DE19527005A1

DE19527005A1 - Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung

Info

Publication number: DE19527005A1
Application number: DE19527005A
Authority: DE
Inventors: Junichi Hashimoto; Yukito Kubo
Original assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: JTEKT Machine Systems Corp
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1996-03-28
Also published as: KR100278518B1; KR960010120A; US5687614A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung, welche bei Vorschubeinheiten bzw. Schlitten- Einheiten in Werkzeugmaschinen und Präzisionsmaschinen sowie -instrumenten eingesetzt wird.

Schlitten-Einheiten bzw. Vorschubeinheiten bei Werkzeugmaschinen und Präzisionsmaschinen und -instrumenten lassen sich in zwei Arten unterteilen. Bei einer Bauart wird eine Gleitspindelein richtung oder eine Kugelumlaufspindeleinrichtung eingesetzt, und bei einer anderen Bauart wird eine magnetische Spindeleinrich tung benutzt.

Bei Vorschubeinheiten, bei denen eine Gleitspindeleinrichtung oder eine Kugelumlaufspindeleinrichtung eingesetzt wird, wie dies beispielsweise in den japanischen Gebrauchsmusterveröffent lichungen 40377/83 und 30511/85 angegeben ist, weist diese eine Spindel bzw. eine Schraubenwelle und einen Mutternkörper auf. Die Auslegung ist hierbei derart getroffen, daß die Drehbewegung der Schraubspindel in eine lineare Bewegung des Mutternkörpers durch den Gleitkontakt zwischen den Schraubengangführungsbahn flächen der Spindel und dem Mutternkörper umgewandelt wird, oder die Umwandlung durch den Wälzkontakt der Kugel erfolgt.

Eine Vorschubeinheit bzw. Schlitten-Einheit, bei der eine magne tische Spindeleinrichtung zum Einsatz kommt, ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift No. 176850/89 angegeben.

Eine solche magnetische Spindelreinrichtung weist eine Spindel welle bzw. eine Schraubenwelle aus magnatischem Material, welche Stege und Fußteile hat, die auf einer äußeren Umfangsfläche derselben ausgebildet sind, und einen Mutternkörper auf, welcher passend auf die Gewindespindel unter Einhaltung eines Zwischen raums angeordnet ist, wobei Magnetpole im Inneren des Muttern körpers vorgesehen sind. Die Auslegung ist hierbei derart ge troffen, daß die Drehbewegung der Spindelwelle in eine lineare Bewegung des Mutternkörpers durch die Magnetwirkung der Magnet pole umgewandelt wird.

Bei den üblichen Vorschubeinheiten jedoch, welche Gleitspindel einrichtungen nutzen, ist ein Metall-zu-Metall-Kontakt zwischen der Spindelwelle und dem Mutternkörper vorhanden, um die Bewe gung von dem einen Teil auf das andere Teil zu übertragen. Daher ergeben sich die nachstehend angegebenen Schwierigkeiten.

Bei Vorschubeinheiten bzw. Spindel-Einheiten, welche Gleitspin deleinrichtungen nutzen, tritt unvermeidbar ein Reibungswider stand infolge des Metall-zu-Metall-Kontakts auf und daher ist es notwendig, den Reibungswiderstand dadurch so gering wie möglich zu machen, daß die Schraubengänge entlang Führungsbahnflächen mit einem verschleißbeständigen Material beschichtet werden und diese mit einem festen Schmiermittel, Fett oder einem Schmieröl geschmiert werden.

Selbst wenn ferner der Reibungswiderstand sich durch die Schmiermittel herabsetzen läßt, gibt es natürlich eine Grenze hierfür, und bei einem längeren Einsatz wird aufgrund des Rei bungswiderstandes Wärme erzeugt. Die Wärme bewirkt, daß sich die Spindelwelle linear expandieren kann. Ferner wird hierdurch die mechanische Präzision herabgesetzt, und zugleich ergeben sich Verminderungen bei der mechanischen Präzision und der Standzeit infolge des Verschleißes.

Weitere Schwierigkeiten sind darin zu sehen, daß mehrere unter schiedliche Schwierigkeiten auftreten, welche auch eine Umwelt verschmutzung infolge des Einsatzes von Schmierstoffen, wie Fett, mit einschließen, sowie eine Umweltverschmutzung durch Staubpartikel, die von dem Verschleiß der metallischen Kontakt teile herrühren, und Schwierigkeiten hinsichtlich der Geräusch entwicklung infolge von Schwingungen der kontaktierenden Metall teile.

Bei Vorschubeinheiten bzw. Schlitten-Einheiten, bei denen magne tische Bewegungsspindeleinrichtungen eingesetzt werden, wird die Drehbewegung der Spindelwelle in die lineare Bewegung des Mut ternkörpers durch die Magnetwirkung der Magnetpole umgewandelt. Daher besteht keine Notwendigkeit für einen direkten Kontakt zwischen der Spindelwelle und dem Mutternkörper, und daher er hält man hierbei die Vorteile, daß alle die Schwierigkeiten, die im Zusammenhang mit Vorschubeinheiten auftreten, bei denen Gleitspindeleinrichtungen oder Kugelumlaufspindeleinrichtungen eingesetzt werden, insgesamt überwunden werden können. Es wird daher ermöglicht, daß eine derartige Einrichtung ohne ein Schmiermittel beim Betrieb auskommen kann, so daß sich Schwie rigkeiten hinsichtlich einer Umweltverschmutzung und eines Ver schleißes sowie hinsichtlich einer Geräuschentwicklung verhin dern lassen. Ferner läßt sich die Standzeit verbessern.

Wenn Magnetpole an dem Mutternkörper vorgesehen sind und die Bewegungsspindel aus magnetischem Material hergestellt ist, ist der Bereich in Axialschubrichtung, in welcher die Magnetpole angeordnet sind, im Vergleich zu dem Fall reduziert, bei dem diese auf der Bewegungsspindel angebracht sind. Hierdurch erge ben sich Vorteile, daß die Herstellungskosten gering sind, und daß sich das Anhaften von Eisenpulverteilchen oder dergleichen an der Bewegungsspindel verhindern läßt.

Eine übliche magnetische Bewegungsspindeleinrichtung jedoch nutzt ein Stützmaterial, welches eine Anzahl von daran ange brachten Magneten hat. Diese Stützmaterialien sind spiralförmig passend in dem Mutternkörper derart angeordnet, daß hierdurch die gleiche Anzahl von Gewindegängen und ein gleicher Steigungs winkel wie bei der Bewegungsspindel gebildet werden. Daher ist die Herstellung des Mutternkörpers sehr aufwendig, so daß die Herstellungskosten stark ansteigen.

Ferner hat eine übliche magnetische Bewegungsspindeleinrichtung eine Anzahl von kleinen Stücken eines Permanentmagneten, welche an dem Stützmaterial angebracht sind, und dieses Stützmaterial ist spiralförmig passend in dem Mutternkörper vorgesehen. Selbst wenn daher das Stützmaterial in zufriedenstellender Weise in dem Mutternkörper durch spiralförmiges Verlegen angeordnet ist, sind mikroskopisch gesehen die unabhängigen Magnete in vorbestimmten Abständen in Spiralrichtung angeordnet, und die N- oder S-Pole sind in Spiralrichtung nicht kontinuierlich verlaufend vorgese hen. Hieraus resultiert, daß der Magnetbereich zu klein ist, um eine ausreichende magnetische Wirkung bereitzustellen.

Daher kann man bei der üblichen magnetischen Bewegungsspindel einrichtung nicht die erforderliche Axialschubsteifigkeit errei chen, die Gesamtabmessungen der Auslegungsform werden größer und die Anzahl von magnetischen Flüssen steigt an, und die Anwendung ist auf Gebiete mit geringen Belastungen beschränkt, bei denen keine so hohen Axialschubfestigkeiten erforderlich sind. Eine solche Bewegungsspindeleinrichtung läßt sich bei einem Gebiet nicht einsetzen, bei dem man in einem starken Maße eine Axial schubsteifigkeit braucht.

Die Erfindung zielt hauptsächlich darauf ab, eine magnetische Bewegungsspindeleinrichtung bereitzustellen, bei welcher die Herabsetzung der Präzision und der Standfestigkeit infolge eines mechanischen Kontaktes oder einer Reibung verhindert wird, so daß man sie auf semipermanente Weise mit einer zufriedenstellend aufrechterhaltenen Präzision einsetzen kann.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine magnetische Bewe gungsspindeleinrichtung bereit zustellen, welche über lange Zeit hinweg ohne Schmierung eingesetzt werden kann, und bei der das Auftreten von Umweltverschmutzungen infolge von Schmiermitteln und Abriebstaubteilchen oder das Auftreten von Geräuschproblemen infolge von Schwingungen sich verhindern läßt.

Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine magnetische Bewe gungsspindeleinrichtung bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau hat und die sich auf einfache und billige Weise herstel len läßt.

Ferner soll nach der Erfindung eine magnetische Bewegungsspin deleinrichtung bereitgestellt werden, die trotz ihrer kleinen Abmessungen eine ausreichende Axialschubsteifigkeit hat, so daß sie in zufriedenstellender Weise auch auf Gebieten eingesetzt werden kann, bei denen in hohem Maße eine Axialschubsteifigkeit erforderlich ist.

Hierzu weist eine magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach der Erfindung eine Spindelwelle, welche aus einem magnetischen Material hergestellt ist, und Stege hat, welche auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildet sind, einen Mutternkörper, welcher passend auf der Spindelwelle unter Einhaltung eines Zwischenrau mes bzw. Spiels dazwischen vorgesehen ist, und Magnetpole auf, welche im Innern des Mutternkörpers angeordnet sind. Der Mut ternkörper weist eine magnetische Hülse auf, welche eine glatte innere Umfangsfläche hat und im wesentlichen koaxial zu der Bewegungsspindel angeordnet ist, und die eine innere Umfangs fläche hat, welche mit den Magnetpolen gemäß einem spiralförmi gen Muster magnetisch ist, welches den Gewindestäben der Spin delwelle zugeordnet ist. Wenn entweder der Mutternkörper oder die Spindelwelle eine Drehbewegung oder eine lineare Bewegung ausführt, führt das jeweilige andere Teil eine lineare Bewegung oder eine Drehbewegung durch die magnetische Wirkung zwischen den Magnetpolen der magnetischen Hülse und der Spindelwelle aus. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Drehbewegung oder die lineare Bewegung des einen Teils in eine lineare oder eine Dreh bewegung des anderen Teils umgewandelt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung erge ben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Aus führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung in einer Gesamtansicht gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei die obere Hälfte im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer magnetischen Hülse zur Ver deutlichung der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung des magneti sierten Zustands der magnetischen Hülse gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer Axialschubsteifigkeit-Meßmethode bei der ersten bevor zugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Verschiebung und dem Druck, wenn ein Neodym-Magnetmaterial bei der magnetischen Hülse gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Verschiebung und dem Druck, wenn ein Mangan-Aluminium-Magnetmaterial bei der magnetischen Hülse gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung in einer Gesamtansicht gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin dung, wobei die obere Hälfte im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 8 eine Vorderansicht einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung in einer Gesamtansicht zur Verdeutli chung einer dritten bevorzugten Ausführungsform, wobei die obere Hälfte im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung all Gesamtansicht gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei die Bewegungsspindel bzw. Schraubspindel oder Spindel welle teilweise gebrochen dargestellt ist;

Fig. 10A und 10B Schnittansichten von Führungsringen zur Ver deutlichung einer vierten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 11 eine vergrößert Gesamtschnittansicht einer magneti schen Bewegungsspindeleinrichtung zur Verdeutlichung einer fünften bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 12 eine Schnittansicht einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung als Gesamtansicht zur Verdeutlichung einer sechsten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 13 eine Vorderansicht einer magnetischen Bewegungsspin deleinrichtung als Gesamtansicht zur Verdeutlichung einer siebten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei die obere Hälfte im Schnitt darge stellt ist; und

Fig. 14A bis C vergrößerte Gesamtschnittansichten einer magneti schen Bewegungsspindeleinrichtung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachste hend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 6 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung.

Die magnetische Bewegungsspindeleinrichtung 1 nach Fig. 1 weist eine Schraubspindel bzw. Spindelwelle oder Bewegungsspindel 2, eine magnetische Hülse 3, welche passend auf der Spindelwelle 2 unter Einhaltung eines definierten Spiels dazwischen angeordnet ist, ein Paar von Führungsringen 4 und 5, welche auf den gegen überliegenden Seiten der magnetischen Hülse 3 in Axialschubrich tung gesehen, angeordnet sind, und ein Gehäuse 6 auf, welches die magnetische Hülse 3 und die Ringe 4 und 5 hält.

Zusätzlich arbeiten die magnetische Hülse 3, die Führungsringe 4, 5 und das Gehäuse 6 miteinander zur Bildung eines Mutternkör pers 7 zusammen.

Das Gehäuse 6 ist aus rostfreiem Stahl hergestellt, welcher nichtmagnetisch oder schwach magnetisch ist. Das Gehäuse 6 wird von einem hülsenförmigen Körper gebildet. Auf dem äußeren Umfang des Gehäuses 6 ist an einem Ende in Axialschubrichtung gesehen ein Befestigungsflansch integral ausgebildet. Das Gehäuse 6 ist im Inneren mit einem Hülsenpaßabschnitt 9 im Mittelbereich in Axialschubrichtung gesehen versehen. Der Hülsenpaßabschnitt 9 ist an einem Ende mit einer Innengewindeöffnung 10 und am ande ren Ende mit einem Ringpaßabschnitt 12 versehen, welche mittels einer Trennwand 11 voneinander getrennt sind. Die Gewindeöffnung 10 und der Ringpaßabschnitt 12 sind konzentrisch zu dem Hülsen paßabschnitt 9.

Die magnetische Hülse 3 ist lösbar in dem Hülsenpaßabschnitt 9 des Gehäuses 6 angeordnet, und sie ist in ihrer Position durch die Trennwand 11 und eine Mutter 13 festgelegt, welche lösbar in die Innengewindeöffnung 10 eingeschraubt ist. Die Mutter 13 ist mit einer Trennwand 14 versehen, welche die magnetische Hülse 3 gegen die Trennwand 11 des Gehäuses 6 drückt, wenn die Mutter 13 in die Innengewindeöffnung 10 des Gehäuses 6 eingeschraubt ist und der Ringpaßabschnitt 15 außerhalb der Trennwand 14 in Axial schubrichtung gesehen ausgebildet ist.

Die Führungsringe 4 und 5 sind in die Ringpaßabschnitte 15 und 12 der Mutter 13 und des Gehäuses 6 eingesetzt, welches koaxial zur magnetischen Hülse 3 angeordnet ist, und die Führungsringe 4 und 5 sind lösbar durch die Trennwände 15 und 11 in Umfangs richtung durch eine Mehrzahl von Schrauben 16 und 17 festgelegt, welche von außen in Axialschubrichtung vorgesehen sind.

Die Gewindespindel bzw. Spindelwelle 2 ist aus einem magneti schen Material hergestellt, welches eine vorbestimmte, hohe mechanische Festigkeit hat, und sie ist auf dem äußeren Umfang mit zwei spiralförmigen Linien von Stegen 18 und 19 versehen, welche den gleichen Steigungswinkel und den gleichen regelmäßi gen Abstand haben. Zusätzlich sind die Stege 18 und 19 im Quer schnitt rechteckförmig und die Spindelwelle 2 hat einen Gewinde abschnitt mit viereckigem Querschnitt.

Die magnetische Hülse 3 ist aus einem magnetischen Material, wie einem magnetischen Material oder einem Magnetmaterial aus Sel tenerdelementen, hergestellt. Bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform hat die magnetische Hülse 3 nach Fig. 2 eine Doppelkonstruktion, und sie umfaßt eine äußere Hülse 20, welche von einem zylindrischen Joch gebildet wird, und eine innere Hülse 21, welche passend in der äußeren Hülse 20 angeordnet ist. Die innere Umfangsfläche der inneren Hülse 21 ist glatt bearbei tet um sicherzustellen, daß der Innendurchmesser im wesentlichen über die gesamte hänge in Axialschubrichtung hinweg gesehen gleichmäßig ist.

Eisenmetallmaterialien, wie Weichstahl, werden für die äußere Hülse 20 genommen. Für die innere Hülse 21 wird Material aus magnetischem Seltenerdelementmaterial genommen, vorzugsweise Neodymmagnetmaterial, welches Neodym, Eisen und Bor umfaßt. Die innere Hülse 31 weist eine Mehrzahl von Ringkörpern 22 auf, welche aus Neodymmagnetmaterial hergestellt sind, wobei die Ringkörper 22 fest passend in der äußeren Hülse 20 angeordnet sind und wobei die Endflächen in Axialschubrichtung gesehen gegeneinander zur Anlage kommen.

Zusätzlich wird bei der Herstellung dieser magnetischen Hülse 3 eine Mehrzahl von im Handel erhältlichen Ringkörpern 22 aus Neodyminagnetmaterial genommen, und die Ringkörper 22 werden mittels eines Klebstoffes entweder auf den äußeren Umfangsflä chen der Ringkörper 22 oder der inneren Umfangsfläche der äuße ren Hülse 20 oder allen beiden in passender Weise aufgebracht und sie sind mittels eines Klebstoffes in der äußeren Hülse 20 festgelegt. Die innere Umfangsfläche der inneren Hülse 21 ist über die Ringkörper 22 glatt bearbeitet.

Der Einsatz einer derartigen Herstellungsmethode ermöglicht die Nutzung von im Handel erhältlichen Ringkörpern 22 aus Neodymma gnetmaterial, um die magnetische Hülse 3 leicht und billig her zustellen, und um zugleich zu ermöglichen, daß die Ringkörper 22 in zuverlässiger Weise im Inneren der äußeren Hülse 20 festge legt sind und die innere Umfangsfläche der inneren Hülse 21 glatt bearbeitet ist.

Die innere Hülse 21 ist nach Fig. 3 in Spiralrichtung durch gehend derart magnetisiert, daß die Magnetpole 23 und 24 der N- und S-Pole 23 und 24 abwechselnd in der inneren Umfangsfläche in gegebenen Abständen in Axialschubrichtung vorgesehen sind. Die Magnetpole 23 und 24 sind in Spiralrichtung durchgehend mit dem gleichen Steigungswinkel und dem gleichen regelmäßigen Abstand wie die Stege 18 und 19 der Spindelwelle 2 derart vorgesehen, daß die N-Pole 23 den Stegen 18 und den S-Pole den Stegen 19 zugeordnet sind.

Die magnetische Hülse 3 ist passend auf der Spindelwelle 2 mit einem geringfügigen Spiel zwischen den Magnetpolen 23 und 24 auf dem inneren Umfang und den Stegen 18, 19 auf dem äußeren Umfang der Spindelwelle 2 vorgesehen, und die magnetische Hülse 3 ist in ihrer Position durch die Führungsringe 4 und 5 auf gegenüber liegenden Seiten in kontaktloser konzentrischer Anordnung zu der Spindelwelle 2 gehalten. Somit sind die magnetische Hülse 3 und die Spindelwelle 2 in Axialschubrichtung und in Umfangsrichtung relativ beweglich.

Zwischen der Spindelwelle 2 und der magnetischen Hülse 3 sind die N-Pole 23 der magnetischen Hülse 3 den Stegen 18 der Spin delwelle 2 und die S-Pole 24 der magnetischen Hülse 3 den Stegen 19 der Spindelwelle 2 zugeordnet. Über den gesamten Bereich der magnetischen Pole 23 und 24 in Spiralrichtung hinweg werden daher zugeordnete geschlossene Magnetkreise gebildet, welche von den N-Polen 23 der magnetischen Hülse 3 über die Stege 18 und 19 zu den S-Polen 24 der magnetischen Hülse 3 verlaufen. Die Spin delwelle 2 wird über den gesamten Umfang der magnetischen Hülse 3 auf der Außenseite durch die magnetische Wirkung der N- und S- Pole 23 und 24 in den Magnetkreisen angezogen.

Zusätzlich ist die magnetisierte Breite W₁ der magnetischen Pole 23 und 24 der inneren Hülse 21 größer als die Breite W₂ der Stege 18 und 19 und die Abstimmung ist derart getroffen, daß, wenn die magnetisierte Breite W₁ mit 1 angenommen wird, das Verhältnis von Stegbreite W₂ hierzu etwa 0,5-0,7 oder dergleichen beträgt. Ferner ist die Höhe h der Spindelstege 18 und 19 mit dem etwa 1,3-1,7-fachem der magnetisierten Breite W₁ vorgegeben. Die Breite der Ausnehmungen zwischen den Stegen 18 und 19 ist etwa gleich oder geringfügig größer als die Breite W₂ der Stege.

Die Führungsringe 4 und 5 sind aus einem nichtmagnetischen Mate rial, wie Nylon, Polyazetal, Fluorharz oder einem anderen syn thetischen Harzmaterial hergestellt, welches eine Verschleiß beständigkeit und eine Gleiteigenschaft hat. Die Spindelwelle 2 ist passend in die Führungsringe 4 und 5 derart eingesetzt, daß sie in Axialschubrichtung und in Umfangsrichtung gleitbeweglich ist.

Wenn diese magnetische Bewegungsspindeleinrichtung 1 in eine Vorschubeinheit bzw. eine Schlitten-Einheit einer Werkzeugma schine eingebaut ist, ist beispielsweise die Spindelwelle 2 mit der Antriebsquelle, wie einem Motor, betriebsverbunden, und der Flansch 8 des Gehäuses 6 ist an einem Gleitblock oder derglei chen festgelegt, welcher in Axialschubrichtung gleitbeweglich ist.

Die Spindelwelle 2 wird um ihre Achse durch die Antriebsquelle, wie einen Motor, in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht, und dadurch, daß die Magnetkräfte der N- und S-Pole 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 auf die Oberteile der Stege 18 und 19 wir ken, wird die magnetische Hülse 3 in Axialschubrichtung bei einer Drehbewegung der Spindelwelle 2 bewegt, wodurch der Gleit block in Axialschubrichtung bewegt wird.

Zu diesem Zeitpunkt führen die Führungsringe 4 und 5 eine Gleit bewegung entlang des Außenumfangs der Spindelwelle 2 aus, um die magnetische Hülse 3 entlang der Spindelwelle 2 in Axialschub richtung zu führen, während zugleich die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 in einem kontaktlosen Zustand mit einem geringfügig dazwischen konstant aufrechterhaltenen Spiel gehal ten sind.

Die magnetischen Kräfte der spiralförmig verlaufenden N- und S- Pole 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 wirken von außen auf die Oberteile der Stege 18 und 19 der Spindelwelle 2 über den gesam ten Bereich in Spiralrichtung unter Durchgang durch das gering fügige Spiel dazwischen ein, um eine Anzugskraft zwischen den Magnetpolen 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 und den Stegen 18 und 19 der Spindelwelle 2 zu erzeugen, so daß die Spindelwelle 2 in Axialschubrichtung durch die magnetische Wirkung festgelegt ist.

Wenn daher die Stege 18 und 19 in Umfangsrichtung durch die Drehbewegung der Spindelwelle 2 gedreht werden, versuchen die Magnetpole 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 unter Zuordnung zu den Stegen 18 und 19 dieser Drehbewegung zu folgen, woraus re sultiert, daß die magnetische Hülse 3 sich in Axialschubrichtung nach Maßgabe des Steigungswinkels der Stege 18 und 19 bewegt. Es ist trotz der Tatsache, daß ein geringfügiges Spiel zwischen der Spindelwelle 2 und der magnetischen Hülse 3 vorhanden ist, und daß sie im kontaktlosen Zustand angeordnet sind, möglich, die Drehbewegung der Spindelwelle 2 in eine lineare Bewegung der magnetischen Hülse 3 unter Nutzung der magnetischen Wirkung der Magnetpole 23 und 24 umzuwandeln.

Die magnetische Bewegungsspindeleinrichtung 1 hat die nachste hend angegebenen Vorteile:
Bei dieser magnetischen Spindeleinrichtung 1 sind die Spindel welle 2 und die magnetische Hülse 3 in einem kontaktlosen Zu stand angeordnet, und daher ist kein mechanischer Kontakt da zwischen vorhanden. Somit lassen sich die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Reibungswiderstand überwinden. Da die An ordnung derart vorgesehen ist, daß die Spindelwelle und die magnetische Hülse 3 in kontaktlosem Zustand angeordnet gehalten sind, um die magnetische Wirkung der Magnetpole 23 und 24 zu nutzen, die auf der Innenumfangsfläche der magnetischen Hülse 3 angeordnet sind, ist keine Herabsetzung der mechanischen Präzi sion oder der Standfestigkeit infolge von Reibung wie beim Stand der Technik zu befürchten. Somit kann die Einrichtung semiperma nent genutzt werden, und es läßt sich zugleich eine hohe Präzi sion aufrechterhalten.

Da ferner die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 außer Kontakt voneinander sind, besteht natürlich nicht die Notwendig keit Schmierstoffe einzusetzen, und es ist ein langfristiger, ölfreier Betrieb möglich. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich eine Umweltverschmutzung infolge von Schmier stoffen und Abriebstaub ausschließen lassen, und daß sich Schwierigkeiten im Zusammenhang mit Geräuschen infolge von Schwingungen vermeiden lassen. Somit läßt sich die Einrichtung sehr effektiv in einer Umgebung einsetzen, bei denen Schmier stoffe und Abriebstaubteilchen unerwünscht sind.

Zum Halten der Spindelwelle 2 und der magnetischen Hülse 3 im kontaktlosen Zustand sind ferner Führungsringe 4 und 5 auf den gegenüberliegenden Seiten der magnetischen Hülse 3 vorgesehen, um die Spindelwelle 2 konzentrisch bezüglich der magnetischen Hülse 3 gleitbeweglich zu führen. Auf diese Weise wird wirksam verhindert, daß die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 einander berühren, und es läßt sich somit der kontaktlose Zu stand mit einem gegebenen geringfügigen dazwischen vorhandenen Spiel aufrechterhalten.

Da ferner die magnetische Hülse 3 und die Führungsringe 4 und 5 passend in das Gehäuse 6 eingesetzt sind, wobei die Führungs ringe 4 und 5 genutzt werden, um die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 mit einem geringfügigen Spiel dazwischen konzentrisch zu halten, läßt sich die magnetische Bewegungsspin deleinrichtung 1 insgesamt als eine Einheit handhaben, wodurch sich die Handhabung der magnetischen Bewegungsspindeleinrichtung 1 wesentlich einfacher beispielsweise dann darstellt, wenn diese in eine Vorschubeinheit oder eine Schlitten-Einheit oder dergleichen einzubauen ist.

Da keine Notwendigkeit vorhanden ist, die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 auf der der Maschine zugeordneten Seite konzentrisch zu halten, um ein geringfügiges Spiel dazwischen aufrechtzuerhalten, ist es insbesondere beim Einbau in eine Werkzeugmaschine oder dergleichen nur erforderlich, ohne daß man speziell das Augenmerk auf das Spiel zwischen der Spindelwelle 2 und der magnetischen Hülse 3 während des Einbaus der magneti schen Bewegungsspindeleinrichtung 1 richtet, den Einbau derart vorzunehmen, daß keine Deformation bei der magnetischen Bewe gungsspindeleinrichtung 1 vorhanden ist. Somit ist der Einbau vorgang sehr einfach, und die maschinenzugeordnete Führungsein richtung ist sehr einfach ausgelegt und eine Präzision diesbe züglich ist nicht erforderlich.

Da ferner bei der Konstruktion, bei der die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 im kontaktlosen Zustand durch die Füh rungsringe 4 und 5 gehalten sind, läßt sich das Spiel zwischen der Spindelwelle 2 und der magnetischen Hülse 3 auf ein Minimum reduzieren. Hierdurch läßt sich die magnetische Wirkung zwischen den Magnetpolen 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 und den Ge windestegen 18 und 19 der Spindelwelle 2 verstärken, wodurch es möglich wird, daß sich-das Drehmoment größer wählen läßt, wel ches von der Spindelwelle 2 auf die magnetische Hülse 3 über tragen werden soll.

Da ferner die Spindelwelle 2 und die magnetische Hülse 3 im kon taktlosen Zustand durch die Führungsringe 4 und 5 zuverlässig gehalten werden können, besteht keine Notwendigkeit, daß die Stege 18 und 19 der Spindelwelle 2 im direkten Kontakt mit den Magnetpolen 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 kommen, und die magnetische Hülse 3 läßt sich auf zuverlässige Weise in Axial schubrichtung in betriebsmäßiger Zuordnung zu der Drehbewegung der Spindelwelle 3 bewegen, ohne daß die Möglichkeit besteht, daß die magnetische Hülse 3 sich nicht mehr aufgrund des wech selseitigen Kontakts in Drehrichtung bewegen kann.

Während die Spindelwelle 2 durch die Führungsringe 4 und 5 ge halten und gleitbeweglich geführt ist, sind die Stege 18 und 19 der Spindelwelle 2 in Spiralrichtung durchgehend ausgebildet, und die Führungsringe 4 und 5 sind aus einem nichtmagnetischen Material, wie Nylon, Polyazetal, Polyimid, Fluorharz oder ande ren synthetischen Harzen hergestellt, welche eine Abriebbestän digkeit und Gleiteigenschaften haben. Somit kann die Spindelwel le 2 gleichmäßig durch die Führungsringe 4 und 5 geführt werden, und die Standzeit der Führungsringe 4 und 5 läßt sich vollstän dig ausschöpfen.

Da ferner die Führungsringe 4 und 5 aus einem nichtmagnetischen Material, wie synthetischem Harz, hergestellt sind, besteht keine Möglichkeit, daß der magnetische Fluß, welcher durch die Führungsringe 4 und 5 geht und in die Eisen- oder anderen Staub partikeln der magnetischen Hülse 3 eindringt, durch die Füh rungsringe 4 und 5 behindert wird.

Die Ringpaßabschnitte 15 und 12 liegen an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 6 in Axialschubrichtung gesehen, und die Führungsringe 4 und 5 sind in die Ringpaßabschnitte 15 und 12 in passender Weise eingesetzt und mit Hilfe von Schrauben 16 und 17 lösbar festgelegt. Die Führungsringe 4 und 5 können daher leicht in das Gehäuse 6 auf den gegenüberliegenden Seiten der magneti schen Hülse 3 eingebaut werden. Da ferner die Führungsringe 4 und 5 die magnetische Hülse 3 führen und zugleich eine Gleitbe wegung auf der Spindelwelle 2 in spiralförmiger Richtung aus führen, können die inneren Umfangsteile der Führungsringe 4 und 5 bei einem langzeitigen Einsatz manchmal einem Verschleiß infolge der Reibungen oder Schwingungen unterliegen, unabhängig von der Verschleißbeständigkeit und den Gleiteigenschaften des Materials, welches für die Führungsringe 4 und 5 genommen wird. Selbst in einem solchen Fall jedoch können die Führungsringe 4 und 5 leicht über die Schrauben 16 und 17 ausgebaut werden und sie können einfach ausgewechselt werden, indem die Schrauben 16 und 17 entfernt werden.

Da der innere Umfang der magnetischen Hülse 3 glatt endbearbei tet ist und magnetisiert ist, um spiralförmig N- und S-Pole 23 und 24 zu bilden, ist der Aufbau einfach und die Herstellung stellt sich einfach trotz des Vorhandenseins der Magnetpole 23 und 24 dar.

Da ferner die Magnetpole 23 und 24 auf dem inneren Umfang der magnetischen Hülse 3 vorgesehen sind, und die Spindelwelle 2 aus magnetischem Material hergestellt ist und spiralförmig, mit Stegen 18 und 19 mit demselben Steigungswinkel und demselben regelmäßigen Abstand wie die spiralförmig angeordneten Magnetpo le 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 ausgebildet sind, läßt sich die Spindelwelle 3 einfach maschinell bearbeiten, und zu gleich besteht keine Möglichkeit, daß magnetische Staubpartikel, wie Eisenstaubpartikel, von außen her an der Oberfläche der Spindelwelle 2 haften können.

Da ferner die Magnetpole 23 und 24 auf dem inneren Umfang der magnetischen Hülse 3 liegen, besteht keine Möglichkeit, daß magnetische Staubpartikel oder dergleichen von der Außenseite hieran haften, und da der Großteil des magnetischen Flusses von den Magnetpolen 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 durch die Spindelwelle 2 im Inneren geht, tritt im wesentlichen kein Leck fluß von den Magnetpolen 23 und 24 trotz der Nutzung der magne tischen Wirkung auf, so daß kaum Schwierigkeiten hinsichtlich eines Leckflusses zu befürchten sind.

Da ferner die Magnetpole 23 und 24 auf der Seite der magneti schen Hülse 3 angeordnet sind, ist der Bereich in Axialschub richtung, in welchem die Magnetpole 23 und 24 vorzusehen sind, unabhängig von dem Hub bestimmt, um den sich die magnetische Hülse 3 linear bewegt, und dieser Bereich läßt sich im Vergleich zu dem Fall reduzieren, bei dem die Magnetpole 23 und 24 auf der Seite der Spindelwelle 2 vorgesehen sind.

Da die innere Hülse 21 aus magnetischem Neodymmaterial auf dem Innenumfang der magnetischen Hülse 3 vorgesehen ist, und in entsprechender Weise zu den Stegen 18 und 19 in der Spindelwelle 2 spiralförmig magnetisiert ist, wie sich dies aus den nachste henden noch beschriebenen Testergebnissen deutlich ersehen läßt, ist die Axialschubsteifigkeit der Spindelwelle 2 äußert hoch im Vergleich zu dem Einsatz von anderen magnetischen Materialien, so daß man einen zufriedenstellenden Einsatz bei Anwendungsge bieten erhalten kann, bei denen eine hohe Axialschubsteifigkeit erforderlich ist.

Da ferner die innere Umfangsfläche der inneren Hülse 21 glatt endbearbeitet ist, und die glatte innere Umfangsfläche spiral förmig magnetisiert ist, um Magnetpole 23 und 24 zu bilden, lassen sich die Magnetpole 23 und 24 für die N- und S-Pole 23 und 24 leicht durchgehend auf dem inneren Umfang der magneti schen Hülse 3 im Vergleich zu der üblichen Auslegungsform aus bilden, bei der die einzelnen Magnete spiralförmig angeordnet sind. Somit ist der Aufbau einfach und die Herstellung ist eben falls einfach.

Insbesondere ist die innere Umfangsfläche der magnetischen Hülse 3 glatt ausgelegt, so daß ein gleichmäßiger Innendurchmesser über die Länge in Axialschubrichtung vorhanden ist, und sie ist spiralförmig magnetisiert, wobei die magnetische Hülse 3 frei derart magnetisiert werden kann, daß der Steigungswinkel der Magnetpole 23 und 24 gleich dem Steigungswinkel der Stege 18 und 19 der Spindelwelle 2 ist, und daß das Spiel bzw. der Zwischen raum zwischen denselben konstant über die magnetische Hülse hinweg eingehalten werden kann, um die Herstellungsgenauigkeit beträchtlich zu verbessern.

Da ferner die innere Umfangsfläche der magnetischen Hülse 3 spiralförmig magnetisiert ist, um spiralförmig Magnetpole 23 und 24 für die N- und S-Pole 23 und 24 bereitzustellen, lassen sich die Magnetpole 23 und 24 auf einfache Weise durchgehend spiral förmig in einem äußerst kleinen wechselseitigen Abstand anord nen.

Somit ermöglicht die vorstehend beschriebene Konstruktion, wel che einfach ausgelegt ist und sich leicht herstellen läßt, in Verbindung mit der Verwendung von magnetischem Neodymmaterial für die innere Hülse 21 eine Verbesserung der Genauigkeit und es wird eine hohe Axialschubsteifigkeit bereitgestellt, wobei sich zugleich die Abmessungen der magnetischen Bewegungsspindelein richtung 1 insgesamt im Vergleich zu der üblichen Auslegungsform reduzieren lassen, bei der einzelne Magnete spiralförmig ange ordnet werden.

Da die Magnetpole 23 und 24 durchgehend spiralförmig mit einem sehr kleinen wechselseitigen Abstand angeordnet werden können, läßt sich die Magnetfläche vergrößern, während sich zugleich die Gesamtabmessungen reduzieren lassen. Da ferner innerhalb eines gegebenen Magnetbereiches die Magnetpole 23 und 24 für die N- und S-Pole 23 und 24 und die Stege 18 und 19 hinsichtlich der Anzahl von Linien und Brücken vergrößern lassen, läßt sich die Axialschubsteifigkeit beträchtlich verbessern.

Insbesondere sind zwei Linien von Stegen 18 und 19 auf dem äuße ren Umfang der Spindelwelle 2 vorhanden, und die N- und S-Pole 23 und 24 sind auf dem inneren Umfang der Magnethülse 3 derart angeordnet, daß eine Linie von Stegen 18 den N-Pol 23 zugeordnet ist und die andere Linie vom Stegen 19 den S-Polen 24 zugeordnet ist. Aus diesem Grunde lassen sich die Stege 18 und 19 und die Magnetpole 23 und 24 hinsichtlich der Anzahl von Linien für den gegebenen Magnetbereich vergrößern und somit läßt sich die Axi alschubfestigkeit vergrößern.

Da ferner der innere Umfang der magnetischen Hülse 3 die N- und S-Pole 23 und 24 in abwechselnder Anordnung unter Zuordnung zu den beiden Linien von Stegen 18 und 19 der Spindelwelle 2 hat, ist die Axialschubsteifigkeit im Vergleich zu einer solchen Magnetisierung größer, bei der der innere Umfang nur die N- oder S-Pole hat. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß, wenn die N- und S-Pole 23 und 24 abwechselnd unter Zuordnung zu den Ste gen 18 und 19 angeordnet sind, zwischen der magnetischen Hülse 3 und der Spindelwelle 2 ein magnetischer Kreis gebildet wird, welcher durch die N-Pole 23, die Stege 18, die S-Pole 24 und die Stege 19 geht, wobei dieser magnetische Kreis spiralförmig mit einem sehr kleinen wechselseitigen Abstand unter Zuordnung zu dem Gesamtbereich des inneren Umfangs der magnetischen Hülse 3 ausgebildet ist.

Die magnetische Hülse 3 ist eine Doppelkonstruktion und weist die äußere und innere Hülsen 20 und 21 auf. Die innere Hülse 21 ist adhesiv in der äußeren Hülse 20 passend vorgesehen, so daß trotz der Tatsache, daß die innere Hülse 21 unter Verwendung von magnetischem Neodymmaterial hergestellt ist, welches spröde ist, sich die maschinelle Bearbeitung der inneren Fläche der inneren Hülse 21 einfach vornehmen läßt, und die Arbeiten zum Montieren und Demontieren sowie zur weiteren Handhabung bezüglich des Gehäuses 6 zum Zusammenbau und zum Ausbau sich einfach durch führen lassen.

Wenn die magnetische Hülse 3 passend in den Hülsenpaßabschnitt 9 des Gehäuses 6 eingesetzt ist, ist die äußere Hülse 20 fest in der Position zwischen der Trennwand 11 und der Trennwand 14 der Mutter 13 gehalten. Daher läßt sich die magnetische Hülse 3 auf einfach und zuverlässige Weise in dem Gehäuse 6 fixieren, und es besteht nicht die Möglichkeit, daß direkt auf die innere Hülse 21 wirkende Klemmkräfte auftreten, welche aus magnetischem Neodymmaterial hergestellt ist, und im Inneren der äußeren Hülse 20 angeordnet ist, so daß sich Beschädigungen der inneren Hülse 21 verhindern lassen.

Die Mutter 13 hat den Ringpaßabschnitt 15 auf der der magneti schen Hülse 3 gegenüberliegenden Seite bezüglich der Trennwand 14, und der Führungsring 4 ist passend in dem Ringpaßabschnitt 15 vorgesehen und dort fixiert. Somit lassen sich die Abmessun gen des Gehäuses 6 in Axialschubrichtung im Vergleich zu dem Fall reduzieren, bei dem der Führungsring 4 außerhalb und weiter von der Mutter 13 in Axialschubrichtung entfernt liegt.

Die innere Hülse 21 weist eine Mehrzahl von Ringkörpern 22 mit einer Längeneinheit auf, welche abgestimmt auf die innere Hülse 20 in Axialschubrichtung gewählt ist. Somit läßt sie sich auf einfache und billige Herstellungsweise unter Einsatz von im Handel erhältlichen Ringkörpern 22 erstellen.

Die Breite W₂ der Stege 18 und 19 ist kleiner als die magneti sierte Breite W₁ der Magnetpole 23 und 24 der inneren Hülse 21 und die Vorgaben sind derart getroffen, daß, wenn die magneti sierte Breite W₁ mit 1 angenommen wird, das Verhältnis von Steg breite W₂ hierzu etwa 0,5-0,7 oder dergleichen beträgt. Dieses Werteverhältnis vergrößert die Axialschubsteifigkeit.

Wenn daher dieses Verhältnis 0,5-0,7 oder dergleichen beträgt, wird der magnetische Fluß von den Magnetpolen 23 und 24 auf den Oberteilen der Stege 18 und 19 konzentriert, und somit ist die magnetische Flußdichte hoch. Zugleich läßt sich hierbei die Größe des Leckflusses, welcher nicht durch die Oberteile der Stege 18 und 19 geht, reduzieren. Wenn im Gegensatz hierzu das Verhältnis größer als 0,7 ist, wird der Leckfluß herabgesetzt, aber die magnetische Flußdichte in den Oberteilen der Stege 18 und 19 wird ebenfalls herabgesetzt. Wenn dieses Verhältnis klei ner als 0,5 ist, wird der Leckfluß bzw. Streufluß größer.

Andererseits ist die Höhe h der Gewindestege 18 und 19 größer als die magnetisierte Breite W₁ der Magnetpole 23 und 24 und die Vorgaben sind derart getroffen, daß, wenn die magnetisierte Breite W₁ mit 1 angenommen wird, das Verhältnis der Höhe h hierzu sich auf 1,3-1,7 oder dergleichen beläuft. Dieser Verhältnis wert vergrößert ebenfalls die Axialschubsteifigkeit bzw. Axial steifigkeit.

Wenn sich dieses Verhältnis etwa auf das 1,3-1,7-fache der magnetisierten Breite W₁ beläuft, wird der magnetische Fluß von den Magnetpolen 23 und 24 auf den Oberteilen der Stege 18 und 19 konzentriert und somit ist die Größe des Streuflusses, welcher nicht durch die Oberteile der Stege 18 und 19 geht, vermindert. Wenn die Höhe h der Stege 18 und 19 größer als das 1,7-fache der magnetisierten Breite W₁ ist, wird der magnetische Widerstand der Spindelwelle 2 größer und auch die Größe des Streuflusses, wenn hingegen das Verhältnis kleiner als das 1,3-fache ist, wird die magnetische Flußdichte in den Stegen 18 und 19 kleiner.

Verschiedene magnetische Materialien können für die innere Hülse 21 der magnetischen Hülse 3 eingesetzt werden. Eine innere Hülse 21 aus Neodymmagnetmaterial und eine innere Hülse 21 aus Mangan- Aluminium-Magnetmaterial wurden hergestellt und hinsich tlich der Axialschubsteifigkeit überprüft. Als Ergebnis hat sich gezeigt, daß bei dem Einsatz von Neodymmagnetmaterial sich die Axialschubsteifigkeit auf das bis zu 5,5-fache im Vergleich zum Einsatz von Mangan-Aluminium-Magnetmaterial vergrößern läßt.

Es wurden zwei Arten von magnetischen Bewegungsspindeleinrich tungen 1 hergestellt, die sich nur hinsichtlich des magnetischen Materials für die innere Hülse 21 der magnetischen Hülse 3 un terschieden haben. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wurde diese ma gnetische Bewegungsspindeleinrichtung in ein Spannfutter eines dynamischen Drehmomentmeßinstruments 25 eingesetzt, wobei die Spindelwelle 2 durch ein die Drehbewegung verhinderndes Teil 26 gehalten wurde, und eine Meßeinrichtung 28 und eine Federskala 29 zwischen der Spindelwelle 2 und einem Reitstock 27 angeordnet waren. Ein Griffteil 30 wurde betätigt, um die Spindelwelle 2 in Axialschubrichtung (in Richtung des Pfeils a) zu drücken, um den Zusammenhang zwischen der Verschiebung der Spindelwelle 2 und dem Druck mit Hilfe der Meßeinrichtung 28 und der Federskala 29 zu erfassen.

Die magnetisierte Breite W₁ beläuft sich auf 2,0 mm und ist derart beschaffen, daß sie dann, wenn die Spindelwelle 2 um mehr als 2,0 mm in Axialschubrichtung verlagert wird, diese austritt. Ferner belief sich die magnetische flußdichte auf der Oberflä che auf 3000 G.

Fig. 5 zeigt die Meßergebnisse, wenn Neodymmagnetmaterial für die innere Hülse 21 eingesetzt wird. Hieraus ist zu ersehen, daß dann, wenn die Verschiebung 1,2 mm beträgt, die Axialschubbelas tung 159,7 N (= 16,3 Kgf) ist, und die Axialschubsteifigkeit 159,7 N/1,2 mm (= 16,3 Kgf/1,2 mm) beträgt.

Fig. 6 zeigt die Meßergebnisse, wenn Mangan-Aluminium-Magnetma terial für die innere Hülse 21 genommen wird. Es ist zu ersehen, daß, wenn die Verschiebung 1,2-1,4 mm beträgt, die Axialschub belastung 33,3 N-34,3 N ( = 3,4 Kgf-3,5 Kgf) beträgt und die Axialschubsteifigkeit 33,3 N/1,2 mm-34,3 N/1,4 mm (= 3,4 Kgf/1,2 mm-3,5 Kgf/1,4 mm) beträgt.

Wenn daher nach diesen Meßergebnissen Neodymmagnetmaterial für die innere Hülse 21 der magnetischen Hülse 3 genommen wird, läßt sich die Axialschubsteifigkeit um etwa das 5-fache im Vergleich zu der Verwendung von Mangan-Aluminium-Magnetmaterial erhöhen.

Fig. 7 zeigt als Beispiel eine zweite bevorzugte Ausführungs form nach der Erfindung, bei der die innere Hülse 21 der magne tischen Hülse 2 von einer zylindrischen Hülse mit einer integra len Konstruktion über die gesamte Länge der Axialschubrichtung hinweg gebildet wird.

In diesem Fall ist es erforderlich, eine innere Hülse 21 bereit zustellen, deren Länge von der Länge der magnetischen Hülse 3 in Axialschubrichtung abhängig ist. Da jedoch die innere Hülse 21 nur einmal vorhanden ist, läßt sich die Anzahl von Einzelteilen reduzieren. Im Vergleich zu der ersten bevorzugten Ausführungs form unter Verwendung einer Mehrzahl von Ringkörpern 22 ist keine Verbindung in der inneren Hülse 21 selbst vorhanden, so daß die Magnetpole 23 und 24 durchgehend spiralförmig ausgelegt sein können.

Obgleich Neodymmagnetmaterial für die innere Hülse 21 eingesetzt wird, können natürlich auch andere magnetische Materialen gege benenfalls genommen werden.

Fig. 8 zeigt als Beispiel eine dritte bevorzugte Ausführungs form nach der Erfindung, bei der das Gehäuse 6 verdickt ist, so daß die äußere Hülse 20 entfallen kann. Die magnetische Hülse 3 weist eine innere Hülse 21 auf, welche eine Mehrzahl von Ring körpern 22 umfaßt. Das Gehäuse 6 ist an den gegenüberliegenden Enden in Axialschubrichtung gesehen mit Ringpaßabschnitten 15 und 12 mit größerem Durchmesser versehen, während der Hülsenpaß abschnitt 9 einen kleineren Durchmesser hat, und zwischen den Ringpaßabschnitten 15 und 12 ausgebildet ist. Ferner sind Füh rungsringe 4 und 5 passend in die Ringpaßabschnitte 15 und 12 eingesetzt und darin mit Hilfe von Schrauben 16 und 17 festge legt. Der innere Ring 21 umfaßt eine Mehrzahl von Ringkörpern 22, welche passend in den Hülsenpaßabschnitt 9 in Axialschub richtung eingesetzt sind und adhäsiv dort fixiert sind. Die gegenüberliegenden Enden der inneren Hülse 21 in Axialschubrich tung liegen gegen die Führungsringe 4 und 5 an.

Wie bei der dritten bevorzugten Ausführungsform kann die magne tische Hülse 3 nur von einer inneren Hülse 21 gebildet werden und kann direkt passend in den Hülsenpaßabschnitt 9 des Gehäuses angeordnet und dort adhäsiv fixiert werden.

Da bei dieser Auslegung die Führungsringe 4 und 5 an dem Gehäuse 6 mit Hilfe von Schrauben 16 und 17 festgelegt werden können, vereinfacht sich der Aufbau der magnetischen Bewegungsspindel einrichtung 1 weiter. Da ferner die gegenüberliegenden Enden der inneren Hülse 21 in Axialschubrichtung gesehen gegen die Füh rungsringe 4 und 5 anliegen, um hierdurch die innere Hülse 21 festzuhalten, wird diese durch die Führungsringe 4 und 5 an einem Abgleiten gehindert.

Zusätzlich umfaßt bei dieser bevorzugten Ausführungsform die innere Hülse 21, das heißt die magnetische Hülse 3, eine Mehr zahl von Ringkörpern 22. Sie kann jedoch in Form eines zylin drischen Körpers ausgelegt werden, welcher über die gesamte Länge in Axialschubrichtung hinweg integral ausgebildet ist. Ferner kann die magnetische Hülse 3 in dem Gehäuse 6 mit Hilfe eines Paars von Führungsringen 4 und 5 festgelegt werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Beispiel einer vierten bevorzug ten Ausführungsform einer magnetischen Bewegungsspindeleinrich tung 1 nach der Erfindung. Die inneren Umfänge der Führungsringe 4 und 5 sind hierbei mit Vorsprüngen 31 versehen, um ein Aus treten zu verhindern. Die Spindelwelle 2 ist spiralförmig mit halbkreisförmig ausgebildeten Gewindeausnehmungen 32 zwischen den Stegen 18 und 19 ausgebildet. Die Vorsprünge 31, welche integral an den inneren Umfängen der Führungsringe 4 und 5 aus gebildet sind, führen eine Gleitbewegung in den Gewindeausneh mungen 32 aus. Die Vorsprünge 31 sind derart ausgebildet, daß sie sich in Spiralrichtung der Gewindeausnehmungen 32 erstrec ken.

Die Vorsprünge 31 können in zwei Linien unter Zuordnung zu den beiden Linien von Gewindeausnehmungen 32 der Spindelwelle 2 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 10(A) gezeigt ist. Oder sie können in einer einzigen Linie unter Zuordnung zu einer der beiden Linien von Gewindeausnehmungen 32 der Spindelwelle 2 angeordnet sein, wie dies in Fig. 10(B) gezeigt ist.

Zusätzlich kann die magnetische Hülse 3 gleiche wie bei den ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsformen ausgelegt sein, oder sie kann als ein integraler Körper unter Einsatz eines einzigen magnetischen Materials ausgebildet sein.

Da bei dieser vierten bevorzugten Ausführungsform die Vorsprünge 31 zur Verhinderung des Austretens spiralförmig auf den Füh rungsringen 4 und 5 ausgebildet sind, können sie ein Austreten bzw. ein Abgleiten zwischen der Spindelwelle 2 und der magneti schen Hülse 3 selbst dann verhindern, wenn eine übergroße Axi alschubbelastung temporär einwirkt. Somit kann das Drehmoment gleichmäßig und zuverlässig von der Spindelwelle 2 auf die ma gnetische Hülse 3 in dem Zustand übertragen werden, in welchem die Gewindestege 18 und 19 der Spindelwelle 2 und die Magnetpole 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 konstant einander gegenüber liegen.

Da ferner die Vorsprünge 31 spiralförmig ausgebildet sind, las sen sich Beschädigungen der Vorsprünge 31 nahezu vollständig vermeiden, wodurch man eine verbesserte Standzeit erhält. Ob gleich die Vorsprünge 31 spiralförmig ausgebildet sind, können die Vorsprünge auch leicht integral während eines Formvorganges ausgebildet werden, wenn die Führungsringe 4 und 5 aus Kunstharz hergestellt sind.

Zusätzlich ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform jeder der Führungsringe 4 und 5 mit Vorsprüngen 31 versehen. Jedoch kann auch nur einer mit derartigen Vorsprüngen versehen sein.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer fünften bevorzugten Ausfüh rungsform einer magnetischen Bewegungsspindeleinrichtung 1 nach der Erfindung, bei der die Vorsprünge 31 zum Verhindern des Austretens von Stiften 33 gebildet werden. Die Vorsprünge 31 werden somit von Stiften 33 gebildet, deren vordere Enden abge rundet sind. Nachdem die Führungsringe 4 und 5 passend in die Ringpaßabschnitte 15 und 12 eingesetzt worden sind, werden die Vorsprünge 31 in die Führungsringe 4 und 5 von der Außenseite des Gehäuses 6 her eingeführt, bis ihre sphärischen Abschnitte an den vorderen Enden in die Gewindeausnehmung 32 passen.

Die Vorsprünge zum Verhindern des Austretens können hierbei von den Stiften 33 gebildet werden. Da in diesem Fall der Kontaktbe reich zwischen den Vorsprüngen 31 und den Ausnehmungen 32 sich reduzieren läßt, kann eine Vergrößerung des Reibungswiderstandes infolge der Vorsprünge 31 verhindert werden. Da die Stifte 33 durch das Gehäuse 6 und die Führungsringe 4 und 5 gehen, können die Führungsringe 4 und 5 durch die Stifte 33 in ihrer Position festgelegt werden, so daß die Schrauben 16 und 17 entfallen können, welche bei der ersten bevorzugten Ausführungsform vor gesehen sind.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer sechsten bevorzugten Ausfüh rungsform, bei der die Stege 18 und 19 der Spindelwelle 2 derart magnetisiert sind, daß spiralförmige S- und N-Pole 34 und 35 unter Zuordnung zu den N- und S-Polen 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 gebildet werden, während die inneren Umfänge der Füh rungsringe 4 und 5 mit Vorsprüngen 31 zum Verhindern eines Aus tretens versehen sind, welche gleitbeweglich passend in die Gewindeausnehmung 32 reichen.

Da bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Magnetpole 34 und 35 der Spindelwelle 2 und die Magnetpole 23 und 24 der magneti schen Hülse 3 wechselweise mit den Polaritäten einander gegen überliegend angeordnet sind, wirken große Anzugskräfte zwischen den Magnetpolen 34 und 35 und den Magnetpolen 23 und 24. Somit erhält man den Vorteil, daß die magnetische Begrenzungskraft in Axialschubrichtung zwischen der Spindelwelle 2 und der magneti schen Hülse 3 sich beträchtlich größer machen läßt.

Insbesondere wirken große Anziehungskräfte zwischen den Magnet polen 23 und 24 und den Magnetpolen 34 und 35 über die gesamte Länge der Magnetpole 23 und 24 der magnetischen Hülse 3 in Spi ralrichtung hinweg. Somit wird die magnetische Wirkung zwischen denselben verstärkt, um die Übertragung von größeren Drehmomen ten sicherzustellen.

Die Fig. 13 und 14 zeigen ein Beispiel einer siebten bevor zugten Ausführungsform nach der Erfindung. Wie in Fig. 13 ge zeigt ist, weist diese magnetische Bewegungsspindeleinrichtung 1 eine magnetische Hülse 3 auf, deren glatte innere Umfangsflä che spiralförmig derart magnetisiert ist, daß spiralförmig vor gesehene Magnetpole 23 und 24 gebildet werden. Führungsringe 4 und 5 sind auf den gegenüberliegenden Seiten der magnetischen Hülse 3 angeordnet und sie sind lösbar mit Hilfe von Schrauben festgelegt. Eine Spindelwelle 2 ist extern mit Gewindestäben 18 versehen.

Die Spindelwelle 2 ist vorzugsweise eine solche, welche einen viereckigen Gewindegang mit Stegen 18 und 19 mit viereckigem Querschnitt und Ausnehmungen 32 hat. Jedoch können auch Kon struktionen gemäß den Fig. 14(A)-(C) eingesetzt werden. Jede Spindelwelle 2 in Fig. 14(A)-(C) hat Stege 18, welche trapezförmig oder im wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind. Im Hinblick auf die Formgebung der Ausnehmungen 32 der Spindel welle 2 kann diese V-förmig sein, wie dies in Fig. 14(A) ge zeigt ist. Sie kann aber auch trapezförmig gemäß Fig. 14(B) oder bogenförmig wie in Fig. 14(C) gezeigt ausgebildet sein. Auch sind andere Formgebungen möglich.

Bei diesen Ausführungsformen ergeben sich im wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei den voranstehend erläuterten Ausfüh rungsformen.

Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfin dung erläutert. Jedoch können zahlreiche Abänderungen und Modi fikationen vorgenommen werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Beispielsweise können die Führungsringe 4, 5, das Gehäuse 6 und dergleichen integral unter Einsatz eines starren Harzmaterials ausgebildet werden. In diesem Fall kann die magnetische Hülse 3 in eine Form zur Formung des Gehäuses 6 eingelegt werden, und dann kann ein synthetisches Harzmaterial eingebracht werden, um die magnetische Hülse 3 mit dem Gehäuse 6 und dergleichen aus zuformen.

Die äußere Umfangsgestalt des Gehäuses 6 kann außer kreisförmig auch viereckförmig sein. Der Befestigungsflansch 8 kann in der Mitte zwischen den Enden des Gehäuses in Axialschubrichtung gesehen vorgesehen sein.

Die magnetischen Materialien, die für die magnetische Hülse 3 eingesetzt werden, sind durch die bevorzugten Ausführungsformen nicht eingeschränkt, und es ist möglich, magnetische Materialien auch auf Seltenerdelementbasis zu nehmen. So kommt beispiels weise magnetisches Material aus einem Seltenerdelement und Ko balt in Betracht, oder auch ein magnetisches Material aus Kunst stoff und einem Seltenerdelement. Auch weitere Materialien sind denkbar. Wenn jedoch das Hauptaugenmerk auf die Verbesserung der Axialschubsteifigkeit gerichtet wird, ist ein Magnetmaterial aus einem Seltenerdelement, insbesondere ein Neodymmagnetmaterial, von großem Vorteil.

Obgleich vorstehend die jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Umwandlung der Drehbewegung der Spin delwelle 2 in eine lineare Bewegung der magnetischen Hülse 3 erläutert worden sind, kann auch eine Drehbewegung der magneti schen Hülse 3 in eine lineare Bewegung der Spindelwelle 2 umge wandelt werden, wenn die Spindelwelle 2 in Axialschubrichtung beweglich ist, während die magnetische Hülse 3 drehbar ausge führt ist.

Daher dienen die voranstehend erläuterten bevorzugten Ausfüh rungsformen lediglich zur Erläuterungszwecken, und es ist keine Beschränkung der Erfindung auf die bevorzugten Ausführungsformen beabsichtigt.

Claims

1. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung, welche eine Spin delwelle (2) aus einem magnetischen Material aufweist, welche Stege (18, 19) hat, welche auf der äußeren Umfangs fläche ausgebildet sind, und einen Mutternkörper (7) auf weist, welcher passend auf der Spindelwelle (2) unter Ein haltung eines Spiels dazwischen vorgesehen ist, wobei der Mutternkörper (7) Magnetpole (23, 24) hat, welche auf dem inneren Umfang hiervon angeordnet sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die magnetische Bewegungsspindeleinrichtung auf der Seite des Mutternkörpers (7) eine magnetische Hülse (3) hat, welche eine glatt bearbeitete innere Umfangsfläche hat, und die im wesentlichen konzentrisch zu der Spindel welle (2) angeordnet ist, und daß die innere Umfangsfläche der magnetischen Hülse (3) spiralförmig derart magnetisiert ist, daß Magnetpole (23, 24) gebildet werden, welche den Stegen (18, 19) der Spindelwelle (2) gegenüberliegen.

2. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den gegenüberliegenden Seiten des Mutternkörpers in Axialschubrichtung gesehen Führungsringe (4, 5) angeordnet sind, welche die Spindel welle (2) im wesentlichen konzentrisch mit der magnetischen Hülse (3) halten, und die Spindelwelle (2) gleitbeweglich führen.

3. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Führungs ringe (4, 5) mit Vorsprüngen (31) zum Verhindern eines Austretens versehen ist, welche derart beschaffen und ausgelegt sind, daß sie in Ausnehmungen (32) der Spindel welle (2) gleitbeweglich passen.

4. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umfang der Spindelwelle (2) mit zwei Linien von Stegen (18, 19) versehen ist, und daß der innere Umfang der magneti schen Hülse (3) mit N- und S-Polen (23, 24) derart versehen ist, daß die N-Pole den Stegen (18) in einer der beiden Linien von Stegen (18, 19) gegenüberliegen, und daß die S- Pole den Stegen (19) auf der anderen Linie gegenüberliegen.

5. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Muttern körper (7) die magnetische Hülse (3) aufweist, welche pas send auf der Spindelwelle (2) unter Einhaltung eines Spiels dazwischen angeordnet ist, wobei die Führungsringe (4, 5) auf den gegenüberliegenden Enden der magnetischen Hülse in Axialschubrichtung gesehen angeordnet sind, und ein Gehäuse (6) zum Halten der magnetischen Hülse (3) und der Führungs ringe (4, 5) von der Außenumfangsseite her vorgesehen ist.

6. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magneti sche Hülse (3) eine äußere Hülse (20) und eine innere Hülse (21) aufweist, welche passend in die äußere Hülse (20) eingesetzt ist.

7. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (21) in eine Mehrzahl von Ringkörpern (22) in Axialschubrichtung unter teilt ist, und daß die Ringkörper (22) passend in die äuße re Hülse (20) eingesetzt und adhäsiv darin fixiert sind.

8. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (6) in Axialschubrichtung gesehen im Inneren mit Ringpaßabschnitten (15, 12) versehen sind, und daß die Führungsringe (4, 5) passend in die Ringpaßab schnitte (15, 12) eingesetzt sind.

9. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) intern mit einem Hülsenpaßabschnitt (9) versehen ist, ein Ende des Hülsenpaßabschnitts (9) in Axialschubrichtung gesehen mit einer Innengewindeöffnung (10) versehen ist, und daß das andere Ende mit einer Trennwand (11) ausgebildet ist, wobei die magnetische Hülse (3) passend in den Hülsenpaßabschnitt (9) eingesetzt ist, und daß eine Mutter (13) in eine Innen gewindeöffnung (10) eingeschraubt ist, um die magnetische Hülse (3) in Axialschubrichtung zwischen der Mutter (13) und der Trennwand (11) einzuspannen, um hierdurch diese an dem Gehäuse zu fixieren.

10. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Seite der Trennwand in Axialschubrichtung gesehen mit einem Ringpaßabschnitt (12) versehen ist, daß der Mutternkörper (13) mit einer Trennwand (14) versehen ist, welche die magnetische Hülse (3) gegen die Trennwand (11) drückt, und daß ein Ringpaß abschnitt (15) auf der Außenseite der Trennwand (14) in Axialschubrichtung gesehen angeordnet ist, wobei die Füh rungsringe (4, 5) und die Ringpaßabschnitte (15, 12) einge setzt sind und dort lösbar an den Trennwänden (14, 11) in Axialschubrichtung von außen gesehen mittels Schrauben (16, 17) fixiert sind.

11. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 5, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsflansch (8) integral an dem äußeren Umfang des Gehäuses (6) ausgebildet ist.

12. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Neo dynmagnetmaterial wenigstens für den inneren Umfang der magnetischen Hülse (3) genommen wird.

13. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierte Breite der magnetisierten Abschnitte der magnetischen Hülse (3) größer als die Stegbreite auf der äußeren Umfangsseite der Stege (18, 19) ist.

14. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3, 5, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Material, welches einen Verschleißwiderstand und Gleitei genschaften hat, für die Führungsringe (4, 5) genommen wird.

15. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (18, 19) mit Magnetpolen (34, 35) magnetisiert sind, die zu den Magnet polen (23, 24) der magnetischen Hülse (3) derart entgegen gerichtet sind, daß die Magnetpole mit wechselnden gegen sinnigen Polaritäten einander gegenüberliegen.

16. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) an den gegenüberliegenden Enden in Axialschubrichtung gesehen mit Ringpaßabschnitten (15, 12) mit größerem Durch messer und einem Hülsenpaßabschnitt (9) mit kleinerem Durchmesser zwischen den Ringpaßabschnitten (15, 12) ver sehen ist, die Führungsringe (4, 5) fixiert passend in die Ringpaßabschnitten (15, 12) angeordnet sind, und die magne tische Hülse (3) passend in dem Hülsenpaßabschnitt (9) derart vorgesehen ist, daß die gegenüberliegenden Enden in Axialschubrichtung gesehen gegen die Führungsringe (4, 5) anliegen
17. Magnetische Bewegungsspindeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (W₂) der Stege (18, 19) das 0,5-0,7-fache der magneti sierten Breite (W₁) der Magnetpole (23, 24) der inneren Hülse (21) beträgt, und daß die Höhe der Stege (18, 19) das 1,3-1,7-fache der magnetisierten Breite (W₁) beträgt.