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KUGELUMLAUF-SPINDEL-ANTRIESSVORRICHTUNG
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(Zusatz zu P 30 28 543.9) Die Zusatzerfindung betrifft eine Umlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung
mit Spindel und Mutter sowie Kugeln als Zwischengliedern,die durch ihre Abwälzbewegung
an den Gewindegängen der Spindel und der Mutter die Relativbewegung von Mutter und
Spindel vermitteln,wobei die Gewindegänge mindestens der Spindel durch die Windungen
einer Schraubenfeder gebildet sind,die auf einen zylindrischen Kern aufgebracht
und mit ihren Windungen an dessen Mantel unmittelbar anliegend an diesem in definierter
Lage gehalten ist(nach Patentanmeldung P 30 28 543.9).
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Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtungen dieser Art sind Gegenstand
der Hauptanmeldung P 30 28 543.9,auf deren Gesamtinhalt
hiermit
ausdrücklich verwiesen sei.Sie haben hinsichtlich des Tragverhaltens und der übertragbaren
Vorschubkräfte ähnlich günstige Eigenschaften wie konventionelle Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtungen,bei
denen die Spindeln und die Muttern aus einsatzgehärtetem Stahl bestehen,wobei die
Gewinde durch Roll-Verformung hergestellt oder geschliffen sind,können aber erheblich
einfacher und billiger gefertigt werden,wobel insbesondere folgende Vorteile erzielt
werden: 1. die Herstellung der die Gewindegänge der Spindel -und/oder der Mutter
- bildenden Schraubenfeder und deren Aufbringen auf einen zylindrischen Spindelkern
- bzw.Einsetzen in eine Mutterhülse - ist wesentlich einfacher als eine Herstellung
dieser Teile durch spanabhebende oder rollierende Bearbeitung eines Stahl-Werkstückes.
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2. Der Spindelkern muß nicht aus einem teuren,härtbaren, hochfesten
Stahl bestehen,sondern kann aus vergleichsweise billigem Material gefertigt sein.
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3. Als Spindelkern kann ein Rohr verwendet werden,wodurch eine Verminderung
des Trägheitsmoments der Spindel erzielt wird.
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4. Ein durch Verschleiß erforderliches Auswechseln der die Gewindegänge
der Spindel bzw.der Mutter bildenden Schraubenfeder ist ohne weiteres möglich und
nur mit einem relativ geringen Kostenaufwand verknüpft.
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Aufgabe der Zusatzerfindung ist es,weitere,dem in der Hauptanmeldung
niedergelegten Erfindungsgedanken unterfalleiide
spezielle Gestaltungen
einer Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung zu schaffen,die sich- sowohl hinsichtlich
der eingriffsgerechten Gestaltung der Gewindeflanken wie auch der Steigungskonstanz
der Gewindegänge durch eine besonders hohe Präzision auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Zusatzerfindung auf einfache Weise dadurch
gelöst,daß die Windungen der Spindelfeder auf Block unmittelbar aneinander anliegend
angeordnet sind.
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Der besondere Vorteil dieser Gestaltung besteht darin,daß aus der
Block-Anordnung der Federwindungen wegen der sehr guten Querschnittskonstanz des
im üblichen Ziehverfahren hergestellten Federdrahtes - etwaige Abweichungen von
einem Soll-Maß,z.B.dem Durchmesser eines runden Drahtes, betragen in der Regel nicht
mehr als 2 om - auch eine entsprechend hohe Steigungskonstanz des solchermaßen erzielten
Gewindes resultiert.Dank dieser hohen Präzision vornehmlich des Spindelgewindes
eignet sich eine Vorrichtung gemäß der Zusatzerfindung insbesondere für einen Eine
satz im Rahmen des Koordinaten-Antriebs numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen,bei
denen es auf besonders hohe Positioniergenauigkeit eines Werkstücks bzw.eines Werkzeuges
wie auch eine exakte Reproduzierbarkeit der jeweiligen Positionen dieser Teil ankommt.
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Eine zur Schaffung des Spindelgewindes geeignete Schraubenz ender
ist zweckmäßigerweise so ausgebildet,daß ihre Windungen - herstellungsbedingt -
bereits mit einer axialen Mindestvorspannung aneinander anliegen.
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Die gemäß Anspruch 2 vorgesehene kraftschlüssige Fixierung der Spindelfeder
am Kern kann dann auf einfache Weise dadurch
realisiert werden,daß
der Kerndurchmesser etwas größer gewählt wird als der lichte Innendurchmesser der
Federzug Aufbringen auf den Kern wird die Feder durch Torsion,gegebenenfalls unter
gleichzeitiger axialer Dehnung,so weit aufgeweitet,daß der Kern in die Feder einge
-führt werden kann,sodaß die Feder nach Aufhebung der Torsion und axialen Dehnung
von selbst ihre erfindungsgemäß vorgesehene Soll-Lage einninnnt,in der ihre Windungen
unmittelbar aneinander anliegen und infolge der radialen Vorspannung mit einer die
kraftschlüssige Fixierung vermittelnden,hinreichend hohen Flächenpressung am Kern
satt anliegen.
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Diese Art der allein kraftschlüssigen Fixierung der Spindelfeder am
Kern eignet sich insbesondere für relativkleine Kerndurchmesser von etwa 10-16mm
und bei Federdraht-Durchmessern von etwa 3-4mm,d.h.,wenn das Verhältnis des mittleren
Windungsdurchmessers zum Durchmesser des Federdrahtes bei etwa 4/1 liegt und der
Kerndurchmesser ca.O,5 - 1mm größer ist als der lichte Innendurchmesser der Feder,so
wie diese hergestellt ist.
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Ist jedoch der Kerndurchmesser deutlich größer,z.B.größer als 20mm,sodaß
das genannte Durchmesserverhältnis nicht mehr zweckmäßig ist,weil der Durchmesser
des Federdrahtes zu groß und damit die Herstellung der Feder erschwert würde,so
ist es vorteilhaft,wenn zur Fixierung der Spindelfeder zusätzlich die durch den
Anspruch 3 angegebene oder eine dazu äquivalente Maßnahme getroffen ist.
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In konsequenter Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens sind gemäß
Anspruch 4- auch die Gewindegänge der Spindelmutter durch auf Block angeordnete
Windungen einer Schraubenz
ender gebildet.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 5 ist,für den Fall,daß die Federdrähte
der Spindel-und der Mutter-Feder einen kreisrunden Querschnitt haben und das Spindel-
und das Muttergewinde eingängig ausgebildet sind,ein Wertebereich des Durchmessers
der Umlaufkugeln angegeben,der mit günstig niedrigen Werten der Flächenpressung
an den Gewindeflanken verknüpft ist.
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Unter diesem Gesichtspunkt günstige Eingriffsverhältnisse der Umlaufkugeln
mit dem Muttergewinde und dem Spindelgewinde lassen sich auch durch Realisierung
der Merkmale des Anspruchs 6 erzielen,wobei für diesen Fall durch die Merkmale des
Anspruchs 7 wiederum ein besonders zweckmässiger Bereich für die möglichen Werte
der Radien der Umlaufkugeln angegeben ist.
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Bei Ausbildungen des Spindel- bzw.des Mutter-Federdrahtes gemäß den
Merkmalen der Ansprüche 8 bzw.9 lassen sich Eingriffsverhältnisse erzielen,die den
bei konventionell hergestellten Spindeln und Muttern vorliegenden weitgehend entsprechen.
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Die durch die Merkmale der Ansprüche 10 bzw.11 angegebenen Gestaltungen
des Spindel-Federdrahtes haben den Vorteil,daß bei vorgegebener radialer Vorspannung
der Feder günstig hohe,die reibungsschlüssige Fixierung der Feder am Kern vermittelnde
Flächenpressungen erzielt werden.
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Durch die Gestaltung der Spindelfeder und gegebenenfalls der Mutterfeder
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 laßt
sich durch eine nach
innen gerichtete radiale Vorspannung der Mutter feder auf einfache Weise ein spielfreier
Eingriff der Umlaufkugeln mit dem Spindel- bzw.Muttergewinde erzielen.
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In der Gestaltung gemäß Anspruch 13 kann auch die Mutterfeder kraftschlüssig
an einer diese umgebenden -Hülse fixiert sein,die ihrerseits die starre Ankopplung
der Spindelmutter an ein zu bewegendes Teil der Maschine vermittelt.
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Insbesondere in Kombination mit einer solchen Gestaltung der Spindelmutter
ist es vorteilhaft,wenn die Spindelhülse mit Ringflanschen versehen ist,deren axialer
Abstand einstellbar feststellbar ist,sodaß die Steigung der Mutterfeder'die sich
an diesen Ringflanschen abstützt,exakt an die Steigung des Spindelgewindes anpaßbar
ist.Dabei ist allerdings vorausgesetzt,daß der wirksame Drahtdurchmesser der Mutterfeder
höchstens gleich dem Drahtdurchmesser der Spindelfeder,vorzugsweise jedoch etwas
kleiner ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Zusatzerfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.Es
zeigten: Fig. 1 eine Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung nach der Hauptanmeldung,in
vereinfachter Längsschnitt-Darstellung, Fig.2 ein Ausführungsbeispiel einer Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung
nach der Zusatzerfindung in einer der Fig.1 entsprechenden Darstellung,
Fig.3
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer innerhalb einer Mutterhülse angeordneten,das
Muttergewinde bildenden Schraubenfeder,in einer der Fig.2 entsprechenden Darstellung,
Fig.4 +Fig.5 Einzelheiten der Eingriffsverhältnisse für verschiedene Durchmesser
der Umlaufkugeln der Vorrichtung gemäß Fig.3, Fig.6 ein weiteres Ausführungsbeispiel
in einer der Fig.3 entsprechenden Darstellung, Fig.7 Einzelheiten der Eingriffsverhältnisse
beim Aus-Führungsbeispiel gemäß Fig.6, Fig.8a - 8c Einzelheiten verschiedener Ausbildungen
der Spindel- und Muttergewinde von in ihrem grundsätzlichen Aufbau demjenigen der
Vorrichtung gemäß Fig.3 entsprechenden Vorrichtungen gemäß der Zusatzerfindung,in
der Darstellung der Fig.3 entsprechender, zusätzlich vereinfachter Teildarstellung.
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Bei der in der Fig.1 dargestellten Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung
10 sind die Gewindegänge der Spindel 11 durch die einzelnen Windungen 12 einer insgesamt
mit 13 bezeichneten Schraubenfeder gebildet.Ebenso ist das Gewinde der Mutter 14
durch eine insgesamt mit 16 bezeichnete Schraubenfeder gebildet,die im Inneren eines
als rohrförmige llillseE 1 7 ausqebild ten Mutterkörpers angeordnet 1 der einet
Abschnitt der Spindel 11 koaxial umgibt.Diedurch die Schraubenfedern 13 und 16 der
Spindel 11 bzw.der Mutter 14 gebildeten Gewinde stehen über Umlaufkugeln 18 in formschlüssigem
Eingriff miteinander.
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Die Windungen 19 der Mutter-Schraubenfeder 16 sind in Nuten 21 des
Mutterkörpers 17 angeordnet,die einen im wesentlichen rechteckigen lichten Querschnitt
haben.Die in Richtung der Längsachse 22 der Vorrichtung 10 gemessene lichte Weite
der Nuten 21 ist geringfügig größer als der Durchmesser des Schraubendrahtes.An
dem einen,gemäß Fig.1 linken Ende des Mutterkörpers ist an diesem drehbar und in
verschiedenen Drehlagen reibungsschlüssig festlegbar ein in der Art einer Uberwurfmutter
ausgebildeter radialer Flansch 23 angeordnet,an dem das eine Ende 24 der Mutter-Schraubenfeder
16 befestigt ist.Am gegenüberliegenden Ende ist ein am Mutterkörper 17 schraubbar
geführter Gegenflansch 26 angeordnet,an dessen radialer FlanscElfläche 27 das andere
Ende 28 der Mutter-Schraubenfeder 16, unter axialer Vorspannung stehend,abgestützt
ist.Durch Einschrauben des Gegenflansches 26 und geeignetes Verdrehen des radialen
Flansches 23 zur Kompensation einer möglichen Aufweitung der Mutter-Schraubenfeder
17 läßt sich in den durch die lichte Weite der Nuten 21 vorgegebenen Grenzen die
Steigung der Mutter-Schraubenfeder 16 variieren und an diejenige der Spindelfeder
13 anpassen.
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Sowohl die Windungen 19 der Mutterfeder 16 wie auch die Windungen
12 der Spindelfeder 13 verlaufen in einem axialen Abstand voneinander,der im Falle
der Spindelfeder 13 dadurch stabilisiert sein kann,daß diese in eine den Kern umgebende
Kunststoffschicht aus einem aushärtbaren Kunststoff eingebettet oder in Nuten des
Spindelkerns 29 eingelassen sind.
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Eine vom jeweiligen Ende der Umlaufbahn der Kugeln 18 zum Beginn derselben
zurückführende,z.B.innerhalb des Mutterkörpers 17 vorgesehene Rücklaufbahn 31 ist
gestrichelt angedeutet.
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Das für die Zusatzerfindung charakteristische konstruktive Merkmal
der in der Fig.2 dargestellten Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung 40 besteht
darin,daß die Windungen 12 ihrer Spindelfeder 13 unmittelbar aneinander anliegend
auf Block angeordnet sind und unter einer radialen Mindest-Vorspannung stehend satt
an der Außenmantelfläche des zylindrischen stab- oder rohrförmigen Kerns 29 anliegen.Dadurch
wird mit einfachsten konstruktiven Mitteln eine sehr exa]te Spindelgewinde-Geometrie
mit hochgenauer Steigungskonstanz des Spindelgewindes erzielt,das über die Umlaufkugeln
18 mit dem Gewinde der Spindelmutter 14 in Eingriff steht,die beim dargestellten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 von konventioneller Bauart ist.
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Die Spindelfeder 13-ist so hergestellt,daß ihre Windungen12, unter
axialer Vorspannung stehend,von vornherein,d,h,bevor die Feder 13 auf den zylindrischen
Kern 29 aufgebracht ist, unmittelbar aneinander anliegen,wobei der lichte Innendurchmesser
der Schraubenfeder 13 geringfügig'd.h.um etwa 1-38 kleiner ist als der Durchmesser
des zylindrischen Spindelkerns 29.Weiter soll das Verhältnis des mittleren Windungsdurchmessers
zum Durchmesser des Federdrahtes, dessen Querschnitt als kreisrund vorausgesetzt
ist,nicht größer als 1/4 sein. Die Vorspannung der Feder kann auch in der Weise
realisiert werden, daß der Federdraht in einem - innerhalb der Elastizitätsgrenzen
- gedehnten bzw. vorgespannten Zustand auf den Kern aufgewickelt wird; die Dehnung
des Federdrahtes kann z.B. mittels einer hydraulischen Zugvorrichtung erzielt werden,
die den aufzuwickelnden Draht mit definierter Spannkraft gespannt hält. Im einfachsten
Fall kann der Draht über eine Umlenkrolle geführt und am freien Ende mit einem Gewicht
geeigneten Betrages belastet werden.
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Uill die Spindelfeder 13 auf den Kern aufbringen bzw.dicsen in die
Feder 13 einstecken zu können,muB diese etwas aufgeweitet werden.Hierzu wird die
Feder 13 zunächst in axialer Richtung etwas gedehnt und dann durch Torsion aufgeweitet.Die
axiale Dehnung,durch die die Anlage der Windungen 12 aneinander aufgehoben wird,ist
erforderlich,damit sich durch eine Torsion der Feder eine gleichmäßige
Aufweitung
derselben erreichen läßt.Nachdem die Feder 13 und der Kern in ihre koaxiale Anordnung
gebracht sind, wird durch gleichzeitige oder sukzessive Aufhebung ihrer axialen
Dehnung und Torsion die Feder 13 in die in der Fig.2 dargestellte Anordnung gebracht,in
der sie mit der genannten radialen Vorspannung am Kern 29 anliegt.In den meisten
Fällen reicht die entlang der schraubenförmigen Berührungslinie zwischen dem Kern
29 und der Feder 13 als Folge deren Vor spannung auftretende Flächenpressung für
eine hinreichend sichere Fixierung der Spindelfeder 13 aus.
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Insbesondere bei sehr langen Spindeln 13,29 kann es aus Gründen einer
einfachen Montage zweckmäßig sein,nur eine geringe radiale Vorspannung der Spindelfeder
13 vorzusehen und diese zwischen am Kern 29 verschiebe- und drehfest festlegbaren
Anschlagringen 32 und 33 zu fixieren.
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Diese Anschlagringe 32 und 33 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel
je mit einer Anschlagnase 34 bzw.36 versehen,an der die jeweilige Endstirnfläche
37 bzw.38 der Spindelfeder 13 anliegt.Die Anschlagringe 32 können mittels einer
Feststellschraube 39 oder,wie im rechten Teil der Fig.2 dargestellt, alternativ
oder zusätzlich mittels einer auf den Kern aufschraubbaren Mutter 41 gegen axiale
Verschiebung sowie gegen ein Verdrehen gesichert sein.
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Bei der irl der Fig.3 darscstellten,weiteren Ausführungsform einer
Kugelumlauf-Spindel-Antr iebsvorrichtung 43 habe die Spindel 11 den anhand der Fig.2
geschilderten Aufbau.Im Unterschied zur Vorrichtung 40 gemäß Fig.2 ist jedoch nunmehr
auch das Gewinde der Mutter 14 durch eine Schraubenfeder 16 gebildet,deren Windungen
19 auf Block licgen,wobei das Mutter- und das Spindelgewinde dieselbe,dem Durchmesser
d2 des mit kreisrundem Querschnitt
vorausgesetzten Federdrahtes
entsprechende Steigung haben.
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Um günstige Eingriffsverhältnisse zu erzielen ist der Durchmesser
d1 der Umlaufkugeln 18 aus dem Bereich
gewählt.
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Die sich für den Minimalwert des Durchmessers d1 der Umlaufkugeln
18 ergebenden Eingriffsverhältnisse sind in der Fig.4 wiedergegeben,wobei die die
möglichen Abwälzpunkte 44 und 46 je einer Umlaufkugel 18 an benachbarten Windungen
19 der Mutterfeder 16 enthaltenden Tangentialebenen 47 bzw.48 und die die Abwälzpunkte
49 und 51 der Umlaufkugeln 18 an den den genannten Windungen 19 der Mutterfeder
16 gegenüberliegenden Windungen 12 der Spindelfeder 13 enthaltenden Tangentialebenen
52 und 53 in sehr guter Näherung jeweils unter +450 bzw. -45° bezüglich der Längsachse
22 der Spindel 11 geneigt verlaufen.
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Im Lastfall wälzen sich die Umlaufkugeln nur an den schräg einander
gegenüberliegenden Abwälzpunkten 44 und 49 bzw.
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46 und 51 ab, je nachdem, ob die Kraft in der einen oder der anderen
der beiden möglichen Vorschubrichtungen angreift.
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Die sich für den Maximalwert d1 = d2 des Durchmessers der Umlaufkugeln
18 ergebenden Eingriffsverhältnisse sind in der Fig. 5 wiedergegeben, in welchem
Falle die den Tangentialebenen 47 bzw. 48 und 52 bzw. 53 entsprechenden Tangentialebenen
47' und 48' bzw. 52' und 53' unter + 300 bzw. - 30° zur Längsachse 22 der Spindel
11 geneigt verlaufen Bei der Vorrichtung 43 nach der Zusatzerfindung ist ähnlich
wie bei der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 die Mutterfeder
16 innerhalb
einer Mutterhülse 17'angeordnet,die hier allerdings eine glatte,zylindrische innere
Mantelfläche aufweist.Die Mutterfeder 16 ist vorzugsweise so ausgebildet,daß ihre
Windungen 19 mit nach außen gerichteter radialer Vorspannung am Innenmantel der
Mutterhülse 17' anliegen.Die Mutterfeder ist so gefertigt,daß ihr Außendurchmesser
geringfügig größer ist als der lichte Innendurchmesser der Hülse 17' und daß ihre
Windungen 19 mit axialer Vorspannung unmittelbar aneinander anliegen.
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Zum Einsetzen der Feder 16 in die Hülse 17' wird der Aussendurchmesser
durch Dehnung und Torsion der Feder so weit verengt,daß sie bequem in die Hülse
17' eingeführt werden kann.Durch Aufhebung der Dehnung und Torsion wird sodann die
Feder 16 in die in der Fig.3 dargestellte Lage gebracht.Zusätzlich ist die Feder
16 durch von beiden Stirnseiten her in die Hülse 17' einschraubbare Flanschstücke
54 und 56 fixierbar.Durch diese Flanschstücke 54 und 56 ist auf einfache Weise sichergestellt,
daß die Mutterfeder 16 auch bei relativ geringer radialer Vorspannung sicher in
ihrer vorgesehenen Lage innerhalb der Hülse 17' gehalten bleibt.
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Die in der Fig.6 dargestellte'weitere Ausführungsform einer Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtung
60 gemäß der Zusatzerfindung unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig.3 lediglich
durch die Ausbildung des insgesamt mit 61 bezeichneten Muttergewindes.Dieses umfaßt
hier zwei Schraubenfedern 62 und 63,deren Windungen 64 und 65 alternierend unmittelbar
aneinander anliegend verlaufen, wobei - kreisrunden Querschnitt beim Spindelgewinde
wie auch beiden Federn 62 und 63 des Muttergewindes 61 vorausgesetzt - der Durchmesser
d3 des Federdrahtes der das Muttergewinde 61 bildenden Schraubenfedern 62 und 63
demhalben
Durchmesser d2 des Federdrahtes der Spindelfeder 13
entspricht.
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Im Falle des Ausführungsbespiels gemäß Fig.6 sind die unter Gesichtspunkten
günstiger Eingriffsverhältnisse möglichen Werte des Durchmessers d4 der Umlaufkugeln
18 durch die Beziehung d3 j d4 > d2/3 (2) gegeben,wenn d2,wie in der Beziehung(1)den
Durchmesser des Federdrahtes der Spindel-Schraubenfeder 13 bezeichnet und der Durchmesser
d3 der Federdrähte der das Muttergewinde 69 bildenden Schraubenfedern 62 und 63
gleich dem halben Durchmesser des Federdrahtes der Spindelfeder 13 ist.Für den Fall
d4 = du2 = d3 beträgt dieNeigung der Tangentialebenen 47'' und 48'' in den Abwälzpunkten
44 und 46 der Umlaufkugeln 18 an den Mutter-Gewindefedern 62 und 63 + 300 gegen
die zentrale Achse 22 der Vorrichtung; die die Abwälzpunmte 49 und 51 der Umlaufkugeln
18 an den Windungen 12 der Spindelfeder13 enthaltenden Tangentialebenen 52' und
53' sind etwas steiler gegen die zentrale Achse 22 der Vorrichtung 60 geneigt.Die
diesem Fall entsprechenden Eingriffsverhältnisse sind in der Fig.7 in gestrichelten
Linien dargestellt.
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In ausgezogenen Linien dargestellt sind die Eingriffsverhältnisse
für den anderen Grenzfall! d4 = d2/3,in dem die entsprechenden Tangentialebenen
noch steiler gegen die zentrale Achse 22 der Vorrichtung 60 geneigt sind.
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In der durch die Achsschnittdarstellung der Fig.7 repräsentierten
Näherung ist der absolut kleinste Wert des
Durchmessers d der Umlaufkugeln
18 noch etwas geringer 4 als d2/3 und durch die Beziehung
gegeben.
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Durch die gemäß der Zusatzerfindung vorgesehene Blockanordnung der
Windungen 12 der Spindel-Schraubenfeder 13 auf deren Kern 29 bzw.der Windungen 19
der Mutter-Schraubenfeder 16,gegebenenfalls in einem hülsenförmigen Mutterkern 17
bzw.17' läßt sich die hohe Genauigkeit,mit der Federdrähte nach üblichen Verfahren
gezogen werden können,mit Vorteil zur Schaffung von Spindel- und Muttergewinden
hoher Steigungskonstanz und entsprechend hoher Vorschubgenauigkeit ausnutzen.
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Zur Erzielung eines günstigen Eingriff und Tragverhaltens sowie zur
Vermeidung ungünstig hoher Werte der lIertz'-schen Pressung können auch Federdrähte
mit anderem als kreisrundem Querschnitt verwendet werden,die sich ebenfalls nach
gängigen Verfahren mit der erforderlichen Genauigkeit ziehen lassen.
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Diesbezügliche Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen
66-68 sind in den Figuren 8a-8c in stark vereinfachter,abgebrochener Darstellung
wiedergegeben, wobei zum Zweck der Erläuterung angenommen sein soll,daß diese Kugelumlauf-Spindel-Antriebsvorrichtungen
einen der Fig.3 entsprechenden Aufbau mit einer in einer Mutterhülse 17' angeordneten
Mutterfeder 16',16'' bzw.16''' haben.
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Bei der Vorrichtung 66 gemäß Fig.8a hat der Federdraht der Spindelfeder
13' konkave Flanken 71 und 72,deren Krümmungsradius etwas größer ist als derjenige
der Umlaufkugeln 18.Je zwei nebeneinander liegenden Windungen der Spindelfeder 13'
begrenzen eine Gewinderille mit kreissektorförmigem lichtem Querschnitt.Je nach
Vorschubrichtung werden die Umlaufkugeln 18 gegen die eine oder die andere Drahtflanke
71 bzw. 72 gedrängt und dadurch der Abwälzpunkt entsprechend verschoben.An seiner
dem Spindelkern 29 zugewandten Seite hat der Federdraht eine konvexe Wölbung'sodaß
schon durch eine relativ (;eringe,zur zentralen Achse 22 hin gerichtete radiale
Vorspannung der Federwindungen 12' eine für die reiburwt3sschlüssige Fixierung der
Spindelfeder 13' hinreichende Hertz'sche Pressung erzielt wird.Dadurchldaß die Windungen
12' der Spindelfeder 13' mit zwischen den konkav gewälbten Flanken 71 bzw.72 und
dem konvex gewölbten Rücken der Federdrähte vermittelnden, in der Soll-Lage radial
verlaufenden schmalen Längsflächen 73 bzw.74 unmittelbar aneinander anliegen'wird
zuverlässig ein Kippen des Federdrahtes unter Last vermieden.
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Während bei der Spindelfeder 13' je zwei nebeneinander liegende Windungen
12' eine Gewinderille begrenzen,ist der Draht der Mutterfeder 16' so ausgebildet'daß
die Gewinderille jeweils innerhalb des Drahtquerschnitts untergebracht ist,im übrigen
aber im Längsschnitt dieselbe Form des Muttergewindes vorliegt wie beim Spindelgewinde.
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Das Ausführungsbeispiel 67 gemäß Fig.8b unterscheidet sich von demjenigen
gemäß Fig.8a lediglich dadurch'daß
die Federdrähte der Spindelfeder
13'' und der Mutterfeder 16'' an ihren dem Spindelkern 29 bzw.der Innenmantelfläche
der Mutterhülse 17' zugewandten Seite eine flach konkave Wölbung haben.Die Federdrähte
liegen dadurch entlang in seitlichem Abstand voneinander parallel verlaufenden Längskanten
76 und 77 bzw.78 und 79 an dem jeweiligen Stützkörper(Kern 29 oder Hülse 17')an,sodaß
bei vorgegebener,nach innen bzw.außen gerichteter radialer Vorspannung der Federwindungen
12'' bzw.19" eine für die sichcre F1-xi crttnq <1er Federn 13'' und 16'' glinstig
hohe Flächenpressung erzielt wird und außerdem auch ein Kippen der Federn unter
Last vermieden wird.
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Beim Ausführungsbeispiel 68 gemäß Fiq.8c begrenzen je zwei nebeneinander
liegende Windungen 12''' der Spindelfeder 1 3''' eine flache Nut 81,wobei die Nutflanken
82 und 83 wiederum eine konkave Wölbung mit einem Krümmungsradius haben'der etwas
größer ist als der Radius der Umlaufkugeln 18.Die Umlaufkugeln sind innerhalb jeder
Nut 81 in zwei nebeneinander verlaufenden Reihen 84 und 86 angeordnet,diesich an
den einander gegenüberliegenden Nutflanken 82 und 83 des Spindelgewindes abwälzen.Das
Muttergewinde ist analog ausgebildet'wobei die die Clachen Nuten des Muttergewindes
gegeneinander absetzenden Stege 87 zwischen die Kugelreihen 84 und 86 eingreifen.Die
Federdrähte sind so ausgebildet,daß sie flächig an dem Kern 29 der Spindel 11 bzw.der
inneren Mantelfläche der Mutterhülse 17'anliegen.
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Bei der Vorrichtung 68 gemäß Fig.8c.trägt in der einen Vorschubrichtung
jeWeils die eine und in der entgegengesetzten Vorschubrichtung die andere der in
den Nuten 81 umlaufenden Kugelreihen 84 und 86.
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Es versteht sich, ciaß im Rahmen der Zusatzerfindunq eine Spindelmutter
auch in der Weise realisiert sein kalln, daß die Windungen der Mutterfeder eine
zur zentralen Achse 22 hin gerichtete radiale Vorspannung haben, um bei optimaler
Spielfreiheit einen tragenden Eingriff möglichst vieler Umlaufkugeln zu erreichen.
Die erläuterten Querschnittsfc?rmen der Federdrähte können auch in anderen als den
angegebenen Kombinationen eingesetzt werden, und eine gewünschte Gewindeform kann
auch durch schleifende Bearbeitung einer z.B. am Spindelkern durch ihre aufgeprägte
Vorspannung reibungsschlüssig fixierten le(ler erzielt werden. Weiter verstellt
es sich, daß auch mehrgängige Spindel- und Muttergewinde nach in der erfindungsgemäßen
Weise aus in axialer Richtung ineinandergeschachtelt angeordneten Schraubenfedern
geschaffen werden können.
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