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Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine translatorische
Bewegung mittels Spindel und Mutter Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Umwandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung mittels Spindel und
Mutter.
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Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, daß
die Mutter sich gegen die Spindel tiber ein zur Achse der Spindel schräggestelltes
Lager abstützt, dessen Aussenteil mit der Mutter fest verbunden ist und dessen in
dem Aussenteil drehbar angebrachtes Innenteil aus einem Ring besteht, der an zwei
einander diametral gegenüberliegenden Stellen in den Gewindegängen der Spindel ruht,
und zwar das Ganze so, daß sich der Innenring im Verlaufe der Drehbewegung der Spindel
auf ihr abwälzt und dass die Schubwirkung der Spindel auf die Mutter über das Lager
erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel und eine Variante des Erfindungsgegenstandes
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen: Fig. i einen axialen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung mittels Spindel
und Mutter, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Einzelheit, Fig. 3 eine Seitenansicht
einer Variante einer solchen Vorrichtung und Fig. 4 eine Seitenansicht eines Anwendungsbeispiel
der Variante nach Fig. 3 Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung enthält eine
Spindel l, z.B. eine Werkzeugmaschinenleitspindel, und eine Mutter 2, z.B.
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die Mutter des Schlittens oder eines Maschinentisches. Die Verbindung
zwischen der Mutter 2 und der Spindel l wird durch ein Kugellager 3 bewirkt, dessen
Aussenring 4 in einen in der Mutter 2 ausgebildeten Einstich 5 eingesetzt ist, in
welchem er durch einen Ring 6 in seiner richtigen Lage gehalten wird, der seinerseits
durch Schrauben 7 befestigt ist, von welchen in der Zeichnung nur eine sichtbar
ist.
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Das Kugellager 3 ist so-angeordnet, daß seine Achse mit der Längsachse
der Spindel l einen Winkel von 450 bildet. Der mit 8 bezeichnete Innenring des I(ugellagers
3 ruht an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen in den Gewindegängen
der Spindel 1.
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Diese Gewindegänge sind, wie in Fig. 2 gezeigt, etwas ballig
ausgebildet,
so daß der Kontakt zwischen dem Ring 8 und der Spindel l an zwei Punkten erfolgt.
Der Querschnitt des Ringes 8 entspricht an seinen einander gegenüberliegenden inneren
Endkanten 9 und 10 dem Querschnitt der Gewindegänge.
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Das Kugellager 3 ist ein axiale Kräfte auffangendes Lager.
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Auf Grund der vorstehend beschriebenen Anordnung wälzt sich der Ring
8 beim Umlaufen der Spindel l auf ihr ab. Die Schubkraft der Spindel wirkt auf die
Mutter über das Kugellager ein. Daraus ergibt sich, daß die Mutter durch die Spindel
l praktisch reibungsfrei angetrieben wird.
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Es sei bemerkt, daß die Enden ia der Stange, in welchem die Gewindegänge
der Spindel l ausgebildet sind, im Gegensatz zu dem, wie es bei Vorrichtungen mit
gewöhnlichen Muttern der Fall ist, einen, -wie in Fig. i gezeigt, dem Aussendurchmesser
der Spindel entsprechenden Durchmesser haben und zwar deshalb, damit es möglich
ist, die Mutter 2 beim Anbringen an der Spindel zu kippen.
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Ausserdem kann der Benutzer der Vorrichtung, z0B0 der Maschinenhersteller,
die Mutter ohne Nachteil von der Spindel trennen, während beispielsweise bei Muttern
mit Kugeln die Mutter durch den hersteller der Vorrichtung an der Spindel angebracht
wird und werden muss, wobei sich der Benutzer wegen der Gefahr, die Kugeln nicht
wieder einbauen zu können, hüten sollte, diese beiden Teile voneinander zu trennen.
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Ini dargestellten Beispiel ist das Lager 3 ein Kugellager mit zwei
LauTflächen und es könnte auch ein ollen- oder Nadellager oder einfach ein Reibungslager
sein, sofern es einen sich an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen
gegen die Spindel
abstützenden Innenring und einen von der Mutter
getragenen Aussenring enthält. Jedoch könnte der Aussenring mit der Mutter aus einem
Stück gefertigt sein.
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Im dargestellten Beispiel bildet die Achse des Lagers mit der der
Spindel einen Winkel von 450, jedoch könnte dieser Winkel auch ein anderer sein.
Desgleichen bildet der Querschnitt der Gewindegänge einen im dargestellten Beispiel
900 betragenden zurückspringenden Winkel, während dieser Winkel auch ein anderer
sein könnte, Bei der schematisch dargestellten Variante nach Fig. 3 ist die Spindel
mit ll und die Mutter mit 12 bezeichnet. Der Aussenring des Lagers 13 ist nicht
wie im Beispiel nach Fig. 1 und 2 starr an der Mutter 12 befestigt-, sondern mit
Hilfe von zwei einander diametral gegenüberliegenden Drehzapfen 14, deren Achse
zur Achse der Spindel ii lotrecht verläuft, an sie angelenkt, wobei sich die beiden
Achsen schneiden. Daraus ergibt sich, daß das Lager 13 in die in Fig. 3 strichpunktiert
dargestellte Stellung gekippt werden kann, in welcher sein Innenring mit den Gewindegängen
der Spindel 11 ausser Eingriff ist, was die Spindel von der Mutter löst und das
freie Verstellen der Mutter auf der Spindel ermöglicht.
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Fig. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 3.
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In diesem Beispiel wird ein Werkzeugmaschinentisch 15 mit Hilfe einer
drehbaren Stange 16 verstellt, die einen-Gewindeteil 16a mit Rechtsgewinde und einen
Gewindeteil lGb mit Linksgewinde aufweist. In diesem Beispiel sind die aus Füßen
15a und 15b des Tisches 15 bestehenden Muttern je mit einem angelenkten Lager 17
nach Art des Lagers nach Fig, 3 versehene
Jedes Lager 17 ist mit
einem Steuerhebel 18 fest verbunden, wobei die beiden Hebel 18 an eine Steuerstange
19 angelenkt sind, die durch einen bei 21 an eine sich mit dem Tisch 15 verstellende
Stelle angelenkten Hebel 20 betätigt wird. Wenn der Hebel 20 seine in Fig. 4 voll
ausgezogen dargestellte Zwischenstellung einnimmt, sind die beiden Lager 17 mit
der Spindel 16 ausser Eingriff, und der Tisch 15 kann somit frei verstellt werden.
Wenn dagegen der IIebel 20 die eine oder andere der beiden in Fig. > strichpunktiert
dargestellten Stellungen einnimmt, stützt sich das eine oder andere der Lager 17
gegen das eine bzw. das andere der beiden Gewindeteile 16a und 16b ab, so daß der
Tisch in der einen oder anderen Richtung angetrieben werden kann, ohne die Drehrichtung
der Spindel 16 umkehren zu müssen.
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Es sei bemerkt, daß das Ein- und Auskuppeln während des Betriebes
erfolgen kann, d.h. ohne dass die Drehbewegung der Spindel unterbrochen wird.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung hat ausser der Tatsache, daß sie
einen Antrieb mit einem Mindestmaß an Reibung ermöglicht, den Vorteil, daß sie sehr
genau und starr ist, daß sie spielfrei angebracht werden kann (vorkommendenfalls
können zwei Muttern einander entgegengesetzt mit Vorspannung eingebaut werden).
Ihre Arbeitsleistung ist sehr hoch, ihr Arbeiten leise, sie ermöglicht hohe Drehgeschwindigkeiten
und benötigt nur eine geringfügige Instandhaltung. Sie ist in ihrer Herstellung
und in ihrem Zusammenbau sehr einfach und hat folglich einen günstigen Gestehungspreis.
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Sie lässt sich leicht miniaturisieren und hat auf Grund der Tatsache,
daß die Drehgeschwindigkeit des Ringes gegenüber der der Spindel sehr niedrig ist,
eine lange Lebensdauer.
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Patentansurüche: