DE3700693C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spiel­ einstellung einer Doppelmutter für einen Kugel­ gewindetrieb, bestehend aus einer Spindel mit schraubenlinienförmig umlaufender Nut und zwei auf der Spindel angeordneten und mit ihren Stirnflächen aneinander anliegenden und gegen­ einander verspannten Mutterkörpern, deren Innen­ bohrungen ebenfalls mit schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten versehen sind, derart, daß sich die Nut in der Spindel und die Nuten in den Mutterkörpern zu einem Kugelumlaufkanal ergänzen, in dem teilweise Kugeln angeordnet sind, die durch Umlenkeinrichtungen rückgeführt werden, wobei die Mutterkörper an ihren aneinander anliegenden Stirnflächen an ihrem Umfang eine Vielzahl von in axialer Richtung verlaufende Einschnitten oder Ausbuchtungen aufweisen.

Derartige Kugelgewindetriebe (auch: Kugelumlauf­ spindeln) sind bekannt. Die beiden Mutterkörper sind gegeneinander verspannt, um das Spiel der Kugeln, die in aller Regel an zwei Auflagepunkten im Kugelumlaufkanal aufliegen, zu begrenzen. Die Begrenzung des Spiels ist in CNC-Werkzeug­ maschinen, bei denen durch Kugelgewindetriebe der Vorschub von Werkzeugen etc. gesteuert wird, besonders wichtig, um den Totgang bei Antriebs­ umkehr herabsetzen zu können.

Das Problem bei derartigen aus zwei gegeneinander verspannten Mutterkörpern gebildeten Kugel­ gewindetrieben besteht darin, die beiden Mutter­ körper in der gewünschten Lage gegeneinander zu fixieren. Im allgemeinen geschieht dies dadurch, daß die aneinander anliegenden Stirnflächen der Mutterkörper mit in axialer Richtung verlaufenden Schlitzen oder Nuten versehen sind, in die Paß­ federn oder Einlegeteile eingesetzt werden.

Voraussetzung dafür ist aber, daß diese Nuten miteinander fluchten. Da aber die Drehstellung der beiden Mutterkörper zueinander von ihrer gewünschten Verspannung zueinander, die von Anwendungsfall zu Anwendungsfall verschieden sein kann, abhängt, und weil ferner die Schlitze bzw. Nuten von vornherein in den Muterkörpern vorgesehen werden müssen (vor dem Härten), ist es erforderlich, zwischen die beiden Mutterkörper eine Paßscheibe einzu­ bringen, deren Dicke genau so abgestimmt sein muß, daß in der endgültigen gewünschten Spannung die Schlitze in den Mutterkörpern fluchten, so daß eine Paßfeder oder ein Einlegeteil einge­ trieben werden kann.

Diese umständliche Art der gegenseitigen Fixierung von zwei Spindelmutterkörpern an einem Kugelgewindetrieb setzt mehrfaches Probieren voraus; man startet mit gewissen Erfahrungswerten, spannt dann die Mutterkörper mit dem Paßstück auf das gewünschte Maß, stellt fest, wie stark dann noch die miteinander zum Fluchten zu bringenden Schlitze in den Mutter­ körpern gegeneinander versetzt sind, rechnet dies auf eine bestimmte axiale Dicke der Paßscheibe um, verändert dann durch Abschleifen die Dicke der Paßscheibe, spannt erneut ein, mißt erneut, probiert erneut, usw. solange bis die gewünschte Position er­ reicht ist. Dieses Verfahren ist außerordentlich zeit­ raubend.

Aus der EP-OS 01 28 776 ist ein Kugelgewindetrieb be­ kannt, bei dem an den aneinanderliegenden Stirnflächen der beiden Mutterkörper am Umfang in axialer Richtung zahnkranzartige Rillen am Außenbereich des mit einem Flansch verbundenen einen Mutterkörpers und im Innen­ bereich des anderen Mutterkörpers angeordnet sind. Zur Verbindung der beiden Muttern ist ein Paßstift vorgesehen, der in die zahnkranzartige Rillen eingepaßt wird.

Bei der weiteren Ausführung sind die aneinanderliegen­ den Stirnflächen der beiden Mutterkörper mit axial ange­ ordneten Bohrungen versehen. Auch hier werden die beiden Muttern über ein Bohrungspaar mit einem Paßstift verbunden. Bei beiden Ausführungen sind die Muttern nur stufenweise, entsprechend der Differentialteilung, gegeneinander fixier­ bar.

Aus der DE-PS 30 38 774 ist ein Schraubtrieb mit Doppel­ mutter bekannt, bei dem zur Einstellung eines gewünschten Spiels bzw. einer gewünschten Vorspannung auf der Gewinde­ spindel ein an einer Umfangsfläche der einen oder der anderen Einzelmutter ein Zwischenring reibungskraft­ schlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Zwischen­ ring als gewellter Toleranzring mit federnd nachgiebiger Ringstärke ausgebildet ist.

Ferner ist aus der DE-PS 35 02 582 eine vorspannbare Doppelmutter für Kugelgewindespindeln bekannt, bei der die aneinandergrenzenden Stirnflächen von Flanschmutter und Vorspannmutter besonders ausgestaltet sind. Die Flansch­ mutter hat einen koaxial zur Längsachse angeordneten Vorsprung, der in eine passende Ausnehmung in der Vor­ spannmutter ragt, so daß beide Stirnflächen aneinander­ liegen. Im äußeren Bereich der Stirnseiten weisen beide Muttern radiale Stirnverzahnungen auf, zwischen denen ein Spalt gebildet wird, der von einem als Verdrehsicherung dienenden, aus einem verformbaren Material bestehenden, Verbindungsstück ausgefüllt ist. Somit entsteht eine dreh­ feste Verbindung.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kugelgewindetrieb der eingangs genannten Art derart weiter­ zubilden, daß eine besonders einfache und für beliebige Winkelstellung der Mutterkörper zueinander geeignete Fixierung derselben gegeben ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den beiden aneinander anliegenden Stirn­ flächen der Mutterkörper umlaufende Ringnuten angeordnet sind, die die Einschnitte oder Aus­ buchtungen in Umfangsrichtung untereinander ver­ binden, und daß der durch die Ringnuten und die Viel­ zahl der Einschnitte oder Ausbuchtungen sich ergebende, nach außen abgeschlossene Hohlraum zur Bildung des Verriegelungskörpers mit einer Vergußmasse gefüllt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Einschnitte oder Ausbuchtungen durch eine Riffelung oder sägezahnartige Ausbildungen der Grund- oder Seitenflächen der Ringnuten gebildet werden.

Bei der dargestellten Ausbildung der beiden Mutter­ körper an ihren aneinander anliegenden Stirnseiten ergibt sich ein zusammenhängender, außen abge­ schlossener Hohlraum mit Teilräumen in jedem der Mutterkörper, der durch Vergießen mit einer Vergußmasse, die aushärtet, gefüllt wird. Es entsteht dabei ein Verriegelungskörper, der formschlüssig in beiden Mutterkörpern verankert ist. Dies ist bei den verschiedensten relativen Winkelstellungen beider Mutterkörper zueinander möglich, da die Verankerungshohlräume bzw. die sich dabei am Verriegelungskörper ergebenden Verankerungsteile keine bestimmte Ausrichtung zueinander haben müssen, da das Vergießen erst nach der Verspannung der Mutterkörper zueinander erfolgt. Der Verriegelungskörper ist dadurch, daß er durch Vergießen eines geschlossenen Hohlraumes entsteht, korrosionsgeschützt. Es können auch von außen her keine Beschädigungen auftreten. Die Form­ schlußverbindung wird dadurch stabil, daß kein Teil des Verriegelungskörpers nach außen entweichen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be­ schrieben. Es stellt dar:

Fig. 1 die Auflage einer Kugel 7 bei einem Kugelgewindetrieb,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 die Einzelheit IV in Fig. 2,

Fig. 4 die Ansicht des Mutterkörpers 40 in Richtung der Pfeile V-V und

Fig. 5 der durch Ausfüllung der Ringnuten 33, 43 und der Bohrungen 34, 44 (Fig. 3) mit Vergußmasse ent­ stehende Verriegelungskörper 50.

Nach dem Stand der Technik wird ein Kugelgewinde­ trieb gebildet durch eine Spindel mit einer schraubenlinienförmig verlaufenden Nut, auf der ein mit einem Flansch versehener Mutterkörper angeordnet ist, der mit gleicher Steigung wie die Nut innen ebenfalls mit einer schrauben­ linienförmig umlaufenden Nut versehen ist. Die Nuten ergänzen sich zu einem Querschnitt annähernd kreisförmigen Kugelumlaufkanal. In einem Teil dieses Kanals, der einem vollen Umlauf des Kugelumlaufkanals entspricht, sind Kugeln angeordnet. Sie werden jeweils an einer Stelle entlang dieses Umlaufs durch ein Umlenkstück wieder an den Ausgangspunkt in dem Kugelumlaufkanal zurückgeführt.

Andere Umlenkeinrichtungen, z. B. über eine Bohrung im Mutterkörper (vgl. US-PS 28 44 044) sind ebenfalls möglich.

Eine Kugel 7 sitzt in einem Kugelumlauf­ kanal 6 derart, wie dies in Fig. 1 dar­ gestellt ist. Es ergibt sich eine 2-Punkt-Auflage.

Um einen spielfreien Lauf, wie er für CNC- Werkzeugmaschinen erforderlich ist, zu gewähr­ leisten, müssen Spindel und Mutterkörper, wie durch die Pfeile 9 und 9′ angedeutet, gegen­ einander verspannt sein. Dies erreicht man, wenn man, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei Mutter­ körper 30 und 40 auf einer Spindel 54 mit Nut 55 anordnet und gegeneinander verspannt. Der Mutterkörper 30 weist eine Nut 35, der Mutterkörper 40 eine Nut 45 auf. Dann entsteht in einem Kugelumlaufkanal 6 zwischen dem einen Mutterkörper und der Spindel das Bild nach Fig. 1. In dem anderen Kugelumlauf­ kanal zwischen dem anderen Mutterkörper und der Spindel 54 sind Mutterkörper und Spindel in entgegengesetzter Richtung verspannt. Von der Spannung beider Mutterkörper auf der Spindel 54 gegeneinander hängt das Spiel bei Bewegungsumkehr (Totgang) ab. Man kann also damit das Spiel des Laufs der Mutterkörper auf der Spindel einstellen, wobei selbstverständlich in Kauf genommen werden muß, daß mit zunehmender Spannung der beiden Mutterkörper gegeneinander auch das Antriebsdrehmoment größer wird, das erforderlich ist, um die Spindel relativ zu den beiden gegeneinander verspannten Mutterkörpern 30, 40 verdrehen.

Wie eingangs ausgeführt, besteht die Notwendigkeit, die beiden Mutterkörper 30 und 40 in der Position, in der sie im gewünschten Maß gegeneinander ver­ spannt sind, derart festzulegen, daß ein Lösen nicht mehr möglich ist. Diese Position entspricht einer ganz bestimmten Drehlage beider Mutter­ körper 30 und 40 zueinander. Diese soll fixiert werden.

Dazu ist folgendes vorgesehen:

In den beiden Stirnflächen 32 und 42 der Mutter­ körper 30 und 40 befinden sich jeweils auf der Innenseite, wie aus Fig. 3 zu ersehen, um­ laufende Ringnuten 33 bzw. 43. Von jeder dieser Ringnuten gehen in axialer Richtung eine Vielzahl von axialen Bohrungen 34 bzw. 44 aus. Entlang des Umfangs ist jede dieser Ringnuten 33 bzw. 43 mit mindestens zwei einander diametral gegenüberliegenden Einspritzöffnungen 15 bzw. 25 versehen, die zu den Ringnuten hin einen Kanal bilden.

Befinden sich die beiden Mutterkörper 30, 40 in der Position zueinander, in der sie fixiert werden sollen, dann wird der zusammenhängende Hohlraum, der teilweise durch die Ringnut 33, teilweise durch die Ringnut 43, sowie durch die Bohrungen 34 und 44 gebildet wird, durch Vergußmasse ausgefüllt. Das Einfüllen bzw. Einpressen oder Vergießen erfolgt durch die Einspritzöffnungen 15, 25. Die Vergußmasse härtet aus. Es entsteht ein aus Vergußmasse gebildeter Verriegelungskörper 50, wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Er besteht im wesentlichen aus einem Ring 51 (entsprechend den beiden miteinander fluchtenden Ringnuten 33, 43) und einer Vielzahl von ersten Verankerungs­ fingern 52, die durch das Eindringen der Vergußmasse in die Bohrungen des einen Mutter­ körpers entstehen, sowie ferner durch eine Vielzahl ebenfalls axial gerichteter weiterer Verankerungsfinger 53, die durch das Ein­ dringen der Vergußmasse in die axialen Bohrungen des anderen Mutterkörpers entstehen. Der ausge­ härtete Verriegelungskörper greift also mit den Verankerungsfingern formschlüssig in die Mutter­ körper ein. Er klebt also nicht nur an ihnen, sondern bildet praktisch in seiner Substanz eine Verriegelung, wobei die Lager der Verankerungs­ finger 52 (auf der einen Seite des Verriegelungs­ körpers 50) zu den Verankerungsfingern 53 (auf der anderen Seite des Verriegelungskörpers) durch die Drehposition der beiden Mutterkörper in der endgültigen und gewünschten Lage zueinander bestimmt ist. Der Verriegelungskörper entsteht erst durch das Vergießen im endgültigen Zustand, so daß nicht von vorn herein eine ganz bestimmte Stellung der Mutterkörper zueinander gegeben sein muß. Dies vereinfacht die Herstellung einer solchen Verriegelung im Vergleich zu den bekannten Verfahren ganz außerordentlich.

Die Einschnitte oder Ausbuchtungen, die im Ausführungsbeispiel durch die Bohrungen 34 und 44 gebildet werden, können auch andere Form haben. Wichtig ist, daß Verankerungsteile des Verriegelungskörpers entstehen, die in Umfangs­ richtung der Ringnuten an zugeordneten Druck­ flächen in den Mutterkörpern formschlüssig anliegen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Spieleinstellung einer Doppel­ mutter für einen Kugelgewindetrieb, bestehend aus einer Spindel mit schraubenlinienförmig um­ laufender Nut und zwei auf der Spindel angeordneten und mit ihren Stirnflächen aneinander anliegenden und gegeneinander verspannten Mutterkörpern, deren Innenbohrungen ebenfalls mit schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten versehen sind derart, daß sich die Nut in der Spindel und die Nuten in den Mutter­ körpern zu einem Kugelumlaufkanal ergänzen, in dem teilweise Kugeln angeordnet sind, die durch Umlenk­ einrichtungen rückgeführt werden, wobei die Mutter­ körper an ihren aneinander anliegenden Stirnflächen eine Vielzahl von in axialer Richtung verlaufenden Einschnitten oder Ausbuchtungen aufweisen, die in Umfangsrichtung Druckflächen darstellen und die zur formschlüssigen Fixierung der Mutterkörper zueinander einen Verriegelungskörper aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden aneinander anliegenden Stirnflächen (32, 42) der Mutterkörper (30, 40) umlaufende Ringnuten (33, 43) angeordnet sind, die die Einschnitte oder Ausbuchtungen (34, 44) in Umfangsrichtung untereinander ver­ binden, und daß der durch die Ringnuten (33, 43) und die Vielzahl der Einschnitte oder Aus­ buchtungen (34, 44) sich ergebende, nach außen abgeschlossene Hohlraum zur Bildung des Verriegelungs­ körpers (50) mit einer Vergußmasse gefüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einschnitte durch eine Riffelung oder sägezahnartige Ausbildung der Grund- oder Seitenfläche der Ringnuten (33, 43) gebildet werden.