DE2526082A1 - Schraubengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubengetriebe und eine verbesserte Mutter sowie insbesondere auf ein verbessertes Präzisions-Schraubengetriebe und eine Mutterkonstruktion zur Verwendung als Ersatz für kugelgelagerte Präzisions-Spindeltriebe, in welchen ein beträchtlicher Totgang besteht.

Die meisten Werkzeugmaschinen besitzen einen Tisch, der in einer x-y-Richtung oder in drei Koordinaten beweglich ist, d.h. in einer x-y-z-Richtung. Der Tisch ist normalerweise auf einem Support gelagert, der eine Leitspindel

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oder eine kugelgelagerte Schraubvorrichtung aufweist, um den Tisch in einer Koordinatenrichtung zu bewegen. Normalerweise wird die Leitspindel in Drehung versetzt, um der Mutter eine Verschiebebewegung mitzuteilen, welche in einem Gehäuse befestigt ist, so daß durch die Bewegung der Mutter das Gehäuse bewegt wird, durch welch letzteres eine gesteuerte Bewegung des Tisches herbeigeführt wird.

In Präzisions-Werkzeugmaschinen und für andere Präzisionsvorrichtungen wird gewöhnlich als Verschiebeeinrichtung ein kugelgelagerter Präzisionsspindeltrieb gewählt.

In den meisten Fällen ist die Wahl eines kugelgelagerten Präzisionsspindeltrieb durch den Wunsch nach einem geringen Totgang bedingt, der von großer Bedeutung ist, besonders bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, die automatisch und genau unter der Steuerung elektronischer Steuereinrichtungen eingestellt werden müssen.

Der Kugel-Spindeltrieb ist als Verschiebevorrichtung von hoher Genauigkeit bekannt und besitzt normalerweise eine Spindel und eine Mutter, wobei Kugeln in Form von Kugellagern zwischen der Mutter und der Spindel angeordnet sind.

Bei der Relativbewegung der Mutter mit Bezug auf die Spindel laufen die Kugellager in Nuten. Selche Vorrichtungen sind daher von sich aus reibungsarme Vorrichtungen, bei denen die dynamische Reibung des Systems im wesentlichen die gleiche wie die statische Reibung des Systems ist. Obwohl eine Spindel mit Kugellagerung eine sehr genau arbeitende Vorrichtung ist, hat sie einige Nachteile in dem Sinne, daß es sich um eine verhältnismässig teure Einrichtung handelt und ist es nicht ungewöhnlich, daß Spindeltriebe mit Kugellagerung einen Stückpreis von mehreren tausend Dollar haben. Der Grund für den hohen Preis solcher Getriebe ist teilweise

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dadurch bedingt, daß ihre Herstellung die Anpassung der Kugelelemente an die Mutter und an die Spindel erfordert.

Obwohl die meisten Kugel-Präzisionsspindeltriebe eine Genauigkeit von etwa 0,0025 mm (etwa 1/10 von einem tausendstel Zoll) haben, kann die Gesamtgenauigkeit der Werkzeugmaschine wegen der Fehler in den Drucklagern und im Getriebe etwas geringer sein. Ein Präzisionsschraubengetriebe mit einer Genauigkeit von etwa 0,025 mm (1/1000 Zoll) oder der Hälfte hiervon ist in etwa 70 - 80 % der Anlagen verwendbar, bei denen die teureren Präzisions-Kugelspindeltriebe verwendet werden.

Da wie erwähnt, ein Kugel-Spindeltrieb das Zusammenpassen der Kugeln, der Nuten der Mutter und der Nuten der Spindel erfordert, ist es nicht möglich, eine abgenutzte Mutter auszuwechseln, ohne daß das teure erneute Zusammenpassen der Mutter der Kugeln und der Spindel in Kauf genommen wird. Das übliche Verfahren, den gesamten Kugel-Spindeltrieb auszuwechseln, ist daher ein teurer Vorgang. Ausserdem besteht nicht viel Nachstellmöglichkeit bei der Reibung eines Präzisions-Kugelspindeltriebs.

Es ist beim Betrieb von Werkzeugmaschinen, bei welchen Metallspäne anfallen, vorgekommen, daß diese zwischen die Kugel und der Spindel oder zwischen der Kugel und der Mutter eines Kugelspindeltriebs gelangen, was eine ernste Beschädigung des Kugelelements zur Folge hat, da es versucht, über den Metallspan zu rollen. Diese Schädigung ist von der Art eines Stauchbruches, der manchmal als "Brinellierung" bezeichnet wird, welche ein vollständiges Auswechseln des Präzisions-Kugelspindeltriebs erfordert. Ausserdem können, wenn aus irgendeinem Grunde die Mutter über das Ende der Spindel hinausbewegt wird, so daß die Kugeln aus ihrer Stellung herausfallen, sie nicht ohne Präzisionsanpassung

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und Anordnung in der richtigen Stellung innerhalb des Kugelspindeltriebs ausgewechselt werden.

Im Falle grösserer Werkzeugmaschinen, bei welchen ein verhältnismässig schwerer Tisch in einer vertikalen Stellung unter der Steuerung einer Präzisionskugelspindel bewegt wird, ist es gewöhnlich notwendig, den Tisch in der vertikalen Stellung durch irgendeine mechanische Sperrvorrichtung zu sichern oder gegebenenfalls die Leistung an der Spindel so aufrecht zu erhalten, daß der Tisch in der vertikalen Stellung gehalten wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß eine Kugelspindel einen verhältnismässig niedrigen Reibungskoeffizienten hat und das Gewicht des Tisches sowie das Gewicht der Mutter wirken sich dahingehend aus, daß das Ganze in seine unterste Stellung absinkt. Darüber hinaus hat wegen des geringen Reibungskoeffizienten, der bei Präzisions-Kugelspindeltrieben sehr sehr niedrig ist, der Werktisch das Bestreben zu schwimmen. Selbst bei horizontalen x-y-Bewegungen,

Der Betrieb einer Kugelspindel bedingt normalerweise einen Kontakt zwischen den Rollkörpern der Kugelspindel und der einen Seitenwand der Nut der Spindel bei der Bewegung in der einen Richtung sowie einen Rollkontakt zwischen den Kugeln und der anderen Seitenwand bei der Bewegung in der entgegengesetzten Richtung, Daher sind bei manchen Spindeltrieben zwei Kugelsätze vorgesehen, die wechselweise an der einen Seitenwand der Spindel je nach der Bewegungsrichtung anliegen. Wenn bei den Kugeln ein Verschleiß auftritt, ergibt sich ein entsprechender Verschleiß an der Spindel und es ist wegen der Art der Kugelspindeln nicht möglich, eine Nachstellung für den Verschleiß vorzunehmen. Mit Rücksicht auf den Umstand, daß die meisten Bearbeitungsvorgänge normalerweise an der Stelle ausgeführt werden, die sich am besten als der Mittelteil des ArbeLtshubes der Maschine bezeichnen läßt, findet der stärkste Verschleiß an der Spindel an diesem Teil der-

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selben gewöhnlich um den Mittelteil des Hubes herum oder mehrere Zoll oder Fuß in jeder Richtung, je nach der Größe der Werkzeugmaschine, statt. Die Genauigkeit der Ausrüstung in demjenigen Teil ihrer Bewegung, in welchem der größte Teil der Bearbeitung erfolgt, nimmt daher allmählich ab. Wenn versucht wird, die Kugelspindel für das Spiel infolge Verschleiß im Mittelteil des Hubes dahin zu verstellen, wo verhältnismässig geringer Verschleiß aufgetreten ist, so hat dies zur Folge, daß die Verschiebebewegung des Tisches in jeder der Koordinatenrichtungen ungleichmässig ist, was durch die stärkere Reibung an den äusseren Enden des Bereiches und eine wesentlich geringere Reibung im Mittelbereich, je nach dem Ausmaß des Verschleißes bedingt ist.

Es ist jedoch offensichtlich, daß Kugelspindeln der Präzisionsbauart im allgemeinen einwandfrei arbeiten und wegen der Präzision und der relativ geringen Reibung, die für Präzisionskugelspindeln charakteristisch ist, weite Verbreitung gefunden haben.

Es sind bereits Leitspindeltriebe bekannt, bei welchen die Mutter aus einem Kunststoff hergestellt ist, wie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 6 98 25 7 beschrieben.

Die USA-Patentschrift 3 190 132 beschreibt einen Abstimmmechanismus mit einer schwimmenden Hülse aus Kunststoff, bei welchem das Gewinde des Kunststoffes von dem der Schnecke abweicht, um ein Flankenspiel zwischen der Schneckenwelle und der Kunststoffhülse zu verhindern.

Die USA-Patentschrift 3 081 664· beschreibt ein maßgenaues und reibungsarmes Getriebe, bei welchem eine Filmschicht aus einem Kunststoff auf die Gegenflächen eines der Gewindeteile haftend aufgebracht worden ist.

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Es lieσι auf der Hand, daß wesentliche Vorteile durch die Verwendung eines Präzisionsschraubengetriebes mit einem sehr geringen Flankenspiel von beispielsweise 0,025 mm (0,001 ") und der Hälfte davon erzielt werden, dessen Kosten wesentlich geringer als diejenigen für ein vergleichbares Getriebe vom Kugelspindeltyp sind. Bei einem solchen Präzisionsschraubengetriebe werden zusätzliche Vorteile erzielt, wenn es möglich ist, die Mutter im Falle der Abnutzung auszuwechseln, da sich hierdurch eine wesentliche Senkung der Wartungs- und Ersatzteilkosten erreichen läßt, die bei der Verwendung von Kugelspindeltrieben einen bestimmenden Faktor ausmachen.

Bei manchen Anlagen wird durch die Verwendung eines Schraubengetriebes ein wesentlich herabgesetztes Flankenspiel sowie eine Präzision erreicht, ohne daß jedoch das Getriebe "treibt" ("coast"), wie dies bei dem Kugelspindeltrieb der Fall ist, so daß entscheidende Vorteile erhalten werden, besonders hinsichtlich der vertikalen Verschiebemechanismen zur Verwendung mit Werkzeugmaschinen, die mit verhältnismässig schweren Werktischen ausgerüstet sind, welche in einer vertikalen Richtung bewegt werden müssen. Dies bedeutet, daß, wenn das Schraubengetriebe eine ausreichende Genauigkeit bei seiner Verschiebebewegung ohne wesentliches Flankenspiel ergibt, und eine ausreichende Reibung besteht, um eine richtige vertikale Stellung aufrechtzuerhalten, ohne daß ein Haltedrehmoment durch den Motor und die Schraube ausgeübt werden müssen oder ohne die Notwendigkeit, den Tisch in der vertikalen Stellung zu sichern, ein solches Schraubengetriebe ausschlaggebende Vorteile besitzt.

Es würde ferner vorteilhaft sein, ein Präzisionsschraubengetriebe verwenden zu können, bei welchem die Schraube keine wesentliche Abnutzung erfährt und der Verschleiß an der Mutter stattfindet, die leicht ausgewechselt werden kann und deren

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Einstellung zum Erzielen der richtigen Peibungs- und Flankenspieleigenschaften ,wie sie gewünscht werden, verhältnismassig einfach ist.

Durch die Erfindung wurde ein verbessertes Schraubengetriebe zusammen mit einer verbesserten Mutter geschaffen, bei welchen einige der bei Präzisionskugelspindeltrieben bestehenden Probleme beseitigt sind. Beispielsweise ist erfindungsgemäß die relative Verschiebebewegung zwischen der Mutter und der Schraube in erster Linie eine Gleitbewegung im Gegensatz zu einer Rollbewegung, was zur Folge hat, daß das erfindungsgemäße Getriebe selbstreinigend ist und die meisten Späne, die auf die Schraube fallen,.weggewischt werden, bevor die Mutter über den entsprechenden Teil der Schraube rollt. Da die Mutter aus einem Kunststoff geformt ist, wie nachstehend beschrieben wird, wird ein Span, der zwischen der Schraube und der Mutter zu liegen kommt, entweder in dem Kunststoff eingebettet oder in anderer Weise aufgenommen, statt daß das Gewinde der Schraube beschädigt wird. Vergleichsweise wird, wenn ein Betriebsunfähigkeitsbruch in einem Kugelspindeltrieb infolge des Bruches eines der Kugelelemente eintritt, die Spindel unweigerlich durch die Bruchstücke des gebrochenen Elements "zerkaut".

Ein weiterer Vorteil des Schraubengetriebes und der verbesserten Mutter gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Koeffizient der Ruhereibung höher als die dynamische Reibung ist, was zur Folge hat, daß es möglich ist, eine vertikale Ausrichtung zu halten im Gegensatz zu den "Treib"-Eigenschaften einer Präzisionskugelspindel.

Anders als bei einem Kugelspindeltrieb ist es möglich, die erfindungsgemäße Mutter auszuwechseln und die Mutter so einzustellen, daß der Reibungseingriff, das Flankenspiel und die Genauigkeit des Schraubengetriebes in der gewünschten Weise

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erhalten wird. Da der erfindungsgemäße Aufbau eine Gleitbewegung zwischen einer Mutter und einer Schraube bedingt, nimmt jeder der Gewindegänge und nehmen beide Seiten der Gewindegänge in jeder Bewegungsrichtung Last auf im Gegensatz zu verschiedenen Bauarten von Präzisions-Kugelspindeltrieben, bei welchen nur die eine Seite der Gewindegänge die Last in der einen Bewegungsrichtung aufnimmt.

Damit die vorangehend beschriebenen Vorteile erzielt werden können, ermöglicht das Schraubengetriebe und die Mutter gemäß der Erfindung eine verhältnismässig geringe Reibung, ergibt jedoch eine verhältnismässig hohe Präzision, so daß der Erfindungsgegenstand als wesentlich billigere Alternative zu einer Präzisionskugelspindel verwendet werden kann.

Durch die Erfindung wird daher eine Anordnung erhalten, bei welcher ein isostatischer Druck auf eine aus Kunststoff geformte Mutter ausgeübt wird, welcher isostatische Druck in einer radialen Richtung ausgeübt wird, um eine axiale Bewegung desjenigen Teils der Muttergewinde-Seitenwände zu bewirken, die den gegenüberliegenden Seitenwänden der Schraube zugekehrt sind. Da diese einander zugekehrten Seitenwände dicht aneinander gleiten, ist das Flankenspiel des Getriebes wesentlich verringert. Die Mutter ist für diesen Zweck aus einem Kunststoff geformt, der durch einen Basiskunststoff gebildet wird, in welchem sich in gleichmässiger Verteilung feinverteilte Teilchen eines Fluorkohlenstoffharzes, wie Polytetrafluoräthylen, befinden. Der Stammkunststoff kann ein Acetalharz in Form eines Acetalpolymeren oder -Copolymeren sein, wobei das Polytetrafluoräthylen die Herabsetzung des Reibungskoeffizienten des gemischten Materials bewirkt. Die Polytetrafluoräthylenteilchen haben eine verhältnismässig geringe Größe und vor der Vermischung mit dem Acetalharz das Aussehen eines sehr feinen Staubes. Es sind Verfahren bekannt,

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mit denen Polytetrafluoräthylenteilchen von dieser Feinheit erhalten werden können, wobei die Menge des zugesetzten Polytetrafluoräthylens ausreichend sein muß, um eine Herabsetzung des Reibungskoeffizienten der gemischten Kunststoffmasse zu bewirken.

Der Kauptvorteil der verbesserten Futter und des verbesserten Schraubengetriebes gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Mutter durch die Ausübung eines isostatischenDruckes auf diese in Anpassung an das Gewinde der Schraube belastet werden kann, wodurch das Flankenspiel zwischen den beiden wesentlich herabgesetzt werden kann. Wie sich aus dem Vorangehenden ergibt, ist die Zusammensetzung des Kunststoffes derart, daß er sich bis zu einem gewissen Grade wie eine Ketallkomponente verhält, jedoch etwas verformbar ist und daher kein Kriechen oder kalter Fluß noch eine bleibende stattfindet. Wann mit einem Kunststoff dieser Art gearbeitet wird, ist es möglich, den kleinen Veränderungen Rechnung zu tragen, die ein kritisches Einpassen und kritische Bearbeitungsvorgänge ergeben wurden, wenn eine herkömmliche Metallmutter mit der Absicht verwendet werden würde, um ein Präzisionsleitmutteraggregat zu erhalten.

Die geregelte Verformung, die durch die Erfindung erhalten werden kann und sich aus der Ausübung eines isostatischen Druckes auf die Mutter ergibt, ist in erster Linie für die Präzision des hier beschriebenen Schraubengetrxebes verantwortlich.

Das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise von geringer Feuchtigkeitsabsorption, so daß sich sdne Abmessungen während des Gebrauchs und unter sich verändernden Feuchtigkeitsbedingungen nicht verändern» Vorzugsweise beträgt der Elastizitätsmodul der gemischten Kunststoffmasse zwischen 140,6 2 kp/mm und

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281,24 kp/mm² C200 000 und 400 000 psi) bei einem bevorzugten Bereich zwischen 24-6,08 kp/mm² und 267,18 kp/mm² (350 und 380 000 psi). Dieser relativ hohe Elastizitätsmodul ergibt natürlich ein Material von beträchtlicher Festigkeit, jedoch ein Material, das nur geringfügig verformt werden kann, ohne eine bleibende Verformung anzunehmen und ohne kaltes Fließen in einem Ausmaß, das zu einem nicht einwandfreien Sitz mit der Schraube führen würde.

Erfindungsgemäß ist die Schraube aus einem unverformbaren Material, wie Stahl und dgl. und weist an ihrer Aussenseite ein im wesentlichen schraubenförmiges Gewinde auf, das durch eine Rippe mit einem Fuß gebildet wird, der sich zwischen den Seitenwänden der benachbarten Köpfe der Schraube befindet. Die Schraube wird von einem Gehäuse aufgenommen, das auch die Mutter aufnimmt, welch letztere mit der Schraube so zusammenwirkt, daß eine relative Drehung zwischen der Mutter und der Schraube eine relative Verschiebebewegung zwischen der Schraube und der Mutter zur Folge hat, welch letztere am Gehäuse befestigt ist. Die Mutter weist auf ihrer Innenseite ein schraubenförmiges Gewinde auf, das durch eine Rippe gebildet wird, welche einen Kopf und benachbarte Seitenwände besitzt, wobei die Rippe der Mutter eine schraubenförmige Nut mit einem Fuß bildet, der sich zwischen den Seitenwänden benachbarter Köpfe der Mutter befindet. Mit der Mutter, die zum leichteren Zusammenbau zweiteilig geformt sein kann, wirkt eine Druckausübungseinrichtung zusammen, die einen isostatischen Druck radial nach innen auf die Mutter ausübt, um ein isostatisches Zusammenrücken der Mutter um die Leitspindel herbeizuführen, so daß die Seitenwände der Rippen der Mutter in engem innigen Gleitkontakt mit den Seitenwänden der Rippen der Schraube kommen. Zwischen den gegenüberliegenden Füßen und Köpfen der erfindungsgemäßen Schrauben- und Mutterkombination ist ein Raum vorhanden,

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so daß die Rippe der Mutter mit Bezug auf die Mut an der Schraube radial nach innen gedrückt werden kann.

Um ein gutes Antriebsverhältnis zwischen der Mutter und der Schraube sicherzustellen und einen Eingriff zwischen den einander zugekehrten Seitenwänden der Mutter und der Schraube zu erhalten, liegt der Winkel zwischen der Seitenwand des Kopfes der Schraube und dem Aussendurchmesser der Schraube im Bereich zwischen 30 und 6 0 und beträgt vorzugsweise 45°.

Die Ausübung von isostatischem Druck auf die Mutter geschieht durch eine ringförmige Hülse aus inkompressible!!! Material, wie Kunststoff oder ein Elastomeres, welche mit einer Druckausübungseinrichtung in Form einer verstellbaren Schraube zusammen, die ein sich verjüngendes vorderes Ende hat, und eines Kugelkörpers, gegen den das verjüngte vordere Ende der Schraube anliegt, und radial nach innen bewegt wird, um einen isostatischen Druck in dem die Mutter umgebenden inkompressiblen Material zu erzeugen. Das einen Druck auf die Mutter ausübende Material ist im wesentlichen vollständig begrenzt, so daß eine Druckausübung auf dieses radial nach innen über 360 übertragen wird, um den isostatischen Druck auszuüben, der die Seitenwände der Mutter in Anlage an die Seitenwände der Schraube preßt.

Obwohl durch die Ausübung des isostatischen Druckes hoch belastet, wird die Mutter nicht wesentlich oder bleibend verformt, verformt sich jedoch ausreichend in engen Gleitkontakt, und infolge des Umstandes, daß der die Mutter bildende Kunststoff keine bleibende Verformung oder einen kalten Fluß in irgendeinem Ausmaß erfährt, hat die Ausübung einer geringen, radial nach innen gerichteten Kraft die Ausübung eines im wesentlichen isostatischen Druckes zur Folge.

Durch eine Verstärkung der radial nach innen gerichteten Kraft wird der Druck erhöht, der einen engeren Sitz zwischen den einander zugekehrten zusammenpassenden Teilen bildet, erhöht, wodurch die Reibung zwischen den Teilen erhöht wird, jedoch auch das Flankenspiel herabgesetzt wird. Es ist natürlich möglich, eine solch hohe radial nach innen gerichtete Kraft auszuüben, daß kein Flankenspiel zwischen der Mutter und der Shraube besteht, aber eine solche Kraft ist dann so hoch, daß starke Reibungskräfte zwischen den beiden Elementen erzeugt werden.

Erfindungsgemäß ist der die Mutter bildende Kunststoff etwas verformbar, hat dieser einen niedrigen Reibungskoeffizienten und ist die Druckausübungseinrichtung verstellbar, so daß veränderliche Drücke ausgeübt werden können, um das Flankenspiel, gemessen mit einer Toleranz von zwischen 0,025 mm und 0,0025 mm (0,001 " und 0,0001 ") wesentlich herabzusetzen, jedoch eine Drehung zwischen der Mutter und der Schraube zu ermöglichen. Für diesen Zweck wird der Winkel der Seitenwände der Schraube zwischen 30 und 60 gehalten, um eine volle Gleitanlage zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden der Mutter und der Schraube sicherzustellen und gleichzeitig eine Gleitbewegung mit Bezug aufeinander zu ermöglichen. Mit anderenWorten, die Wahl der Verjüngungen ist derart, daß äaer ein Gleitverhältnis als ein Festfressen erhalten wird. Beispielsweise führen "Morse"-Kegel gewöhnlich im Bereich von weniger als 15° eher zu einem Festfressen als zu einer Gleitwirkung zwischen den einander gegenüberliegenden sich verjüngenden Flächen.

Die praktischen Vorteile der Leitmutter- und Spindelanordnung und die verbesserte Mutter gemäß der Erfindung, die vorangehend kurz beschrieben wurde, ergeben sich aus dem Umstand, daß durch die Verwendung einer Kunststoffschraube

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mit bestimmten Festigkeitseigenschaften es möglich ist, ein Präzisionsverhältnis zwischen der Mutter und der Schraube zu erzielen, das für viele Arbeitsvorgänge voll äquivalent zu demjenigen ist, das durch einen Präzisionskugelspindeltrieb erhalten wird. Durch die Erfindung ist es jedoch möglich, das Schraubengetriebe dadurch zu reparieren, daß eine neue ^Mutter eingebaut wird, ein Vorgang, der bei Präzisions-Kugelspindeltrieben nicht möglich ist, die ein Zusammenpassen der Teile erfordern. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, da jeder zwischen der Mutter und der Schraube stattfindende Verschleiß an der Mutter stattfindet, so daß die Abmessungen der Schraube während der ganzen nutzbaren Lebensdauer der Schraube im wesentlichen gleich bleiben. In ähnlicher Weise tritt, da die Gewindegänge der Schraube an jeder der Seitenwände unabhäri-iq von der Bewegungsrichtung anliegen, kein "Treiben" ein, wie dies bei einigen Präzisionskugelspindeltrieben charakteristisch ist, ein Vorteil, der von besonderer Bedeutung ist, wenn das erfindungsgemäße Getriebe eingebaut ist, um eine Bewegung in einer vertikalen Richtung zu steuern.

Ferner ist zu erwähnen, daß, wenn sich die Mutter abzunutzen beginnt, es möglich ist, Machstellungen vorzunehmen, welche die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes nicht nachteilig beeinflussen. Im besonderen bleibt, da der Verschleiß eher an der Kutter als an der Schraube stattfindet, die relative Peibung des Schraubengetriebes über die volle Hublänge im wesentlichen konstant, da der Mittelteil der Schraube oder der Teil derselben auf jeder Seite des Mittelteils, wo die meisten Bearbeitungsvorgänge stattfinden, nicht an den Enden der Schraube bevorzugt verschleissen, wie dies bei den herkömmlichen Leitspindeleinrichtungen oder Präzisions-Kugelspindeltrieben der Fall ist.

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Die vorstehenden und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Schraube;

Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß der erfindungsgemäßen Mutter;

Fig. 4 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Schraubengetriebes für die Zwecke der Erläuterung der relativen Arbeitsweise der beiden Elemente;

Fig. 5 eine Endansicht einer abgeänderten ^orm der erfindungsgemäßen Mutter;

Fig. 6 eine Ansicht nach der Linie 6-6 in Fig. 5, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß;

Fig. 7 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Halteelements und

Fig. 8 eine Schnittansicht des inkompressiblen Elements, das in Zusammenwirkung mit der erfindungsgemäßen Mutter verwendet wird.

Das in Fig. 1 dargestellte Schraubengetriebe 10 entspricht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und besitzt eine Schraube 11 vorzugsweise aus einem unverformbaren metal lischen Material. Mit der Schraube 11 wirkt ein Gehäuse

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ebenfalls aus Metall zusammen, welches Gehäuse normalerweise an einem zu bewegenden Teil befestigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Schraube 11 gedreht, um eine Verschiebebewegung des Gehäuses 13 über eine im Gehäuse befestigte Mutter 15 herbeizuführen.

Die Mutter ist in das Gehäuse eingebaut und wirkt mit der Schraube zusammen derart, daß eine relative Drehung zwischen der Mutter und der Schraube eine relative Verschiebebewegung zwischen beiden bewirkt. Bei der dargestellten Form ist die Mutter mit Bezugauf das Gehäuse feststehend, so daß eine Drehung der Schraube eine Verschiebebewegung in den durch die Pfeile angegebenen Richtungen bewirkt.

Das Gehäuse enthält ferner eine Schraube 17, die einen Teil des Systems zur Ausübung eines isostatischen Druckes bildet, das nachfolgend näher beschrieben wird.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, weist das Gehäuse 13 eine Innenwand 18 auf, die sich von der Aussengewindefläche 20 der Schraube 11 in Abstand befindet. Ein Teil des Gehäuses 13 ist mit einem Ansatz 21 ausgebildet, der ein Innengewinde 22 enthält, das zur Aufnahme des Aussengewindes der Schraube 17 dient. Das vordere Ende der Schraube 17 verjüngt sich, wie bei 2 3 gezeigt, und die Schraube 17 ist axial in die Gewindebohrung 22 bzw. aus dieser heraus beweglich.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Mutter 15 aus zwei Teilen 25 und 30 gebildet, welche zweiteilige Form zum leichteren Zusammenbau gewählt wurde. Das eine Ende des Teils 25 der Mutter ist mit einer Schulter 32 ausgebildet, die sich von einer zweiten Schulter 3 3 in Abstand befindet. Letztere erstreckt sich radial nach aussen von der Mitte der Mutter um einen Betrag, der größer als die

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Schulter 32 ist. Jede der Schultern 32 und 33 umgibt den Aussenumfang des Teils 25 der Mutter vollständig. Zwischen den beiden Schultern 32 und 3 3 befindet sich eine Nut 34, die sich gleichfalls um den ganzen Aussenumfang der Mutter 25 erstreckt.

Der Mutternteil 30 ist im wesentlichen wie der Teil 25 ausgebildet und weist an seinem einen Ende eine Schulter 3 2a auf, die in der axialen Richtung kürzer als die Schulter 32 ist, sich jedoch um einen etwas grösseren Betrag radial nach aussen erstreckt als die Schulter 32. Von der Schulter 32a befindet sich in Abstand eine zweite Schulter 33a, zwischen welchen Schultern 3 2a und 3 3a eine Nut 34a vorgesehen ist.

Das innere Ende 36 des Teils 32 ist mit einer inneren ringförmigen Schulter 38 ausgebildet, die eine äussere ringförmige eingetiefte Fläche 39 aufweist, welche Schulter SS und die eingetiefte Fläche 39 an der Endfläche des Teils 25 vorgesehen sind. Der zugekehrte Endteil i*ö des Teils weist eine innere eingetiefte Fläche 4-1 auf _? die eine äussere ringförmige Schulter 43 bildet, wobei die Teile 25 und 30 axial so angeordnet sind, daß die Schulter 43 innerhalb der Fläche 3 9 aufgenommen wird, während die Schulter 38 der Eintief ung All im. Abstand gegenüberliegt, welcher Abstand 1*5 vorgesehen ist, um sicherzustellen, daß die zys ansäen wirken de Schulter 43 und die eingetiefte Fläche 39 dazwischen eine Dichtung bilden.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist der Teil 47 des Gliedes 25 zwischen der Schulter 33 und dem Ende 38 desselben so verjüngt, daß seine Querschnittsabmessung allmählich abnimmt. Eine entsprechende Verjüngung 4 7a ist am Glied 30 vorgesehen, wie gezeigt. Zusammengebaut bilden daher die

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Schultern 3 3 und 3 3a eine längliche Ausnehmung 50, die sich vollständig um den Aussenumfang der zusammengebauten Mutter 15 herum erstreckt. In dieser Ausnehmung befindet sich ein inkompressibles Element 52 mit einer äusseren ebenen Fläche 5 3 und komplementären sich verjüngenden Flächen 54 und 54a, die mit den Flächen 47 und 47a der Mutter übereinstimmen. Wie angegeben, befindet sich der Aussenumfang der Schultern 33 und 33a in einem geringen Abstand von der Innenwand 18 des Gehäuses, während die Aussenflache 5 3 des inkompressiblen Elements 5 2 sich in gleicher Weise in Abstand von eier Innenfläche 18 des Gehäuses befindet.

In dem ringförmigen Raum zwischen den Aussenflächenteilen der Mutter und der Innenwand 18 des Gehäuses befindet sich eine Haltehülse 55 mit einem Mittelkörper 5 6 und Endflanschen 57 und 58. Wie dargestellt, wirken die Flansche 57 und 58 mit den Schultern 33 und 33a zusammen, um sicherzustellen, daß die Teile bzw. Glieder 2 5 und 30 der Mutter dichtend aneinander anstoßend gehalten werden. Wie dargestellt, sind die Flansche um die sich radial erstreckende Wand jeder der Schultern 33 und 33a herum geformt und bilden die Seitenwand der Nuten 34 und 34a.

Der Körper 56 der Haltehülse 55, welch letztere vorzugsweise aus Metall geformt ist, ist axial so bemessen, daß er zwischen die Schultern 3 3 und 3 3a paßt und weist eine nach innen gerichtete Fläche 60 auf, die gegen die Fläche 5 3 des inkompressiblen Elements im wesentlichen um den ganzen Teil der Fläche 5 3 herum anliegt. Die Aussenflache des Mittelkörpers 5 6 der Haltehülse 55 ist mit einer Zintiefung 6 5 ausgebildet, die sich in Ausfluchtung mit der gewöhnlichen Stellung des verjüngten Endes 2 3 der Schraube 17 befindet. Zwischen der sich verjüngenden Fläche 2 3 und

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der Eintiefung 6 5 ist eine Metallkugel 66 angeordnet, die sich ebenfalls in Kontakt mit dem sich verjüngenden vorderen Ende 2 3 der Schraube 17 befindet.

Wenn die Schraube 17 axial bewegt wird, drückt die Kugel 66, die in der Eintiefung 65 gehalten wird, gegen die Haltehülse 5 5 mit einem veränderlichen Druck, der von der Haltehülse über deren Körper 56 zu dem inkompressiblen Element 5 2 übertragen wird. Das inkompressible Element überträgt seinerseits den Druck isostatisch durch die Aussenflächen 54 und 54a der Mutternteile 32 und 32a. Da das inkompressible Element 5 2 in der Fingkammer, die durch die Innenfläche 60 des Körpers der Haltehülse und die Aussenflächen 54 und 54a der Mutterglieder 32 und 32a begrenzt wird, praktisch völlig eingeschlossen ist, wird ein isostärischerDruck bzw. ein im wesentlichen gleiehmässiger Druck in allen Richtungen über den Teil der Mutter ausgeübt, der über der Schraube liegt. Da die beiden Enden der Flächen der Mutternglieder 3 2 und 3 2a abgedichtet sinn, wie beschrieben, bewirkt das inkompressible Element die Übertragung des Druckes in isostatischer Form.

Die Glieder 3 2 und 32a der Mutter sind erfindungs gemäß aus einem Kunststoff geformt, der erfindungsgemäß ein thermoplastisches Grundmaterial, beispielsweise ein Acetalharz ist, der ein Polytetrafluoräthylen-Oleitmittel enthält, das in dem Acetalharz fein und gleichmässig verteilt ist. Das Polytetrafluoräthylen ist mit einer Menge vorhanden, die ausreicht, den Reibungskoeffizienten des Acetalharzes herabzusetzen-, jedoch nicht in einer Menge, die zu einem Kriechen oder kalten Fluß der Gemischmasse führt, wie sich aus den nachfolgend angegebenen Werten ergibt. Obwohl Polytetrafluorethylen dem Material einverleibt worden ist, und dazu dient., den Reibungskoeffizienten herabzusetzen, können

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Schmieröle u. dgl. mit der erfindungsgemäßen Mutter verwendet werden. Die Kunststoffmasse kann im Spritzgußverfahren oder im Strangpreßverfahren verarbeitet werden und dann durch Stanzen, Fräsen, Pressen, Bohren, Schleifen od. dgl. auf die Endabmessungen bearbeitet werden, wenn gewünscht. Ein solches Material, das in der Hauptsache ein Acetalharz ist, hat eine ungewöhnliche Kriechfestigkeit, obwohl durch die Zugabe des Polvtetrafluoräthylenzusatzes für Schmierzwecke diese etwas herabgesetzt wird. Um die Maßbeständigkeit des Materials sicherzustellen, werden die Teile nach der Formgebung wärmebehandelt, um die während des Formgebungsvorgangs aufgetretenen Spannungen aufzuheben.

Das Acetalharz kann ein Homopolymeres oder ein Copolymeres sein und die Kunststoffmasse mit dem Polytetrafluoräthylen ergibt den Vorteil geringer Feuchtigkeitsabsorption, d.h. zwischen 0,15 und 0,25 % nach 24 Stunden und zwischen 0,5 % und 0,8 % bei einem Gleichgewichtszustand, wenn getestet nach ASTM D 570. Das 3iegemodul, gemessen nach ASTM D 790 ist verhältnismässig hoch, d.h. zwischen 246,08 kp/mm und

288,27 kp/mm² (350 000 und 410 000 psi), der Elastizitäts-

2 modul liegt ebenfalls hoch und zwischen 140,6 2 kp/mm und

2
281,24 kp/mm (200 000 und 400 000 psi) und vorzugsweise

zwischen 246,08 kp/mm² und 267,18 kp/mm² (350 000 und 380 psi) gemessen nach ASTM D 7 90, die Zugfestigkeit liegt vor-

2 2

zugsweise im Bereich von 4,57 kp/mm bis 6,33 kp/mm (6 9 000 psi), gemessen nach ASTM 638, während die Soherfestig-

2 keit, gemessen nach ASTM D 7 32 zwischen 4,57 kp/mm und 5,62 kp/mm (6 500 und 8 000 psi) liegt. Der Reibungskoeffizient der Kunststoffmasse beträgt beim Fehlen eines äusseren Gleitmittels und gemessen am Stahl unter Anwendung des an sich bekannten "Schiefe Ebene Verfahrens" zwischen 0,04 und 0,15. Zur Herabsetzung der Massenträgheit in denjenigen Fällen, in welchen Teile beweglich sind, wird das spezifische Gewicht der

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Kunststoffmasse niedrig gehalten, z.B. im Bereich von 1,4 2 - 1,55, gemessen nach ASTM D 79 2.

Da der Kunststoffteil unter Last steht, sollte die Druckfestigkeit bzw. die Druckbelastung beim Bruch dividiert durch

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den Querschnitt des Teils zwischen 1,26 kp/mm und 3,16 kp/mm (1 800 und 4 500 psi) bei 1 % Verformung und zwischen 7,7 3 kp/mm² und 10,19 kp/mm² (11 000 und 14 500 psi) bei 10 % Verformung betragen, wenn getestet nach ASTM D 695. Ferner ist es vorzuziehen, ein verhältnismässig hartes Material zu haben, d.h. zwischen M 60 und M 78 nach der Rockwell M-Skala, wenn nach ASTM D 8 75 getestet.

Eine solche Kunststoffmasse von den vorangehend genannten Eigenschaften kann belastet werden und kriecht nur geringfügig oder hat nur einen geringfügigen kalten Fluß, erfährt jedoch keine bleibende Verformung und ist daher erholungsfähig,

Es ist diese Kombination von Eigenschaften, durch welche die neuartigen Vorteile erzielt werden, besonders da der Verschleiß der erfindungsgemäßen Kunststoffmasse ausgezeichnet ist und das Material gegenüber dem Metallteil, mit dem es sich in Kontakt befindet, bevorzugt verschleißt. Wenn Genauigkeit der gesteuerten Bewegung wichtig ist, beispielsweise bei verschiedenen Arten von Werkzeugmaschxnen, bei welchen eine Präzision der Bewegung über den ganzen Bewegungsbereich erforderlich ist, bringt der bevorzugte Verschleiß der Mutter gegenüber dem Weg mehrere Vorteile, wie erwähnt.

Für diesen Zweck wird der Kunststoff mit den neuartigen erfindungsgemäßen Eigenschaften in die Gestalt eines geeignet geformten Teils gebracht und so bemessen, daß er in einem zusammengedrückten verformbaren Zustand in dem Sinne aufgenommen wird, daß kleine Maßabweichungen dadurch kompen-

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siert werden, daß der Teil einer Spannung unterzogen wird, die nicht ausreicht, diesen bleibend zu verformen oder zum Kriechen zu bringen.

In Fig. 3 sind die Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schraube dargestellt. Der Aussendurchnesser der Schraube ist durch die Linie 70 angegeben, der sich von der Mittelachse der Schraube zum Kopf 71 der Rippe des ("ewindeganges erstreckt. Zwischen benachbarten Köpfen 71 befindet sich ein mit 72 bezeichneter Fuß und der Kerndurchmesser ist als der Durchmesser längs der Linie 74 vom Fuß zur Mittellinie der Schraube definiert. Die Te ilunrrs linien 75 peben die Teilung der Schraube an, welche Teilung der Abstand zwischen benachbarten Teilungslinien ist. Benachbart jedem der Köpfe befindet sich eine Vorderflankenseite 76 und eine folgende Flankenseite 77, welche Bezeichnungen Vorder- und folgend nur zu Orientierungszwecken verwendet worden sind. Per halbe Winkel des Gewindes wird durch den Winkel zwiscnen dem Scheitel oder Ursprung des Winkels, der durch die benachbarten Vorder- und Hinterflankenseiten jedes Gewindeganpes gebildet wird, welcher halbe Winkel mit 78 bezeichnet ist und dadurch erhalten wird, daß der Winkel zwischen den Seiten halbiert wird.

Wie in den Zeichnungen dargestellt, sind die Köpfe jeder der Rippen abgerundet und sind die halben Winkel des Gewindes so gewählt, daß sie sich im 3ereich zwischen 30° und 6 0° befinden. Bei Winkeln weniger als 30 , d.h. wenn die Flankenseiten einer vertikalen Stellung näher kommen, werden durch eine radiale Einwärtsbewegung der Mutter beträchtliche Seitendrücke erzeugt und wesentliche Erhöhung der Reibung zwischen der Flankenseite des Muttergewindes und der Flankenseite des Schraubengewindes erhalten. Wenn der Winkel 15 oder weniger beträgt, wird ein Norse-Kegelbereich erreicht, bei welchem ein Festfressen statt eine Gleitwirkung erzielt wird. Oberhalb etwa 60° ist die Wirksamkeit der Mutter und der

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Schraube als Antriebsmechanismus wesentlich herabgesetzt, da die Schraube die Neigung zu einem axialen Schlupf durch die Gewindegänge der Mutter hat statt diese anzutreiben. Erfindunp-s.q-emäß ist es daher erwünscht, den halben Winkel der Gewinde p-än ge zwischen 30° und 6 0 und vorzugsweise bei etwa 45° zu halten, um eine gewisse Erstellung der Mutter radial nach innen durch die Ausübung eines isostatischen Druckes auf diese zu erhalten und gleichzeitig ein Antriebsverhältnis aufrecht zu erhalten, das für die Verschiebebewegung notwendig ist.

Beispielsweise kann die Schraube einen Aussendurchrnesser von 2^lt,765 mm (0,975 ") und einen Kerndurchmesser von 20,955 mrn (0,825 ") bei einer Teilung von 6,35 mm (1/4 ") und vier Windungen je 25,4 mm (je Zoll) haben.

Aus Fig. 4 ergibt sich, daß zwischen den Köpfen 71 der Mutter und den gegenüberliegenden Füßen 7 8 der Mutter ein Raum 7 9 vorhanden ist, während zwischen den Füßen 7 2 der Schraube und den Köpfen 80 der Futter ein Zwischenraum 79a vorhanden ist, welche Zwischenräume 79 und 79a schraubenförmige Zwischenräume sind, die den schraubenlinienförmigen Bahnen der Gewindeschraubenlinie folgen. Wenn solche Zwischenräume vorgesehen werden, ist es möglich, durch die Ausübung eines isostatischen Druckes die Köpfe der Mutter radial nach innen zu den Füßen 7 2 der Schraube zu drücken, so daß die Flanken 8 2 der Köpfe der ^T/utter in gleitende angepaßte Anlage an den gegenüberliegenden Flanken 75 und 77 der Schraube gebracht werden. Wenn die Mutter aus dem vorangehend beschriebenen Kunststoff hergestellt wird, wird eine gewisse leichte Verformung der Mutter erhalten, ohne daß jedoch eine bleibende Verformung stattfindetwelche Verformung eine angepaßte Gleitanlage zwischen den gegenüberliegenden Flankenflächen herbeiführt, was zu einer wesentlichen Herabsetzung des Flankenspiels zwischen der Mutter und der Schraube je nach dem radial nach innen gerichteten

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Druck beiträgt, der durch die Ausübung von isostatischem Druck erzielt wird. Wenn der halbe Winkel des Schraubengewindes zwischen 30° und 60° geformt wird, ist es möglich, einen richtigen Ausgleich zwischen Reibungskoeffizienten und Flankenspiel durch Betätigen der Verstellschraube 17 zu erzielen, die ihrerseits so wirkt, daß auf die Mutter ein radial nach innen gerichteter Druck ausgeübt wird. Da der Druck isostatisch ist, wird auf jeden der Köpfe der Mutter ein Druck ausgeübt, wodurch die einander eregenüberliegenden Flächen oder Flanken des Schraubenelements in Anlage aneinander gebracht werden können.

Die Mutterglieder werden durch Nuten unverdrehbar im Gehäuse gehalten, wie in Fig. 5 dargestellt, in welcher vier Nuten 85 sichtbar sind, wobei jedes der Teile 32 und 32a der Mutter Nuten aufweist. Da die Schulter 32 axial länger als die Schulter 32a ist, sind die Nuten in der Schulter 32 länger als diejenigen in 32a. Die Verstellschraube ist in Fig.5 gestrichelt dargestellt, während Fig. 1 die Nuten im Gehäuse 13 zeigt, die dazu dienen, die Mutter gegen eine Drehung mit Bezug auf das Gehäuse zu sichern.

Wie in Fig. 2 dargestellt, werden die Glieder 25 und 30 der Mutter in der richtigen axialen Stellung innerhalb des Gehäuses durch einen Sprengring 8 6 gehalten, der im Gehäuse sitzt und gegen die Endfläche des Muttergliedes 30 anliegt, während die Endfläche des Muttergliedes 25 durch ein Halteelement 87 in ihrer Stellung gehalten wird.

In Fig. 6 ist eine abgeänderte Form der Mutter dargestellt, die im wesentlichen die gleiche Gestalt wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben hat, mit der Ausnahme, daß die Köpfe der Mutter mit einem sich radial nach aussen erstreckenden Einschnitt 90 versehen sind, der einen kleinen Kanal am Kopf jeder Mutter bildet. Durch die Verwendung dieses schrau-

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benlinienförmigen Kanals am Kopf jeder das Gewinde der Mutter bildenden Rippe ist es möglich, eine grössere Verstellung vorzunehmen, als mit der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Form der Mutter erzielt werden kann.

Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Form des Haltekörpers, bei welchem sich die Öffnung 65 vollständig durch den Körperteil 56 erstreckt, so daß die Kugel 66 unmittelbar gegen das inkompressible Material anliegt.

Wie sich aus Fig. 8 ergibt, weist das inkompressible Material 5 2 eine im wesentlichen zylindrische Aussenflache auf, wie beschrieben, während sich seine Innenflächen in Anpassung an die sich verjüngenden Flächen 54 und 54a der Mutter erweitern.

Wenn ein Leitspindel-Aussen- und Kerndurchmesser wie vorangehend beschrieben angenommen wird, kann beispielsweise eine Mutter mit einem Aussendurchmesser von 25,019 mm (0,985 ") und einem Innendurchmesser von 21,209 mm (0,835 ") verwendet werden.

Der Zusammenbau der Leitspindel und Mutter gemäß der Erfindung ist verhältnismässig einfach und geschieht in der Weise, daß das/Lnkompressible Material über die eine Hälfte der Mutter 25, 30 gebracht wird, sodann die zweite Hälfte der Mitter eingesetzt wird, der Haltekörper eingebaut wird und die Flansche um die Schulter herum verformt werden. Nachdem die Verstellschraube 17 aus dem Gehäuse herausgeschraubt worden ist, wird die Mutter in das Gehäuse eingebaut, gegen den Sprengring 86 zur Anlage gebracht und so gedreht, daß die Keile und Nuten miteinander in einwandfreien Eingriff kommen. Sodann wird die Verstellschraube 17 in das Gehäuse eingesetzt und das Halteelement 87 angebracht. Hierauf wird der richtige Druck isostatisch auf die Mutter durch Bedienen der Verstellschraube 17 ausgeübt, um den auf die Mutter ausgeübten

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isostatischen Druck zu erhöhen. Natürlich wird schließlich ein Punkt erreicht, bei welchem die Mutter so bevorzugt gegenüber der Schraube bzw. Spindel abgenutzt ist, daß sie ausgewechselt werden muß. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die für den Zusammenbau beschriebenen Vorgänge in der umgekehrten Folge und Weise ausgeführt werden. Es wird also das Halteelement 8 7 entfernt, die Nutenkeile zurückgezogen und die Mutterglieder aus dem Gehäuse herausgenommen und neue Mutterglieder eingesetzt. Es kann jede Mutteranordnung mit den richtigen Abmessungen verwendet werden und es ist nicht erforderlich, die Muttern mit den Spindeln bzw. Schrauben zusammenzupassen, wie es bei Bronze oder Messingmuttern bisher für Leitspindelanordnungen geschah oder die Kugeln mit der Mutter und der Spindel zusammenzupassen, wie es bei Präzisionsspindeltrieben notwendig ist.

Aus dem Vorangehenden ereibt sich, daß wesentliche praktische Vorteile bei der Verwendung eines Leitspindeltriebes mit einer verbesserten Mutter der vorangehend beschriebenen Art erhalten werden. Für den Fachmann ist erkennbar, daß auch andere Mechanismen zur Ausübung eines isostatischen Druckes auf die Mutter verwendet werden können, beispielsweise die Verwendung einer unkompressiblen Flüssigkeit oder eines anderen Materials statt eines elastomeren Materials oder eines Kunststoffes.

Weitere Abänderungen, die vorgenommen werden können, umfassen die Verwendung eines doppelgängip:en Gewindes oder die Verwendung einer einteiligen Mutter, wenn Zusammenbau- und Auswechselbarkeit keine hervorragende Rolle spielen. Die sich verjüngenden Flächen, die hauptsächlich wegen der Selbstzentrierung und für Druckübertra?ungszwecke verwendet werden, werden nicht verjüngt vorgesehen.

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Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche:

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Claims (8)

1. Patentansprüche ;

   Getriebe, gekennzeichnet durch

   eine nicht verformbare Schraube mit einem im wesentlichen schraubenförmigen Gewinde an ihrer Aussenseite, das durch eine Rippe gebildet wird, welche einen Kopf und benachbarte Seitenwände aufweist und welche eine schraubenförmige Nut begrenzt, die einen Fuß zwischen den Seitenwänden benachbart der Köpfe besitzt, ein Gehäuse, das mit der Schraube zusammenwirkt, eine Mutter, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und mit der Schraube zusammenwirkt derart, daß eine relative Drehung zwischen der Mutter und der Schraube eine relative Verschiebung zwischen beiden zur Folge hat, welche Mutter mit einem schraubenförmigen Gewinde auf ihrer Innenseite versehen ist, das durch eine Rippe mit einem Kopf und benachbarten Seitenwänden gebildet wird, welche Rippe eine schraubenförmige Nut begrenzt, die einen zwischen den Seitenwänden benachbarter Köpfe befindlichen Fuß aufweist,

   von welcher Nut mindestens ein Teil aus einem relativ zur Schraube verformbaren Kunststoff besteht, eine Einrichtung zur isostatischen Druckausübung auf die Mutter, um die Seitenwände des schraubenförmigen Gewindes der Mutter in gleitende Druck- und Reibungsanlage an den gegenüberliegenden Seitenwänden der Schraube zu drücken, um das Flankenspiel zwischen der Mutter und der Schraube wesentlich zu verringern, und

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   die Füße und Köpfe der Schraube mit Bezug auf die Köpfe und Füße der Mutter so bemessen sind, daß ein Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Köpfen und Füßen vorhanden ist.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Seitenwand des Kopfes der Schraube und dem Aussendurchmesser derselben zwischen 30° und beträgt.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Winkel 45° beträgt.
4. ·+, Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter aus einem Kunststoff geformt ist, in welchem fein zerteiltes Fluorkohlenstoffharz gleichmäösig verteilt ist.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter zweiteilig ist und ganz aus Kunststoff geformt ist, wobei jeder Teil der Mutter mit einem Stoßende ausgebildet ist, welche Stoßenden zwischen sich eine Abdichtung bilden, und

   wobei die Einrichtung zur Druckausübung auf die Mutter ein Organ aufweist, das mit der Mutter Kontakt entgegengesetzt dem Teil derselben hat, der mit einem Innengewinde versehen ist, um einen isostatischen Druck auf die Mutter zu übertragen.

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6. 6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Mutter Kontakt habende Organ aus einem inkompressiblen Material besteht, so daß die Druckausübung auf dieses isostatisch auf die Mutter übertrafen wird.
7. 7. Getriebe nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter im Gehäuse festgemacht ist.
8. 8. Getriebe nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch Mittel, durch welche die zweiteilige Mutter anliegend und abdichtend gehalten werden kann.

   Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenfläche der Mutter voneinander in Abstand befindliche Schultern aufweist, die zwischen sich einen Schlitz zur Aufnahme des erwähnten inkompressiblen Materials begrenzen,

   ein metallischer Haltekörper mit der zweiteiligen Mutter zusammenwirkt, um diese abgedichtet zu halten und wobei die Einrichtung zur Druckausübung verstellbar ist und mit dem metallischen Haltekörper sowie mit dem inkompressiblen Element zusammenwirkt, um einen isostatischen Druck auf die Mutter auszuüben und dadurch das Flankenspiel zwischen Mutter und Schraube wesentlich herabzusetzen.

   10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Druckausübungseinrichtung eine radiale

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   Einwärtsbewegung der Köpfe der Mutter zu den Füßen der Schraube bewegt, wodurch das Flankenspiel zwischen der Mutter und der Schraube verändert werden kann.

   11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Druckausübungseinrichtung ein mit einem Gewinde versehenes Element aufweist, das sich innerhalb des Gehäuses befindet und mit einem sich verjüngenden vorderen Endteil ausgebildet ist und ein Organ mit dem Gewindeelement zusammenwirkt, um Druck auf den Haltekörper bzw. das inkompressible Material entsprechend der Stellung des Gewindeelements im Gehäuse auszuüben.

   12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Mittel ein kugelförmiges Element umfassen, das sich mit dem metallischen Haltekörper in Kontakt befindet, so daß Druck auf das inkompressible Material über den metallischen Haltekörper ausgeübt wird.

   13. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Mittel ein kugelförmiges Element in Kontakt mit dem inkompressiblen Material zur direkten Druckausübung auf dieses umfassen.

   14. Schraubengetriebe mit einem verhältnismässig geringen Flankenspiel und bei welchem die Schraube aus einem un-

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   verformbaren Material und an ihrer Aussenseite mit einem schraubenförmigen Gewinde versehen ist, das durch eine Rippe mit einem Kopf und benachbarten Seitenwänden gebildet wird, welche Rippe eine schraubenförmige Nut mit einem Fuß begrenzt, der sich zwischen den Seitenwänden benachbarter Köpfe befindet, welche Schraube sich innerhalb eines Gehäuses befindet, das Mittel zur Ausübung eines isostatischen Druckes an der Aussenseite der Mutter enthält,um diese in Anlage an der Schraube zu pressen, und mit einer verbesserten Mutter, gekennzeichnet durch Mittel, die eine Mutter mit einem schraubenförmigen Gewinde auf ihrer Innenseite bilden, das durch eine Rippe und benachbarte Seitenwände gebildet wird, welche Rippe eine schraubenförmige Nut mit einem Fuß begrenzt, der sich zwischen den Seitenwänden benachbarter Köpfe befindet, welche Mutter aus einem Material zusammengesetzt ist, das aus einem thermoplastischen Material hergestellt worden ist, in welchem fein zerteilte Teilchen eines Fluorkohlenstoffkunststoffs gleichmässig dispergiert sind, welches Material besitzt

   (a)eine geringe Feuchtigkeitsabsorption im Bereich von 0,5 % und 0,8 % im Gleichgewichtszustand, wenn getestet nach ASTM D 570,

   (b) einen Biegungsmodul im Bereich von 24-6,08 kp/mm

   bis 288,27 kp/mm² (350 000 bis 410 000 psi), gemessen nach ASTM D 7 90,

   (c) einen Elastizitätsmodul im Bereich von 14-0,62 kp/mm ' bis 281,24 kp/mm² (200 000 - 400 000 psi), gemessen

   nach ASTM D 7 90, und

   (d) eine Druckfestigkeit zwischen 7,73 kp/mm und 10,19

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   kp/mm (11 000 und 14 500 psi) bei 10 % Verformung, gemessen nach ASTM D 6 95.

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   15. Mutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Elastizitätsmodul zwischen 246,08 kp/mm und 267,18

   kp/mm² (350 000 und 380 000 psi) liegt.

   16. Mutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß . der Fluorkohlenstoffharz fein zerteiltes Polytetrafluoräthylen ist, das durch das thermoplastische Harz gleichmassig dispergiert und mit einer Menge vorhanden ist, die ausreicht, eine Herabsetzung seines Reibungskoeffizienten zu bewirken.

   17. Mutter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz ein Acetalharz ist.

   18. Mutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Mutter zur Anpassung an die gegenüberliegenden, relativ beweglichen Seitenwände der Schraube belastet ist, ohne daß sie eine bleibende Verformung erfährt, jedoch in ausreichendem Eingriff mit dieser zur Herabsetzung des Flankenspiels zwischen beiden gehalten wird.

   19. Mutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch zwei aneinander anstoßende Teile gebildet wird, jedes dieser Teile mit einer ringförmigen Schulter ausgebildet ist, die zur Bildung einer Dichtung zwischen sich angeordnet werden können, und
   die Aussenfläche der Mutter voneinander in Abstand befind-

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   liehe Schultern aufweist, die zwischen sich einen Schlitz begrenzen, der isostatischen Druckkräften dient.

   20. Mutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel in dieser zur Sicherung der Mutter im Gehäuse vorgesehen sind.

   21. Mutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Glied eine Schulter aufwäst, die zwischen den voneinander in Abstand befindlichen Schultern der zusammengebauten Mutterglieder einen Schlitz begrenzt, in welchem Schlitz inkompressibles Material enthalten ist, das auf Druck anspricht, um einen Druck auf das Gewinde der Mutter isostatisch auszuüben.

   22. Mutter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zwischen den Schultern befindende Teil der Mutterglieder verjüngt ist.

   23. Mutter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Verjüngung am kleinsten am Stoßende jedes der Mutterglieder ist.

   24. Mutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten einander zugekehrten Endteilen der Mutterglieder ein ringförmiger Zwischenraum vorhanden ist, wodurch eine Abdichtung zwischen den aneinanderstos-

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   senden Endteilen gebildet wird.

   25. Mutter nach Anspruch 1, dadurch crekennzeichnet, daß die Köpfe der Mutter geschlitzt sind.

   8 6/0791)