DE19516199C2 - Verwendung einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung oder umgekehrt.

In Fig. 1a und 1b, in denen ein Stand der Technik dargestellt ist, ist im Schnitt bzw. in Draufsicht eine Spin­ del 1 dargestellt, die beispielsweise das Ende einer als Spin­ del ausgebildeten Welle, beispielsweise eines Antriebsmotors sein kann. Auf der Spindel 1 ist vorzugsweise ein eingängiges Feingewinde 10 aufgebracht, das wiederum beispielsweise eine Steigung S von 0,3 bis 0,25 mm oder weniger hat.

Ferner sind beispielsweise sechs Roll- oder Walzkörper 3a bis 3f, welche in Fig. 1a im Schnitt und in Fig. 1b in Draufsicht dargestellt sind, im montierten Zustand der Spindelanordnung planetenartig zwischen der Spindel 1 und einer Mutter 2 ange­ ordnet. Auf den Roll- oder Wälzkörpern 3a bis 3f ist in vorge­ gebenen Abschnitten ein entsprechend fein ausgebildetes Ril­ lenprofil 31 aus nebeneinander angeordneten, parallel zueinan­ der laufenden Rillen bestimmter Teilung aufgebracht. Durch diese konstante Rillenteilung und der Rillentiefe ist ein exakter Eingriff in das Gewinde 10 mit kleiner Steigung auf der Spindel 1 gewährleistet.

Ferner sind auf den einzelnen Wälz- oder Rollkörpern 3a bis 3f zwischen den Abschnitten mit einer der Spindel 1 zugewandten Rillenprofilierung 31, welche nachstehend als spindelseitige Profilierung bezeichnet wird, grobe Führungsrillen 32 mit V-förmigem Querschnitt ausgebildet, was nachstehend als mutter­ seitige Profilierung bezeichnet wird. Die Teilung der Füh­ rungsrillen 32 ist exakt die gleiche wie diejenige von dazu negativen Führungsrillen 20 mit V-förmigem Querschnitt, welche im Inneren der Spindelmutter 2 ausgebildet sind.

Damit alle Wälz- oder Rollkörper 3 sowohl in die mutterseitige Rillenprofilierung bestimmter Teilung im Inneren der Mutter 2 als auch in die Spindel 1 mit kleiner Gewindesteigung exakt und zuverlässig eingreifen, ist die spindelseitige Rillenpro­ filierung 31 auf jeder der Planetenrollen mit einer von Rolle zu Rolle konstanten, je nach zu erreichender Gesamtsteigung fest vorgegebener Teilverschiebung angeordnet.

Auf diese Weise ist erreicht, daß analog aufgebaute Wälz- oder Rollkörper 3a bis 3f jeweils bezüglich der in den vorgesehenen Zwischenabschnitten auf ihnen ausgebildeten, feinen Profilie­ rung 31 jeweils einen unterschiedlichen Teilversatz aufweisen. Die Rollen 3 müssen daher in einer ganz bestimmten Reihenfolge angeordnet werden, wozu beispielsweise an der Stirnseite der einzelnen Rollen 3 eine entsprechende Kennzeichnung vorgesehen ist.

Bei einer Steigung des Feingewindes auf der Spindel 1 von bei­ spielsweise 0,3 und einer dementsprechenden Teilung der Ril­ lensteigung würde diese eine Teilungsverschiebung bzw. einen -versatz von Rolle zu Rolle von 0,05 mm oder, in Grad ausge­ drückt, von jeweils 60 Winkelgrad bedeuten. Oder anders ausge­ drückt, der von Rolle zu Rolle unterschiedliche Teilungsver­ satz der jeweils ersten Rolle der auf den Rollen 3a bis 3f aufgebrachten Profilierung 31 ergibt sich, wenn an einer be­ stimmten Rolle mit dem Zählen begonnen wird, entsprechend dem Produkt aus (Nummer der gerade interessierenden Rolle - 1) × 360°/Gesamtrollenanzahl.

Bei einer weiteren Ausführungsform mit im wesentlichen dem gleichen Aufbau werden jedoch, umgekehrt wie vorstehend be­ schrieben, die Planetenrollen mit einem Gewinde positiver oder negativer Steigung und analog dazu die Spindel mit Rillen ver­ sehen. Die mutterseitigen Führungsrillen der Rollen und die entsprechenden Führungsrillen der Mutter bleiben so, wie oben beschrieben, bestehen. Es wird dann allerdings ein Käfig er­ forderlich, der die Planetenrollen winkelmäßig zueinander auf Distanz hält.

Derartige Vorrichtungen zum Umwandeln einer Dreh- in eine Axi­ albewegung sind beispielsweise in DE 37 39 059 A1 bzw. in EP 0 320 621 B1 beschrieben.

Ferner ist in DE 92 13 640 U1 eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung oder umgekehrt beschrieben, bei welcher um eine Spindel ein Anzahl Rollen angeordnet ist, die mit Kunststoff beschichtet sind. In EP 0 603 067 A1 ist eine weitere Vorrichtung zum Umwandeln einer Dreh- in eine Axialbe­ wegung beschrieben, bei welcher für Kraftübertragungselemente, wie beispielsweise Rollkörper, elastisch verformbares Material verwendet ist. Die mit Kunststoff beschichteten Rollen bzw. die Rollkörper aus elastisch verformbarem Material dienen aus­ schließlich Dämpfungszwecken, indem durch Verwenden des ela­ stisch verformbaren Materials das jeweilige Spindelsystem vor­ gespannt wird oder durch Schwingungsdämpfung Beschädigungen im Taktbereich vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung und umgekehrt nach DE 37 39 059 A1 oder EP 0 320 621 B1 als Überlastungsschutz verwendet.

Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung nach DE 37 39 059 A1 oder EP 0 320 621 B1 dahingehend weitergebildet, daß die Kraftü­ bertragungselemente, nämlich die Gewindespindel 1, die Mutter 2 und die Wälz- oder Rollkörper 3 mit den unterschiedlichen Profilierungen aus verformbarem, vorzugsweise aus elastisch verformbarem Material hergestellt sind. Vorzugsweise ist das elastisch verformbare Material der Kraftübertragungselemente polymeres Material oder adäquates, verformbares bzw. elastisch verformbares Material.

Durch das Vorsehen von Kraftübertragungselementen aus ela­ stisch verformbarem Material ist über die Drehzahl oder durch Vorspannen des Spindelsystems eine entsprechende System-Stei­ gerungsänderung einstellbar bzw. eine lastabhängige System- Steigerungsänderung erreichbar.

Wenn somit bei der bekannten Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung die Kraftübertragungselemente aus verformbarem bzw. elastisch verformbarem Material, wie einem Polymer, Kupfer, u.ä., ausgebildet sind, ergibt sich ein von der Belastung abhängiger Schlupf, welcher als Überlastungs­ schutz eingesetzt werden kann. Ferner ist ein derartiger Schlupf nicht nur belastungsabhängig, sondern läßt sich auch über die Drehzahl und ein Vorspannen des gesamten Spindelsy­ stems einstellen. Dies wiederum bedeutet, daß bei einer großen Vorspannung und einer niedrigen Drehzahl sich eine größere Kraftübertragung und damit auch ein entsprechend großer Über­ lastungsschutz ergibt.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a Schnittansichten der wesentlichen Elemente einer Aus­ führungsform einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung;

Fig. 1b zum Teil in Draufsicht und zum Teil als Schnittansicht dieselben in Fig. 1a wiedergegebenen Elemente der Aus­ führungsform, und

Fig. 2 ein Diagramm, in welchem Steigungswandlungen bei ver­ schiedenen Gewindesteigungen der Rollen eingetragen sind.

Wird bei der Vorrichtung zum Umwandeln einer Dreh- in eine Axialbewegung die Spindel 1 gegen die Mutter 2 verdreht, so wälzt sich ihr Gewinde 10 in den Gewinden der Rollen 3a ab, die sich wiederum mit ihren Umfangsrillen 32 auf den Stegen der Mutter 2 abwälzen. Durch die Profilierung der Spindel und Rollen entsteht ein Vorschub, dessen Größe von den charakte­ ristischen Geometriedaten des Rollenspindeltriebs abhängt.

Werden nun, um die Vorrichtung als Überlastungsschutz verwenden zu können, elastische Übertragungselemente verwendet, so än­ dern sich aufgrund der belastungsbedingten, elastischen Ver­ formung die Abwälzgeometrie der Spindel 1, der Rollkörper 3 und der Mutter 2. Die derart veränderten Geometriedaten gehen direkt in die Gesamtsteigung des Rollenspindeltriebs ein, wie deutlich der Steigungswandlung in Fig. 2 zu entnehmen ist.

Die spindelseitige Feinprofilierung 31 der planetenartig um die Spindel 1 angeordneten Wälz- öder Rollkörper 3 kann ent­ weder als Gewindesteigung (S_P = S_S; S_P = -S_S) oder als eine Rillenprofilierung (S_P = 0, ohne Steigung) ausgeführt werden, wobei mit S_S die Spindelsteigung und mit S_P die Steigung der planetenartig angeordneten Rollkörper bezeichnet sind.

Die Gesamtsteigung S_ges ist abhängig von den Wälzdurchmessern D_M der Mutter 2, und D_S der Spindel S, von den spindelseiti­ gen Wälzdurchmessern D_PS der Wälz- oder Rollkörper, von den mutterseitigen Wälzdurchmessern D_PM der Roll- oder Wälzkörper und von den Steigungen S_S und S_P und kann folgendermaßen dar­ gestellt werden:

Besonders bei einer Ausführung, bei welcher die Steigungen der Spindel und der Roll- oder Wälzkörper gleich sind, d. h. S_P = S_S, wird der Überlastungsschutz deutlich, wie auch den Diagrammen in Fig. 2 zu entnehmen ist, wenn D_P/D_S = 1 (eins) ist, und somit die Gesamtsteigung der Vorrichtung zur Umwand­ lung einer Dreh- in eine Axialbewegung null (0) ist. Dies gilt jedoch auch für alle übrigen drei möglichen Ausführungs­ formen der Vorrichtung zur Umwandlung von Dreh- in eine Axi­ albewegung mit einer beliebigen Gesamtsteigung.

In dem Diagramm in Fig. 2 sind auf der Ordinate die Gesamtstei­ gung S_ges über der Steigung S_S und auf der Abszisse der Quo­ tient der Wälzkreisdurchmessern D_P und D_S, d. h. D_P/D_S aufge­ tragen. Ferner ist eine Nullinie bei der auf der Ordinate mit 0,00 bezeichneten Stelle als dick ausgezogene Linie eingetra­ gen. Der etwa bei dem Ordinatenwert 4,00 beginnende Graph mit in regelmäßigen Abständen eingetragenen Rechtecken gibt ein Steigungungsverhältnis S_ges/S_S für S_P = S_S wieder. Der unter­ halb des Ordinatenwertes von 1,00 beginnende Graph mit in re­ gelmäßigen Abständen eingefügten Dreiecken gilt für ein Stei­ gungsverhältnis S_ges/S_S, bei welcher die Steigung S_P der pla­ netenartig angeordneten Roll- oder Wälzkörper 3 null (0) ist, d. h. S_P = 0. Der in dem Diagramm bei dem Ordinatenwert ober­ halb -3,00 beginnende Graph mit in regelmäßigen Abständen eingetragenen Rauten, gilt für ein Steigungsverhältnis, bei welchen die Spindelsteigung -S_S gleich der Planetenrollen- Steigung S_P ist, d. h. S_P = -S_S.

Claims (4)

1. Verwendung einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung oder umgekehrt als Überlastungsschutz, bei welcher Vorrichtung das Gewinde einer Gewindespindel (1) ein ein- oder mehrgängiges Feingewinde (10) ist, die Profilierung einer die Gewindespindel (1) umgebenden Mutter (2) in verhält­ nismäßig groben Rillen (20) ausgeführt ist, und eine Anzahl von Wälz- oder Rollkörpern (3a bis 3f), welche zwischen der Gewindespindel (1) und der Mutter (2) angeordnet sind, unter­ schiedliche Profilierungen, nämlich eine zum Gewinde der Spin­ del passende Profilierung (31) und eine zu den Rillen (20) passende Profilierung (32), aufweisen und die Kraftübertragungselemente in Form der Gewindespindel (1), der Mutter (2) und der Wälz- und Rollkörper (3a bis 3f) aus verformbarem oder aus elastisch verformbarem Material herge­ stellt sind.

2. Verwendung der Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh- in eine Axialbewegung nach Anspruch 1, wobei durch das Vorsehen von Kraftübertragungselementen (1, 2, 3a bis 3f) aus elastisch verformbarem Material über die Drehzahl und durch Vorspannen des Spindelsystems eine entsprechende System-Steigungsänderung einstellbar ist.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das ela­ stisch verformbare Material der Kraftübertragungselemente (1, 2, 3a bis 3f) polymeres Material ist.

4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher durch das Vorsehen von Kraftübertragungselementen (1, 2, 3a bis 3f) aus elastisch verformbarem Material eine lastab­ hängige System-Steigungsänderung erreichbar ist.