DE19509265A1

DE19509265A1 - Anordnung zum Hindern einer Kugel am Verlassen eines Umlaufes für eine Kugelumlaufspindelmutter

Info

Publication number: DE19509265A1
Application number: DE19509265A
Authority: DE
Inventors: Hidenaga Mitani; Hiroshi Morimoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2015-03-16
Also published as: US5586469A; DE19509265C2; JPH07253146A; JP3374509B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte An ordnung zum Hindern einer Kugel am Verlassen eines Umlaufes für eine Kugelumlaufspindelmutter des Kugelumlaufrohrtypes und des Kugelumlaufteiltypes.

Eine Kugelumlaufvorrichtung hat einen Kugelumlaufdurchgang zum Umlaufen von Kugeln darin. Anordnungen des Kugelumlaufdurchgan ges sind bekannt dadurch, daß ein Kugelumlaufrohr oder ein Ku gelumlaufteil im Körperabschnitt der Kugelumlaufspindelmutter vorgesehen ist und daß gebogene Kugelumlaufgänge sowohl am vor deren als auch am rückwärtigen Ende der Kugelumlaufspindelmut ter vorgesehen sind. Jede Mutter hat ein oder mehrere Umlauf durchgänge (nachfolgend als Umläufe bezeichnet), welche das Ku gelumlaufrohr oder Kugelumlaufteil benutzen. Im Fall, wo die Mutter eine Anzahl von Umläufen aufweist, ist ein Nutabschnitt zwischen einem Umlauf und anderen daran angrenzenden Umläufen vorgesehen, durch welchen keine Kugeln umlaufen, z. B. durch welchen keine Kugeln hindurchtreten (nachfolgend als eine au ßerhalb des Umlaufes angeordnete Nut bezeichnet).

Z.B. zeigen die Fig. 5 bis 7 eine Kugelumlaufspindelmutter des Kugelumlaufrohrtypes, in welcher eine außerhalb des Umlau fes angeordnete Nut S_aus zwischen einem ersten Umlauf S1 und einem zweiten Umlauf S2 vorhanden ist.

Um eine Kugelrollspindelmutter 2 des Kugelumlaufrohrtypes zu montieren, wird ein Spindelschaft 1 in die Kugelumlaufspindel mutter 2 ohne Umlaufrohre 3 eingesetzt; Kugeln B werden nach einander durch Kugelumlauflöcher 4 im Körperabschnitt der Mut ter eingeführt, um die Kugeln B in Kugeldurchgänge zu laden, welche durch Spindelnuten 2a auf der inneren umlaufenden Ober fläche der Kugelrollspindelmutter 2 und Spindelnuten 1a gebil det werden, die den Spindelnuten 2a auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Spindelschaftes 1 gegenüberliegen. Sobald die Kugeln B bis zu den Kugelumlauflöchern 4 vollgeladen sind, wer den beide Schenkelabschnitte jedes U-förmigen Umlaufrohres 3 mit Kugeln B beschickt, die getrennt zuvor in die Kugelum lauflöcher 4 eingesetzt werden, und die Kugelumlauflöcher 4 werden dann am Körperabschnitt der Mutter mit Befestigungsele menten geschlossen, um die Montage zu komplettieren.

Im Falle, wo es zwei Kugelumlaufumläufe gibt, befinden sich normalerweise keine Kugeln in der außerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut S_aus zwischen der Spindelnut S1in des ersten Um laufes S1 (innerhalb des Umlaufes liegende Nut) und der Spin delnut S2in des zweiten Umlaufes S2. Jedoch, wenn einige Kugeln versehentlich in die außerhalb des Umlaufes angeordneten Nut während des Kugelbeschickungsvorganges eingeführt werden, wer den Zungenabschnitte 3a an beiden Enden des Umlaufrohres 3 be schädigt, wobei es wahrscheinlich wird, daß die Funktion der Kugelumlaufspindel verschlechtert wird.

Ein Abweiser 5, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, wurde bislang als Anordnung eingesetzt zum Verhindern eines versehentlichen Einsetzens einer Kugel in solch eine außerhalb des Umlaufes an geordnete Nut S_aus (außerhalb des Umlaufes angeordnete Kugel B aus). Der Abweiser 5 ist mit der außerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut S_aus der Kugelumlaufspindelmutter 2 verbunden, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt.

Jedoch, ist die konventionelle Anordnung zum Hindern einer Ku gel am Verlassen eines Umlaufes für eine Kugelumlaufspindelmut ter nicht nur umständlich in derart, daß man einen komplizier ten Eisenabweiser 5 speziell herzustellen und anzubringen hat, sondern ist auch kostenintensiv im Bezug auf Material, die An zahl von Bearbeitungs- und Montageschritten, sowie die Anzahl von Teilen.

Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt in Anbetracht der konventionellen Probleme. Demgemäß ist es Ziel der vorliegenden Erfindung eine Anordnung zum Hindern einer Kugel am Verlassen eines Umlaufes für eine Kugelumlaufspindelmutter bereitzustel len, welche vollständig das Vorhandensein von außerhalb des Um laufes angeordneten Kugeln verhindert, ohne dabei einen Abwei ser zu verwenden.

Um das obengenannte Ziel zu überwinden, wird die vorliegende Erfindung auf eine Anordnung zum Hindern einer Kugel am Verlas sen eines Umlaufes für eine Kugelumlaufspindelmutter angewen det, die eine Anzahl von Kugelumlaufumläufen an ihrer inneren umlaufenden Oberfläche aufweist, in welcher ein schräger Durch messer einer außerhalb des Umlaufes angeordneten Nut kleiner ausgeführt ist als ein schräger Durchmesser einer innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn eine außerhalb des Umlaufes angeordnete Kugel irrtümlicherweise in die außerhalb des Umlaufes angeordnete Nut der Kugelumlaufspindelmutter ein gebracht wird, der Durchgang der außerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut so schmal, daß die Kugelumlaufspindelmutter 2 blockiert wird. Als Ergebnis, können der Spindelschaft und die Kugelumlaufspindelmutter nicht relativ zueinander bewegt wer den, wodurch der außerhalb des Umlaufes angeordnete Kugel mit Leichtigkeit lokalisiert wird.

In den beigefügten Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine geschnittene Ansicht, welche einen Hauptab schnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht des Hauptabschnittes S_aus Fig. 1 entlang einer Linie II-II;

Fig. 3 eine obere Darstellung eines Fertigungsverfahrens für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Darstellung der Bewegung einer Schleifscheibe relativ in einer Kugelumlaufspindelmutter, gesehen von einem Pfeil IV aus Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung von Kugelumlauf durchgängen einer Kugelumlaufspindelmutter, die zwei Umläufe aufweist, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird;

Fig. 6 eine geschnittene Ansicht der Kugelumlaufspindel mutter aus Fig. 5 entlang einer Linie VI-VI;

Fig. 7 eine geschnittene Darstellung der Kugelumlaufspindel mutter aus Fig. 6 entlang einer Linie VII-VII;

Fig. 8 eine Vorderansicht eines konventionellen Abweisers;

Fig. 9 eine geschnittene Ansicht einer konventionellen Anordnung zum Hindern einer Kugel am Verlassen eines Umlaufes, welche einen Abweiser benutzt; und

Fig. 10 eine geschnittene Ansicht der Kugelumlaufspindel mutter aus Fig. 9 entlang einer Linie X-X.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend Fig. 10 zeigt; und Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche einen Hauptabschnitt ent lang einer Linie II-II aus Fig. 1 zeigt (ein Umlaufrohr ist dabei weggelassen). Es wird angemerkt, daß die Teile oder Kom ponenten, welche die gleichen bei oder äqualent zum konventio nellen Beispiel sind, mit den gleichen Bezugszeichen benannt sind.

Eine Kugelumlaufspindelmutter gemäß dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein schräger Durchmesser Daus eine außerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S_aus zwischen einer er sten innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S1in und einer zweiten innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S2in kleiner ausgeführt ist als ein schräger Durchmesser D in jeder der in nerhalb des Umlaufes angeordneten Nuten S1in S2in. Das heißt, daß es mit der folgenden Gleichung dargestellt wird:

D_aus = D_in-α

Der zuvor genannte schräge Durchmesser (D_aus, D_in, und derglei chen) weisen die maximalen berechneten Werte auf (innerhalb ei ner einzigen Windung), wenn eine Stahlkugel (Maß kontrollieren) einer Meßvorrichtung (nicht gezeigt) entlang einer Spindelnut 2a der Kugelumlaufspindelmutter 2 bewegt wird.

Ein Verfahren zum Bearbeiten solch einer außerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S_aus wird mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.

Dieser Bearbeitungsvorgang wird durchgeführt während des Vor ganges des Schleifens der Spindelmutternuten 2a beim Kugelum laufspindelmutter 2 Herstellungsverfahren.

Das heißt, eine Kugelumlaufspindelmutter 2, welche das zu bear beitende Werkstück ist, wird auf einem Spannzeug 12 einer Hauptspindel 11 einer Schleifmaschine 10 direkt oder durch eine Befestigungsvorrichtung angebracht.

Eine Schleifscheibe 13, welche entsprechend der Form und der Abmessungen der Spindelnut 2a der Mutter ausgebildet ist, wird an einer Hochgeschwindigkeitsspindel 14 durch eine Hohlwelle 15 befestigt und die Schleifscheibe 13 wird dann in die Kugelum laufspindelmutter 2 eingesetzt, um die Spindelnuten 2a der Mut ter durch Zuführen in Vorwärtsrichtung der Kugelumlaufspindel mutter 2 mit einem bestimmten Vorschub zu schleifen. Beim Durchführen dieses Vorganges, läßt eine Versetzeinrichtung, an welcher die Hochgeschwindigkeitsspindel angebracht ist, die Schleifscheibe 13 nur während des Schleifens eines außerhalb des Umlaufes angeordneten Bereiches 20 los, so daß der schräge Durchmesser Daus der außerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S_aus kleiner ausgeführt werden kann.

Insbesondere, wie in Fig. 2 gezeigt, wird eine Mittellinie C_aus der Schleifscheibe für den außerhalb des Umlaufes angeord neten Bereich 20 nur um t nach innen bewegt bezüglich einer Mittellinie C_in der Schleifscheibe, wobei die Mittellinie C_in die Mittellinie zum Schleifen der innerhalb des Umlaufes ange ordneten Nuten S1in und S2in ist, welche exzentrisch zur Schleifseite von einer Mittellinie C_LW der Kugelumlaufspindel mutter 2 ist, welche das Werkstück ist. Als Ergebnis dieses Vorganges, befriedigt die Beziehung zwischen D_aus und D_in die zuvorgenannte Gleichung D_aus = D_in -α.

Phasenangleich des versetzten Bearbeitens der außerhalb des Um laufes angeordneten Nut S_aus wird wie folgt durchgeführt.

In Fig. 4, ist P₀ die feste Stellung (Ursprung des Bearbei tens); P₁ ist die Zuführstellung; P₂ ist die erste außerhalb des Umlaufes angeordnete versetzte Stellung; P₃ ist die nächste außerhalb des Umlaufes angeordnete versetzte Stellung (das heißt im Fall, wenn drei oder mehr Umläufe vorhanden sind); L ist die Zuführentfernung; St ist der Hub der Schleifscheibe 13, die sich relativ von der Zuführstellung P₁ aus gemäß der Zuführbewegung der der Kugelumlaufspindelmutter 2 bewegt. Das heißt, P₁, P₂ und P₃ zeigen relative Stellungen an, die die Schleifscheibe erreicht durch Zuführen der Kugelumlaufspindel mutter 2.

Zuerst wird die Kugelumlaufspindelmutter 2 nur um die Zuführentfernung L zugeführt, so daß die Schleifscheibe 13 die Zuführstellung P₁ von der festen Stellung P₀ aus erreicht; und dann, sobald die Schleifscheibe 13 die Zuführstellung P₁ er reicht, bis die Schleifscheibe 13 einen Vorschub erreicht hat, wird die erste innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S_in ge schliffen, wobei die Mittellinie der Schleifscheibe 13 mit der Mittellinie C_in der Schleifscheibe zum Schleifen der innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut auf einer Linie liegt.

Wenn die Schleifscheibe die erste außerhalb des Umlaufes be setzte Stellung P₂ beim n-ten Vorschub durch Zuführen der Kuge lumlaufspindelmutter 2 erreicht, wird die Schleifscheibe 13 nur um den Wert t (z. B. 150 µm) versetzt, so daß der schräge Durch messer Daus um α (152 µm in diesem Fall) kleiner als der schräge Durchmesser D_in ausgeführt wird durch aufeinanderliegen der Mittellinie der Schleifscheibe 13 mit der Mittellinie C_aus der Schleifscheibe zum Schleifen der außerhalb des Umlaufes an geordneten Nut im außerhalb des Umlaufes angeordneten Bereich 20 (innerhalb eines Bereiches ±β° im Drehwinkel des Werkstüc kes beim Betrachten des n-ten Vorschubes als Referenz, wobei β gleich z. B. 9° ist). Die Phasenanpassung der außerhalb des Um laufes angeordneten versetzten Stellung P₂ beim n-ten Vorschub wird durch Einstellen (z. B. durch eingeben von Makro-Variablen in nummerische Steuerungen) der Zuführentfernung L gemäß den Parametern des zu bearbeitenden Werkstückes (die Kugelumlauf spindelmutter 2) erreicht.

Beim nächsten n-ten Vorschub, wird die nächste innerhalb des Umlaufes angeordnete Nut S_in geschliffen durch Anordnen der Mittellinie der Schleifscheibe 13 mit der Mittellinie C_in der Schleifscheibe zum Schleifen der innerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut auf einer Linie. Bei der außerhalb des Umlaufes angeordneten versetzten Stellung P₃ beim n-ten Vorschub, wird die Schleifscheibe 13 gehalten durch Anordnen der Mittellinie der Schleifscheibe 13 mit der Mittellinie C_aus der Schleif scheibe zum Schleifen der außerhalb des Umlaufes angeordneten Nut auf einer Linie innerhalb eines Bereiches ±β° wiederum in Rotationsrichtung des Werkstückes.

Die zuvor genannten jeweiligen vorbestimmten Werte n, n-, β, L werden jedesmal modifiziert, wenn die verschiedenen Parameter des zu bearbeitenden Werkstückes (die Kugelumlaufspindelmutter 2) sich ändern. Darüber hinaus, gemäß der zuvor beschriebenen Beschreibung, obwohl das Schleifen zu einem Zeitpunkt ausge führt wird, kann das Schleifen zu einigen Zeitpunkten ausge führt werden, bis die Oberflächen der Nuten genügend geschlif fen sind. In solch einem Fall wird das erste Schleifen dann be endet, wenn die Schleifscheibe 13 durch die Kugelumlaufspindel mutter 2 tritt. Dann wird der zweite Schleifvorgang durchge führt durch Zuführen der Kugelumlaufspindelmutter 2 in einer entgegengesetzten Richtung zur Bewegung der Kugelumlaufspindel mutter 2 beim ersten Schleifen durch umgekehrtes Drehen der Ku gelumlaufspindelmutter 2. Das versetzte Bearbeiten beim zweiten Schleifvorgang ist gleich wie beim ersten Schleifen.

Wenn eine außerhalb des Umlaufes angeordnete Kugel B_aus versehentlich in die außerhalb des Umlaufes angeordnete Nut S_aus der Kugelumlaufspindelmutter eingesetzt wird zum Zeit punkt, wenn die so bearbeitete Kugelumlaufspindelmutter 2 durch Laden von Kugeln B in sie montiert wird, dann blockiert die Ku gelumlaufspindelmutter 2 um dabei zu verhindern, daß der Spin delschaft 1 und die Kugelumlaufspindelmutter 2 relativ zueinan der rotieren, da der Durchgang der außerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut S_aus schmäler ist als der Durchgang der innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut S_in. Als Ergebnis, kann das vor handensein einer außerhalb des Umlaufes angeordneten Kugel B_aus mit Leichtigkeit festgestellt werden. Somit solche Abnormalitä ten wie z. B. die Zungenabschnitte 3a an beiden Enden des Um laufrohres 3 zu beschädigen, als Ergebnis des Verwendens einer Kugelumlaufspindelvorrichtung beim Vorhandensein einer außer halb des Umlaufes vorhandenen Kugel B_aus können übersehen wer den.

Zusätzlich, ist es nicht notwendig speziell einen Abweiser 5 herzustellen und anzubringen wie bei den konventionellen Bei spielen, was bedeutet, daß die vorliegende Erfindung nicht nur vorteilhaft für die Reduktion der Herstellungskosten im Bezug auf die Materialien, die Anzahl von Montageschritten und die Anzahl von Teilen ist, sondern auch im reduzieren der Anzahl von Bearbeitungsschritten, da der zusätzliche, bei der vorlie genden Erfindung verwendete Arbeitsschritt lediglich das teil weise Versetzen der Schleifscheibe weg von der Mittellinie ist und dieser Schritt nicht zu zählen ist als eine Zunahme der An zahl von Bearbeitungsschritten.

Obwohl die Fälle, wo zwei oder drei innerhalb des Umlaufes an geordneten Nuten S_in vorhanden sind, in der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfin dung genauso auf Kugelumlaufspindelmuttern angewendet werden, welche mehrere innerhalb des Umlaufes angeordnete Nuten aufwei sen.

Darüberhinaus ist, obwohl eine Kugelumlaufspindelmutter des Um laufrohrtypes bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform be schrieben wurde, die vorliegende Erfindung darauf nicht be schränkt, sondern kann auch auf Kugelumlaufspindelmuttern des Umlaufteiltypes ebenso angewendet werden.

Wie oben beschrieben, ist die Anordnung zum Hindern einer Kugel am Verlassen eines Umlaufes für eine Kugelumlaufspindelmutter der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch Herstellen ei nes schrägen Durchmessers der außerhalb des Umlaufes angeordne ten Nut in einer Kugelumlaufspindelmutter, die eine Anzahl von Kugelumlaufumläufen über ihre innere umlaufende Oberfläche auf weist, die kleiner sind als schräge Durchmesser der innerhalb des Umlaufes angeordneten Nuten. Daher kann eine außerhalb des Umlaufes angeordnete Kugel vollständig verhindert werden ohne einen Abweiser zu verwenden. Als Ergebnis dieser Konstruktion kann Material, die Anzahl von Bearbeitungsschritten, die Anzahl von Montageschritten und die Anzahl der Teile reduziert werden um die Herstellungskosten herabzusetzen.

Claims

1. Kugelumlaufspindelmutter in welche Kugeln geladen werden mit:
einer Anzahl Kugelumlaufumläufen, die eine erste innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut und eine zweite innerhalb des Umlau fes angeordneten Nut umfaßt, und eine außerhalb des Umlaufes angeordnete Nut, die zwischen der ersten innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut und der zweiten innerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut angeordnet ist, um keine Kugeln in einer inneren umlaufenden Oberfläche der Kugelumlaufspindelmutter umlaufen zu lassen,
bei der die außerhalb des Umlaufes angeordnete Nut einen ge neigten Durchmesser kleiner als den der ersten und zweiten in nerhalb des Umlaufes angeordneten Nut aufweist.

2. Verfahren zum Schleifen einer Kugelumlaufspindelnut einer Kugelumlaufspindelmutter durch Drehen einer Schleifscheibe in eine erste Richtung, wobei die Spindelnut eine innerhalb des Umlaufes angeordneten Nut und eine außerhalb des Umlaufes ange ordnete Nut aufweist, welches Verfahren die Schritte aufweist:

a) zuführen der Kugelumlaufspindelmutter mit einem vorbestimm ten Vorschub durch Drehen;
b) Ausrichten der Mittellinie der Schleifscheibe zu einer er sten Mittellinie zum Schleifen der ersten innerhalb des Umlau fes angeordnete Nut eines ersten geneigten Durchmessers;
c) Ausrichten der Mittellinie der Schleifscheibe mit einer zweiten Mittellinie innerhalb des außerhalb des Umlaufes lie genden Bereiches zum Schleifen der außerhalb des Umlaufes ange ordneten Nut eines zweiten geneigten Durchmessers, wenn die Schleifscheibe eine außerhalb des Umlaufes angeordnete versetz te Stellung erreicht hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt c einen Schritt aufweist, bei dem die Schleifscheibe um eine vorherbe stimmte Länge bezüglich der ersten Mittellinie der Schleif scheibe nach innen versetzt wird für den außerhalb des Umlaufes liegenden Bereich.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zweite geneigte Durchmesser kleiner als der erste geneigte Durchmesser ist.