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Die
Erfindung betrifft eine Kugelumlaufvorrichtung mit externem Umlauf.
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Eine
Kugelumlaufvorrichtung mit externem Umlauf ist bekannt, bei welcher,
wie in 8 gezeigt, eine Kugelumlaufmutter 2 über eine
Anzahl von Kugeln (nicht gezeigt) mit einer Spindel 1 in
Eingriff ist, wobei ein Kugelumlaufrohr 4 an der Außenfläche der Kugelumlaufmutter 2 vorgesehen
ist, so daß die
Kugeln umlaufen, wobei sie außerhalb
der Kugelumlaufmutter 2 geführt werden. In der Kugelumlaufvorrichtung
ist das Kugelumlaufrohr 4 fest an der Außenfläche der
Kugelumlaufmutter 2 mittels eines Rohrhalteteils 5 angebracht.
Das Rohrhalteteil 5 ist folgendermaßen ausgebildet: Wie in den 10 und 11 gezeigt,
wird ein Metallblock, dessen Dicke größer ist als der Außendurchmesser
des Kugelumlaufrohres 4, durch Fräsen zu einem rechteckigen Parallelepiped
geformt. Eine Rohreingriffsnut 6 wird in dem rechteckigen
Parallelepiped durch Fingerfräsen
derart gebildet, dass sie schräg
in dem Boden verläuft.
Danach werden mehrere flache Senkkopfschraubenlöcher 7 (zwei Löcher nach 10)
in das rechteckige Parallelepiped auf beiden Seiten der Rohreingriffsnut 6 gebohrt.
Auf diese Weise wird das Rohrhalteteil 5 hergestellt.
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Außerdem weist
die Außenfläche der
Kugelumlaufmutter 2, wie in 9 gezeigt,
eine ebene Fläche 8 auf,
welche durch Fräsen
gebildet wird, um das Kugelumlaufrohr 4 und das Rohrhalteteil 5 darauf montieren
zu können.
Löcher 9 zum
Anbringen des Kugelumlaufrohres 4, sowie Gewindelöcher 10 zum Anbringen
des Rohrhalteteiles 5 sind in der ebenen Fläche 8 ausgebildet.
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Ferner
ist beispielsweise aus der
US
2, 855, 790 eine Kugellaufvorrichtung mit externem Umlauf bekannt,
die eine Spindel und eine Kugelumlaufmutter aufweist. Der externe
Umlauf erfolgt mittels eines Rohres, das mit einem Blechstift an
der Mutter befestigt ist.
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Die
vorstehend beschriebenen Kugelumlaufvorrichtungen mit externem Umlauf
sind jedoch mit folgenden Problemen behaftet:
Wie vorstehend
beschrieben, wird in der herkömmlichen
Vorrichtung das Rohrhalteteil 5 durch eine Anzahl von Fertigungsschritten
einschließlich
Fräsen, Fingerfräsen und
Bohren gefertigt. Um die ebene Fläche 8 an der Kugelumlaufmutter 2 auszubilden,
wird ein relativ großer
Teil der Mutter 2 durch Fräsen entfernt, und die Gewindelöcher 10 zum
Anbringen des Rohrhalteteiles 5 werden durch Gewindebohren
gebildet. Das bedeutet, dass die Herstellung einer Befestigungskonstruktion
des Kugelumlaufrohres viel Zeit- und
Arbeitsaufwand erfordert.
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Das
Kugelumlaufrohr 4 wird folgendermaßen an der Kugelumlaufmutter
angebracht: Beide Endabschnitte des Kugelumlaufrohres 4 werden
in die in der Kugelumlaufmutter 2 ausgebildeten Montagelöcher 9 eingefügt, wobei
das Kugelumlaufrohr 4 mit dem Rohrhalteteil 5 gehalten
wird und kleine Senkkopfschrauben B1 mit den Gewindelöchern 10 in
Eingriff gebracht und angezogen werden. Um das Spiel des Kugelumlaufrohres
zu beseitigen, welches von dem Spalt C (11 und 12)
zwischen dem Kugelumlaufrohr 4 und der in dem Rohrhalteteil 5 ausgebildeten
Rohreingriffsnut 6 herrührt,
muß danach das
Rohrhalteteil folgendermaßen
eingestellt werden: Bei gelösten
Schrauben B1 wird das Rohrhalteteil 5 aus der Kugelumlaufmutter 2 entfernt.
Der Boden des Rohrhalteteiles 5 wird geschliffen, bis der Spalt
C im wesentlichen null ist.
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Das
Montieren der Vorrichtung erfordert somit ebenfalls einen großen Zeit-
und Arbeitsaufwand.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kugelumlaufvorrichtung
mit einfachem Aufbau zu schaffen, bei deren Herstellung die zum Anbringen
des Kugelumlaufrohres erforderlichen Bearbeitungsgänge, beispielsweise
das Fräsen
der Kugelumlaufmutter zur Ausbildung der ebenen Montagefläche, das
Gewindebohren der ebenen Montagefläche und das Schleifen des Rohrhalteteiles,
weitgehend vermieden werden und keine mühsame Einstellung bei der Montage
erforderlich ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Kugelumlaufvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Bei
der Kugelumlaufvorrichtung nach der Erfindung kann das Rohrhalteteil
durch Pressen einer Metallplatte oder durch Formpressen von Kunststoffmaterial
gebildet werden. Das bedeutet, dass die Herstellung des Rohrhalteteiles
im Unterschied zu der Herstellung des herkömmlichen Teiles keinen komplizierten
Bearbeitungsvorgang benötigt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Kugelumlaufmutter
kann die Ringnut, mit der das Rohrhalteteil in Eingriff steht, einfach
durch Drehen auf einer Drehbank gebildet werden. Ferner wird nur
die Rohrlagernut für
das Kugelumlaufrohr quer über
die Ringnut durch Fingerfräsen
gebildet.
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Das
Kugelumlaufrohr kann folgendermaßen an der Kugelumlaufmutter
befestigt werden: Beide Endabschnitte des Kugelumlaufrohres werden
in Rohreinsetzlöcher
eingesetzt, die in der Kugelumlaufmutter in der Weise ausgebildet
sind, daß die Rohrlagernut
den Boden des Kugelumlaufrohres lagert. In diesem Zustand wird das
Rohrhalteteil in die Ringnut der Kugelumlaufmutter durch elastische
Verformung eingepasst, so daß die
Eingriffsnut mit dem Kugelumlaufrohr in Eingriff kommt. Das Rohrhalteteil wird
auf diese Weise durch Einrasten fest an der Kugelumlaufmutter angebracht.
Beim Montieren des Kugelumlaufrohres an der Kugelumlaufmutter werden
keine Schrauben verwendet, sondern die Elastizität des Rohrhalteteiles wird
dafür genutzt.
Daher erfordert die Herstellung der Vorrichtung kein Gewindebohren
der Kugelumlaufmutter.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispiels
näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Kugelumlaufvorrichtung mit externem Umlauf nach
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf eine Kugelumlaufmutter der Kugelumlaufvorrichtung
nach 1;
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3 eine
Vorderansicht eines Rohrhalteteiles der Kugelschraubvorrichtung
nach 1;
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4 eine
Draufsicht auf das Rohrhalteteil nach 3;
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5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V in 1 zur Beschreibung
der Arbeitsweise der Kugelumlaufvorrichtung nach der Erfindung;
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6 und 7 eine
Vorderansicht bzw. eine Draufsicht auf ein Rohrhalteteil nach einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
Draufsicht auf eine herkömmliche Kugelumlaufvorrichtung
mit externem Umlauf;
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9 eine
Draufsicht auf eine Kugelumlaufmutter der herkömmlichen Kugelumlaufvorrichtung;
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10 eine
Draufsicht auf ein Rohrhalteteil der in 8 gezeigten
herkömmlichen
Vorrichtung;
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11 einen
Schnitt entlang der Linie XI-XI in 10; und
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12 eine
Ansicht mit freigeschnittenen Teilen in der Richtung des Pfeiles
XII in 8.
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Anhand
der 1 bis 5 wird eine Kugelumlaufvorrichtung
mit externem Umlauf nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben,
in der Teile, welche funktionell den anhand der herkömmlichen
Kugelumlaufvorrichtung beschriebenen Teilen entsprechen, durch die
gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Kugelumlaufvorrichtung
eine Spindel 1 und eine Kugelumlaufmutter 2. Die
Spindel 1 weist in der Außenfläche eine Kugellaufrille 1a auf.
Die Kugellaufrille 1a ist im Schnitt bogenförmig. Die
Kugelumlaufmutter 2 weist im wesentlichen die Form eines
Zylinders auf mit einer Kugellaufrille 2a in der Innenfläche, die
der Kugellaufrille 1a der Spindel 1 entspricht.
Ein Montageflansch 11 ist an der äußeren Zylinderfläche eines
Endabschnitts der Kugelumlaufmutter 2 ausgebildet. Die
Kugelumlaufmutter 2 weist eine relativ flache Ringnut 12 in
dem Mittelabschnitt der zylindrischen Außenfläche der Kugelumlaufmutter 2 auf,
in der Achsrichtung betrachtet. Die Ringnut 12 wird durch
Drehen auf der Drehbank gebildet, wobei zwei zylindrische Endabschnitte
an ihren beiden Seiten vorgesehen werden. Zwei Rohreinsetzlöcher 9 sind jeweils
in den zylindrischen Endabschnitten der Kugelumlaufmutter 2 ausgebildet
in der Weise, daß sie mit
der Kugellaufrille 2a in Verbindung stehen, die in der
Innenfläche
der Kugelumlaufmutter 2 vorgesehen ist, so daß beide
Endabschnitte eines im wesentlichen U-förmigen Kugelumlaufrohres 4 in
die jeweiligen Rohreinsetzlöcher 9 eingefügt werden
können. Die äußeren Öffnungen
der Rohreinsetzlöcher 9 stehen
miteinander in Verbindung durch eine Rohrlagernut 13, die
durch Fingerfräsen
derart gebildet wird, daß sie
bezüglich
der Achse der Kugelumlaufmutter 2 geneigt ist. Die Breite
der Rohrlagernut 13 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser
des Kugelumlaufrohres 4.
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Die
Kugelumlaufvorrichtung umfaßt
ferner ein Rohrhalteteil 15, das in die Ringnut 12 der
Kugelumlaufmutter 2 eingefügt wird. Das Rohrhalteteil 15,
wie in den 3 und 4 gezeigt,
ist im Schnitt im wesentlichen C-förmig mit einer Breite und einem Durchmesser,
die denen der Ringnut 12 der Kugelumlaufmutter 2 entsprechen.
Der Mittelabschnitt des Rohrhalteteiles 15 ist zu einer
Eingriffsnut 16 gekrümmt,
die mit dem Kugelumlaufrohr 4 in Eingriff steht. Das Rohrhalteteil 15 wird
durch Pressen einer dünnen
Metallplatte gebildet und ist daher elastisch.
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Das
Kugelumlaufrohr 4 wird folgendermaßen an der Kugelumlaufmutter 2 angebracht:
Beide
Endabschnitte des U-förmigen
Kugelumlaufrohres 4 werden in die Montagelöcher 9 der
Kugelumlaufmutter 2 in der Weise eingefügt, daß die untere Fläche des
Kugelumlaufrohres 4 mit dem Boden der in der Kugelumlaufmutter 2 ausgebildeten Rohrlagernut 13 in
Kontakt steht.
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Danach
wird das Rohrhalteteil 15, während es etwas geöffnet wird,
in die Ringnut 12 der Kugelumlaufmutter 2 eingesetzt,
wobei die Eingriffsnut 16 mit dem Kugelumlaufrohr 4 in Eingriff
gebracht wird. Dabei klemmt das Rohrhalteteil 15 die Kugelumlaufmutter 2 mit
seiner elastischen Kraft fest und befestigt das Kugelumlaufrohr 4 sicher
durch Drücken
des Kugelumlaufrohres 4 gegen die Rohrlagernut 13.
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In
dieser Ausführungsform
kann das Kugelumlaufrohr 4 im wesentlichen in einem Prozeß ohne Montageschrauben
sicher an der Kugelumlaufmutter 2 befestigt werden. Abmessungsfehler
zwischen dem Kugelumlaufrohr 4 und dem Rohrhalteteil 15 werden,
falls überhaupt,
durch die Elastizität
des Rohrhalteteiles 15 kompensiert. Dieses Merkmal beseitigt
die Schwierigkeit, mit der die herkömmliche Kugelumlaufvorrichtung
verbunden ist, daß ein
Spalt zwischen dem Kugelumlaufrohr 4 und dem Rohrhalteteil 15 gebildet
wird. Dementsprechend ist bei der Kugelumlaufvorrichtung nach der
Erfindung nicht erforderlich, das Rohrhalteteil 15 zur
Einstellung der zusammengebauten Kugelumlaufvorrichtung von dieser
abzunehmen und zu bearbeiten.
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Das
Rohrhalteteil 15 kann durch Pressen einer Metallplatte
direkt geformt und dementsprechend leicht in Massenfertigung hergestellt
werden. In der Kugelumlaufvorrichtung der Erfindung kann die Bearbeitung
der Kugelumlaufmutter 2 zum Anbringen des Kugelumlaufrohres 4 an
dieser sicherer durchgeführt werden
als in dem Fall der herkömmlichen
Kugelumlaufvorrichtung. Das bedeutet, dass die Kugelumlaufvorrichtung
nach der Erfindung mit kürzeren
Fertigungszeiten und niedrigeren Fertigungskosten als die herkömmliche
Vorrichtung hergestellt werden kann.
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Die
Kugelumlaufvorrichtung mit externem Umlauf wird mit dem Zirkulieren
oder Umlaufen der Kugeln durch das so angebrachte Kugelumlaufrohr 4 betrieben.
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5 zeigt,
wie die Kugeln in dem Betrieb der Kugelumlaufvorrichtung umlaufen.
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Wie
in 5 gezeigt, ist eine Anzahl Kugeln 3 in
einer spiralförmigen
Kugelrollbahn vorgesehen, die durch die Kugellaufrille 1a der
in die Kugelumlaufmutter 2 eingesetzten Spindel 1 und
die Kugellaufrille 2a der Kugelumlaufmutter 2,
welche der Kugellaufrille 1a gegenüber angeordnet ist, sowie durch
eine Kugelumlaufbahn definiert ist, welche in dem an der Kugelumlaufmutter 2 angebrachten
Kugelumlaufrohr 4 ausgebildet ist. Durch die relative Spiralbewegung der
Kugelumlaufmutter 2 und der Spindel 1 werden diese Kugeln 3 entlang
der zwischen den Kugellaufrillen 1a und 2a gebildeten
spiralförmigen
Kugelrollbahn gerollt und durch ein Ende 4a des Kugelumlaufrohres 4 in
die in dem Kugelumlaufrohr 4 definierte Kugelumlaufbahn
aufgeschaufelt. Die so aufgeschaufelten Kugeln 3 werden
entlang der Kugelumlaufbahn in dem Kugelumlaufrohr 4 bewegt;
das heißt,
sie werden über
mehrere Umdrehungen der durch die Kugellaufrillen 1a und 2a definierten
Kugelrollbahn bewegt und dann wieder in die Kugelrollbahn eingeführt. Die
Kugeln 3 werden wiederholt in der beschriebenen Weise zirkuliert.
Wenn die relative Spiralbewegung der Kugelumlaufmutter 2 und
der Spindel 1 in der Richtung gewechselt wird, werden die
Kugeln in der entgegengesetzten Richtung zirkuliert. Auf diese Weise
wird mit der Hilfe der Kugeln 3, welche umlaufen, während sie
auf die oben beschriebene Weise gerollt werden, die relative Spiralbewegung
der Kugelumlaufmutter 2 und der Spindel 1 stoßfrei ausgeführt. Bei
diesem Betrieb wird ein Spiel des Kugelumlaufrohrs 4 vermieden.
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Wie
aus dieser Beschreibung hervorgeht, werden bei der Herstellung der
Kugelumlaufvorrichtung dieser Ausführungsform der Erfindung die
zum Anbringen des Kugelumlaufrohres in der herkömmlichen Vorrichtung erforderlichen
Bearbeitungsvorgänge,
beispielsweise das Fräsen
der Kugelumlaufmutter 2 zur Ausbildung der ebenen Montagefläche an dieser,
das Einbringen von Gewindebohrungen in die ebene Montagefläche und
das Schleifen des Rohrhalteteiles 15, weitgehend eliminiert.
Ferner ist keine mühsame
Einstellung bei der Montage erforderlich. Die Kugelumlaufvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist einfach im Aufbau und gestaltet eine hohe Produktivität.
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Ein
anderes Beispiel der Kugelumlaufvorrichtung nach der Erfindung wird
anhand der 6 und 7 beschrieben.
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Die
zweite Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin,
daß das
Rohrhalteteil 15 eine Verstärkungsnut 17 aufweist,
welche sich über
der Eingriffsnut 16 erstreckt, wobei sie radial nach außen vorragt.
Die Verstärkungsrinne 17 erhöht die Steifigkeit
in der Radialrichtung des Rohrhalteteiles 15, so daß das Rohrhalteteil 15 imstande
ist, das Kugelumlaufrohr 4 sicherer zu halten.
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Im
Hinblick auf die anderen Anordnungen und Wirkungen entspricht die
zweite Ausführungsform
der ersten Ausführungsform.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
besteht das Rohrhalteteil 15 aus einer elastischen Metallplatte.
Die Erfindung ist jedoch nicht darauf oder dadurch beschränkt. Das
heißt,
das Rohrhalteteil 15 kann zum Beispiel aus einer elastischen Kunststoffplatte
bestehen.
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Wie
oben beschrieben, ist in der Kugelumlaufvorrichtung mit externem
Umlauf nach der Erfindung das Rohrhalteteil 15 zum Befestigen
des Kugelumlaufrohres 4 aus einer elastischen dünnen Platte
in der Weise hergestellt, daß es
im Schnitt im wesentlichen C-förmig ist
und die Eingriffsnut 16 in dessen Mittelbereich aufweist,
die mit dem Kugelumlaufrohr 4 in Eingriff ist. Die Kugelumlaufmutter 2 weist die
Rohrlagernut 13 auf, welche den Boden des Kugelumlaufrohres 4 hält, und
die Ringnut 12, welche quer durch die Rohrlagernut 13 ausgebildet
ist. Das Rohrhalteteil 15 wird in die Ringnut 12 mittels
seiner Elastizität
in der Weise eingesetzt, daß die
Eingriffsnut 16 mit dem Kugelumlaufrohr 4 in Eingriff
gebracht wird, um dieses zu befestigen. Daher kann das Rohrhalteteil 15 leicht
durch Pressen einer Metallplatte oder durch Formpressen von Kunststoffmaterial
geformt werden. Das bedeutet, dass die Herstellung des Rohrhalteteiles 15 im
Unterschied zu dem herkömmlichen
keine komplizierte Bearbeitung erfordert.
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Außerdem kann
die Kugelumlaufmutter 2 einfach gefertigt werden, da die
Ringnut 12 durch Drehen auf einer Drehbank gebildet werden
kann. Das heißt,
die Herstellung der Kugelumlaufmutter erfordert im Unterschied zu
der Herstellung der herkömmlichen
Mutter kein Fräsen
der ebenen Fläche zur
Montage des Rohres und kein Gewindebohren. Dementsprechend kann
die Kugelumlaufvorrichtung mit externem Umlauf nach der Erfindung
einfach montiert werden und weist eine hohe Produktivität und niedrige
Herstellkosten auf.