DE202006009772U1

DE202006009772U1 - Spindle drive, for setting machine components, has sections with threads of different pitches and a spindle nut which automatically adjusts to the thread to give the required movement speed

Info

Publication number: DE202006009772U1
Application number: DE200620009772
Authority: DE
Original assignee: FAC GmbH
Current assignee: FAC GmbH
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2016-06-21

Abstract

The spindle drive for setting machine components, by moving a spindle nut through a rotating thread, has a spindle (1) with two or more different thread pitches. The nut automatically fits to a thread so that its movement speed is set by the thread pitch. The spindle shaft section (2) with a thread (3) to give a higher speed has a smaller diameter (A) than an adjacent section (4) with a larger diameter and a structured thread (5) to exert a greater force on the nut. An edge (25) acts as the transit between the two spindle sections. The nut has a fixed section for the larger diameter spindle section and a section of segments to engage the thread at the thinner section, pressed against the spindle by an elastic component.

Description

In der Technik werden zum Verstellen von Maschinenteilen unter anderem Gewindespindeln mit Gewindemuttern verwendet. Dabei wird eine Drehbewegung des einen Teiles in eine lineare Bewegung des anderen Teiles umgewandelt. Die Geschwindigkeit der linearen Bewegung (Hubgeschwindigkeit) ist dabei von der Gewindesteigung und der Drehgeschwindigkeit abhängig. Prinzipiell läßt sich eine solche Konstruktion als einstufiges Getriebe betrachten. Es sind Anwendungsfälle denkbar, bei denen in bestimmten Abschnitten der Linearbewegung die Hubgeschwindigkeit variiert werden muß, z.B. wenn beim Verfahren einer schwenkbaren Anhängerkupplung der Kupplungsarm während des größten Teiles der Schwenkbewegung mit hoher Geschwindigkeit und wenig Kraft bewegt werden soll, dafür aber in seine Endlage mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Kraft gedrückt werden soll. Die Geschwindigkeit der Linearbewegung läßt sich nach dem heutigen Stand der Technik nur durch die Variation der Drehbewegung ändern. Das würde im Fall der erwähnten Anhängerkupplung bedeuten, daß der (elektrische) Antriebsmotor der Kupplung gesteuert werden muß. Wird seine Geschwindigkeit in der Endphase der Bewegung aber gedrosselt, sinkt auch (physikalisch bedingt) sein Drehmoment, d.h. seine Kraft. Um dies zu vermeiden, müßte ein Drehstrommotor (Servomotor) mit vorgeschalteter Leistungselektronik zum Einsatz kommen, was in den meisten Fällen wegen der hohen Kosten nicht machbar sein dürfte.In The technology is used for adjusting machine parts, among others Threaded spindles used with threaded nuts. This is a rotary motion of one part converted into a linear movement of the other part. The speed of the linear movement (lifting speed) is depends on the thread pitch and the rotational speed. in principle can be one consider such a construction as a single-stage transmission. There are use cases conceivable in which in certain sections of the linear movement the Hubgeschwindigkeit must be varied, e.g. when in the process a hinged trailer hitch the coupling arm during of the largest part the pivoting movement with high speed and little power moves to be, for that but in its end position with low speed and high power depressed shall be. The speed of the linear movement can be according to the current state of the art only by the variation of Change the rotation. That would in the case of the mentioned trailer hitch mean that the (electric) Drive motor of the clutch must be controlled. Will his speed but throttled in the final phase of the movement, also sinks (physically conditionally) its torque, i. his strength. To avoid this, would have to Three-phase motor (servomotor) with upstream power electronics used, which in most cases because of the high cost not be feasible.

Die nachfolgend beschriebene Erfindung löst dieses Problem auf elegante, preisgünstige Weise, sofern das „Umschalten" der Geschwindigkeit stets am gleichen Punkt der Bewegung erfolgen soll.The The invention described below solves this problem for elegant, affordable Way, provided the "switching" the speed always at the same point of movement.

Anhand der 1 bis 8 wird eine mögliche Ausführung der Erfindung mit zwei verschiedenen Steigungen auf einer Spindel näher beschrieben. Es zeigen dieBased on 1 to 8th a possible embodiment of the invention with two different slopes on a spindle will be described in more detail. It show the

1 die Doppelgewindespindel (1); 1 the double-threaded spindle ( 1 );

2a, b die ungeteilte Spindelmutter (6); 2a , b the undivided spindle nut ( 6 );

3a, b die geteilte Spindelmutter (11a, b); 3a , b the split spindle nut ( 11a , b);

4 die geteilte Spindelmutter (11a, b) in einer Schrägansicht; 4 the split spindle nut ( 11a , b) in an oblique view;

5 bis 8 die Doppelgewindespindel in einer Linearbewegung. 5 to 8th the double-threaded spindle in a linear motion.

1 zeigt die Doppelgewindespindel (1) in einer Seitenansicht. Sie besteht in der beschriehenen Ausführung aus einen Teil (2) mit geringerem Durchmesser (A) und hoher Steigung (3) und einem Teil (4) mit größerem Durchmesser und niedriger Steigung (5). Am Übergang zwischen beiden Gewinden (3&5) ist die Kante (25). 1 shows the double-threaded spindle ( 1 ) in a side view. It consists in the beschriehenen execution of a part ( 2 ) of smaller diameter (A) and high slope ( 3 ) and a part ( 4 ) of larger diameter and lower pitch ( 5 ). At the transition between both threads (3 & 5) is the edge ( 25 ).

2a zeigt die ungeteilte Spindelmutter (6) in einer geschnittenen Seitenansicht, 2b in einer Frontansicht. Entlang der Längsachse ist die durchgehende Gewindebohrung (7) angeordnet, deren Durchmesser (B) größer oder gleich dem Durchmesser (A) der Gewindespindel ist. An der Stirnseite (9) sind außermittig, aber symmetrisch und parallel zur Gewindebohrung (7) zwei Sacklochgewindebohrungen (10, 11) angeordnet, welche der Befestigung/Führung der geteilten Spindelmutter (12) dienen. 2a shows the undivided spindle nut ( 6 ) in a sectional side view, 2 B in a front view. Along the longitudinal axis is the continuous threaded hole ( 7 ) whose diameter (B) is greater than or equal to the diameter (A) of the threaded spindle. At the front side ( 9 ) are eccentric but symmetrical and parallel to the threaded hole ( 7 ) two blind hole drilled holes ( 10 . 11 ), which of the attachment / guide of the split spindle nut ( 12 ) serve.

3a zeigt die geteilte Spindelmutter (12a, b) in einer geschnittenen Seitenansicht, 3b in einer Frontansicht. Die geteilte Spindelmutter besteht aus den halbkreisförmigen Hälften (12a & 12b). Entlang der Längsachse ist die durchgehende Gewindebohrung (13) angeordnet, deren Durchmesser (C) und Gewinde (14, 15) zum Durchmesser (A) und Gewinde (3) des Teiles (2) der Doppelgewindespindel (1) paßt. An der Stirnseite (20) sind außermittig, aber symmetrisch und parallel zur Gewindebohrung (7) zwei Langlochbohrungen (16, 17) angeordnet, durch welche die Schrauben (21, 22) zur Befestigung am der ungeteilten Spindelmutter (6) gesteckt werden. Ebenfalls an der der Stirnseite (20) befindlichen Seite der Gewindebohrung (7) ist eine Fase (23, 24) angebracht, deren Funktion in 7 erläutert wird. 3a shows the split spindle nut ( 12a , b) in a sectional side view, 3b in a front view. The split spindle nut consists of the semicircular halves ( 12a & 12b ). Along the longitudinal axis is the continuous threaded hole ( 13 ) whose diameter (C) and thread ( 14 . 15 ) to the diameter (A) and thread ( 3 ) of the part ( 2 ) of the double-threaded spindle ( 1 ) fits. At the front side ( 20 ) are eccentric but symmetrical and parallel to the threaded hole ( 7 ) two oblong holes ( 16 . 17 ) through which the screws ( 21 . 22 ) for attachment to the undivided spindle nut ( 6 ) are plugged. Also on the front side ( 20 ) located side of the threaded hole ( 7 ) is a chamfer ( 23 . 24 ), whose function in 7 is explained.

Am Umfang der geteilten Spindelmutter (12a, b) ist eine Nut (18) angeordnet, in der das Spannelement (19), z.B. ein Gummiring, liegt, Es dient dazu, die geteilte Spindelmutter (12a, b) zusammenzuhalten und in das Gewinde (3) der Gewindespindel (1) zu pressen.At the circumference of the split spindle nut ( 12a , b) is a groove ( 18 ), in which the tensioning element ( 19 ), eg a rubber ring, lies, It serves the split spindle nut ( 12a , b) hold together and into the thread ( 3 ) of the threaded spindle ( 1 ) to press.

4 zeigt die geteilte Spindelmutter (12a, b) in einer Schrägansicht zur Verdeutlichung der Lage des Spannelementes (19). 4 shows the split spindle nut ( 12a , b) in an oblique view to clarify the position of the clamping element ( 19 ).

Anhand der 5 bis 8 soll die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Doppelgewindespindel (1) erläutert werden.Based on 5 to 8th should the operation of the double-threaded spindle ( 1 ).

Die ungeteilte (6) und die geteilte Spindelmutter (12a, b) sind zum Betrieb mit den Schrauben (21, 22), welche durch die Langlöcher (16, 17) in die Sacklochbohrungen (10, 11) ragen, miteinander verbunden. Dabei sind die Schrauben (21, 22) nur soweit festgezogen, daß die beiden Spindelmuttern (6, 12a, b) mit ihren Stirnflächen (9, 20) aufeinanderliegend gegeneinander leicht beweglich sind. Die beiden Schrauben (21, 22) übertragen auch das Drehmoment der jeweils aktiven, d.h. in das Gewinde eingreifenden Spindelmutter auf die inaktive Spindelmutter.The undivided ( 6 ) and the split spindle nut ( 12a , b) are for operation with the screws ( 21 . 22 ), which through the oblong holes ( 16 . 17 ) in the blind holes ( 10 . 11 ) stick together. The screws ( 21 . 22 ) only tightened so far that the two spindle nuts ( 6 . 12a , b) with their faces ( 9 . 20 ) are mutually easily movable against each other. The two screws ( 21 . 22 ) also transmit the torque of each active, ie in the thread engaging spindle nut on the inactive spindle nut.

5 zeigt die Doppelgewindespindel (1) mit den Spindelmuttern (6, 12a, b) in einer Position mit schnellem Vorschub. Das Gewinde (8) der Gewindebohrung (7) kann nicht in das Gewinde (3) der Spindel (1) eingreifen, da die Gewindebohrung (7) größer ist als das Gewinde (3), die Spindelmutter (6) gleitet also über den Teil (2) der Spindel (1) hinweg. Das Gewinde (14, 15) der geteilten Spindelmutter (12a, b) greift jedoch in das Gewinde (3) ein, da die beiden Spindelmutterhälften (12a, b) durch das Spannelement (19) auf das Gewinde (3) aufgepreßt werden. Durch Drehen der Spindel (1) in Drehrichtung (D) erfolgt ein Vorschub der beiden Spindelmuttern (6, 12, a, b) in Pfeilrichtung (E). 5 shows the double-threaded spindle ( 1 ) with the spindle nuts ( 6 . 12a , b) in a position with fast feed. The thread ( 8th ) of the threaded hole ( 7 ) can not get into the thread ( 3 ) of the spindle ( 1 ), since the threaded hole ( 7 ) is larger than the thread ( 3 ), the spindle nut ( 6 ) slides over the part ( 2 ) of the spindle ( 1 ) away. The thread ( 14 . 15 ) of the split spindle nut ( 12a , b) but engages in the thread ( 3 ), since the two spindle nut halves ( 12a , b) by the tensioning element ( 19 ) on the thread ( 3 ) are pressed. By turning the spindle ( 1 ) in the direction of rotation (D) is an advance of the two spindle nuts ( 6 . 12 , a, b) in the direction of the arrow (E).

6 zeigt die Doppelgewindespindel (1) in einer Position, in der die ungeteilte Spindelmutter (6) in das Gewinde (5) des Teiles (4) der Spindel (1) eingegriffen hat. Da das Gewinde (5, 8) ein geringere Steigung als das Gewinde (3, 14, 15) besitzt, ist hier die Lineargeschwindigkeit kleiner, aber die Kraftentfaltung größer. Dadurch werden gegen die Spannkraft des Spannelementes (19) die beiden Hälften der geteilten Spindelmutter (12a, b) aus dem Gewinde (3) in Pfeilrichtungen (F, G) gezogen und gleiten bei der weiteren Linearbewegung in Pfeilrichtung (E) über das Gewinde (3) hinweg. 6 shows the double-threaded spindle ( 1 ) in a position in which the undivided spindle nut ( 6 ) in the thread ( 5 ) of the part ( 4 ) of the spindle ( 1 ) has intervened. Because the thread ( 5 . 8th ) a smaller pitch than the thread ( 3 . 14 . 15 ), the linear velocity is smaller here, but the power development is greater. As a result, against the clamping force of the clamping element ( 19 ) the two halves of the split spindle nut ( 12a , b) from the thread ( 3 ) in directions of arrows (F, G) and slide in the further linear movement in the direction of arrow (E) on the thread ( 3 ) away.

7 zeigt das Wechseln der geteilten Spindelmutter (12a, b) vom Teil (2) auf den Teil (4) der Spindel (1). Während der Bewegung der Spindelmuttern (6, 12, a, b) in Pfeilrichtung (E) berührt die Kante (25) an der Spindel (1) die Fasen (23, 24). Diese wirken wie schiefe Ebenen und bewirken daher durch die damit verbundene Hebelwirkung ein weiteres Öffnen der geteilten Spindelmutter (12a, b) gegen das Spannelement (19) in Pfeilrichtungen (F, G). Durch die weitere Bewegung in Pfeilrichtung (E) gleitet die geteilte Spindelmutter (12a, b) auf den Teil (4) der Spindel (1) (vgl. 8). 7 shows the changing of the split spindle nut ( 12a , b) of part ( 2 ) on the part ( 4 ) of the spindle ( 1 ). During the movement of the spindle nuts ( 6 . 12 , a, b) in the direction of the arrow (E) touches the edge ( 25 ) on the spindle ( 1 ) the chamfers ( 23 . 24 ). These act as inclined planes and therefore cause by the associated leverage a further opening of the split spindle nut ( 12a , b) against the tensioning element ( 19 ) in arrow directions (F, G). By further movement in the direction of arrow (E), the split spindle nut slides ( 12a , b) on the part ( 4 ) of the spindle ( 1 ) (see. 8th ).

8 zeigt beide Spindelmuttern (6, 12a, b) auf dem Teil (4) der Spindel (1). Das Verfahren der Spindelmuttern in Gegenrichtung erfolgt durch Umkehr der Drehung (D) und damit verbunden der Bewegung in Pfeilrichtung (E). 8th shows both spindle nuts ( 6 . 12a , b) on the part ( 4 ) of the spindle ( 1 ). The procedure of the spindle nuts in the opposite direction is done by reversing the rotation (D) and associated with the movement in the direction of arrow (E).

Aus den Beschreibungen anhand der 1 bis 8 kann man erkennen, daß die Verfahrgeschwindigkeit der Spindelmuttern (6, 12a, b) in Pfeilrichtung (E) oder gegen Pfeilrichtung (E) vom Eingriff in die Gewinde (3, 5) der Spindel (1) abhängt. Solange die ungeteilte Spindelmutter (6) in das Gewinde (5) eingreift, wird aufgrund der geringeren Steigung gegenüber Teil (2) die geteilte Spindelmutter (12a, b) aus dem Gewinde (3) herausgezogen, die Vor schubgeschwindigkeit in oder gegen Pfeilrichtung (E) wird kleiner, aber die Linearkraft größer, die Spindel hat also „einen Gang heruntergeschaltet".From the descriptions based on the 1 to 8th it can be seen that the travel speed of the spindle nuts ( 6 . 12a , b) in the direction of the arrow (E) or against the direction of the arrow (E) from engaging in the thread ( 3 . 5 ) of the spindle ( 1 ) depends. As long as the undivided spindle nut ( 6 ) in the thread ( 5 ), is due to the lower slope compared to part ( 2 ) the split spindle nut ( 12a , b) from the thread ( 3 ), the feed rate in or against the arrow (E) is smaller, but the linear force larger, so the spindle has "downshifted a gear".

Greift die ungeteilte Spindelmutter (6) dagegen nicht in das Gewinde (5) ein, können die beiden Spindelmutterhälften (12a, b) in das Gewinde (3) eingreifen; aufgrund der höheren Steigung des Gewindes (3) ist die Bewegung in oder gegen Pfeilrichtung (E) größer. die Linearkraft dagegen wird kleiner, die Spindel hat also „einen Gang heraufgeschaltet".Grips the undivided spindle nut ( 6 ) against it in the thread ( 5 ), the two spindle nut halves ( 12a , b) in the thread ( 3 ) intervene; due to the higher pitch of the thread ( 3 ), the movement in or against the arrow (E) is greater. the linear force, however, is smaller, so the spindle has "switched up a gear".

Claims

Spindle gear with pitch change, consisting of a threaded spindle ( 1 ) with two or more gradients on one, the different pitches automatically adjusting spindle nut ( 6 . 11a , b) is arranged, by which the speed and force of the spindle gear, depending on in which area on the threaded spindle ( 1 ) the spindle nut ( 6 . 11a , b) is, is changed, characterized in that the threaded spindle ( 1 ) has different slopes and that the threaded spindle sections ( 2 ), in which a higher speed is achieved, a smaller diameter and the threaded spindle sections ( 3 ), in which a higher force is applied, has a larger diameter and that the spindle nut ( 6 . 11a , b) from a firm nut part ( 6 ) for the region of higher force and an associated adjustable range for the higher speed and that the latter consists of mother segments ( 11a , b) is composed. through an elastic element ( 19 ) on the threaded spindle ( 1 ) and that these elastically held together mother segments ( 11a , b) upon reaching the section of the threaded spindle ( 1 ) of larger diameter ( 3 ) open radially and thereby over the part ( 3 ) of the threaded spindle ( 1 ) can slide with a larger diameter without positive engagement, while the fixed part of the spindle nut ( 6 ) in the spindle section ( 3 ) engages with a larger diameter and exerts a higher force.

Spindle gear with pitch change according to claim 1, additionally characterized in that two or more nut segments ( 11a , b) can be used.

Spindle gear with pitch change according to the preceding claims additionally characterized in that the nut segments ( 11a , b) by a elastic rubber ring surrounding the mother segments on the periphery ( 19 ) are held together.

Spindle gear with pitch change according to the preceding claims additionally characterized in that the nut segments ( 11a , b) by a coil spring surrounding the mother segments at the periphery ( 19 ) are held together.

Spindle gear with pitch change according to the preceding claims additionally characterized in that the nut segments ( 11a , b) radially arranged elongated holes ( 16 . 17 ), by the screws ( 21 . 22 ) are guided through, in the solid mother part ( 6 ) and thus the connection between the mother parts ( 6 & 11a , b) produce.