DE3878219T2

DE3878219T2 - Servoschraubgetriebe mit kugelumlaufmutter.

Info

Publication number: DE3878219T2
Application number: DE8888118332T
Authority: DE
Inventors: Ralph W Mayfield
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1988-11-03
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2008-11-04
Also published as: US4864883A; DE3878219D1; EP0326657A3; JPH01210655A; EP0326657A2; EP0326657B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelumlaufmutter zur Verwendung mit einer Kugelschraube und, insbesondere, eine Kugelumlaufmutter, deren Kugeln von der Kugelspur an unterschiedlichen Orten der Kugelmutter entfernt und wieder zurückgeführt werden.
In einem Servo- Schraubgetriebe mit einer Kugelschraube, die sich durch eine Kugelmutter erstreckt, bei der die Kugeln in einer oder mehreren spiralförmigen Kerben oder Bahnen in der äußeren Fläche der Kugelschraube und der inneren Fläche der Kugelmutter verlaufen, verursacht eine Rotation der Kugelschraube oder der Kugelmutter eine Axialverschiebung des anderen Elements. Eine Endloskugelführung muß vorgesehen sein, um die Kugeln zurückzuführen.
Ein Mittel zum Zurückführen der Kugel ist die Vorsehung einer axialen Bohrung in der Kugelmutter für jeden endlosen Kugelumlauf. Bei einer doppelgängigen Kugelschraube, die zwei gesonderte spiralförmige Kerben oder Spuren hat, sind zwei axiale Bohrungen in der Kugelmutter vorgesehen. Das US-Patent 4.074.585 für Richaud u. a und das US-Patent 4.211.125 für Benton offenbart Beispiele für einen Rückführweg für die Kugeln mit einer axialen Bohrung.
Wenn die Kugeln durch eine axiale Bohrung in der Kugelmutter rückgeführt werden, muß die Kugel von der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube entnommen und sodann zu einem anderen Abschnitt der Spiralkerbe in der Kugel Schraube an denselben Ort zurückgeführt werden. Die Länge des Kugelwegs in der Kugelmutter muß derart sein, daß die Kugeln nur den Weg in der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube oder ein Vielfaches des Wegs in dem endlosen Kugelumlauf von dem Zeitpunkt laufen, in dem die Kugeln aus der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube entfernt sind, bis die Kugeln wieder in diese eingegeben sind. Die Anordnung führt zu einer Kugelmutter, deren Länge durch den Weg der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube bestimmt wird. Eine Vergrößerung des Wegs der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube vergrößert die Länge der Kugelmutter.
Eine Anordnung, die einen Rückführweg der Kugelmutter, die dem Weg in der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube gleich ist oder ein Vielfaches davon ist, ist die Verwendung einer externen Kugelrückführung. Beispiele derartiger externer Rückführungen sind in dem US-Patent 3.244.022 für Wysong, Jr. und US-Patent 4.612.817 für Neff gezeigt. Die externe Kugelrückführung ermöglicht das Entnehmen und Rückführen der Kugeln an unterschiedlichen Positionen auf der spiralförmigen Kerbe auf der Kugelschraube.
Die externe Kugelrückführungsanordnung hat jedoch denselben Typ eines externen Rohres. Das externe Rohr ragt üblicherweise über die Kugelmutter hinaus, wie beispielsweise in dem oben angegebenen Patent von Wysong. Jr., oder aber die Kugelmutter muß im Durchmesser viel größer sein als beispielsweise in dem oben erwähnten Patent von Neff. Das externe Kugelrückführungsrohr ist weiter locker.
Die Kugelmutter nach der vorliegenden Erfindung überwindet die erwähnten Probleme sowohl der inneren als auch der äußeren Kugelrückführungsanordnungen und hat den Vorteil der externen Kugelrückführungsanordnung insofern, als die Kugeln nicht zu denselben Ort der spiralförmigen Kerbe der Kugelschraube zurückgeführt werden an dem die Kugeln entnommen werden. Die vorliegende Erfindung erreicht dies durch das Ausbilden der Kugelmutter als innen hohles Element, das die Kugelschraube umgibt, und ein weiteres hohles Element, das das innere hohle Element umgibt und ein Kugelrückführungsmittel bildet, das vorzugsweise eine spiralförmige Kerbe ist, in einer der benachbarten Flächen der inneren und äußeren hohlen Elemente zum Rückführen der Kugel an jedem Ort der spiralförmigen Kerbe in der Kugelschraube. Die Kugelmutter muß sich nicht um mehr als eine Umdrehung der spiralförmigen Kerbe in der Kugelmutter erstrecken.
Die Kugelmutter der vorliegenden Erfindung ist insbesondere verwendbar mit einer Kugelschraube mit einer hohen spiralförmigen Kerbe, was eine schnelle Bewegung bewirkt. Diese hohe spiralförmige Kerbe hat ein hohes Verhältnis der Axialbewegung bei einer Umdrehung, so daß es erwünscht ist, daß die Kugelmutter eine minimale Länge hat.
Die Beschränkung der Länge der Kugelmutter ist insbesondere wichtig, wenn die Kugelmutter sich axial relativ zu der Kugelschraube bewegt, während der Relativdrehung zwischen der Kugelmutter und der Kugelschraube. Dies liegt daran, daß die Masse der Kugelmutter während ihrer Drehung bei ihrer axialen Wanderung mit der Größe zunimmt, so daß eine vergrößerte Länge der Kugelmutter eine erhöhte Schwerkraft bewirkt.
In der FR-A-1436798 wird ein Servo-Schraubgetriebe offenbart, mit: einer Kugelschraube mit wenigstens einer schraubenförmigen Kerbe in ihrer äußeren Fläche und einer Kugelmutter, die mit einem inneren hohlen Element versehen ist, das die Kugelschraube umgebend angeordnet ist und an seiner Innenfläche mit schraubenförmigen Kerben versehen ist, deren Anzahl derjenigen der schraubenförmigen Kerben in der Außenfläche der Kugelschraube entspricht, wobei jede der schraubenförmigen Kerben in der Innenfläche des inneren hohlen Elementes mit einer entsprechenden der schraubenförmigen Kerben in der Außenfläche der Kugelschraube zur Bildung einer Kugelbahn zusammenwirkt,
einer Mehrzahl von Kugeln, die in jeder der Kugelbahnen angeordnet sind,
einem äußeren hohlen Element, das das innere hohle Element umgebend angeordnet ist,
Rückführungsmitteln zwischen dem inneren und dem äußeren Element, deren Anzahl derjenigen der Kugelbahnen entspricht,
Verbindungsmitteln zum kontinuierlichen Verbinden jedes endes der Ballrückführungsmittel mit beabstandeten Abschnitten der Kugelbahnen zum Rückführen von Kugeln in die Kugelbahnen von dessen einem Abschnitt in einen anderen Abschnitt,
wobei die Verbindungsmittel für jedes der Rückführungsmittel aufweisen:
(i) ein erstes Transferelement, das auf einem der hohlen Elemente, das kontinuierlich mit dem einen Ende der Rückführungsmittel kommuniziert, gestützt ist, wobei ein Abschnitt der Kugelbahn eine Bewegung der Kugeln zwischen diesen erlaubt, und
ii einem zweiten Transferelement, das auf einem der hohlen Elemente, die kontinuierlich mit dem anderen Ende der Kugelrückführungsmittel kommunizieren, gestützt ist, und wobei ein anderer Abschnitt der Kugelbahn eine Bewegung der Kugeln zwischen diesen erlaubt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kugelrückführung für eine Hochgeschwindigkeitskugelschraube zu schaffen, die ohne unnötige Komplikation gefertigt und relativ einfach montiert werden kann.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Endansicht eines Servo-Schraubgetriebes mit einer sich durch eine Kugelmutter erstreckenden Kugelschraube nach der vorliegenden Erfindung entlang der Linie 1-1 von Fig. 3,
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer Kugelmutter der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine Längsschnittansicht des Servo- Schraubgetriebes von Fig. 1,
Fig. 4 eine Endansicht eines Endes eines äußeren hohlen Elements der Kugelmutter,
Fig. 5 eine Endansicht auf das andere Ende des äußeren Spurenelements der Kugelmutter,
Fig. 6 eine Endansicht auf das eine Ende eines inneren hohlen Elements der Kugelmutter,
Fig. 7 ein vergrößerte perspektivische Ansicht des äußeren Elements der Kugelmutter,
Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Kugelkonnektor, der verwendet wird zum Richten der Kugeln zwischen den spiralförmigen Kerben in einem inneren hohlen Element der Kugelmutter und der Kugelschraube und einer spiralförmigen Kerbe in einem äußeren hohlen Element der Kugelmutter und Abschnitte der schraubenförmigen Kerben und der Kugeln zeigt, die mit dem Kugelkonnektor zusammenwirken,
Fig. 9 eine Endansicht des Kugelkonnektors von Fig. 8 entlang der Linie 9-9 von Fig. 8,
Fig. 10 eine Ansicht auf den Kugelkonnektor von Fig. 8 von unten gesehen,
Fig. 11 eine Endansicht auf den Kugelkonnektor von Fig. 8 entlang der Linie 11-11 von Fig. 8,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Endes eines äußeren hohlen Elements der Kugelmutter, und
Fig. 13 eine teilweise Schnittansicht eines Abschnitts des Kugelkonnektors von Fig. 8.
Es wird jetzt auf die Zeichnungen Bezug genommen. Fig. 1 zeigt ein Servo-Schraubsystem 10 mit einer Kugelschraube 11, die sich durch eine Kugelmutter 12 erstreckt. Entweder die Kugelschraube 11 oder die Kugelmutter 12 ist fixiert, während sich das andere Element in axialer Richtung entlang der Achsenmittellinie der Kugelschraube 11 bewegt während einer relativen Drehung zwischen diesen.
Die Kugelschraube 11 wird durch ein geeignetes (nicht gezeigtes) Antriebsmittel in bekannter Weise derart angetrieben, daß die Kugelschraube 11 gedreht wird. Bei einer Fixierung der Kugelschraube 11 gegen eine axiale Vorwärtsbewegung treibt die Drehung der Kugelschraube 11 relativ zu der Kugelmutter 12 die Kugelmutter 12 entlang der Mittellinie der Kugelschraube 11.
Die Kugelmutter 12 weist ein inneres hohles Element 14 (siehe Fig. 3), das die Kugelschraube 11 umgibt, und ein äußeres hohles Element 15, das das innere hohle Element 14 umgibt, auf. Das innere hohle Element 14 und das äußere hohle Element 15 sind miteinander durch (nicht gezeigte) feste Schrauben gesichert, die sich durch diametral angeordnete Gewindelöcher 16 (siehe Fig. 2 bis 5 und 12) in dem äußeren hohlen Element 15 erstrecken.
Die Kugelschraube 11 (siehe Fig. 3) ist eine doppelgängige Kugelschraube, sie hat also zwei gesonderte schraubenförmige Kerben oder Bahnen 17 und 18. Das innere hohle Element 14 der Kugelmutter 12 hat eine innere Fläche 19, die mit schraubenförmigen Kerben 20 und 21 ausgebildet ist, zum Zusammenwirken mit den schraubenförmigen Kerben 17, bzw. 18 in der Kugelschraube 11.
Eine Mehrzahl von Kugeln 22 ist in den schraubenförmigen Kerben 11 und 20 angeordnet, um eine Antriebsbeziehung zwischen diesen während einer Relativdrehung zueinander zu schaffen. Eine Mehrzahl von Kugeln 23 ist in den schraubenförmigen Kerben 18 und 21 vorgesehen, um eine Antriebsbeziehung zwischen diesen während einer Relativbewegung zueinander zu bewirken.
Die Kugeln 22 müssen in einem Endloskugelumlauf 24 von dem einen Abschnitt der schraubenförmigen Kerbe 17 in der Kugelschraube 11 und der zusammenwirkenden schraubenförmigen Kerbe 20 in dem inneren hohlen Element 14 zu einem anderen Abschnitt der schraubenförmigen Kerbe 17 in der Kugelschraube 11 und der zusammenwirkenden schraubenförmigen Kerbe 20 in den inneren hohlen Element 14 rückgeführt werden. Entsprechend müssen die Kugeln 22 in einem Endloskugelumlauf 25 (siehe Fig. 7) zwischen ähnlichen Abschnitten der schraubenförmigen Kerbe 18 (siehe Fig. 3) der Kugelschraube 11 und der zugehörigen schraubenförmigen Kerbe 21 in dem inneren hohlen Element 14 rückgeführt werden.
Der Endloskugelumlauf 24 weist einen Kugelkonnektor 26 zum Übertragen der Kugeln 22 von einem Abschnitt der schraubenförmigen Kerbe 17 in der Kugelschraube 11 und der zugehörigen schraubenförmigen Kerbe 20 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14 zum einen Ende 27 (siehe Fig. 2) einer schraubenförmigen Kerbe 28 in einer ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 der Kugelmutter 12 auf. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, erstreckt sich die schraubenförmige Kerbe 28 um etwas mehr als 180º der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15.
Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2) ruht auf einem bogenförmigen Abschnitt 30, der sich von einer zweiten Innenfläche 32 des äußeren hohlen Elements 15 der Kugelmutter 12 erstreckt. In Fig. 4 ist gezeigt, daß sich der bogenförmige Abschnitt 30 zwischen zwei erhabenen Abschnitte 32 und 33 erstreckt, die relativ zu dem bogenförmigen Abschnitt 30 auf der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 benachbart seinem Ende 34 (siehe Fig. 2) erstreckt. In Fig. 4 ist gezeigt, daß die erste Innenfläche 29 einen kleineren Durchmesser als die zweite Innenfläche 31 hat und fest in einer Außenfläche 35 (siehe Fig. 6) des inneren hohlen Elements 14 eingepaßt ist.
Das andere Ende 36 der schraubenförmigen Kerbe 28 (siehe Fig. 7) kommuniziert über einen weiteren der Kugelkonnektoren 26 (siehe Fig. 2) mit einem anderen Abschnittder schraubenförmigen Kerbe 17 (siehe Fig. 3) in der Kugelschraube 11 und der zugehörigen schraubenförmigen Kerbe 20 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14. Der Kugelkonnektor 26, der die Kugeln 22 zwischen dem Ende 36 (siehe Fig. 7) der schraubenförmigen Kerbe 28 und einem weiteren Abschnitt der schraubenförmigen Kerbe 17 (siehe Fig. 3) in der Kugelschraube 11 und der zugehörigen schraubenförmigen Kerbe 20 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14 überträgt, ruht auf einem bogenförmigen Abschnitt 37 (siehe Fig. 5), der sich von der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 benachbart dem anderen Ende 38 (siehe Fig. 2) erstreckt.
Der bogenförmige Abschnitt 37 (siehe Fig. 5) erstreckt sich von einem erhabenen Abschnitt 39 auf der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 zu einem erhabenen Abschnitt 40 auf der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15. Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2) ist dem erhabenen Abschnitt 39 (siehe Fig. 5) benachbart angeordnet.
Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2), der durch den bogenförmigen Abschnitt 30 getragen wird, ist weiter in einem Schlitz 41 in einem Ende 42 des inneren hohlen Elements 14 angeordnet. Der Kugelkonnektor 26, der auf einem bogenförmigen Abschnitt 37 (siehe Fig. 5) des äußeren hohlen Elements 15 getragen ist, ist in einem Schlitz 43 (siehe Fig. 2) in einem Ende 44 des inneren hohlen Elements angeordnet. Jeder der Kugelkonnektoren 26 ist in den Schlitzen 41 und 43 auf dieselbe Weise angeordnet, so daß die Anordnung des Kugelkonnektors 26 in dem Schlitz 41 beschrieben werden wird, wobei die für den Schlitz 43 entsprechend wäre.
Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 8) weist einen ersten Abschnitt 50 mit einer Innenfläche 51, die mit demselben Krümmungsradius wie die Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14 ausgebildet ist, auf. Die Endflächen 52 und 53 des ersten Abschnitts 50 sind mit demselben Winkel wie der Schlitz 41 in dem inneren hohlen Element 14 ausgebildet, so daß die Endflächen 52 und 53 gegen Endwände 54 bzw. 55 des Schlitzes 41 anstoßen, wodurch die Innenfläche 51 des ersten Abschnitts 50 eine sanfte Fortsetzung der Innenfläche l9 des inneren hohlen Elements 14 bildet.
Der erste Abschnitt 50 hat einen zweiten Abschnitt 56, der mit diesem einstückig ist und sich von diesem nach oben erstreckt. Der zweite Abschnitt 56 hat einen gekrümmten Teil 57, der sich in die schraubenförmige Kerbe 17 in der Kugelschraube 11 erstreckt. Der zweite Abschnitt 56 hat eine gekrümmte Fläche 58, die als Fortsetzung der schraubenförmigen Kerbe 17 in der Kugelschraube 11 ausgebildet ist, um die Führung der Kugeln 22 zu unterstützen, die von dem gekrümmten Teil 57 zwischen der gekrümmten Fläche 58 des zweiten Abschnitts 56 und eine gekrümmte Fläche 58 eines dritten Abschnitts 60 des Kugelkonnektors 26 abgelenkt werden.
Die gekrümmte Fläche 59 des dritten Abschnitts 60 ist im wesentlichen mit der gekrümmten Fläche 58 des zweiten Abschnitts 56 konzentrisch, so daß sie von dieser einen gleichbleibenden Abstand hat. Die gekrümmte Fläche 59 des dritten Abschnitts 60 ist eine Fortsetzung der schraubenförmigen Kerbe 20 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14. Die Kugeln 22 können so leicht in den Kugelkonnektor 26 rollen.
Der erste Abschnitt 50 (siehe Fig. 9) des Kugelkonnektors 26 hat eine gekrümmte Fläche 61 zum Tragen der Kugeln 22 (siehe Fig. 8), wenn sie zwischen der gekrümmten Fläche 58 (siehe Fig. 9) des zweiten Abschnitts 56 und der gekrümmten Fläche 59 des dritten Abschnitts 60 des Kugelkonnektors 26 laufen. Die Flächen 58, 59 und 61 wirken so zur Bildung einer Kugelpassage 62 in dem Kugelkonnektor 26.
Der dritte Abschnitt 60 (siehe Fig. 8) des Kugelkonnektors 26 hat eine gebogene Fläche 63, die gegen die zweite Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 anstößt und eine flache Fläche 64 (siehe Fig. 9), die an dem Bogenabschnitt 30 (siehe Fig. 4) des äußeren hohlen Elements 15 ruht. Der erste Abschnitt 50 (siehe Fig. 10) hat eine geschwungene Fläche 65, die gegen die erste innere Fläche 29 (siehe Fig. 4) des äußeren Elements 15 unmittelbar unterhalb des Bogenabschnitts 30 anstößt.
Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 11) hat eine vorstehende Kante 66, die auf dem Bogenabschnitt 30 (siehe Fig. 2) des äußeren Kugelelements 15 benachbart dem ende 27 der schraubenförmigen Kerbe 28 ruht. Der zweite Abschnitt 26 (siehe Fig. 11) des Kugelkonnektors 26 hast eine geschwungene Fläche 67 an dem Ende der geschwungenen Fläche 58 (siehe Fig. 8), um mit dem Ende 27 (siehe Fig. 2) der schraubenförmigen Kerbe 28 in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 zusammenzuwirken. Dies wird bei dem erwünschten sanften Einlaufen der Kugel 22 (siehe Fig. 3) in die schraubenförmige Kerbe 28 (siehe Fig. 2) in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 mit. Der dritte Abschnitt 60 (siehe Fig. 11) des Kugelkonnektors 26 hat ein Ende 68, das mit einer geschwungenen Fläche 69 (siehe Fig. 13) ausgebildet ist, um mit dem Ende 27 (siehe Fig. 2) der schraubenförmigen Kerbe 28 in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements zusammenzuwirken.
Wenn eine Unterlegscheibe 74 an dem äußeren hohlen Element 15 angeordnet und mit dem erhabenen Abschnitt 32 und 33 (siehe Fig. 4) mittels Schrauben 75 (siehe Fig. 2) gesichert wird, die sich in Gewindebohrungen 76 (siehe Fig. 4) und 77 in den angehobenen Abschnitten 32 und 33 erstrecken, wird der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2) in der gewünschten Position gehalten. Die Unterlegscheibe wird erst angebracht, nachdem das innere hohle Element 14 an dem äußeren hohlen Element 15 mittels der Feststellschrauben befestigt ist. Die Unterlegscheibe 74 wirkt mit dem Kugelkonnektor 26 zusammen, um die Kugelpassage 62, die durch die Flächen 58 (siehe Fig. 9), 95 und 61 gebildet wird.
Der Kugelkonnektor 26, der in dem Schlitz 43 (siehe Fig. 2) in dem Ende des inneren hohlen Elements 14 angeordnet ist, wird entsprechend mittels eines Abstandhalters 78 (siehe Fig. 2) in Position an dem Bogenabschnitt 37 gehalten. Eine Unterlegscheibe 79 ist an den erhabenen Abschnitten 39 (siehe Fig. 5) und 40 an der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 mittels Schrauben 30 (siehe Fig. 2) gesichert, die sich in Gewindebohrungen 81 (siehe Fig. 5) und 82 in den erhabenen Abschnitten 39 bzw. 40 erstrecken.
Der endlose Kugelumlauf 29 (siehe Fig. 7) weist den Kugelkonnektor 36 (siehe Fig. 3) zum Transferieren der Kugeln 23 von der schraubenförmigen Kerbe 18 in die Kugelschraube 11 und die zugehörige schraubenförmige Kerbe 21 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14 zu einem Ende 85 (siehe Fig. 7) einer schraubenförmigen Kerbe 86 in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 der Kugelmutter 12 auf. Die schraubenförmige Kerbe 86 erstreckt sich um etwas mehr als 180º der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15.
Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2) ruht auf einem Bogenabschnitt 87 (siehe Fig. 4), der sich von der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 der Kugelmutter 12 erstreckt. Der Bogenabschnitt 87 erstreckt sich zwischen zwei erhabenen Abschnitten 32 und 33 auf der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 benachbart dem Ende 34 (siehe Fig. 2).
Das andere Ende 88 der schraubenförmigen Kerbe 86 (siehe Fig. 12) kommuniziert über einen anderen der Kugelkonnektoren 26 (siehe Fig. 8) mit einem anderen Abschnitt der schraubenförmigen Kerbe 18 (siehe Fig. 3) in der Kugelschraube 11 und der zugehörigen schraubenförmigen Kerbe 21 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14. Der Kugelkonnektor 26, der die Kugeln 23 zwischen dem Ende 88 (siehe Fig. 12), der schraubenförmigen Kerbe 86 und einem weiteren Abschnitt der schraubenförmigen Kerbe 18 (siehe Fig. 3) in der Kugelschrauben 11 und der zugehörigen schraubenförmigen Kerbe 21 in der Innenfläche 19 des inneren hohlen Elements 14 überträgt, ruht auf einem Bogenabschnitt 18 (siehe Fig. 5) der sich von der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 benachbart dem anderen Ende 83 (siehe Fig. 2) zu erstreckt.
Der Bogenabschnitt 89 (siehe Fig. 5) erstreckt sich von dem erhabenen Abschnitt 39 der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 zu dem erhabenen Abschnitt 40 auf der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohien Elements 15. Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2) ist benachbart dem erhabenen Abschnitt 40 angeordnet (siehe Fig. 5).
Der Kugelkonnektor 26 (siehe Fig. 2), der durch den Bogenabschnitt 87 benachbart dem erhabenen Abschnitt 33 gestützt wird, ist auch mit einem Schloß 90 in dem Ende 42 des inneren hohlen Elements 14 angeordnet. Der Kugelkonnektor 26, der auf dem Bogenabschnitt 89 (siehe Fig. 5) benachbart dem erhabenen Abschnitt 40 gestützt wird, ist in einem Schlitz 91 (siehe Fig. 2) in dem Ende 44 des inneren hohlen Elements 14 angeordnet. Jeder der Kugelkonnektoren 26 ist in den Schlitzen 90 und 91 auf dieselbe Weise wie der Kugelkonnektor 26 in dem Schlitz 41 angeordnet, wie dies in den Figuren beschrieben worden ist.
Die Stützen 41 und 90 sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Schlitze 43 und 91 sind einander gegenüberliegend angeordnet, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Schlitze 41 und 43 haben einen Winkel zueinander von weniger als 180º. Die Schlitze 90 und 91 sind weniger als 180º voneinander und haben denselben Abstand voneinander wie die Schlitze 41 und 43.
Wenn die Unterlegscheibe 74 (siehe Fig. 2) in dem äußeren hohlen Element 15 positioniert und mittels der Schrauben 75 an den erhabenen Abschnitten 32 und 33 gesichert ist, halten die Unterlegscheiben den Kugelkonnektor 26, der auf dem bogenförmigenn Abschnitt benachbart dem erhabenen Abschnitt 33 gestützt ist, in der gewünschten Position. Die Unterlegscheibe 74 wird mit dem Kugelkonnektor 26 zusammenwirken, um die Kugelpassage 62, die in diesen durch die Flächen 58, 59 (siehe Fig. 9) und 61 zwischen dem Ende 85 (siehe Fig. 7) der schraubenförmigen Kerbe 86 und dem Bogenabschnitt 87 gebildet wird, zu schließen.
Wenn der Abstandhalter 78 (siehe Fig. 2) und die Unterlegscheibe 79 an den erhabenen Abschnitten 39 (siehe Fig. 5) und 40 mittels der Schrauben 80 (siehe Fig. 2) gesichert ist, hält der Abstandhalter 78 den Kugelkonnektor 26, der auf dem oberen Abschnitt 89 (siehe Fig. 5) zu benachbart dem erhabenen Abschnitt 50 gestützt ist, in der gewünschten Position. Der Abstandhalter 78 (siehe Fig. 2) wirkt mit dem Kugelkonnektor 26 zusammen, um die Kugelpassage 62, die in dieser durch die Flächen 58, 59 (siehe Fig. 9) und 61 zwischen dem Ende 88 (siehe Fig. 12) der schraubenförmigen Kerbe 86 und dem bogenförmigen Abschnitt 89 gebildet wird, zu schließen.
Obwohl die Kugelschraube 11 (siehe Fig. 3) als doppelgängieg Kugelschraube gezeigt und beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Kugelschraube eine eingängige Kugelschraube sein kann oder mehr als zwei schraubenförmige Kerben 17 und 18 haben kann. Die Kugelmutter wird dieselbe Anzahl wie die schraubenförmigen Kerben 28 (siehe Fig. 7) und 86 in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 haben wie die Kugelschraube 11 (siehe Fig. 3). Wenn die Kugelschraube 11 eine eingängige Kugelschraube ist, hat das äußere hohle Element 15 nur eine der schraubenförmigen Kerben 28 (siehe Fig. 7) und 86.
Keine der schraubenförmigen Kerben in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 wird sich für eine vollständige Drehung erstrecken. Es ist bevorzugt, daß sie sich nur über etwas mehr als 180º erstrecken. Wenn die Kugelschraube 11 (siehe Fig. 3) drei schraubenförmige Kerben statt der beiden schraubenförmigen Kerben 17 und 18 hat, werden beispielsweise die drei schraubenförmigen Kerben in der ersten Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 derart ausgeformt, daß jede von der anderen um einen gleichen Winkelbetrag ausläuft. Beispielsweise wird, wenn die erste Innenfläche 29 des äußeren hohlen Elements 15 drei schraubenförmige Kerben hat, sich jede über weniger als eine halbe Umdrehung erstrecken.
Obwohl die Kugelschraube 11 bei einer Verwendung mit nur einer Kugelmutter 12 gezeigt worden ist, versteht es sich, daß auch zwei Kugelmuttern wie eine geflanschte Kugelmutter und eine wandernde Kugelmutter, die miteinander verbunden sind, wie dies in dem US-Patent 4.667.869 gezeigt ist, verwendet werden können. Wenn die Kugelmutter die mit einem Flansch versehene Kugelmutter und eine Wanderkugelmutter aufweist, haben die mit einem Flansch versehene Kugelmutter und die wandernde Kugelmutter dieselbe Anordnung sowohl des inneren hohlen Elements und des äußeren hohlen Elements auf dieselbe Weise, wie dies bezüglich der Kugelmutter 12 beschrieben ist.
Obwohl das äußere hohle Element 15 der Kugelmutter 12 als mit schraubenförmigen Kerben 28 und 86 (siehe Fig. 12) versehen gezeigt und beschrieben worden ist, die in der ersten Innenfläche 29 und den Bogenabschnitten 30 (siehe Fig. 4) , 37 (siehe Fig. 5) , 87 (siehe Fig. 4) und 89 (siehe Fig. 5) gezeigt worden ist, als von der zweiten Innenfläche 31 des äußeren hohlen Elements 15 gestützt, versteht es sich, daß das innere hohle Element l4 (siehe Fig. 2) die Außenfläche 35 haben könnte, die mit den schraubenförmigen Kerben 28 und 86 (siehe Fig. 12). Dies würde erfordern, daß die Bogenabschnitte 30 (siehe Fig. 4) , 37 (siehe Fig 5) , 87 (siehe Fig. 4) und 89 (siehe Fig. 5) auch auf der Außenfläche 35 des inneren hohlen Elements ausgebildet sind. Dies würde es erforderlich machen, daß die Kugelkonnektoren 26 auf unterschiedliche Weise ausgebildet sind, um die Kugeln 22 (siehe Fig. 3) und 23 sanft zwischen den schraubenförmigen Kern 28 und 86 (siehe Fig. 12) und den schraubenförmigen Kernen 17 (siehe Fig. 3) und 18 in der Kugelscharube 11 und den zugehörigen schraubenförmigen Kerben 20 und 21 in den inneren Bodenelement 14 zu übertragen.
Entsprechend können entweder das innere hohle Element 14 oder das äußere hohle Element 15 die Kugelrückführungsanordnung haben. Es ist lediglich erforderlich, daß es an der Fläche des inneren hohlen Elements 14 oder des äußeren hohlen Elements 15 benachbart dem anderen inneren hohlen Element 14 und dem äußeren hohlen Element 15 ist.
Es versteht sich, daß die Kugeln 22 und 23 in einer Richtung entlang der schraubenförmigen Kerbe 28 und 86 (siehe Fig. 12) übertragen werden können. Die Beschreibung der Kugel 22 (siehe Fig. 3) und 23, die sich in eine Richtung bewegen, ist lediglich beispielhaft, da sich die Kugeln 22 und 23 in entgegengesetzte Richtung drehen können, wenn die Kugelschraube 11 und die Kugelmutter 12 ein Relativdrehung in entgegengesetzter Richtung haben.
Obwohl die Rückführung der Kugeln 22 durch die schraubenförmige Kerbe 28 und die Rückführung der Kugeln 23 durch die schraubenförmige Kerbe 86 (siehe Fig. 12) gezeigt und beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Rückführungsmittel nicht eine schraubenförmige Kerbe sein müssen. Jeder andere geeignete Rückführungsweg für die Kugeln 22 (siehe Fig. 3) und 23 kann verwendet werden.
Die Länge der Kugelmutter 12 ist lediglich durch die Belastbarkeit und die gewünschte Zufuhrrate bestimmt. Die Kugelmutter 12 muß nicht eine Länge haben, die einem Mehrfachen einer Umdrehung der schraubenförmigen Kerben 17 und 18 in der Kugelschraube 11 entspricht, um eine geeignete Kugelrückführungsanordnung zu haben. Die Kugelkonnektoren 26 können als gleichartig betrachtet werden einer Umdrehung jeder der schraubenförmigen Kerbe 17 und 18 in der Kugelschraube 11.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß kein äußeres Rohr erforderlich ist, um die Kugeln zwischen zwei Abschnitte in einer schraubenförmigen Kerbe in einer Kugelscharube zuzuführen, ohne zu derselben Position an einem Weg der schraubenförmigen Kerbe in der Kugelschraube oder einem Vi*elfachen davon zurückzukehren. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß der Kugelrückführungsabschnitt minimiert ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, daß sich der Kugelrückführweg für eine volle Umdrehung der schraubenförmigen Kerbe in der Innenfläche der Kugelmutter erstreckt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, daß die Kugeln an dem selben Ort der Kugelmutter entnommen und eingesetzt werden.

Claims

1. Servo-Schraubgetriebe, mit:

einer sich axial erstreckenden Kugelschraube (11) mit wenigstens einer schraubenförmigen Kerbe (17, 18) in ihrer äußeren Fläche und einer Kugelmutter (12), die mit einem inneren hohlen Element (14) versehen ist, das die Kugelschraube (14) umgebend angeordnet ist und an seiner Innenfläche (19) mit schraubenförmigen Kerben (20, 21) versehen ist, deren Anzahl derjenigen der schraubenförmigen Kerben (17, 19) in der Außenfläche der Kugelschraube (11) entspricht, wobei jede der schraubenförmigen Kerben (20, 21) in der Innenfläche (19) des inneren hohlen Elementes (14) mit einer entsprechenden der schraubenförmigen Kerben (17, 18) in der Außenfläche der Kugelschraube (11) zur Bildung einer Kugelbahn zusammenwirkt ;

einer Mehrzahl von Kugeln (22, 23), die in jeder der Kugelbahnen angeordnet sind;

einem äußeren hohlen Element (15), das das innere hohle Element (14) umgebend angeordnet und an diesem befestigt ist;

Rückführungsmitteln (28, 86) zwischen dem inneren und dem äußeren Element (14, 15), deren Anzahl derjenigen der Kugelbahnen entspricht;

Verbindungsmitteln (26) zum kontinuierlichen Verbinden jedes Endes jeder der Ballrückführungsmittel (28, 86) mit beabstandeten Abschnitten der Kugelbahnen zum Rückführen von Kugeln (22, 23) in die Kugelbahnen von dessen einen Abschnitt in einen anderen Abschnitt,

wobei das Kommunikationsmittel für jedes der Rückführungsmittel aufweist:

(i) ein erstes Transferelement (26), das auf einem der hohlen Elemente, das kontinuierlich mit dem einen Ende (27) der Rückführungsmittel kommuniziert, gestützt ist, wobei sich ein Abschnitt der Kugelbahn eine Bewegung der Kugeln (22) zwischen diesen erlaubt; und

(ii) einem zweiten Transferelement (26), das auf einem der hohlen Elemente, die kontinuierlich mit dem anderen Ende (26) der Kugelrückführungsmittel (28) kommunizieren, gestützt ist, und wobei ein anderer Abschnitt der Kugelbahn eine Bewegung der Kugel zwischen diesen erlaubt,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Transferelement (26) gekrümmte äußere Flächen (58, 59, 61) aufweist, die eine Kugelpassage (62) schaffen, die an der axialen äußeren Fläche des Transferelements geöffnet ist, wobei das Transferelement in Beziehung zu dem hohlen Element durch ein Halteelement (74) an Ort und Stelle gehalten wird, das mit den gekrümmten Flächen (58, 59, 61) des Transferelements (26) zusammenwirkt, um die Ballpassage (62) zu schließen.

2. Servo-Schraubgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Transferelement (26) bei einer derartigen Verspannung mit dem hohlen Element innerhalb eines Schlitzes (41, 43; 90, 91) in dem inneren hohlen Element (14) angeordnet ist.

3. Servo-Schraubengetriebe nach Anspruch 2, wobei jedes Paar von Schlitzen (41, 90; 43, 91) an einem Ende der Kugelmutter einander diametral gegenüberliegen.

4. Servo-Schraubgetriebe nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die Schlitze (41; 43) an einem Ende (27) des Ballrückführmittels mit weniger als 180º zu den Schlitzen (90; 91) an dem anderen Ende (63) der Ballrückführmittel angeordnet sind.

5. Servo-Schraubgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Rückführungsmittel in dem äußeren hohlen Element (15) angeordnet ist und die Transferelemente (26) durch das äußere hohle Element gestützt werden.