DE3304784C2 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung umfaßt eine Schnecke und eine Kugelmutter sowie Wälzlagerkugeln, die in Rolleingriff zwischen zwei gegenüberliegenden Schraubengewinden der Schnecke und der Kugelmutter stehen, um die Drehung eines Teils in eine längsgerichtete Bewegung des anderen Teils umzuwandeln. Für den Umlauf der Kugeln wird eine rohrförmige Kugelrücklaufführung verwendet, die eine Kugelrücklaufbahn von einem Ende der Kugelmutter zum anderen ergibt. Die Kugelrücklaufführung weist eine bogenförmige Form auf und ist auf der Außenseite der Kugelmutter befestigt, wobei die gegenüberliegenden Endteile der Kugelrücklaufführung in Öffnungen eingesetzt sind, die in die Kugelmutter an Positionen gebohrt sind, die einen Abstand in Axialrichtung und in Umfangsrichtung voneinander aufweisen. Die bogenförmige Kugelrücklaufführung ist leicht herstellbar und ermöglicht eine gleichförmigere Bewegung der Kugeln als eine übliche U-förmige Kugelrücklaufführung.

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- Entsprechend rollen beispielsweise bei einer Drehung

richtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten der Schnecke 10 die Kugeln 14 in der Schraubenlinien-

förmigen Nut 16 in der Schnecke. Die Kugeln müssen weiterhin in der schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter 12 rollen. Entsprechend bewirken die Kugeln 14 bei einer Drehung der Schneckt 10 eine Bewegung der Kugelmutter 12 in linearer Richtung entlang der Schnecke. Aus dem gleichen Grunde führt die Drehung der Kugelmutter 12 zu einer axialen Bewegung der Schnecke 10.

Zwei Dichtungsringe 20 sind in die gegenüberliegenden Enden der Kugelmutter 12 eingesetzt Die Dichtungsringe 20 sind beispielsweise aus einem starren Kunststoff- oder Hartgummimaterial mit abnutzungsbeständigen Eigenschaften geformt und weisen bei 22 ein inneres Schraubengewinde auf, das gleitend mit der Schraubenlinien förmigen Nut 16 in der Schnecke 10 zusammenpaßt Diese Dichtungsringe dichten die Enden der Kugelmutter 12 gegen das Eindringen von Staub and anderen Fremdkörpern in die Kugelmutter 12 ab. Durch das Gleiten der Dichtungsringe arf der Schnecke 10 wird weiterhin eine Staubansammlung auf der Schnecke verhindert. Mit 24 sind Stellschrauben bezeichnet, die die Dichtungaringe 20 fest an ihrem Platz auf der Kugelmutter 12 halten.

Wenn sich die Kugelmutter 12 in Längsrichtung gegenüber der Schnecke 10 in einer der beiden Richtungen bewegt, so müssen die Kugeln 14 entlang der inneren schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter umlaufen. Zu diesem Zweck ist eine Kugelrücklaufführung 26 vorgesehen, die eine Rücklaufbahn für die Kugeln 14 von einem Ende der Kugelmutter 12 zum anderen bildet.

Wie dies am besten aus F i g. 3 zu erkennen ist, wird die Kugelrücklaufführung 26 durch ein relativ kurzes Rohrstück mit einem Innendurchmesser gebildet, der etwas größer als der Außendurchmesser der Kugeln 14 ist. Diese Kugelrücklaufführung weist eine bogenförmige Krümmung auf. Bei der hier beschriebenen speziellen Ausführungsform ist die rohrförmige Kugelrücklaufführung mit einem konstanten Radius auf eine Halbkreisform gebogen. Der Krümmungsradius hängt selbstverständlich von dem Innendurchmesser der Kugelmutter 12 ab. Das Rohr, aus dem die Kugelrücklaufführung hergestellt ist, kann aus irgendeinem Eisenoder Nicht-Eisen-Metall bestehen, das ausreichend abnutzungsbeständig ist und eine geeignete Festigkeit aufweist. Die gegenüberliegenden offenen Enden der Kugelrücklaufführung sind so geschnitten, daß ihre Außenseiten 28 länger sind als die Innenseiten 30. Dieser Zuschnitt der Enden dient einem gleichförmigen Eintreten und Austreten der Kugeln 14 in die Kugelrücklaufführung 26 hinein und aus dieser heraus, wobei sich die Kugeln aus den gegenüberliegenden schraubenlinienförmigen Nuten 16 und 18 in der Schnecke 10 und der Kugelmutter 12 heraus und wieder hinein bewegen.

In den Fig.4 und 5 ist die Kugelrücklaufführung 26 nach der Befestigung auf der Kugelmutter 12 gezeigt. Wie dies ebenfalls aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, ist eine rechteckige Ausnehmung 32 in der Außenseite der Kugelmutter 12 ausgebildet, so daß sich eine ebene Oberfläche 34 ergibt. Die Kugelrücklaufführung 26 ist diagonal auf diese ebene Oberfläche 34 aufgesetzt, wobei die gegenüberliegenden Endteile der Kugelriicklaufführung in zwei Öffnungen 36 eingesetzt sind, die durch die Kugelmutter 12 hindurch ausgebildet sind. Es ist zu erkennen, daß die öffnungen 36 an Positionen liegen, die sowohl in Axialrichtung als auch in Unifangsrichlung der Kugelmutter 12 einen Abstand voneinander Jede öffnung 36 besteht im wesentlichen aus einem ersten Teil 38 mit halbkreisförmigem Querschnitt, der sich geradlinig in Tangentialrichturtg des Zylinders erstreckt, der innerhalb der Kugelmutter 12 gebildet wird, sowie aus einem zweiten Teil 40 mit halbkreisförmigem Querschnitt, der auf der Seite des ersten Teils liegt, die auf die andere Öffnung 36 gerichtet ist und von dem ersten Teil fort gekrümmt ist, während er sich von der Kugelmutter aus nach außen erstreckt. Diese Öffnungen 36 können mit Hilfe eines Bohrers mit runder Spitze geformt werden, beispielsweise auf einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.

Es ist aus den Fig.4 und 5 zu erkennen, daß die gegenüberliegenden Endteile der bogenförmigen Kugelrücklauff ührung 26 leicht in die jeweiligen Öffnungen 36 in der Kugelmutter 12 eingesetzt werden können, und zwar dann, wenn die Führung auf die ebene Oberfläche 34 der Kugelmutter aufgesetzt wird. Nach der Befestigung an ihrem Platz sind die gegenüberliegenden Enden der Kugelrücklaufführung 26 gegenüber den Endwindungen der inneren schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmatter 12 offen, wie dies am besten aus F i g. 2 zu erkennen ist, so daß sich eine Kugelrücklaufbahn für jede Richtung ergibt.

Wie dies aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, ist eine Klammer 42 an der ebenen Fläche 34 der Kugelmutter 12 befestigt, um die Kugelrücklaufführung 26 fest an ihrem Plaiz zu halten. Die Kugelrücklaufführungsklammer 42 wird durch ein allgemein rechteckiges Meiallteil mit einer kanalförmigen Nut 44 gebildet, die diagonal in die Bodenfläche eingearbeitet ist, um einen Teil der Kugelrücklaufführung 26 mit engem Sitz aufzunehmen. Zwei Senkbohrungen 46 sind durch die Klammer 42 der Kugelrücklaufführung gebohrt, um den Durchgang von Schrauben 48 zu ermöglichen, mit deren Hilfe die Klammer an der Kugelmutter 12 befestigt wird.

Im Betrieb der so weit beschriebenen Vorrichtung rollen die Wälzlagerkugeln 14 in der vorstehend beschriebenen Weise in der schraubenlinienförmigen Nut 16 in der Schnecke 10 und der schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter 12, wobei eine Drehung eines dieser Teile eine Axialbewegung des jeweils anderen Teils hervorruft.

Jede Kugel 14 führt mehrere Umdrehungen um die Schnecke 10 aus. Beim Erreicnen einer der gegenüberliegenden Endwindungen der schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter 12 treten die Kugeln aufeinanderfolgend durch eines der mit dem speziellen Umriß versehenen Enden der rohrförmigen Kugelrücklaufführung 26 in diese ein. Die Kugeln können sich aufgrund der bogenförmigen Form gleichförmig und geräuscharm durch die Rücklaufführung bewegen. Die Kugeln treten dann am anderen Ende der Rücklaufführung für die andere Endwindung der schraubenlinienförmigen Nut in der Kugelmutter aus und werden wieder zwischen der Schnecke und der Kugelmutter eingefangen.

Die Kugeln 14 laufen dauernd entlang dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Weg um, solange entweder die Schnecke oder die Kugelmutter in Drehung versetzt wird, um eine Axialbewegung des anderen Teils hervorzurufen. Die Bewegungsrichtung der Kugeln entlang der Bewegungsbahn hängt selbstverständlich von der Drehrichtung der Relativdrehungen u.: J der Axialbewegung der Schnecke und der Kugel-

tM mutier ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Art zu schaffen, bei der sich eine gleichförmige Bewe-

Patentanspruch: gung der Wälzlagerkugeln durch die Kugelrücklauffüh

rung ergibt, ohne daß sich ein kompliziertes Herstel-

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewe- lungsverfahren und eine Verringerung der Festigkeit gung in eine Linearbewegung mit einer Kugelmut- 5 der Kugelmutter durch eine sehr weitgehende Entferter, die auf einer Schnecke mit Hilfe einer Vielzahl nung von Material der Kugelmutter ergibt von umlaufenden Wälzlagerkugeln befestigt ist, die Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

in Rolleingriff zwischen einer inneren schraubenli- Teil des Patentanspruchs angegebene Erfindung gelöst nienförmigen Nut in der Kugelmutter und einer au- Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vor-

ßeren schraubenlinienförmigen Nut in der Schnecke io richtung ergibt sich keine Diskontinuität in der Bewestehen, und einer rohrförmigen Kugelrücklauffüh- gungsbahn der Kugeln beim Obergang in die Kugelrung, die eine Rücklaufbahn für die Kugeln von ei- rücklaufführung, so daß eine gleichförmige Überfühnem Ende der Kugelmutter zum anderen bildet und rung der Kugeln von der schraubenlinienförmigen Nut eine bogenförmige Form aufweist wobei die gegen- in die Kugelrücklaufführung und umgekehrt mit einem überliegenden Endteile der Kugelrücklaufführung 15 verringerten Reibungswiderstand erzielt wird. Hiervon zwei Öffnungen aufgenommen werden, die durch wird weiterhin die Geräuschentwicklung auf ein durch die Kugelmutter hindurch an Positionen aus- Minimum verringert

gebildet sind, die einen Abstand in Axialrichtung und Die Öffnungen in der Kugelmutter ermöglichen ein

in Umfangsrichtung aufweisen, dadurch ge- leichtes Einsetzen der Endteile der bogenförmigen Kukennzeichnet, daß jede die Kugelrücklauffüh- 20 gelrücklaufführung in die Kugelmutter, und die öffnunrung aufnehmende öffnung (36) in der Kugelmutter gen werden vollständig für das Einsetzen dieser Endtei-(12) im wesentlichen aus einem ersten Teil mit halb- Ie der Kugelrücklaufführung ausgenutzt Weil entsprekreisförmigen Querschnitt der sich geradlinig in ei- chend kein unnötiger Teil der Kugelmutter entfernt ner Tangentialrichtung des Zylinders erstreckt, der wird, weist die Kugelmutter eine höhere Festigkeit und im Inneren der Kugelmutter (12) umgrenzt ist sowie 25 Steifigkeit auf als bisher, so daß die Betriebslebensdauer aus einem zweiten Teil mit halbkreisförmigem Quer- der Vorrichtung vergrößert wird, schnitt steht, der von dem ersten Teil fort gekrümmt Weiterhin können die öffnungen sehr leicht mit Hilfe

ist während er sich aus der Kugelmutter (12) heraus eines üblichen Bohrers mit runder Spitze geformt wererstreckt. den, ohne daß ein Fräsen erforderlich ist, wobei lediglich

30 die Bohrrichtung geändert wird, wie dies erforderlich

ist Diese Erleichterung des Bohrens der öffnungen in der Kugelmutter trägt zur Verringerung der Herstel-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der lungskosten der Vorrichtung bei. im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im fol-

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 35 genden anhand der Zeichnungen noch näher eHäutert 27 28 186 bekannt Bei einer derartigen Vorrichtung mit In der Zeichnung zeigt

einer halbkreisförmigen Kugelrücklaufführung müssen F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der

die beiden öffnungen in der Kugelmutter entweder eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in sehr komplizierte, mit üblichen Werkzeugen nur eine Linearbewegung,

schwierig herstellbare Form aufweisen, oder es müssen to F i g. 2 eine axiale Schnittansicht durch die Ausführelativ große öffnungen in der Kugelmutter vorgesehen rungsform der Vorrichtung entlang der Linie 11 -11 nach werden, wodurch sich eine Verringerung der Festigkeit Fig. 1,
der Kugelmutter ergibt. F i g. 3 eine Ansicht der rohrförmigen Kugelrücklauf-

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Umwandlung führung der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2, einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bekannt 45 Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV (DE-OS 26 37 436), bei der eine U-förmige Kugelrück- nach Fi g. 1, die lediglich die Kugelmutter und die Kulaufführung vorgesehen ist, die im Inneren einer Ver- gelrücklaufführung in ihren relativen Betriebsstellungen bund-Kugelmutter ausgebildet ist Bei dieser Vorrich- zeigt,

tung weist die Kugelrücklaufführung zwei scharf ge- F i g. 5 eine schematische Schnittansicht zur Erläute-

krümmte oder nahezu umgebogene Abschnitte auf, die 50 rung des Umlaufs der Wälzlagerkugeln in der Vorrichfast rechtwinklig die beiden parallelen Schenkel mit tung nach den F i g. 1 und 2.

dem Verbindungsschenkel verbinden. Die scharf ge- Der allgemeine Aufbau der Ausführungsform der

krümmten oder gebogenen Teile der Kugelrücklauffüh- Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in rung führen zu einer Behinderung der Bewegung der eine Linearbewegung unter Verwendung von umlaufen-Kugeln durch die Kugelrücklaufführung, so daß sich ei- 55 den Kugeln ist aus einer Betrachtung der F i g. 1 und 2 ne erhebliche Geräuschentwicklung ergibt, insbesonde- zu erkennen. Die Vorrichtung weist eine Schnecke 10 re dann, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewe- und eine Kugelmutter 12 auf. Entweder die Schnecke gung zwischen der Schnecke und der Kugelmutter hoch oder die Kugelmutter wird durch eine äußere Einrichlst. Weiterhin weist die Kugelrücklaufführung zwei End- tung in Drehung versetzt, um eine längsgerichtete Beteile auf, die sich von einem in der Kugelmutter um- eo wegung des jeweils anderen Teils hervorzurufen. Die grenzten Zylinder aus unter einem Winkel von ungefähr Kugelmutter 12 ist auf der Schnecke 10 über eine Viel-40° gegenüber einer Tangentialrichtung des Zylinders zahl von Wälzlagerkugeln 14 befestigt. Diese Kugeln erstrecken, so daß die in der schraubenlinienförmigen stehen im Rolleingriff mit einer äußeren schraubenli-Nut abrollenden Kugeln beim Übergang in die Kugel- nienförmigen Nut 16 in der Schnecke 10 und einer innerücklaufführung sehr schnell ihre Bewegungsrichtung 65 ren schraubeniinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter ändern müssen. 12.