DE4114082A1

DE4114082A1 - Rollengewindetrieb

Info

Publication number: DE4114082A1
Application number: DE19914114082
Authority: DE
Inventors: Juergen Oetjen
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-08-27
Also published as: FR2673255A1; CH685571A5; FR2673255B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollengewindetrieb mit einer auf ihrer Außenfläche mit Gewinde versehenen Spindel, mit einem Mutternkörper, der eine profilierte Bohrung aufweist, die im Durchmesser größer bemessen ist als die Spindel, und mit mehreren umfangsverteilt zwischen der Spindel und dem Mutternkörper angeordneten Profilrollen, deren Profil sowohl mit dem Gewinde der Spindel als auch dem Profil des Mutternkörpers in Eingriff ist, und wobei die Profilrollen einander gegenüber auf Umfangsabstand synchronisiert rotierend gehalten sind und die Gewindespindel zur Verstellung des Mutternkörpers antreibbar ist.

Ein derartiger Rollengewindetrieb ist beispielsweise in der Firmendruckschrift "Rollengewindetriebe" der Firma INA Lineartechnik oHG, Art.-Nr. 204 643-1/RGT D 08.89 10 be schrieben. Diese werden zur Bewegung von Maschinenteilen, beispielsweise für Bearbeitungsmaschinen eingesetzt, bei denen ein Bearbeitungswerkzeug entlang einer Führungslauf bahn bewegt wird. Auf die Spindel einwirkende Axial schwingungen werden auf den verstellbaren Mutternkörper übertragen. Von diesem wiederum folgt eine Übertragung der Schwingungen auf das zu verstellende Werkzeug. Die an das Werkzeug weitergeleiteten Erschütterungen können zu Unge nauigkeiten in der Bearbeitung hinsichtlich Oberflächen güte und Positioniergenauigkeit führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenge windetrieb zu schaffen, bei dem auf eines der beiden be teiligten Bauteile, nämlich die Spindel oder den Muttern körper, einwirkende Schwingungen nicht oder wesentlich reduziert auf das andere Bauteil übertragen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Mutternkörper ein Dämpfungselement zugeordnet ist, welches mit einer Bohrung, die mit Gewinde versehene Außenfläche der Spindel mit einem engen Laufspalt umschließt, und daß der Laufspalt über einen Zuleitungskanal mit einer Däm pfungsflüssigkeit versorgbar ist, wobei die Bohrung des Dämpfungselementes mit Gewinde versehen ist, dessen Flanken um den Laufspalt zu den Flanken des Gewindes der Spindel beabstandet sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß Schwingungen, die auf eines der beiden Bauteile ausgeübt werden, auf das andere Bauteil nur gedämpft übertragen werden. Zwischen der als Gewindegänge profilierten Außenfläche des Gewinde abschnittes der Spindel und des der Bohrung ergibt sich ein enger Parallelspalt. Bei der axialen Bewegung der Teile einander gegenüber tritt eine dämpfende Quetschwir kung (Squeeze-Effekt) in den Spalten bezüglich der Dämpfungsflüssigkeit ein. Die Schwingungsdämpfung macht sich beim Einsatz eines Rollengewindetriebes, beispiels weise in Bearbeitungsmaschinen, positiv auf die Ober flächengüte der zu bearbeitenden Teile sowie hinsichtlich der Standzeit von Werkzeugen bemerkbar. Ein weiterer Vor teil besteht darin, daß beispielsweise bei einer Über lastung das Gewinde der Bohrung selbst in Kontakt zu dem der Spindel kommt und damit eine Beschädigung der der Übertragung der Axialbewegung dienenden Bauteile, bei spielsweise der Profilrollen, verhindert wird. Darüber hin aus wirkt der Laufspalt auch als Abdichtung für den Innen raum des Mutternkörpers, in welchem die Profilrollen untergebracht sind. Aufgrund der eng beieinanderliegenden Windungen des Gewindes von Spindel und Dämpfungselement und des symmetrischen Aufbaus des Gewindeprofils ergibt sich über die gesamte Verstellänge ein konstantes Dämpfungsverhalten. Da es sich darüber hinaus um Gewinde mit relativ geringer Tiefe der Gewindegänge handelt, wird auch ein wirksamer Spalt für die Dämpfung gebildet. Darüber hinaus bilden die Windungen ein Reservoir an Dämpfungsflüssigkeit.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, das Dämpfungs element einstückig mit dem Mutternkörper auszubilden. Es ist jedoch auch möglich, das Dämpfungselement als separa tes Bauteil zu gestalten und am Mutternkörper zentriert, aber drehverstellbar anzubringen. Hierdurch ist eine nachträgliche genaue Einstellung des Dämpfungselementes und damit des Dämpfungsspaltes mit seinem Gewinde gegenüber dem Gewinde der Spindel durch Verdrehung möglich.

Um eine wirksame Dämpfung zu erzielen, ist der Laufspalt in einer Größenordnung von 0,003 mm bis 0,02 mm ausgelegt. Je kleiner der Dämpfungsspalt ist, desto größer wird die Dämpfung.

In weiterer Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgeschla gen, als Dämpfungsflüssigkeit das zur Schmierung des Rollengewindetriebes vorgesehene Schmieröl oder Gleitbahn öl zu nutzen.

Vorzugsweise erfolgt die Versorgung mit Dämpfungsflüssig keit über eine Versorgungseinheit, die mit dem Zuleitungs kanal verbunden ist. Weil nur äußerst wenig Dämpfungs flüssigkeit aus dem Laufspalt herausgepreßt wird, wird eine Schmierung bzw. Zufuhr in zeitlichen Abständen als Impulse ausreichen.

Ein besonders günstiges Verhalten im Falle von Überbean spruchungen ergibt sich mit einem Dämpfungselement, das aus Messing besteht. Hierdurch wird eine Beschädigung des Gewindes der Spindel auch dann vermieden, wenn das Däm pfungselement mit diesem in Kontakt kommt.

Bevorzugt ist der Zuleitungskanal mittig der Längser streckung der Bohrung angeordnet. Hierdurch wird für beide Bewegungsrichtungen eine symmetrische Gestaltung des Däm pfungsverhaltens erreicht.

Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl bei Rollenge windetrieben, bei denen die Profilrollen mit umlaufenden parallelen Nuten versehen sind, als auch bei solchen, bei denen die Profilrollen mit einem zum Gewinde der Spindel passenden Gewinde versehen sind, anwendbar.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele sowie der schema tische Aufbau eines Rollengewindetriebes sind in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Rollengewinde triebs,

Fig. 2 die entlang der Spindel bewegbare Einheit aus Mutternkörper und Dämpfungselement im Längsschnitt,

Fig. 2a ein Detail Z gemäß Fig. 2 bezüglich der Laufspaltausbildung des Dämpfungselementes,

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III von Fig. 2 und

Fig. 4 einen Längsschnitt einer abgewandelten Aus führungsform, bei der Dämpfungselement und Mutternkörper einstückig ausgebildet sind.

Aus Fig. 1 ist der Rollengewindetrieb 1 als Schema er sichtlich. Dieser weist eine Spindel 2 auf, welche in einem Festlager 3 und in einem Loslager 4 um die Drehachse X-X drehbar angeordnet ist. Die Spindel 2 ist mit Gewinde 5 versehen. Auf dem mit Gewinde 5 versehenen Abschnitt der Spindel 2 ist der Mutternkörper 6 zusammen mit dem Dämp fungselement 7 in Achsrichtung verstellbar. Das Dämp fungselement 7 ist über eine Zuleitung 9a von einer Ver sorgungseinheit 9 aus mit Dämpfungsflüssigkeit versorgbar.

Aus den Fig. 2, 2a und 3 ist ersichtlich, daß der Mutternkörper 6 eine mit Gewinde versehenen Bohrung 8 besitzt. Diese Bohrung 8 ist im Durchmesser größer als der Außendurchmesser der Spindel 2 im Bereich ihres mit Gewin de 5 versehenen Abschnittes ausgestaltet. Im radialen Ringraum zwischen Bohrung 8 des Mutternkörpers 6 und dem mit Gewinde 5 versehenen Abschnitt der Spindel 2 sind umfangsverteilt mehrere Profilrollen 10 angeordnet, die auf ihrer Außenfläche mit Gewinde 11 versehen sind. Das Gewinde 11 der Profilrollen 10 entspricht steigungs- und größenmäßig dem Gewinde 5 der Spindel sowie dem als Gewinde gestalteten Profil der Gewindebohrung 8 des Mutternkörpers 6. Das Gewinde 11 der Profilrollen 10 ist mit dem der Spindel 2 und dem der Bohrung 8 des Mutternkörpers 6 in Eingriff. An beiden Enden schließt sich axial an das Gewinde 11 der Gewinderollen 10 ein verzahnter Abschnitt 13 und ein Zapfen 12 an. Die beiden verzahnten Abschnitte 13 sind jeweils mit der Verzahnung 14a eines Zahnringes 14 in Eingriff. Die beiden Zahnringe 14 sind von den Enden her in den Mutternkörper 6 eingesetzt. Die Zapfen 12 der Profilrollen 10 sind in umfangsverteilt angeordneten Führungsbohrungen 16 von Führungsscheiben 15 aufgenommen. Diese sind in Bohrungen der Zahnringe 14 axial gesichert, aber drehbar gehalten. Über die Zahnringe 14 bzw. deren verzahnten Abschnitte 14a und die Zahnabschnitte 13 der Gewinderollen 10 erfolgt eine Synchronisierung der Gewinderollen 10 bezüglich des Eingriffs ihres Gewindes 11 in das von Spindel 2 und Mutternkörper 6.

Der Mutternkörper 6 ist mit einer Zentrierfläche 18 ver sehen, auf welcher das Dämpfungselement 7 mit einer ent sprechenden Zentrierfläche 19 ausgerichtet, aber in Drehrichtung einstellbar aufgenommen ist. Das Dämpfungselement 7 ist beispielsweise durch Schrauben am Mutternkörper 6 festgelegt. Das Dämpfungselement 7 weist eine Bohrung 17 auf, die mit Gewinde 21 versehen ist. Dessen Gewinde 21 ist mit einer Steigung und Ganganzahl versehen, welche denen des Gewindes 5 der Spindel 2 entsprechen. Die Gänge des Gewindes 21 der Bohrung 17 des Dämpfungselementes 7 greifen in die Lücken der Gänge des Gewindes 5 der Spindel 2 ein, ihre Flanken 22 weisen jedoch einen Abstand zu den Flanken 23 des Gewindes 5 der Spindel 2 auf, so daß sich ein Laufspalt S bildet, der in der Größenordnung zwischen 0,003 mm und 0,02 mm liegt. Dies gilt auch für die Abstände der Spitzen und Täler der Gewindegänge zueinander. Diesem Spalt wird Schmieröl über einen Zuleitungskanal 20 als Dämpfungsflüssigkeit durch eine Zuleitung 9a von der Versorgungseinheit 9 (siehe Fig. 1) zugeführt. Der Zuleitungskanal 20 mündet etwa mittig der Länge L der Bohrung 17. Bei der axialen Bewegung des Dämpfungselementes 7 zusammen mit dem Mutternkörper 6 entlang der Spindel 2 erfolgt eine Quetschung der im Laufspalt S befindlichen Flüssigkeit, wenn Schwingungen auftreten. Diese werden dadurch gedämpft. Der Laufspalt S kann durch Verdrehung des Dämpfungselementes 7 gegenüber dem Mutternkörper 6 verändert werden.

Der einzige Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 zu dem nach Fig. 4 besteht da rin, daß das Dämpfungselement 7 gemäß Fig. 4 Bestandteil des Mutternkörpers 6 ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Gewinderollen 10 nur einseitig in Eingriff zur Verzahnung 14a eines Zahnringes 14 sind.

Bezugszeichenliste

1 Rollengewindetrieb
2 Spindel
3 Festlager
4 Loslager
5 Gewinde der Spindel
6 Mutternkörper
7 Dämpfungselement
8 Gewindebohrung
9 Versorgungseinheit
9a Zuleitung
10 Profilrollen
11 Gewinde der Profilrollen
12 Zapfen der Profilrollen
13 Zahnabschnitt
14 Zahnring
14a Verzahnung des Zahnringes
15 Führungsscheibe
16 Führungsbohrung
17 Bohrung des Dämpfungselementes
18 Zentrierfläche am Mutternkörper
19 Zentrierfläche am Dämpfungselement
20 Zuleitungskanal
21 Gewinde der Bohrung des Dämpfungselementes
22 Flanken des Gewindes der Bohrung
23 Flanken des Gewindes der Spindel
L Länge der Bohrung
S Laufspalt
X-X Drehachse

Claims

1. Rollengewindetrieb mit einer auf ihrer Außenfläche mit Gewinde versehenen Spindel, mit einem Mutternkörper, der eine profilierte Bohrung aufweist, die im Durchmesser größer bemessen ist als die Spindel, und mit mehreren umfangsverteilt zwischen der Spindel und dem Mutternkörper angeordneten Profilrollen, deren Profil sowohl mit dem der Spindel als auch dem Profil des Mutternkörpers in Eingriff ist, und wobei die Profilrollen einander gegenüber auf Umfangsabstand synchronisiert rotierend gehalten sind und die Gewindespindel zur Verstellung des Mutternkörpers antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mutternkörper (6) ein Dämpfungselement (7) zugeordnet ist, welches mit einer Bohrung (17), die mit Gewinde (5) versehene Außenfläche der Spindel (2) mit einem engen Laufspalt (S) umschließt, und daß der Laufspalt (S) über einen Zuleitungskanal (20) mit einer Dämpfungsflüssigkeit versorgbar ist, wobei die Bohrung (17) des Dämpfungselementes (7) mit Gewinde (21) versehen ist, dessen Flanken (22) um den Laufspalt (S) zu den Flanken (23) des Gewindes (5) der Spindel (2) beabstandet sind.

2. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (7) einstückig mit dem Mutternkörper (6) ausgebildet ist.

3. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (7) ein separates Bauteil ist, welches am Mutternkörper (6) zentriert ist.

4. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufspalt (S) zwischen 0,003 mm und 0,02 mm beträgt.

5. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (20) über eine Versorgungsein heit (9) mit Dämpfungsflüssigkeit versorgt wird.

6. Rollengewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsflüssigkeit von dem zur Schmierung der Spindel (2) und der Gewinderollen (10) und des Mutternkörpers (6) vorgesehenen Schmieröl dargestellt ist.

7. Rollengewindetrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung mit Dämpfungsflüssigkeit in zeit lichen Abständen als Impuls erfolgt.

8. Rollengewindetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (7) aus Messing besteht.

9. Rollengewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (20) mittig der Längener streckung der Bohrung (17) angeordnet ist.