als der Spindelwelle dieser Ausführungsform bestä
tigt, wohingegen eine außerordentliche Schwingungsdämpfungs
wirkung bei der Spindelwelle 11 bestätigt wurde, die bei
dieser Ausführungsform verwendet wurde, die in Fig. 10 ge
zeigt ist.
In Fig. 15 sind Ergebnisse gezeigt, die erhalten wurden,
wenn die Auslenkung der Spindelwellen aufgrund der Stoß
schwingung zum Vergleich aufgetragen werden. Die Ergebnisse
zeigen klar, daß in dem Fall der Spindelwelle gemäß der er
sten Ausführungsform eine Schwingungsdämpfungswirkung bestä
tigt werden kann, wenn die natürliche Frequenz der Spindel
welle eine beträchtlich hohe Frequenz wird, wohingegen in
dem Fall der Spindelwelle gemäß der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine außerordentliche Schwin
gungsdämpfungswirkung über einen weiten Bereich natürlicher
Frequenzen bestätigt werden kann, der von der niederen, na
türlichen Frequenz bis zu der hohen natürlichen Frequenz der
Spindelwelle reicht.
Die Fig. 16 und 17 zeigen jeweils Abänderungen der Kon
struktion zum Befestigen der Hülse 25.
Bei der in Fig. 16 gezeigten Konstruktion ist die Hülse 25
an der hohlen Spindelwelle 11 durch eine Stellschraube 30
von außerhalb der hohlen Spindelwelle 11 befestigt, um zu
verhindern, daß sich die Hülse 25 frei in der axialen Rich
tung innerhalb der Bohrung 11b bewegt, wenn die Kugelumlauf
spindelvorrichtung in Betrieb ist. In diesem Zustand, bei
dem die Hülse 25 befestigt ist, gibt es einen Zwischenraum
C1 zwischen der äußeren Oberfläche der Hülse 25 und der
inneren Oberfläche der Bohrung 11b, und einen Zwischenraum
C2 zwischen der inneren Oberfläche der Hülse 25 und der
äußeren Oberfläche des inneren Schafts 15. Der Zwischenraum
C2 erlaubt dem inneren Schaft 15, daß er unabhängig von der
Spindelwelle 11 schwingen kann, so daß eine große relative
Bewegung zwischen dem inneren Schaft 15 und der Spindelwelle
11 erzeugt werden kann.
Die gegenwärtig abgeänderte Ausgestaltung hat einen Vorteil,
daß die Abstützspannweite des inneren Schafts 15 konstant
gehalten werden kann.
Bei der in Fig. 17 gezeigten Konstruktion ist die Hülse 25
an dem inneren Schaft 15 durch eine Aufschrumpfpassung befe
stigt, um zu verhindern, daß sich die Hülse 25 frei in der
axialen Richtung auf der Spindelwelle 11 innerhalb der Boh
rung 11b bewegen kann, wenn die Kugelumlaufspindelvorrich
tung in Betrieb ist. In diesem Fall erlaubt der Zwischenraum
C1, der zwischen der äußeren Oberfläche der Hülse 25 und der
inneren Oberfläche der Bohrung 11b vorhanden ist, daß der
innere Schaft 15 unabhängig von der Spindelwelle 11 schwin
gen kann, so daß eine große Relativbewegung zwischen dem
inneren Schaft 15 und der Spindelwelle 11 erzeugt werden
kann.
Die letztgenannte Abänderung ist ähnlich der vorhergehend ge
nannten Abänderung und hat einen Vorteil dahingehend, daß
die Abstütztsparinweite des inneren Schafts 15 konstant ge
halten werden kann.
Fig. 18 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese
Ausführungsform ist von der sechsten Ausführungsform, die in
Fig. 10 gezeigt ist, dahingehend verschieden, daß der lange,
innere Schaft 15 in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt
ist (in dem dargestellten Fall zwei Abschnitte, wobei jedoch
drei oder mehrere Abschnitte möglich sind). Diese Konstruk
tion ist vorteilhaft dahingehend, daß die inneren Schäfte 15
in die Bohrung 11b der Spindelwelle 11 einfacher eingeführt
werden können.
Fig. 19 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform wird eine große Anzahl von Hülsen
25 verwendet, und der innere Schaft 15 wird mit einer Mehr
zahl von Abstützspannweiten abgestützt, die unterschiedliche
Längen haben. Da sich die natürliche Frequenz des inneren
Schafts 15 in seiner radialen Richtung gemäß der Länge der
Abstützspannweiten ändert, weist in diesem Fall der innere
Schaft 15 eine Mehrzahl von natürlichen Frequenzen auf. Als
ein Ergebnis hiervon ist, selbst wenn sich die natürliche
Frequenz der Spindelwelle 11 in ihrer radialen Richtung mit
der Bewegung der Kugelmutter ändert, diese stets nahe einer
der Mehrzahl von natürlichen Frequenzen des inneren Schafts
15 in seiner radialen Richtung, so daß die Schwingung der
Spindelwelle 11 weiter wirksam beschränkt werden kann.
Fig. 20 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform ist der innere Schaft 15, der in
das Loch 11b der Spindelwelle 11 eingeführt ist, in seiner
axialen Richtung durch zwei lange Einstellschrauben 31 be
schränkt, die mit der Bohrung 11b von den zwei Seiten der
Spindelwelle 11 her in Gewindeeingriff stehen. Wenn der
innere Schaft 15 wesentlich kürzer als die Länge der Spin
delwelle 11 ist, besteht die Möglichkeit, daß, während die
Kugelumlaufspindelvorrichtung 10 in Betrieb ist, der innere
Schaft 15, der von der Hülse 25 abgestützt wird, in eine
seiner axialen Richtungen bewegt werden kann, was die
Charakteristik der Dämpfungswirkung ändert, die anfänglich
eingestellt worden ist. Um ein solches Phänomen zu verhin
dern, ist es wünschenswert, daß der innere Schaft 15, der
von der Hülse 25 abgestützt ist, in seinem Anfangszustand
gehalten wird. Die vorliegende Ausführungsform ist dahinge
hend vorteilhaft, daß die Position des inneren Schafts 15 in
seiner axialen Richtung von den Enden der Spindelwelle her
durch Verwendung der Einstellschrauben 31 eingestellt werden
kann und ohne weiteres in der eingestellten Position befe
stigt und beibehalten werden kann.
Fig. 21 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Diese Ausführungsform ist von der in Fig. 10 gezeigten Aus
führungsform dahingehend verschieden, daß größere Teile des
inneren Schafts 15 in seiner Längsrichtung mit einem Kunst
harzrohr 32 mit Ausnahme der Teile überdeckt sind, die von
den Hülsen 25 abgestützt werden. Das Kunstharzrohr 32 kann
nicht nur das Geräusch aufnehmen, das durch einen Zusammen
stoß zwischen der inneren Oberfläche der Spindelwelle 11 und
dem inneren Schaft 15 erzeugt wird, um dadurch einen
geräuschlosen Betrieb zu verwirklichen, sondern kann auch
das Erzeugen einer neuen Schwingungsbewegung aufgrund des
Zusammenstoßes beschränken.
Fig. 22 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform ist die äußere Oberfläche des
inneren Schafts 15 mit einer Kunstharzbeschichtung 33 statt
des Kunstharzrohrs 32 überdeckt, das in Fig. 21 gezeigt ist.
Die Kunstharzbeschichtung 33 kann nicht nur den Schall auf
nehmen, der durch einen Zusammenstoß zwischen der inneren
Oberfläche der Spindelwelle 11 und dem inneren Schaft 15 er
zeugt wird, um dadurch einen geräuschlosen Betrieb durchzu
führen, sondern kann auch das Erzeugen einer neuen Schwin
gungsbewegung aufgrund des Zusammenstoßes beschränken.
Fig. 23 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß einer
zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform sind die zwei Pufferteile 34, die
aus Gummimaterial gebildet sind, jeweils an den inneren End
seiten der Abdeckteile 16 angebracht, damit sie mit den En
dabschnitten der Bohrung 11b der Spindelwelle 11 mit dem
darin eingeführten inneren Schaft 15 in Gewindeeingriff ste
hen. Die Pufferteile 34 können nicht nur den Schall aufneh
men, der durch einen Zusammenstoß zwischen dem inneren
Schaft 15 und den Abdeckteilen 16 erzeugt wird, um dadurch
einen geräuschlosen Betrieb durchzuführen, sondern können
auch das Erzeugen einer neuen Schwingung aufgrund des Zusam
menstoßes beschränken.
Bei den oben erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wird die
Kugelmutter 12 entsprechend einem Riemenantriebssystem ange
trieben, das heißt, es wird durch den Antriebsmotor 20 ange
trieben, der auf der oberen Oberfläche des Tisches 2 ange
ordnet ist. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf be
schränkt, sondern andere Systeme sind auch möglich. Bei
spielsweise kann ein hohler Motor, in den die Spindelwelle
11 eingeführt worden ist, mittels Stützen an dem Tisch 2 be
festigt werden, und die Kugelmutter 12 kann mit dem Aus
gangsabschnitt des Motors verbunden sein, so daß sie durch
den Motor angetrieben werden kann.
Wie es hier bisher beschrieben worden ist, ist in der Kugel
umlaufspindelvorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der
vorliegenden Erfindung eine Bohrung in der Spindelwelle in
einer solchen Weise ausgebildet, daß sie sich durch die
Spindelwelle erstreckt, und das lange Masseglied zur Schwin
gungsbegrenzung und ein Gummiteil oder ein Kunstharzteil,
das zwischen die äußere Oberfläche des Massegliedes zur
Schwingungsbegrenzung und die innere Oberfläche der Bohrung
eingeführt ist, um eine Berührung zwischen dem Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung und der Bohrung zu verhindern,
sind in die Bohrung eingeführt. Wenn beim Stand der Technik
die Spindelwelle drehfest angebracht ist und die Kugelmutter
gedreht wird, wird die geringe Schwingung der Kugelmutter
auf die Spindelwelle übertragen, so daß die Spindelwelle in
einem großen Ausmaß schwingen kann. Jedoch selbst in einem
solchen Fall bewegt sich aufgrund der obigen Konstruktion
gemäß der Erfindung das Masseglied zur Schwingungsbegren
zung, das sich bei der natürlichen Frequenz von der Spindel
welle unterscheidet, getrennt von der Spindelwelle, um da
durch die Schwingung der Spindelwelle zu dämpfen. Auch ab
sorbiert das Gummiteil oder das Kunstharzteil die Schwin
gungsenergie durch die eigene innere Reibung und seine Be
rührungsreibung mit dem Masseglied zur Schwingungsbegrenzung
und der Spindelwelle, um dadurch die Schwingung der Spindel
welle schnell zu dämpfen. Als ein Ergebnis kann die Reso
nanzschwingung der Spindelwelle wirksam gesteuert bzw. be
grenzt werden.
Auch ist bei der Tischantriebsvorrichtung gemäß der Erfin
dung die obengenannte Kugelumlaufspindelvorrichtung einge
schlossen, die eine Arbeitsweise mit großer Schwingungsbe
grenzung ermöglicht, wobei die Spindelwelle fest angebracht
ist und eine Kugelmutter drehbar an einem Tisch gehalten
ist, und die Kugelmutter kann durch eine Antriebsvorrichtung
drehangetrieben werden, die an dem Tisch angebracht ist, wo
durch es möglich ist, den Tisch zu bewegen. Aufgrund dieser
Konstruktion kann, selbst wenn der Tisch mit einer hohen
Drehzahl, die die kritische Drehzahl überschreitet, mit ei
nem langen Hub durch Verwendung der langen Spindelwelle be
wegt wird, die Möglichkeit ausgeschlossen werden, daß die
Spindelwelle stark wegen ihrer Resonanzschwingung schwingt,
so daß dadurch die Kugelumlaufspindelvorrichtung beschädigt
wird. Da auch die Kugelmutter mit hoher Drehzahl gedreht
werden kann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Tisches
bis zu einer hohen Geschwindigkeit erhöht wird, besteht
keine Notwendigkeit, die Schraubenganghöhe der Kugelumlauf
spindelvorrichtung besonders zu erhöhen, und ein relativ
kleiner Motor reicht aus, wodurch verhindert wird, daß die
Genauigkeit der Anhalteposition durch die Wirkung der Träg
heitsvergrößerung auch des Tisches verringert wird. Als ein
Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Erfindung wirksam
möglich, eine Tischantriebsvorrichtung zu schaffen, die mit
einem langen Hub und mit hoher Drehzahl betrieben werden
kann und eine große Positionsgenauigkeit liefert.
Ferner ist gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung in der Spindelwelle die Bohrung ausgeweitet, die
sich durch die Spindelwelle erstreckt, das lange Masseglied
zur Schwingungsbegrenzung ist in die Bohrung eingeführt, ein
Stützring für das Masseglied zur Schwingungsbegrenzung, der
zwei oder mehrere Abstützpunkte liefert, die voneinander in
der axialen Richtung des Massegliedes beabstandet sind, ist
zwischen die äußere Oberfläche des Massegliedes zur Schwin
gungsbegrenzung und der inneren Oberfläche der Bohrung der
Spindelwelle eingeführt, und ein geringer Zwischenraum ist
zumindest zwischen der äußeren Oberfläche des Halterings und
der inneren Oberfläche der Bohrung vorgesehen. Dank dieser
Konstruktion können die Abstützspannweiten des Massegliedes
zur Schwingungsbegrenzung eingestellt werden, um dadurch zu
ermöglichen, daß die natürliche Schwingungsfrequenz des Mas
segliedes zur Schwingungsbegrenzung in seiner radialen Rich
tung die natürliche Frequenz der Spindelwelle mit dem Ergeb
nis annähern kann, daß eine große Relativbewegung zwischen
der Spindelwelle und dem Masseglied zur Schwingungsbegren
zung erzeugt werden kann, um Stöße und Reibungskräfte her
vorzurufen. Die derart hervorgerufenen Stöße und Reibungs
kräfte können die Schwingung der Spindelwelle wirksam be
schränken und somit kann, selbst wenn die Anregungskraft von
der Spindelwelle klein ist, eine große Schwingungsbegren
zungswirkung erhalten werden.
Da ferner die Abstände der zwei oder mehreren Abstützpunkte,
die durch den Haltering des Massegliedes zur Schwingungsbe
grenzung in seiner axialen Richtung vorgesehen werden, von
einander verschieden gemacht werden, kann das Masseglied zur
Schwingungsbegrenzung eine Vielzahl von natürlichen Frequen
zen aufweisen. Als ein Ergebnis hiervon ist, selbst wenn
sich die natürliche Frequenz der Spindelwelle in ihrer ra
dialen Richtung verändert, wenn die Kugelmutter bewegt wird,
die natürliche Frequenz der Spindelwelle nahe einer der zwei
oder mehreren natürlichen Frequenzen des Massegliedes zur
Schwingungsbegrenzung in seiner radialen Richtung. Das
heißt, die gegenwärtige Kugelumlaufspindelvorrichtung kommt
mit einem großen Bereich von Frequenzbereichen zurecht, um
dadurch die Schwingung der Spindelwelle weiter wirksam zu
steuern.
Claims (31)
1. Kugelumlaufspindelvorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Spindelwelle (11), die eine Kugelschraubennut (11a) auf ihrer äußeren Umfangsfläche und eine Bohrung umfaßt,
eine Kugelmutter (12), die auf einer inneren Umfangs fläche von sich eine Kugelschraubennut (12a) aufweist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten Spin delwelle (11) gegenüberliegend angeordnet ist,
eine Mehrzahl von Kugeln (13), die zwischen der Kugel schraubennut (11a) der Spindelwelle (11) und der Kugel schraubennut (12a) der Kugelmutter (12) eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle (11) und die Kugelmutter (12) spiralförmig in Bezug zueinander bewegen,
ein Masseglied (15) zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der Spindelwelle (11) eingeführt ist, und
ein Dämpfungsglied (30), das zwischen eine äußere Ober fläche des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und eine innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt ist, um eine Berührung zwischen dem Mas seglied (15) zur Schwingungsbegrenzung und der Bohrung zu verhindern.
eine Spindelwelle (11), die eine Kugelschraubennut (11a) auf ihrer äußeren Umfangsfläche und eine Bohrung umfaßt,
eine Kugelmutter (12), die auf einer inneren Umfangs fläche von sich eine Kugelschraubennut (12a) aufweist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten Spin delwelle (11) gegenüberliegend angeordnet ist,
eine Mehrzahl von Kugeln (13), die zwischen der Kugel schraubennut (11a) der Spindelwelle (11) und der Kugel schraubennut (12a) der Kugelmutter (12) eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle (11) und die Kugelmutter (12) spiralförmig in Bezug zueinander bewegen,
ein Masseglied (15) zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der Spindelwelle (11) eingeführt ist, und
ein Dämpfungsglied (30), das zwischen eine äußere Ober fläche des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und eine innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt ist, um eine Berührung zwischen dem Mas seglied (15) zur Schwingungsbegrenzung und der Bohrung zu verhindern.
2. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil eines ist, das
aus der ein Gummiteil und ein Kunstharzteil umfassenden
Gruppe ausgewählt ist.
3. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein spiralförmi
ges Kunstharzband (30) ist.
4. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein spiralförmi
ges Band aus Gummi ist.
5. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein Kunstharzrohr
ist.
6. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein Rohr aus
Gummi ist.
7. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur Schwin
gungsbegrenzung in eine Mehrzahl von Abschnitten unter
teilt ist und das Dämpfungsglied eine Mehrzahl von
Kunstharzrohren umfaßt, von denen jedes jeweils je
einen Abschnitt überdeckt.
8. Kugelumlaufspindelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur Schwin
gungsbegrenzung in eine Mehrzahl von Abschnitten unter
teilt ist und das Dämpfungsglied eine Mehrzahl von
Gummirohren umfaßt, von denen jedes jeweils je einen
Abschnitt überdeckt.
9. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur Schwin
gungsbegrenzung mit dem Gummiteil überzogen ist.
10. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur Schwin
gungsbegrenzung mit dem Kunstharzteil überzogen ist.
11. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Bohrung
der Spindelwelle (11) mit dem Gummiteil überzogen ist.
12. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Bohrung
der Spindelwelle (11) mit dem Kunstharzteil überzogen
ist.
13. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Masse
glieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und die innere
Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) mit dem
Gummiteil überzogen sind.
14. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Masse
glieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und die innere
Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) mit dem
Kunstharzteil überzogen sind.
15. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein in die Boh
rung der Spindelwelle geformtes Kunstharz ist.
16. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein in die Boh
rung der Spindelwelle gegossener Gummi ist.
17. Kugelumlaufspindelvorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Spindelwelle (11), die eine Kugelschraubennut (11a) auf ihrer äußeren Umfangsfläche und eine in ihr gebildete Bohrung umfaßt,
eine Kugelmutter (12), die auf einer inneren Umfangs fläche von sich eine Kugelschraubennut (12a) aufweist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten Spin delwelle (11) gegenüberliegend angeordnet ist,
eine Mehrzahl von Kugeln (13), die zwischen der Kugel schraubennut (11a) der Spindelwelle (11) und der Kugel schraubennut (12a) der Kugelmutter (12) eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle (11) und die Kugelmutter (12) spiralförmig in Bezug zueinander bewegen,
ein Masseglied (15) zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der Spindelwelle (11) mit einem Zwischen raum (C1) in seiner Durchmesserrichtung eingeführt ist, und
Halteringe (25) für das Masseglied (15) zur Schwin gungsbegrenzung, die jeweils zwischen eine äußere Ober fläche des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und eine innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt sind und zwei oder mehrere Abstützpunkte liefern, die in axialer Richtung des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung voneinander beabstandet sind, wobei geringe Zwischenräume zwischen wenigstens den äußeren Oberflächen der Halteringe (25) und der inneren Oberfläche der Bohrung vorgesehen sind.
eine Spindelwelle (11), die eine Kugelschraubennut (11a) auf ihrer äußeren Umfangsfläche und eine in ihr gebildete Bohrung umfaßt,
eine Kugelmutter (12), die auf einer inneren Umfangs fläche von sich eine Kugelschraubennut (12a) aufweist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten Spin delwelle (11) gegenüberliegend angeordnet ist,
eine Mehrzahl von Kugeln (13), die zwischen der Kugel schraubennut (11a) der Spindelwelle (11) und der Kugel schraubennut (12a) der Kugelmutter (12) eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle (11) und die Kugelmutter (12) spiralförmig in Bezug zueinander bewegen,
ein Masseglied (15) zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der Spindelwelle (11) mit einem Zwischen raum (C1) in seiner Durchmesserrichtung eingeführt ist, und
Halteringe (25) für das Masseglied (15) zur Schwin gungsbegrenzung, die jeweils zwischen eine äußere Ober fläche des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und eine innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt sind und zwei oder mehrere Abstützpunkte liefern, die in axialer Richtung des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung voneinander beabstandet sind, wobei geringe Zwischenräume zwischen wenigstens den äußeren Oberflächen der Halteringe (25) und der inneren Oberfläche der Bohrung vorgesehen sind.
18. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß die axialen Abstände der zwei
oder mehreren Abstützpunkte, die durch die Halteringe
(25) des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung
vorgesehen sind, voneinander unterschiedlich gemacht
sind, so daß das Masseglied (15) zur Schwingungsbegren
zung eine Mehrzahl von natürlichen Frequenzen aufweist.
19. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß ferner geringe Zwischenräume
(C2) zwischen den inneren Oberflächen der Halteringe
(25) und der äußeren Oberfläche des Masseglieds (15)
zur Schwingungsbegrenzung vorgesehen sind.
20. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Halteringe
(25) an der Spindelwelle (11) durch eine Stellschraube
befestigt sind.
21. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Halteringe
(25) an der Spindelwelle (11) durch Schrumpfpassung be
festigt sind.
22. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur
Schwingungsbegrenzung in eine Mehrzahl von Abschnitten
unterteilt ist.
23. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur
Schwingungsbegrenzung in axialer Richtung der Spindel
welle (11) durch zwei Einstellschrauben beschränkt ist,
die mit der Bohrung in Gewindeeingriff stehen.
24. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur
Schwingungsbegrenzung mit einem Kunstharzrohr überdeckt
ist.
25. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur
Schwingungsbegrenzung mit einem Gummirohr überdeckt
ist.
26. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur
Schwingungsbegrenzung mit einem Kunstharz überzogen
ist.
27. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Masseglied (15) zur
Schwingungsbegrenzung mit einem Gummi überzogen ist.
28. Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß Anspruch 17, da
durch gekennzeichnet, daß es ferner ein Abdeckteil um
faßt, das mit einem Endabschnitt der Bohrung in Gewin
deeingriff steht, und ein Pufferteil, das an einer in
neren Endseite des Abdeckteils befestigt ist.
29. Eine Tischantriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein Basisteil (1),
eine Spindelwelle (11), die zwei an dem Basisteil (1) befestigte Endabschnitte aufweist, die eine Kugel schraubennut (11a) auf ihrer Umfangsoberfläche und eine Bohrung aufweist,
ein an dem Basisteil (1) derart gehaltener Tisch (1), daß der Tisch (1) in einer axialen Richtung der Spin delwelle (11) parallel zu ihr frei bewegbar ist,
eine Kugelmutter (12), die auf einer inneren Umfangs fläche von sich eine Kugelschraubennut (12a) aufweist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten Spin delwelle (11) gegenüberliegend angeordnet ist, und drehbar an den Tisch (1) gehalten ist,
eine Mehrzahl von Kugeln (13), die zwischen der Kugel schraubennut (11a) der Spindelwelle (11) und der Kugel schraubennut (12a) der Kugelmutter (12) eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle (11) und die Kugelmutter (12) spiralförmig in Bezug zueinander bewegen,
eine an dem Tisch angebracht Antriebsvorrichtung zum Drehen der Kugelmutter (12),
ein Masseglied (15) zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der Spindelwelle (11) eingeführt ist, und
ein Dämpfungsglied (30), das zwischen eine äußere Ober fläche des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und eine innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt ist, um eine Berührung zwischen dem Mas seglied (15) zur Schwingungsbegrenzung und der Bohrung zu verhindern.
ein Basisteil (1),
eine Spindelwelle (11), die zwei an dem Basisteil (1) befestigte Endabschnitte aufweist, die eine Kugel schraubennut (11a) auf ihrer Umfangsoberfläche und eine Bohrung aufweist,
ein an dem Basisteil (1) derart gehaltener Tisch (1), daß der Tisch (1) in einer axialen Richtung der Spin delwelle (11) parallel zu ihr frei bewegbar ist,
eine Kugelmutter (12), die auf einer inneren Umfangs fläche von sich eine Kugelschraubennut (12a) aufweist, die der genannten Kugelschraubennut der genannten Spin delwelle (11) gegenüberliegend angeordnet ist, und drehbar an den Tisch (1) gehalten ist,
eine Mehrzahl von Kugeln (13), die zwischen der Kugel schraubennut (11a) der Spindelwelle (11) und der Kugel schraubennut (12a) der Kugelmutter (12) eingepaßt sind, damit sich die Spindelwelle (11) und die Kugelmutter (12) spiralförmig in Bezug zueinander bewegen,
eine an dem Tisch angebracht Antriebsvorrichtung zum Drehen der Kugelmutter (12),
ein Masseglied (15) zur Schwingungsbegrenzung, das in die Bohrung der Spindelwelle (11) eingeführt ist, und
ein Dämpfungsglied (30), das zwischen eine äußere Ober fläche des Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung und eine innere Oberfläche der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt ist, um eine Berührung zwischen dem Mas seglied (15) zur Schwingungsbegrenzung und der Bohrung zu verhindern.
30. Tischantriebsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Dämpfungsteil ein aus der Gruppe
gewähltes ist, die aus einem Gummiteil und einem Kunst
harzteil (30) besteht.
31. Tischantriebsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie ferner umfaßt Halteringe (25) für
das Masseglieds (15) zur Schwingungsbegrenzung, die je
weils zwischen die äußere Oberfläche des Masseglieds
(15) zur Schwingungsbegrenzung und die innere Oberflä
che der Bohrung der Spindelwelle (11) eingefügt sind
und zwei oder mehrere Abstützpunkte liefern, die in
axialer Richtung des Masseglieds (15) zur Schwingungs
begrenzung voneinander beabstandet sind, wobei geringe
Zwischenräume zwischen wenigstens den äußeren Oberflä
chen der Halteringe (25) und der inneren Oberfläche der
Bohrung vorgesehen sind.
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