DE2030260A1

DE2030260A1 - Hydrostatically mounted and lubricated movement thread

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Publication number: DE2030260A1
Application number: DE19702030260
Authority: DE
Inventors: der Anmelder M F16h 27 06 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-06-25
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2045711A1

Description

Dipl.-lng. G. Schilebt 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-StraS· M Dipl.-Ing. G. Schilebt 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-StraS · M

Patentanwalt Telefon (06151) 629»Patent attorney phone (06151) 629 »

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Deutsche PatentamtGerman Patent Office

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PatentanmeldungPatent application

Anmelden Pierre Loustalet, TARBBS (Frankreich)Sign in Pierre Loustalet, TARBBS (France)

Hydrostatisch gelagertes und gesohmiertes,BewegungflgewindeHydrostatically mounted and balanced movement thread

Von Mutter und Schraube gebildete Bewegungsgewinde gehören zu den ältesten mechanischen Systemen zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine längsbewegung und umgekehrt. Derartige Bewegungsgewinde sind in allen technischen Bereichen weit verbreitet, obwohl ihr mechanischer Wirkungsgrad ziemlich gering ist.Movement threads formed by nuts and bolts are among the oldest mechanical systems for implementation a rotary movement into a longitudinal movement and vice versa. Such movement threads are in all technical areas widely used, although their mechanical efficiency is quite low.

Dieser Wirkungsgrad hängt von den Gleitreibungskräfteii ab, welche ihrerseits von den durch die Gewindeflanken übertragenen Kräften abhängen. Der Wirkungsgrad kann je naoh dem Steigungswinkel des Gewindes von 10 bis 50# variieren und ist vom Qberflächenzustand der Gewindeflanken, von der Werkstoffpaarung und vom Schmierungszustand abhängig.This efficiency depends on the sliding friction forces which in turn are transmitted by the thread flanks Depend on forces. The efficiency can depending on the naoh vary the pitch angle of the thread from 10 to 50 # and depends on the surface condition of the thread flanks, the material pairing and the lubrication condition.

Verbesserte (lewindesysteme wie Kugelgewinde, Rollengewinde mit umlaufenden oder Satellitenrollen konnten diesen Wirkungsgrad deutlich verbessern, in einigen Fällen bis auf 9096. Obwohl in diesen Systemen der grösste Teil der Gleitreibung in Rollreibung umgewandelt ist, bleibt nooh eint merkliche Reibung übrig, die Bum Verschluss der Improved (winding systems such as ball screws, roller threads with rotating or satellite rollers could significantly improve this efficiency, in some cases up to 9096. Although in these systems most of the sliding friction is converted into rolling friction, there is only one noticeable friction left, the bum lock of the

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Reibungspartner, insbesondere also der Gewindeflanken führt, wodurch sich im Laufe der Seit ein fühlbarer GenauigkeitB-verlust des Bewegungsgewindes einstellt. Auaserdem ist der Platzbedarf derartiger verbesserter Gewindesysteme oft recht beträchtlich, und infolge ihres komplizierten Aufbaus sind sie reoht teuer, ·Friction partner, in particular the thread flank leads, which leads to a noticeable loss of accuracy over the course of the period of the movement thread. Besides, that is Space requirements of such improved thread systems often quite considerable, and due to their complicated structure are they expensive,

Die Erfindung aetsst sich zum 2»iel_? diese Uachteila bei Bewegungsgewinden zu beheben und schlägt hierziu ein hydrostatisch gelagertes und gesohmiertes Bewsgungsgewinde an Schraube und Mutter vor, dessen Mutter einen porösen, für ein gasförmiges Druckmedium durchlässigen Gewindeeinsatζ hat, der in einer Muffe steckt» die mit einer inneren Singkammer und einem Anschluss für das gasförmige Druckmedium ausgestattet ist und an den Stirnseiten. Flansohscheiben trägt, welche den Gewindeeinsatz -axial- festlegen.The invention is the second goal _? To resolve this Uachteila when moving threads and hierziu proposes a hydrostatically supported and gesohmiertes Bewsgungsgewinde to screw and nut before whose mother ζ a porous, permeable to a gaseous pressure medium Gewindeeinsat, which is in a sleeve "with an inner Sing chamber and a terminal for the gaseous pressure medium is equipped and at the end faces. Carries flange washers, which fix the thread insert -axially-.

Das erfindungsgemäase Bew-egungsgewinde iat durch das über den porösen Gewindeeinsatz awisohen die öewindeflanken einströmende Druckmedium vollkommen berührungsfrei und daher verschleisslos. Der Wirkungsgrad eines derartigen Gewindes ist der grösetmögliohe» und die Selbsthemmung wird extrem gering, also die Umkehrbarkeit der Antriebsriohtung extrem hoch.The inventive movement thread iat through the over the porous thread insert away from the thread flanks Inflowing pressure medium completely contact-free and therefore wear-free. The efficiency of such a Thread is the greatest possible »and self-locking becomes extremely low, i.e. the reversibility of the drive direction extremely high.

Gemäes weiterer Erfindung besteht der poröse Gewindeeinsatz der Mutter aus Sintermetall, Keramik öder Kunststoff, und seine Gasdurchläeeigkeit ist derart gewählt, daas der in ihm auftretende Druckabfall gross gegenüber dem Druckabfall swieohen den dewindeflanken und dem Gowindagrund ist. Dur oh den relativ hohen !Druckabfall im porösan ßswindssinaati rtagiert das Bewegungsgewinde auf Itmstveränderungen mit «xtrtiB kltintn Spieländtrunge»i t«e au einer hohen "Steifigkeit" dir Gewindeverbindung führt.According to a further invention, there is the porous thread insert the nut made of sintered metal, ceramic or plastic, and its gas permeability is selected in such a way that the in The pressure drop that occurs is large compared to the pressure drop swieohen the dewindeflanken and the Gowindagrund. Because of the relatively high pressure drop in the porous ßswindssinaati r tags the thread of movement to itmst changes with «xtrtiB kltintn Spieländtrunge» i t «e au a high "Stiffness" leads to the threaded connection.

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das Deutsche Patentamt, München Patentanwaltthe German Patent Office, Munich Patent Attorney

In einer speeiellen Ausführungsform der Erfindung besitzt der poröse Gewindeeinsatz der Mutter an den zylindrischen Flächen des Gewindegnwades und der Gewindeepitzen durch Lackierung oder einen Metallüberzug verstopfte Poren. Ebenso können seine Stirnflächen durch lackierung oder einen Metallüberzug viretopfte Poren aufweisen» Hierdurch wird ein unnötiger Verbrauch an Druckmedium an nicht aktiven flächen verhindert und der Druckabfall im porösen Einsatz auf der grösetmöglichen Höhe gehalten.In a speeiellen embodiment of the invention the porous thread insert of the nut on the cylindrical surfaces of the thread thread and the thread tips Paint or a metal coating clogged pores. Likewise, its end faces can be painted or a metal coating have virus-potted pores »This This prevents unnecessary consumption of pressure medium on inactive surfaces and the pressure drop in the porous Bet kept at the highest possible level.

Gernäss weiterer Erfindung ist das Plankenspiel zwischen Mutter und Schraube relativ klein, während das Spiel im Gewindegrund von Mutter und/oder Schraube relativ gross ist. Hierdurch wird ein geringer Druckabfall auf der Ausströmseite des Druckmediums erreicht, was die Steifigkeit des Bewegungsgewindes noch weiter erhöht und eine genaue Konzentrizität zwischen Mutter und Schraube bewirkt, die jeglichen mechanischen Kontakt zwischen den Q-ewindeflankan verhindert und damit geglichen Versehleiss unterdrückt»Another invention is the plank game between Nut and screw are relatively small, while the play in the thread root of the nut and / or screw is relatively large is. This results in a slight pressure drop on the outflow side of the print medium, which increases the rigidity of the movement thread even further and an accurate That causes concentricity between nut and screw any mechanical contact between the Q-thread flankan prevented and thus suppressed the same mistake »

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sioh aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungeform, die in der Zeichnung im Axialschnitt dargestellt ist. Further details and advantages of the invention result sioh from the following description of a preferred embodiment, which is shown in the drawing in axial section.

Bei der Schraube 1 kann es sich um eine ein- oder mehrgängige Metallschraube 1 mit Dreiecks- oder Trapezgewinde handeln. Sie Mutter bettitzt einen Gewindeeinsatz 2 aus porösem Werkstoff mit offenen Poren. Selbstverständlich be sitzt der ÖewindeeineatB ein zur Schraube passendes Gegengewinde, wobei das Flankenspiel relativ klein ist und in der ftröeeenördiiung v©a 0,01 bin 0,02 mm liegt. Ale Werkstoff für dit porös« Mutter kann ζ»B, ein keramieoher Werk stoff oder ein bevoreugt rostbeständige» SintermetallThe screw 1 can be a single or multiple thread Use metal screw 1 with a triangular or trapezoidal thread. The mother has a threaded insert 2 porous material with open pores. Of course be if the ÖewindeeineatB has a mating thread that matches the screw, where the backlash is relatively small and in the flow diameter v © a is 0.01 to 0.02 mm. Ale material for dit porös «Mother can ζ» B, a ceramic-based work material or a preventively rust-resistant »sintered metal

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12.6.70 %0l· !/ 12.6.70 % 0l ·! / Dipl.-lng. G. Schlieb·Dipl.-Ing. G. Schlieb

gewählt werden.to get voted.

Bit »ylindrieehen Slläohen dee Gewindes im Gewindegrund und ah dta Gewindespitzen sind mit Hilfe von Lack oder Kunstharz oder einem Metallüberzug verschlossen, damit eich das Ausströmen dee Druckmediums auf die "aktiven" Flächen auf den Gswindeflenken komentriert. Bit »ylindrieehen the thread in the thread root and ah dta thread tips are closed with the help of lacquer or synthetic resin or a metal coating so that the outflow of the pressure medium is centered on the" active " surfaces on the thread flanges.

Der poröse Gewindeeinsatz 2 let spielfrei in eine Muffe 5 eingebettet* Bitte Muffe besitzt in ihrer Bohrung eine innere Elngkamiier 6_f deren Aufgabe es ist, das gasförmige Druckmedium gleiohMässig ringsum den Gewindeeinsatz zu verteilen* Bit Kamaer wird durch einen Anschluss 5 mit dea Druekiaediuin beauf echlagt. The porous threaded insert 2 let free of play in a sleeve 5 embedded * Please sleeve having in its bore an inner Elngkamiier 6 _f whose task it is, the gaseous pressure medium gleiohMässig around to distribute the threaded insert * Bit Kamaer is a connector 5 with dea Druekiaediuin beauf echlagt .

Zwti an den Stirnseiten der Muffe zentrierte FlanscheeheIben 4ι-*i* alt 4tr Huffβ duröh Senksöhrauben verbunden sind, legen den porösen Gewindeeinsatz axial fest und decken seine poröeeh Stirnflächen ab, um ein überflüssiges Ausströmen von Druckmedium an diesen nichtaktiven Flächen zu verhindern* Die Poren dieser Stirnfläche können aber ebenfalls durch Imprägnierung mit Lack oder einem Kunstharz oder durch einen Metallüberzug verschlossen sein* Between the flange jacks 4ι- * i * alt 4tr Huff β centered on the end faces of the socket, the porous threaded insert is axially fixed and its porous end faces are covered in order to prevent an unnecessary outflow of pressure medium on these inactive surfaces * The pores this face can also be sealed by impregnation with varnish or a synthetic resin or with a metal coating *

Bie Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Der Einsätz eines porösen Werkstoffes aus Keramik öder Sintermetall für die Mutter stellt eine optimale Verteilung des Druckmediums sieher und bedingt folglich eine gleichmässige räumliche Druckverteilung in den Iiuftspalten zwischen den Gewindeflanken von Mutter und Schraube* Die hohen Druokverluete, ' die beim Durchströmen des Druckmediums durch den porösen Gewindeeinsatz auftreten, verleihen dem Bewegungsgewinde eine hervorragende axiale Steifigkeit. Dies bedeutet, dass Veränderungen des Luftspaltes oder mit anderen Worten Axiaiversohiebungen der Mutter gegenüber der Schraube infolgeThe invention has numerous advantages. The deployment of one Porous material made of ceramic or sintered metal for the nut provides an optimal distribution of the pressure medium see and consequently requires a uniform spatial Pressure distribution in the air gaps between the thread flanks of the nut and screw which occur when the pressure medium flows through the porous thread insert, give the movement thread excellent axial rigidity. This means that changes in the air gap or, in other words, axial shifts the nut opposite the screw as a result

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Lastveränderungen extrem klein sind und in der S-röesea·- Ordnung eines Mikrons liegen. Das relativ grosse Spiel im Gewindegrund von Schraube und Mutter begünstigt den Abfluss des Druckmediums, wie es zur Erzeugung des hohen Druckabfalles in der porösen Mutter und zwischen den Gewindeflanken erforderlich ist. Load changes are extremely small and in the S-röesea Order of a micron. The relatively large play in the bottom of the thread of screw and nut promotes drainage of the pressure medium, as is required to generate the high pressure drop in the porous nut and between the thread flanks.

Die gleichmässige Druckverteilung zwischen den Gewindeflanken führt ausserdem zu einer vollkommenen Konzentrizität zwischen Mutter und Schraube, wodurch ein berührungsfreies und somit verschleissloses Arbeiten der zugeordneten Flanken entsteht. Ausserdem unterdrückt die stabile Laminarströmung, die sich im porösen Gewindeeinsatz einstellt, die Gefahr von Schwingungen, die schnell gedämpft werden. The even pressure distribution between the thread flanks also leads to perfect concentricity between Nut and screw, which creates a contact-free and therefore wear-free operation of the associated flanks. In addition, the stable laminar flow that occurs in the porous thread insert suppresses the risk of vibrations, which are quickly dampened.

Als Schmiermittel wirkt lediglich das gasförmige Druckmedium mit extrem geringer Viskosität, so dass es praktisch rei— bungsfrei arbeitet. Da die Umkehrbarkeit der Antriebsrichtung und der Wirkungsgrad von Bewegungsgewinden eng mit der Reibung der GewindefLanken verbunden ist, ist leicht einzusehen, dass die von der Erfindung vorgesehene Unterdrückung dieser Reibung eine Umkehrbarkeit der Bewegungsrichtung selbst für schwache Gewindesteigungen gewährleistet und ebenso den höchstmöglichen Wirkungsgrad sicherstellt·Only the gaseous pressure medium acts as a lubricant with extremely low viscosity, so that it works practically without friction. Because the reversibility of the drive direction and the efficiency of movement threads closely related to that Friction of the thread flanks is connected, it is easy to see that the suppression of this friction provided by the invention enables the direction of movement to be reversed guaranteed even for weak thread pitches and also ensures the highest possible degree of efficiency

Die Erfindung findet besonders da Anwendung, wo bei Maschinen oder Geräten Verschiebungen mit Genauigkeiten von 2 bis 5 Aim vorzunehmen sind.The invention is particularly used where machines or devices displacements with accuracies of 2 to 5 aim are to be made.

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Claims

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däa German Patent Office, Munich Patent Attorney

Movement thread with hydrostatic bearings and lubricated from screw and nut, characterized by a nut with a porous, for a gaseous pressure medium durehläisigen Thread insert (2ly which is in a socket (3), with an inner ring chamber (6) and a connection (5) is equipped for the gaseous pressure medium and has flange washers (4) on the end faces, which hold the threaded insert set axially.

2, movement thread according to claim 1, characterized in that that the porous threaded insert (2) of the nut is made of sintered metal, ceramic or plastic and that its gas dur Ohlässigkeit is chosen such that the pressure drop occurring in it large compared to the pressure drop between the thread flanks and in the thread root.

Movement thread according to claim 1 and 2, characterized in that the porous threaded insert (2) of the nut on the cylindrical surfaces of the _; The base of the thread and the crests of the thread duroh painting or a metal coating has clogged pores,

4. Movement thread according to Änspruoh 3 »characterized in that the end faces of the porous threaded insert © ® (2) of the nut by painting or a metal coating Yor-plugged pores have β

5 »movement angle - after @ ± n®m or more? QS? En d © r AnepriioYes. © 1 bit 4υ dacteeli ge & ea» t that iaa Fl & akeaspiQl © wipe! Mt er uad geteatib © relatively kl © la iat ₉ wäto? © ad öa @ 8pi © l ie flawlsiclegrimä · ψοη Brave? t? aä / @ dQ3? ie & raub © relatively large

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