DE4142983A1

DE4142983A1 - Kugelumlaufspindel

Info

Publication number: DE4142983A1
Application number: DE4142983A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Katahira; Taiji Honma
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-12-25
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1992-08-13
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: US5228353A; DE4142983C2

Description

Die Erfindung betrifft Kugelumlaufspindelvorrichtungen, die geeignet für den Gebrauch als Stellglieder in Werkzeugmaschi nen, skalaren Robotern oder anderen industriellen Ausrüstungs gegenständen sind und insbesondere eine Kugelumlaufspindelvor richtung, die kleine Ausmaße, geringes Gewicht, hervorragende Eigenschaften und Haltbarkeit aufweist und einfach zu gebrau chen ist und auch eine Kugelumlaufspindelvorrichtung, die geeignet ist, eine Schmiermittelabgabe nach außen zu verhin dern, die folglich die Anforderungen für eine sauberere Kugel umlaufspindelvorrichtung erfüllt.

Eine herkömmliche Kugelumlaufspindel der oben genannten Art ist z. B. in der US-PS 49 39 956 veröffentlicht, die am 10. Juli 1990 herausgegeben wurde. Wie es in Fig. 1 veranschau licht ist, ist an eine einzige Spindel 102, die mit einer Kugelschraubennut 103 und Kugelkeilnuten 104 versehen ist, die auf dessen äußerer Umfangswand ausgebildet sind, eine Kugel umlaufmutter 105 mit einer Anzahl von dazwischen angeordneten Kugeln 126 und auch eine Kugelkeilmutter 106 mit einer Anzahl von dazwischen angeordneten Kugeln 130 vorgesehen. Beide Muttern 105, 106 sind drehbar an ein gemeinsames Gehäuse 112 angebracht, jede mittels einer Kombination von Haltelagern 120, 121. Scheiben bzw. Riemenscheiben 123, 123 sind auch vorgesehen, um die Muttern 105, 106 unabhängig voneinander anzutreiben. Die Haltelager 120, 121 sind in jeder Kombination als ringförmige Berührungslager ausgeführt und in einer Rük ken an Rücken-Beziehung angeordnet. Zwischen den jeweiligen Lagern 120, 121 sind Abstandshalter 131 angeordnet, so daß eine sogenannte dehnende bzw. auseinanderziehende Vorspannung angelegt wird. Die Vorspannung ist durch Wählen von Abstands haltern 131 einer geeigneten axialen Breite einstellbar. Diese Einstellung der Vorspannung soll das Entstehen von Rattern bzw. Klappern durch elastische Deformation der Kugeln verhin dern, selbst wenn die Spindel 102 plötzlich während einer Um kehrbewegung gestoppt wird. Die Zwischenposition der Abstands halter 131 hat jedoch zu einer Zunahme der Anzahl der Teile geführt. Ferner ist es unmöglich, die radiale Stärke der Abstandshalter 131 zu vermindern, so daß die Kugelumlaufs pindelvorrichtung unvermeidlich einen größeren Außendurch messer hat. Zusätzlich haben die Muttern 105, 106 eine längere axiale Abmessung wegen des Einschließens der Abstandshalter 131. Die Kugelumlaufspindelvorrichtung kann als eine Folge gewisse äußere Abmessungen nicht unterschreiten.

Wie oben beschrieben sind die Haltelager 120, 121, die in Kombination die Kugelumlaufmutter 105 oder die Kugelkeil mutter 106 halten, als ringförmige Berührungslager ausgebil det. Die Haltelager 120, 121 sind in jeder Kombination in der Rücken an Rücken-Beziehung (DB-Anordnung) mit dem Abstands halter 131 dazwischen angeordnet, wobei eine sogenannte deh nende Vorspannung angelegt ist. Der Aufbau der herkömmlichen Kugelumlaufspindelvorrichtung, wie er oben beschrieben ist, hat deshalb das Problem, daß er keine Freiheit in der Wahl der Funktionsweise der Kugelumlaufspindelvorrichtung vorsieht, mit anderen Worten, er erlaubt nicht, daß die Haltelager in einer Stirnseite an Stirnseite-Beziehung (DF-Anordnung) angeordnet werden, um eine zusammenpressende Vorspannung anzulegen oder um Spitzbogennuten in Verbindung mit übergroßen Kugeln zu verwenden, die ein wenig größer als der Raum der Nuten sind, was folglich jeder Kugel ermöglicht, an vier Punkten mit seiner entsprechenden Nut in Berührung zu kommen, um eine sogenannte "P-Vorspannung" anzulegen.

Ferner ist in der herkömmlichen Kugelumlaufspindelvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, weder die Kugelumlaufmutter 105 noch die Kugelkeilmutter 106 mit einem bestimmten Ölungssystem für die Schmierung der Kugel vorgesehen, sondern die Schmie rung beruht nur auf dem zugeführten Schmierfett. Das Einfüllen von zuviel Schmierfett ergibt eine Schmierverstreuung nach außen, so daß die Umgebung verschmutzt bzw. kontaminiert werden könnte. Andererseits könnte ein unzureichendes Ein fetten zu einer mangelhaften Schmierung führen und folglich häufigeres Nachfüllen des Fettes erfordern, was das Problem mit sich bringt, daß die Wartung viel Zeit in Anspruch nehmen würde.

Zum Beispiel, wenn ein Roboter, der mit einer solchen Kugel umlaufspindelvorrichtung ausgerüstet ist, in einem Reinraum verwendet wird, ist es von äußerster Wichtigkeit, eine mögli che Verschmutzung bzw. Kontamination des Reinraumes durch austretende Schmiere zu vermeiden. Dies ist in herkömmlicher Weise einfach dadurch gelöst worden, daß ein Fett von hoher Viskosität und hoher Haftung am Lager aufgebracht wurde. Dieses Fett bringt jedoch das Problem mit sich, daß es eine geringere Schmierlebensdauer und einen geringeren Rostschutz als allgemein übliche Schmierfette hat.

Es gibt auch die Arbeitsweise einer ununterbrochenen Absaugung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung durch eine Vakuumeinrich tung, während allgemein übliches Schmierfett verwendet wird, so daß ein Austreten von Schmiermittel verhindert werden kann. Bei solch einem herkömmlichen Absaugverfahren ist die Kugel umlaufspindelvorrichtung in ein Gehäuse eingeschlossen und das gesamte Innere des Gehäuses wird abgesaugt. Dies jedoch erfor dert die Absaugung eines großen Raumes, was Probleme mit sich bringt, so daß die Absaugung nicht voll wirksam ist, um Schmiermittelaustretung zu verhindern, selbst wenn eine große Vakuumeinrichtung vorgesehen ist.

Die vorliegende Erfindung ist in Betracht des Obengenannten ausgeführt worden.

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist deshalb, eine kompakte und kostengünstige Kugelumlaufspindelvorrichtung vorzusehen, die eine erhöhte Freiheit in der Auswahl der Funktionen vorsieht, eine Verminderung in der Anzahl der Bauteile und der Schritte beim Zusammenbau zuläßt, eine erhöh te Präzision des Aufbaus erlaubt und herkömmlich zu verwenden ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kugelumlaufspindelvorrichtung vorzusehen, die mit einer kom pakten und wirkungsvollen Einrichtung zur Verhinderung vom Austreten von Schmiermitteln ausgestattet ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte und leichte Kugelumlaufspindelvorrichtung, die vor zügliche Eigenschaften und eine lange Haltbarkeit hat und angenehm zu verwenden ist, durch Vorsehen von Kugeleinführlö chern an Stellen so, daß Abschlußelemente bzw. Stöpsel, die in die Kugeleinführlöcher eingeführt werden, frei von Kollisionen mit Kugeln sind, die mit hoher Geschwindigkeit rollen, und die Befestigungskraft der Stöpsel reduziert werden kann, um die Verwendung eines dünneren Gehäuses zu erlauben.

Unter einem ersten Gesichtspunkt dieser Erfindung ist folglich eine Kugelumlaufspindelvorrichtung vorgesehen, umfassend eine Welle, die mit einer Kugelschraubennut und einer Kugelkeilnut, einer Kugelumlaufmutter und einer Kugelkeilmutter versehen ist, die auf der Spindel mittels dazwischen angeordneten Kugeln angebracht sind, und ein Gehäuse mit einer inneren Wand, an der die Kugelumlaufmutter und die Kugelkeilmutter durch die Drehwirkung der Kugeln der Kugellager drehbar gehal ten werden. Innere Laufnuten der Kugellager sind jeweils an äußeren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter und der Kugel keilmutter ausgebildet. Äußere Laufnuten der Kugellager sind an der inneren Umfangswand des Gehäuses an bestimmten Abstän den bzw. Intervallen bezüglich der entsprechenden Abstände der inneren Laufnuten angeordnet.

Die Kugellager können übergroße Kugeln umfassen. Die Kugel spindelumlaufvorrichtung kann zusätzlich einen Ölabstreifer umfassen, der auf die Spindel zwischen der Kugelumlaufmutter und der Kugelkeilmutter aufgeschraubt ist.

Unter einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist auch eine Kugelumlaufspindelvorrichtung vorgesehen um fassend eine Welle, die mit einer Kugelschraubennut und einer Kugelkeilnut, einer Kugelumlaufmutter und einer Kugelkeilmut ter versehen ist, die auf der Spindel über dazwischenliegenden Kugeln angebracht sind, und ein Gehäuse mit einer inneren Wand hat, auf der die Kugelumlaufmutter und die Kugelkeilmutter durch die Drehung der Kugeln der Kugellager gehalten werden. Es ist ein Absaugloch durch das Gehäuse vorgesehen, um ein direktes Absaugen eines geschlossenen Raums zuzulassen, der von dem Gehäuse, der Kugelumlaufmutter, der Kugelkeilmutter und der Spindel umgeben ist. Dichtungselemente sind auf äuße ren Umfängen der Kugelumlaufmutter und der Kugelkeilmutter an geordnet, wobei der geschlossene Raum isoliert ist. Vorzugs weise sind die Absauglöcher, die in der Umgebung der äußeren Endabschnitte der Kugelumlaufmutter und der Kugelkeilmutter offen sind und mit dem geschlossenen Raum über einen Abstand zwischen der Kugelumlaufmutter und der Spindel und einem Abstand zwischen der Kugelkeilmutter und der Spindel jeweils verbunden sind, durch die äußeren Endabschnitte der Kugel umlaufmutter und der Kugelkeilmutter ausgebildet und an den äußeren Umfangswänden der äußeren Endabschnitte offen oder durch Abstandshalter ausgebildet, die axial auf den äußeren Seiten der Kugelumlaufmutter und der Kugelkeilmutter ange bracht sind und an den äußeren Umfangswänden der Abstands halter offen sind.

Unter einem dritten Gesichtspunkt dieser Erfindung ist auch eine Kugelumlaufspindelvorrichtung vorgesehen, umfassend eine Welle, die mit einer Kugelschraubennut und einer Kugelkeil nut, einer Kugelumlaufmutter und einer Kugelkeilmutter ver sehen ist, die auf der Spindel über dazwischen angeordneten Kugeln angebracht sind, und ein Gehäuse mit einer inneren Wand, auf der die Kugelumlaufmutter und die Kugelkeilmutter durch die Drehung der Kugeln der Kugellager drehbar gehalten werden. Außere Laufnuten der Kugellager sind in der inneren Umfangswand des Gehäuses ausgebildet. Innere Laufnuten der Kugellager sind an äußeren Umfangswänden der Kugelumlauf mutter und der Kugelkeilmutter jeweils ausgebildet. Kugel einführlöcher, die mit den inneren Laufnuten der Kugellager verbunden sind, sind an inneren Umfangswänden der Kugelumlauf mutter und der Kugelkeilmutter ausgebildet. Stöpsel werden in die Einführlöcher eingebracht, so daß die Stöpsel, ohne dabei herauszufallen, die Einführlöcher schließen.

Die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß des ersten Gesichts punktes der Erfindung läßt eine einfache Auswahl der Vorspan nung vom DB-Typ, der Vorspannung vom DF-Typ oder der Vorspan nung vom P-Typ (Vier Punkt-Kontakt) je nach Wunsch zu, ohne daß irgendein Abstandshalter verwendet werden muß. Dies bringt eine Verminderung in der Anzahl der Bauteile mit sich, wobei eine Verminderung der Anzahl der Schritte beim Zusammenbau erreicht wird und auch die Präzision des Aufbaus verbessert wird. Andere Vorzüge werden auch erreicht, umfassend die Verminderungen in den Abmessungen, eine Verminderung in den Herstellungskosten und eine Verbesserung im Gebrauch. Durch das Vorsehen des auf die Spindel zwischen der Kugelumlauf mutter und der Kugelkeilmutter aufgeschraubten Ölabstreifers ist es auch möglich, das potentielle Problem einer äußeren Verschmutzung zu vermeiden, die stattfinden würde, falls zuviel Schmierfett aufgebracht worden sein sollte, oder um die Arbeit einzusparen, die für die Wartung wie z. B. häufiges Nachfüllen von Schmierfett gebraucht wird, sollte es sparsam verwendet werden.

In der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem zweiten Ge sichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wird Staub, der an der Kugelumlaufmutter, der Kugelkeilmutter und/oder Lagern er zeugt wird, in den geschlossenen Raum mit kleinem Volumen, der von dem Gehäuse, der Kugelumlaufmutter, der Kugelkeilmutter und der Spindel umgeben ist, eingeführt. Der geschlossene Raum wird direkt abgesaugt. Es ist deshalb möglich, den Staub selbst mit einer kleinen Vakuumeinrichtung wirkungsvoll ab zuführen. Durch den oben beschriebenen Aufbau kann im Ver gleich zu herkömmlichen Ausführungen der erforderliche Raum für die Absaugeinrichtung wesentlich vermindert werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die wirksame Verhinderung von Schmiermittelaustritt durch eine kompakte Abgaseinrichtung erreicht werden kann. Weiterhin ist es nicht mehr länger notwendig, Schmierfett zu verwenden, das eine geringe Tendenz zum Austreten aufweist, nicht so wie bei herkömmlichen Kugel umlaufspindelvorrichtungen. Eine geeignete Menge von allge meingebräuchlichem Schmierfett kann verwendet werden, das sowohl eine längere Schmierlebensdauer als auch eine Rost verhinderungseigenschaft erreicht, wobei der Vorteil, daß die Zeit und die Arbeit, die für die Wartung erforderlich ist, reduziert werden kann, auftritt.

In der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß des dritten Ge sichtspunktes der Erfindung sind Kugeleinführlöcher nicht auf der Seite der äußeren Laufbahnen der Lager vorgesehen, sondern auf der Seite der inneren Laufbahnen der Lager. Dies hat es möglich gemacht, die Dicke des Gehäuses auf ein Minimum zu vermindern, die die äußeren Laufbahnen umfaßt, wobei der äußere Durchmesser der Kugelumlaufspindelvorrichtung vermin dert werden kann, wodurch sowohl eine Verminderung in der Größe als auch im Gewicht leicht erreicht wird. Wenn das Gewicht der Kugelumlaufspindelvorrichtung durch das Kleiner und Leichtermachen eines Teils vermindert wird, kann die Trägheit der Kugelumlaufspindelvorrichtung mit dem darin eingebauten Teil vermindert werden. Ferner bleiben die Kugel einführlöcher frei von der Zentrifugalkraft von den Kugeln, die sich mit einer hohen Geschwindigkeit drehen. Es ist des halb unnötig, die Stöpsel mit einer sehr großen Festigkeit zu befestigen, durch welche die Kugeleinführlöcher geschlossen sind. Ferner sind die Kugeln frei von den möglichen Problemen des Klappern und/oder der Abnutzung durch Streifen und Schla gen an den Stufen zwischen Endkanten der Kugeleinführlöcher und den entsprechenden Stirnflächen der Stöpsel. Als eine Folge kann sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Halt barkeit verbessert werden. Ferner verursachen die Kugelein führlöcher keine Begrenzungen auf die Stellungen der Flansche, an die Antriebsscheiben angebracht werden. Dies hat zu erhöh ter Freiheit in der Auswahl der Stellen der Antriebsscheiben geführt, was es folglich angenehm macht, die Kugelumlaufs pindelvorrichtung zu verwenden. Da keine Zentrifugalkraft der Kugel auf die Stöpsel angelegt wird, können die Stöpsel jetzt von leichtem Gewicht sein und ein einfaches Anbringen zulas sen. Ausführungsformen der Stöpsel aus synthetischem Kunst stoff ermöglichen es, Stöpsel von geringem Gewicht bei einem großen Volumen und bei geringen Kosten herzustellen und er möglichen es ferner, daß die Stöpsel eingedrückt werden. Dies kann die Anzahl von Schritten beim Zusammenbau vermindern und folglich die Produktivität erhöhen. Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Längsschnittsansicht einer herkömmlichen Kugel umlaufspindelvorrichtung,

Fig. 2 eine Längsschnittsansicht einer Kugelumlauf spindelvorrichtung gemäß eines ersten Ausführungs beispieles der Erfindung,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils, das mit III in Fig. 2 bezeichnet ist,

Fig. 4 eine Längsschnittsansicht eines Ölabstreifers aus Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt des Ölabstreifers längs der Rich tung der Pfeile V-V von Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt des Ölabstreifers längs der Rich tung der Pfeile VI-VI von Fig. 4,

Fig. 7 eine vereinfachte schematische Illustration der Wirkungsweise des Ölabstreifers,

Fig. 8 einen Längsschnitt einer Kugelumlaufspindelvorrich tung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 einen Längsschnitt einer Kugelumlaufspindelvorrich tung gemäß eines dritten Ausführungsbeispieles dieser Erfindung,

Fig. 10 einen Längsschnitt einer Kugelumlaufspindelvorrich tung gemäß eines vierten Ausführungsbeispieles dieser Erfindung,

Fig. 11 einen Längsschnitt einer Kugelumlaufspindelvorrich tung gemäß eines fünften Ausführungsbeispieles dieser Erfindung,

Fig. 12 einen größeren Teilquerschnitt längs der Richtung der Pfeile XII-XII, und

Fig. 13 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 12, die aber eine Abwandlung der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß des fünften Ausführungsbeispieles darstellt.

Fig. 2 bis Fig. 6 betreffen ein erstes Ausführungsbeispiel. In Fig. 2 ist der Überblick der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 dargestellt. In der Zeichnung zeigt das Bezugszeichen 2 eine Spindel, an die eine schraubenförmige Kugelschraubennut 3 und drei axial lineare Kugelkeilnuten 4, jede in der Form einer Spitzbogennut, ausgebildet sind. Eine Kugelumlaufmutter 5 und eine Kugelkeilmutter 6 sind beide auf der Spindel 2 ange bracht.

Die Kugelumlaufmutter 5 ist mit einer nicht dargestellten Kugelschraubennut versehen, die an einer inneren Umfangswand davon ausgebildet ist. Die nicht dargestellte Kugelschrauben nut hat einen spitzbogenartigen Aufbau entsprechned der Kugel schraubennut 3. Zwischen der nicht dargestellten Kugelschrau bennut der Mutter 5 und der Kugelschraubennut 3 sind eine Anzahl von Kugeln (nicht dargestellt) zum Rotieren angeordnet. Demgemäß ist auch die Kugelumlaufmutter 5 mit einem Rezir kulationsweg für diese Kugeln vorsehen, obwohl er nicht darge stellt ist. Da die Spindel 2 und die Kugelumlaufmutter 5 sich bezüglich zueinander drehen, bewegen sich die Kugeln schrau benförmig, während sie in den Schraubennuten rollen und nach eineinhalb oder dreieinhalb Umdrehungen um die Spindel 2 in die Originalstellung durch einen Rückkehrweg in der Mutter 5 zurückkehren. Die Kugeln wiederholen diese Rezirkulation. Diesbezüglich hat die Kugelumlaufspindelvorrichtung einen herkömmlichen Aufbau. Zwei Nuten 10 in Form von Spitzbogennu ten, die im folgenden als "innere Laufnuten 10" bezeichnet werden, sind auch parallel zueinander mit einem Abstand von P₁ auf einer zylindrischen äußeren Umfangswand der Kugelumfangs spindelmutter 5 ausgebildet.

Andererseits ist die Kugelkeilmutter 6 mit nicht dargestellten Kugelkeilnuten versehen, die in einer inneren Umfangswand davon ausgebildet sind. Diese nicht dargestellten Kugelkeil nuten entsprechen den Kugelkeilnuten 4, die sich längs der Spindel 2 linear erstrecken. Zwischen den nicht dargestellten Kugelkeilnuten der Mutter 6 und den entsprechenden Kugelkeil nuten 4 auf der Spindel 2 sind eine Anzahl von nicht darge stellten Kugeln zum Drehen angeordnet. Demgemäß ist die Kugel keilmutter 6 mit einem Rezirkulationsweg für diese Kugeln vorgesehen, obwohl dies nicht dargestellt ist. Da die Spindel 2 und die Kugelkeilmutter 6 sich linear bezüglich zueinander bewegen, bewegen sich die Kugeln linear während sie in den Kugelkeilnuten rollen und nachdem sie ein axiales Ende der Mutter 6 erreichen, treten sie in den Rückweg ein, der in nerhalb der Mutter 6 ausgebildet ist, längs einer U-förmigen Wende und kehren an die Originalstellung zurück. Die Kugeln wiederholen diese Rezirkulation. Die Nuten 11 in der Ausfüh rungsform von Spitzbogennuten, die im folgenden als "innere Laufnuten 11" bezeichnet werden, sind auch parallel zueinander um einen Abstand P₂ auf einer zylindrischen Außenumfangswand der Kugelkeilmutter 6 ausgebildet.

Ein gemeisames Gehäuse 12 ist auf den äußeren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6, die auf die Spindel 2 geschraubt sind, angebracht. Dieses Gehäuse 12 hat einen Doppelwandaufbau, der aus einem inneren Gehäuse 12A und einem äußeren Gehäuse 12B besteht. Das innere Gehäuse 12A hat einen Flansch 13 an einem Ende davon. Auf einer inneren Um fangswand 14 des inneren Gehäuses 12A sind zwei Nuten 15 mit einem Spitzbogenaufbau, die nachfolgend als "äußere Laufnuten 15" bezeichnet werden, parallel zueinander um einen Abstand P₃ ausgebildet, entsprechend den inneren Laufnuten 10 der Kugel umlaufmutter 5 und die zwei Nuten 17, die auch einen Spitz bogenaufbau haben, der nachfolgend als "äußere Laufnuten 17" bezeichnet wird, sind parallel zueinander um einen Abstand P₄ ausgebildet, entsprechend den inneren Laufnuten 11 der Kugel keilmutter 6. Eine oder beide Wände jeder Spitzbogennut kann deshalb als Rolloberfläche oder Oberfläche für die entspre chenden Kugeln verwendet werden. Eine Anzahl von Lagerkugeln lS sind in den Nuträumen, die durch die inneren Laufnuten 10 und die entsprechenden äußeren Laufnuten 15 begrenzt sind, und auch in den Nuträumen angeordnet, die durch die inneren Lauf nuten 11 und die entsprechenden äußeren Laufnuten 17 begrenzt sind. Das Einfügen dieser Lagerkugeln 18 wird durch Kugel einführlöcher 19 ausgeführt, die von vornherein durch die zylindrische Wand des inneren Gehäuses 12A gebohrt sind. Das Einfügen kann in der folgenden Art und Weise ausgeführt wer den. In der zylindrischen Wand des inneren Gehäuses 12A sind Durchlaßlöcher groß genug, um das Einführen der Lagerkugeln 18 dadurch zuzulassen ausgebildet, in Ausrichtung mit den jewei ligen äußeren Laufnuten 15, 17, nicht aber auf die geneigten Wände, d. h. die Nutenflanken auf der Seite der Kugelkontakt punkte E der äußeren Laufnuten 15 (siehe Fig. 3), wobei die Kugeleinfluhrlöcher 19 ausgebildet sind. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Löcher 19 auf die Flanke ausgerichtet, die der mit dem Kontaktpunkt E gegenüberliegt. Der Durchmesser eines Loches 19 erstreckt sich seitlich über das äußere Ende der Flanke hinaus. Nachfolgend auf die Einführung der Lagerkugeln 18 durch die Kugeleinführlöcher 19, wobei so viele wie notwen dig eingefügt werden, werden Stöpsel 20 in das jeweilige Kugeleinführloch 19 eingepaßt, um die Löcher zu schließen. Auf diese Art und Weise werden Kugellager Br durch die inneren Laufnuten 10, äußeren Laufnuten 15 und Lagerkugeln 18 aufge baut und es werden auch Kugellager Br durch die inneren Lauf nuten 11, äußeren Laufnuten 17 und Lagerkugeln 18 aufgebaut. Die Kugelumlaufmutter 5 und die Kugelkeilmutter 6 dienen deshalb als innere Laufbahnen für die Kugellager Br, während das innere Gehäuse 12A des Gehäuses 12 als gemeinsame äußere Laufbahn für die Kugellager Br dient.

In dem ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Abstand P₃ zwischen den äußeren Laufnuten 15, 15 auf der Seite der Kugelumlaufmutter 5 ein wenig größer als der Abstand P₁ zwischen den entsprechenden inneren Laufnuten 10,10 (P₁ < P₃). Ferner ist der Abstand P₄ zwischen den äußeren Laufnuten 15, 15 auf der Seite der Kugelkeilmutter 6 ein wenig größer als der Abstand P₂ der entsprechenden inneren Laufnuten 11, 11 P₂ < P₄). Durch das Versetzen der Abstände der inneren Laufnuten zu den Abständen der entsprechenden äußeren Laufnuten wie oben beschrieben, sind die Muttern 5,6 einer ähnlichen dehnenden Vorspannung unterworfen wie sie in der DB-Anordnung für ring förmige Berührungskugellager angelegt wird.

Durch Umkehren der Verhältnisse zwischen den Abständen P₁, P₂ und den entsprechenden Abständen P₃, P₄ (d. h. durch Setzen der Beziehungen auf P₁ < P₃ und P₂ < P₄) ist es möglich, eine ähnlich zusammendrückende Vorspannung anzulegen, wie sie in der DF-Anordnung für ringförmige Berührungskugellager erreicht wird. Ferner durch das Gleichsetzen der Abstände (P₁ = P₃, P₂ = P₄ ) oder durch das Vorsehen einer einzigen inneren Laufnut und einer einzigen äußeren Laufnut für jede Mutter und das Einfügen von Lagerkugeln, die ein wenig größer sind als der Nutenraum, der durch die innere Laufnut und die äußere Laufnut gebildet wird, um jede der Lagerkugeln an vier Punkten in Berührung zu bringen, kann eine P-Vorspannung angelegt werden (in diesem Fall ist es vorzuziehen, Abstandskugeln von einem geringeren Durchmesser abwechselnd einzufügen, um eine verbes serte Betriebsfähigkeit zu erreichen).

Ringförmige Scheibenbefestigungsflansche 22 sind auf den äuße ren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeil mutter 6 an Stellen benachbart zu den axial äußeren Enden der Muttern 5, 6 jeweils vorgesehen. Scheiben 23, 23 sind auf die Flansche 22, 22 jeweils angebracht. Diese Scheiben 23, 23 können durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit mittels Synchronriemen 24, 24 für eine präzise Kraftübertragung ange trieben werden. Das Bezugszeichen 25 zeigt Abstreifdichtungen an, die auf den gegenüberliegenden Enden der Kugelumlaufmutter 5 und auf denen der Kugelkeilmutter 6 angebracht sind und mit dem Bezugszeichen 26 ist eine Abstreifdichtung bestimmt, die an die Endfläche des inneren Gehäuses 12A auf der Seite des Flansches 13 angebracht ist. Das Bezugszeichen 27b bezeichnet eine Labyrinthdichtung, die auf der anderen Endfläche des Gehäuses 12A angebracht ist, deren Endfläche gegenüber der Endfläche ist, die die Abstreifdichtung 26 trägt.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist ein Ölabstreifer 30 auf die Spindel 2 zwischen der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugel keilmutter 6 aufgeschraubt. Einzelheiten des Ölabstreifers 30 werden nun mit Bezug zur Fig. 3 bis Fig. 5 beschrieben. Der Ölabstreifer 30 umfaßt einen Ölabstreifabschnitt 30A für die Kugelschraubennut 3 und einen anderen Ölabstreifabschnitt 30B für die Kugelkeilnuten 4, die miteinander kombiniert sind. Der Ölabstreifabschnitt 30A hat einen Flansch 31 auf einem Außen umfang davon, während der Ölabstreifabschnitt 30B darin einen Schlitz 32 begrenzt, der in Eingriff mit dem Flansch 31 gehal ten wird. Die Ölabstreifabschnitte 30A, 30B sind jeweils aus 2 Elementen zusammengestellt, die aus einem Kunstharz mit gerin ger Reibung hergestellt sind und durch ein elastisches Element 33, wie z. B. einen 0-Ring, zusammengebunden sind. Diese zwei Elemente werden durch diametrales Schneiden eines ringförmigen Körpers in zwei gleiche Teile ausgebildet. Ein Wulst 34, der in Eingriff mit der Kugelschraubennut 3 der Spindel 2 gehalten wird, ist auf einer inneren Umfangswand des Ölabstreifab schnittes 30A ausgebildet. Andererseits werden drei Wülste 35 in Eingriff mit den drei Kugelkeilwellennnuten 4 der Spindel 2 jeweils gehalten, die auf der inneren Umfangswand des Ölab streiferabschnittes 30B ausgebildet sind.

Der Betrieb der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeilspiel wird nachfolgend beschrieben.

Die oben beschriebene Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 kann an eine nicht dargestellte Werkzeugmaschine, Roboter oder dgl. angebracht werden beispielsweise durch Befestigen des Gehäuses 12 an eine Aufhängevorrichtung bzw. -fassung. Die Spindel 2 kann durch Drehen der Scheiben 23 mittels entsprechender Synchronriemen 24 angetrieben werden. Wenn die Kugelumlauf mutter 5 alleine gedreht wird, wird die Spindel 2 dazu ge bracht, sich in axiale Richtung zu bewegen. Wenn die Kugel keilmutter 6 alleine gedreht wird, kann die Spindel 2 sich axial bewegen, während sie sich dreht. Wenn sowohl die Kugel umlaufmutter 5 als auch die Kugelkeilmutter 6 mit derselben Drehzahl in dieselbe Richtung gedreht werden, wird die Spindel 2 dazu gebracht, sich ohne axiale Bewegung zu drehen. Wenn die Kugelumlaufmutter 5 und die Kugelkeilmutter 6 mit unterschied lichen Drehzahlen angetrieben werden, wird die Spindel 2 dazu gebracht, einer kombinierten Bewegung aus einer Drehbewegung und einer axialen Bewegung zu unterliegen. Wenn die Richtungen ihrer Drehungen umgedreht werden, werden die entsprechenden Bewegungen in ihrer Richtung umgedreht. Während dieser Bewe gungen werden die Kugellager Br vorgespannt, so daß die Spin del 2 nicht klappern kann. Als ein Ergebnis ist die Spindel 2 so befestigt, daß sie eine glatte und gleichmäßige Bewegung Bewegung ausführt und eine hohe Positionierungsgenauigkeit vorsieht. Das erste Ausführungsbeispiel erlaubt deshalb die Auswahl eines gewünschten Typs von Vorspannung durch einfaches Ändern des Abstandes zwischen den inneren Laufnuten 10, 11 oder zwischen den äußeren Laufnuten 15, 17 je nach ihrer Ausbildung, z. B. durch Ausbilden um eine dehnende Vorspannung anzulegen, wenn es gewünscht wird, besonders die Drehmoment steifigkeit der Kugelumlaufmutter 6 zu erhöhen oder eine zu sammendrückende Vorspannung der Kugelumlaufmutter 5 mit einem geringen Drehwiderstand anzulegen oder durch Ausbilden von Nuten in einer einzigen Reihe um eine P-Vorspannung anzu legen, wenn eine Raumverminderung gewünscht wird, wobei der Typ der Vorspannung nach freier Wahl gewählt werden kann ohne der Notwendigkeit alle Teile zu ersetzen.

Als Unterschied gegenüber der Kugellager der ringförmigen Berührungsausführung in dem herkömmlichen Beispiel benötigt die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel keinen Abstandshalter, so daß weniger Teile benötigt werden und sie leichter mit einer guten Präzision zu sammengebaut werden kann. Zusätzlich ist es, wie es beschrie ben ist, leicht, seine Arbeitsweise zu wählen, z. B. nicht nur dehnende Vorspannung, sondern auch zusammendrückende Vorspan nung oder P-Vorspannung. Dies ermöglicht, eine Kugelumlaufs pindelvorrichtung mit optimaler Arbeitsweise in Übereinstim mung mit seinen Rahmenbedingungen vorzusehen. Ferner ermög licht eine P-Vorspannung, auf Grundlage von Nuten einer ein zigen Reihe ein extrem kompaktes Erzeugnis zu erhalten, wobei es auch möglich gemacht wird Raum einzusparen.

Im nachfolgenden wird die Schmierung der Kugelumlaufspindel vorrichtung beschrieben. Weder die Kugelumlaufmutter 5 noch die Kugelkeilmutter 6 wird absichtlich mit Schmierfett ge füllt. Der Raum S zwischen den Muttern 5, 6 wird als Schmier becken bzw. Schmiersumpf verwendet. Der Ölabstreifer 30 ist so angeordnet, daß er sich frei auf der Spindel 2 zwischen den Muttern 5, 6 bewegen kann. Während er durch die Bewegung der Spindel 2 mitgeschleppt wird, bewegt sich der Ölabstreifer 30 zwischen den Muttern 5, 6 und, wie es schematisch in Fig. 7 gezeigt ist, kommt er in Berührung mit dem inneren Ende der einen der Muttern 5, 6 und stoppt hier. Ferner erlaubt eine ununterbrochene Bewegung der Spindel 2 dem Ölabstreifer 30, Schmierfett von der Spindel 2 mitzuschleppen, so daß sich das Schmierfett auf einer Seitenwand des Ölabstreifers 30 ansam melt und die Umfangswand der Spindel 2, die durch den Ölab streifer 30 verläuft, mit einer kleinen Menge von Schmierfett beschichtet wird. Es ist folglich möglich, das Abfließen von überschüssigem Schmierfett nach außen zu minimieren. Zusätz lich bleibt überflüssiges Schmierfett innerhalb des Raums S, dem Schmierbecken, und haftet am Ölabstreifer 30, wobei die Häufigkeit der Schmierfettfüllung im Vergleich zur herkömm lichen Kugelumlaufspindelvorrichtung wesentlich reduziert wird.

Ferner können die Drahtdichtung 26 und Labyrinthdichtung 27, die jeweils an den gegenüberliegenden Endabschnitten des inneren Gehäuses 12A vorgesehen sind, das Abfließen des Schmierfetts nach außen von dem Raum S, dem Schmierbecken, minimieren. Diese Art und Weise ist frei von dem herkömmlichen Problem, daß überflüssiges Schmierfett in jede der Muttern 5, 6 gefüllt werden kann und die nach außen austreten kann, um eine Kontamination zu verursachen oder im Gegenteil, wenn die Muttern 5, 6 dazu neigen, mit nicht ausreichend viel Schmier fett geschmiert zu sein, was folglich häufiges Nachfüllen erfordert. Die Wartung der Kugelumlaufspindelvorrichtung erfordert keine Arbeit.

Die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug zur Fig. 8 beschrieben.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel stimmt das Innengehäuse 12A, das mit äußeren Laufnuten 15 versehen ist, die darin ausgebildet sind, nicht mit der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 überein, sondern ist in zwei kurze Abschnit te geteilt, einem inneren Gehäuse 12A′ für die Kugelumlaufmut ter 5 und einem anderen inneren Gehäuse 12A′′ für die Kugel keilmutter 6. Scheiben 23, 23 sind an den inneren Enden der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 angebracht, wobei sich die inneren Enden einander gegenüberliegen. Eine Öffnung 40 ist mittig in dem äußeren Gehäuse 12B ausgebildet, so daß die Riemen 24, 24 sich nach außen durch die Öffnung 40 erstrecken. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel insofern, als der Abstand zwischen den zwei Synchronriemen 24, 24 zum Antreiben und Drehen der jeweiligen Mutter 5, 6 kurz ausgelegt ist. Dich tungsausgleichsscheiben 41, 41 in Form von dünnen Platten sind in äußeren Endabschnitten der jeweiligen inneren Gehäuse 12A′, 12A′′ preßangepaßt, um das Fett vom Abfließen von dem Raum S, dem Schmierbecken, nach außen zu verhindern. Das Bezugszeichen 42 bezeichnet Schutzelemente, die an die Flansche 13 angebolzt sind, vorgesehen auf den äußeren Endabschnitten der jeweiligen inneren Gehäuse 12A′, 12A′′.

Der Betrieb und die Vorteile der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind im wesentlichen die gleichen wie beim ersten oben beschriebenen Ausführungsbei spiel.

Die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem dritten Ausfüh rungsbeispiel dieser Erfindung wird nachfolgend beschrieben mit Bezug zur Fig. 3, in der Elemente eines zu dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 bis 6 gezeigt ist, ähn lichen Aufbau durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und ihre Beschreibung wird nachfolgend nicht noch einmal aufgeführt. Es wird festgestellt, daß die Stellungen der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 in dem dritten Ausführungsbeispiel gegensätzlich zu ihren Stellungen in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 angegeben ist, sind.

In Fig. 9 sind die Innenumfangsrandabschnitte der jeweiligen Scheibenbefestigungsflansche 22 abgeschnitten, um Stufen zu bilden. Kleine Abstände sind deshalb zwischen diesen Stufen ausgebildet und entsprechen axialen Endabschnitten der inne ren Umfangswand des inneren Gehäuses 12A, wobei Labyrinth dichtungen 27′ ausgebildet sind. Ferner sind ringförmige Dichtungselemente 25′, 25′ vom Berührungstyp an die äußeren Umfangswände der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 an Stellen benachbart, zu deren inneren Endabschnitten jeweils angepaßt. Lippen dieser Dichtungselemente 25′ werden in glei tender Berührung mit der inneren Umfangswand des inneren Gehäuses 12A gehalten, so daß die Dichtungselemente 25′ den geschlossenen Raum S, der durch das Gehäuse 12, die Kugel umlaufmutter 5 und die Kugelkeilmutter 6 umgeben ist, und die inneren Räume S_sBr der jeweiligen Lager Br voneinander isolie ren.

Um den so isolierten geschlossenen Raum S direkt abzusaugen, ist ein Absaugloch 50 vorgesehen, das sich durch die zylin drische Wand des Gehäuses 12 erstreckt und in den geschlosse nen Raum S mündet. Das Absaugloch 27 ist mit einer Saugdüse bzw. einer Ausströmöffnung 51 versehen, die wiederum mit einem nicht dargestellten Vakuumsystem verbunden ist. Zusätzlich sind viele Absauglöcher 52 an gleichmäßigen Winkelabständen in den äußeren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 längs äußeren Umfängen der Muttern 5, 6 vorgesehen. Diese Absauglöcher 52 münden in die Umgebung der äußeren Endabschnitte der Lager Br. Diese Absauglöcher 52 münden in die Umgebung sind mit dem geschlossenen Raum S über den Abstand zwischen der Kugelumlaufmutter 5 und der Spindel 2 verbunden und dem zwischen der Kugelumlaufmutter 6 und der Spindel 2. Saugdüsen 53, 53, die mit einem nicht dargestellten Vakuumsystem verbunden sind, sind auch in dem Raum angeordnet, der durch die Scheiben 23, 23 und die entsprechenden Synchron riemen 24, 24 jeweils begrenzt ist.

Die Kugelumlaufspindelvorrichtung 1′ gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel dieser Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist z. B. in ein Gehäuse 54 angepaßt, das einem Armgehäuse eines Roboters ähnlich ist. Der Betrieb der Kugel umlaufspindelvorrichtung 1′ ist ähnlich zu dem der Kugelum laufspindelvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels abgesehen von dem Absaugen des geschlossenen Raumes S.

Das Absaugen des geschlossenen Raums S wird nachfolgend be schrieben.

Auf dem Betrieb der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1′ wird das nicht dargestellte Vakuumsystem so betätigt, daß Staub, der durch Reibung zwischen den Scheiben 23 und den entsprechenden Synchronriemen 24 erzeugt wird, nach außen durch die Saugdüse 53 abgesogen wird. Gleichzeitig wird die Luft innerhalb des geschlossenen Raums S des Gehäuses 12 durch die Saugdüse 51 mittels des Langloches 50 zusammen mit dem Staub einschließ lich Schmiermittelpartikel abgesogen. Obwohl der geschlossene Raum S durch diese Absaugung auf Unterdruck gelegt ist, ist die Luft innerhalb der Innenräume S_Br der beiden Lager Br durch die Dichtungselemente 25′, 25′ des Berührungstyps abgedichtet, so daß die Luft nicht direkt in den geschlossenen Raum S fließt. Die Absauglöcher 52, die an den äußeren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 an Stellen benachbart zu den axialen Endabschnitten der Muttern 5, 6 angeordnet sind, münden in die Umgebung der äußeren Enden der jeweiligen Lager Br, Br. Der Staub, der innerhalb der Lager Br, Br erzeugt wird, wird deshalb durch die Absauglöcher 52 zusammen mit Luftströmen Y₁ durch die jeweiligen Labyrinth dichtungen 27, 27 sofort, bevor der Staub nach außen fließt, abgezogen. Der Staub, der durch die Absauglöcher 52 abgesogen wird, mischt sich in die Luftstöme Y₂, die von außerhalb des Gehäuses 54 abgesogen werden, fließt in den geschlossenen Raum S durch das Spiel zwischen der Kugelumlaufmutter 5 und der Spindel 2 und auch durch den Abstand bzw. das Spiel zwischen der Kugelkeilmutter 6 und der Spindel 2, wird zusammen mit einem Luftstrom Y₃ durch das Absaugloch 50 abgeleitet und wird dann durch einen Filter über eine nicht dargestellte Vakuum pumpe getrennt. Nach dem Entfernen des Staubes wird die Luft zurück in die Atmosphäre gelassen. Gemäß dem 3. Ausführungs beispiel wird der Staub, der innerhalb der Lager Br, Br und der innerhalb der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 erzeugt wird, jeweils ohne außerhalb des Gehäuses 12 zu gelan gen abgeleitet, so daß der Reinraum völlig von einer Kon tamination geschützt werden kann. Weiterhin ist der Raum, der abgesaugt werden soll, viel kleiner als solche herkömmlichen Ausführungen, so daß der Raum durch eine kleine Vakuumeinrich tung ausreichend abgesaugt werden kann. Ferner kann die Ab saugung wirkungsvoll ausgeführt werden. Es ist folglich unnö tig, Schmierfett von einer besonders hohen Haftung zu verwen den, so daß die Lebensdauer des Schmiermittels und die rost verhütenden Eigenschaften verbessert werden können.

Nun wird die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß dem vier ten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben, mit Bezug zur Fig. 10.

In dem vierten Ausführungsbeispiel sind zwei ringförmige Kontaktkugellager 55, 55 als Lager für drehbare Halterung einer jeden der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 in einer Rücken an Rücken-Beziehung angeordnet. Die ringförmi gen Kontaktkugellager 55, 55 für die Kugelumlaufmutter 5 werden durch einen inneren Laufringhalter 56 gehalten, während die ringförmigen Kontaktkugellager 55, 55 für die Kugelkeil mutter 6 durch eine Doppelmutter 58 mittels eines Abstands halters 57 zurückgehalten werden. Zusätzlich ist ein Ab standshalter 59 zwischen benachbarten Umfangsendflächen der äußeren Laufringe angeordnet, die einander gegenüber mit einem axialen Abstand dazwischen angeordnet sind.

Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich deshalb von dem dritten Ausführungsbeispiel, dadurch, daß das Ansaugloch 52 nicht direkt in der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeil mutter 6 ausgebildet ist. Denn zylindrische Abstandshalter 60, 60 sind auf dem äußeren Umfangsendabschnitt der Kugelumlauf mutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 jeweils angebracht. Zweite Ansauglöcher 52′, 52′ sind in den Abstandshaltern 60, 60 ausgebildet. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, direkt die Ansauglöcher 52′, 52′ in der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 mit speziellen Maschinen auszubilden. Die Abstandshalter 60, 60 in der Form von Einzelteilen können leicht bearbeitet werden, um sie mit Absauglöchern 52′, 52′ zu versehen, die zu dem Vorteil führen, daß die Herstellungskosten reduziert werden können. Der übrige Aufbau und Betrieb ist im wesentlichen derselbe wie der des dritten oben beschriebenen Ausführungsbeispieles.

In den oben beschriebenen dritten und vierten Ausführungsbei spielen sind die Dichtungselemente 25′, 25′, die die Lager Br, Br oder die ringförmigen Kontaktkugellager 55, 55 und den geschlossenen Raum S oder S′ voneinander isolieren, in der Form der Kontaktdichtungen und der Absauglöcher 52 oder 52′ der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 oder einem Abstandshalter 60, 60 ausgebildet. Es sollte jedoch berück sichtigt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht notwendi gerweise darauf beschränkt ist. Die Absauglöcher 52 oder 52′ sind nicht essentiell notwendig. Wenn sie weggelassen werden, ist es vorteilhaft, Nicht-Kontakt-Dichtungen zwischen den Dichtelementen 25′, 25′ auszubilden, die auf den äußeren Umfangswänden einer Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmut ter 6 angeordnet sind und der inneren Umfangswand des Gehäuses 12, weil die Außenluft auch in einem geschlossenen Raum S oder S′ durch den Dichtungabstand zwischen dem Dichtelement 25′ und der inneren Umfangswand des Gehäuses 12 fließt, so daß jeder Luftstrom in den geschlossenen Raum S oder S′ mit einem guten Gleichgewicht in zwei Ströme geteilt werden kann, einer davon ist der Strom, der durch einen Raum in dem Lager und dann durch den Dichtungsabstand fließt und der andere ist ein Strom, der durch den Abstand bzw. durch das Spiel zwischen der Kugelumlaufmutter 5 (oder Kugelkeilmutter 6) und der Spindel 2 fließt. Als ein Ergebnis kann der Staub, der in den Lagern Br, Br den ringförmigen Kontaktkugellagern 55, 55 oder dergleichen erzeugt wird, abgesaugt und abgeleitet werden.

In dem oben beschriebenen dritten und vierten Ausführungsbei spiel waren die Lager Br, Br und die ringförmigen Kontaktku gellager 55, 55 als Kugellager ausgebildet, die Kugeln als Rollelemente verwenden. Wälzlager, die Gebrauch von Walzen als Rollelemente machen, können auch verwendet werden.

Mit Bezug zu den Fig. 11 und 12 wird die Kugelumlaufspin delvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel dieser Erfindnung beschrieben, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1′′ bezeichnet wird. In diesen Zeichnungen werden die gleichen Elemente des Aufbaus wie die entsprechenden Elemente des ersten Ausführungsbeispiels aus Fig. 2 bis Fig. 6 durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird nicht nochmals aufgeführt.

Die Wände der inneren Laufnuten 10, 10 für die Kugelumlauf spindelmutter 5 und die der inneren Laufnuten 11, 11 für die Kugelkeilmutter 6 sind jeweils mit wenigstens einem Kugel einführloch 70 versehen, das hierdurch zu der inneren Umfangs wand der entsprechenden Mutter 5 oder 6 ausgebildet ist. Dieses Kugeleinführloch 70 hat eine Größe groß genug, um eine leichte Einführung der Kugeln 18 dadurch zuzulassen. Ein abgestufter Abschnitt 70A ist an einem Zwischenteil ausge bildet, so daß der Durchmesser des Kugeleinführloches 70 auf der Seite der inneren Umfangswand der Mutter 5 oder 6 etwas größer ist. Nachdem die vorbestimmte Anzahl von Lagerkugeln 18 durch das Einführloch 70 eingefügt worden sind, wird von der Seite der inneren Umfangswand der Mutter 5 oder 6 ein Stöpsel 71 in das Kugeleinführloch 70 eingefügt, um das Kugelein führloch 70 zu schließen. Der Stöpsel 71 ist aus Kunststoff hergestellt und ist auf einer äußeren Umfangswand davon mit einer Schulter 71A versehen, die in Eingriff mit dem abgestuf ten Abschnitt 70A des Kugeleinführloches 70 gebracht wird und auch mit einer Anzahl von sich axial erstreckenden Vorsprüngen 71b. Eine äußere Endfläche 71c des Stöpsels 71 hat eine Form, die mit der Form der Nutenwand der inneren Laufnut 10 (oder 11) für die Kugelumlaufmutter 5 ( oder die Kugelkeilmutter 6) übereinstimmt, so daß die Ausbildung von einer Stufe verhin dert wird, um ein glattes bzw. gleichmäßiges Rotieren der Kugeln 18 zu gewährleisten. Andererseits ist eine innere Endfläche 71D zu einer konkaven Fläche ausgebildet komplemen tär zu der äußeren Umfangswand 2a der gegenüberliegenden Spindel 2. Zusätzlich ist der Umfangsrand der inneren End fläche 71d schräg abgefast bzw. abgeschrägt, wobei ein abge faster Abschnitt 71e vorgesehen wird.

Die ringförmigen scheibenbefestigenden Flansche 22, 22 sind auf der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 an Stellen benachbart zu den äußeren Umfangsendabschnitten der Muttern 5, 6 jeweils vorgesehen. Die Scheiben 23, 23 sind an den jeweiligen Flanschen 22, 22 angebracht. Diese Scheiben 23, 23 werden durch nicht dargestellte Antriebseinheiten mittels ihrer jeweiligen Synchronriemen 24, 24 für eine Präzisions kraftübertragung angetrieben.

Der Betrieb der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1′′ gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben.

Der Aufbau bzw. die Anordnung der Lagerkugeln 18 in der Kugel umlaufmutter 5 und der Kugelkeilmutter 6 der Kugelumlaufs pindelvorrichtung 1′′ wird durch Verwenden der jeweiligen Kugeleinführlöcher 70 ausgeführt. Anschließend an das Einfügen der Kugelumlaufmutter 5 und der Kugelkeiwellenmutter 6 in das Gehäuse 12 werden die vorbestimmte Anzahl von Lagerkugeln 18 sukzessive in die Nutenräume, die durch die inneren Laufnuten 10, 10 (11, 11) und die äußeren Laufnuten 15, 15 (17, 17) begrenzt sind, durch die jeweiligen Kugeleinführlöcher 70 von der Seite der inneren Umfangswände der Muttern 5, 6 einge führt. Die Stöpsel 71 werden dann von der Seite der inneren Umfangswände der jeweiligen Muttern 5, 6 eingeführt, wobei die Kugeleinführlöcher 70 geschlossen werden. Das Einführen der Stöpsel 71 aus Kunstharz wird durch Eindrücken ausgeführt. Durch dieses Eindrücken werden die Vorsprünge 71b auf der äußeren Umfangswand eines jeden Stöpsels 71 flach gemacht, so daß die Stöpsel 71 fest in die jeweiligen Kugeleinführlöcher 70 eingepaßt sind. Da die Stöpsel 71 leicht durch Eindrücken, wie es oben beschrieben ist, befestigt werden können, ist der Arbeitsschritt des Einführens der Stöpsel 71 einfacher als das herkömmliche Befestigungsverfahren, das auf herkömmliches Einschrauben oder kleberunterstütztes Befestigen beruht, so daß die Arbeitszeit signifikant verkürzt werden kann.

Die Schulter 71a jedes Stöpsels 71, der in das entsprechende Kugeleinführloch 70 eingepaßt ist, ist in Eingriff mit dem abgestuften Abschnitt 70a des Kugeleinführloches 70, so daß der Stöpsel 71 vom Herausfallen durch Zentrifugalkraft ge schützt ist. Der Stöpsel 71 ist auf der Seite der inneren Laufbahn ausgebildet, wodurch die an dem Stöpsel 71 angreifen den Zentrifugalkräfte klein sind. Die Schulter 71a ist des halb nicht unbedingt notwendig.

Da die Kugeleinführlöcher 70 auf der Seite der inneren Laufnu ten 10, 11 vorgesehen sind, wie es oben beschrieben ist, können die äußeren Laufnuten 15, 17, auf die große Zentrifu galkraft direkt wirkt, während einer Drehung mit hoher Ge schwindigkeit der Lagerkugeln 18, flach und glatt ausgebildet werden, so daß ein glattes Rollen der Lagerkugeln 18 sicherge stellt ist. Ferner kann die Stärke des Gehäuses 12A als äuße re Laufbahn bzw. äußerer Laufring des Lagers mit einer minima len Stärke ausgebildet werden, die für die Festigkeit der Lager, die nicht durch die Stöpsel 71 beeinflußt wird, notwen dig ist. Dies ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung.

Nachdem die Lagerkugeln 18 eingefügt worden sind, werden die Kugelumlaufmutter 5 und die Kugelkeilmutter 6 auf die Spindel 2 angebracht. Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, liegt die innere Endfläche 71d jedes Stöpsels 71 einer äußeren Umfangs wand 2a der Spindel 2 mit einem Abstand S′′ gegenüber. Dieser Abstand S′′ ist an dem abgefasten Abschnitt 71e des Stöpsels 71 erweitert. Auf Grund seiner Keilwirkung wird das Schmierfett, das auf die Spindel 2 aufgebracht ist, leicht dazugebracht, in den Abstand S′′ hineinzufließen und gleichzeitig wird es dort während des Drehens zusammengepreßt. Selbst wenn der einge drückte Stöpsel 71 lose wird und der Stöpsel 71 sich in Rich tung der Spindel 2 wegen kleiner Vibrationen der Kugelum laugfspindelvorrichtung 1′′ während seines Betriebes bewegen sollte, wird der Stöpsel 71 dazu gezwungen, durch den hohen Druck des Schmierfettes im Abstand S′′ zu schwimmen, so daß der Stöpsel 71 von einer Berührung mit der Spindel 2 abgehal ten wird.

Der Betrieb der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1′′, die so aufgebaut ist, ist ähnlich zu der Kugelumlaufspindelvorrich tung 1 des ersten Ausführungsbeispieles.

Schließlich wird die Abwandlung des fünften Ausführungsbei spiels mit Bezug zur Fig. 13 beschrieben. Dieses abgewandelte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem oben beschrie benen fünften Ausführungsbeispiel darin, daß ein Rückkehrweg 83 eines Rezirkulationsweges für Kugeln 82 in der Kugelumlauf mutter 5 in einer inneren Endfläche 81d eines jeden Stöpsels 81 in der Kugelumlaufmutter 5 ausgebildet ist. Da die Spindel 2 und die Kugelumlaufmutter 5 sich bezüglich zueinander dre hen, bewegen sich die Kugeln 82 schraubenförmig, während des Rollens in der Spindelnut und kehren an die Originalstellung durch einen Rückkehrweg 84 innerhalb der Mutter 5 zurück. Diese Rezirkulation wird wiederholt. Die innere Endfläche Sld des Stöpsels 81 wird immer durch die Kugel 82 abgestützt, wobei der Vorteil erreicht wird, daß der Stöpsel 81 immer vom Fallen in Richtung auf die innere Umfangsoberfläche der Mutter 5 abgehalten werden kann. Ferner ist es nicht notwendig, jeden Stöpsel 81 mit Pressanpassungsvorsprüngen 71b zu versehen, so daß die Herstellungskosten entsprechend reduziert werden können.

Der Aufbau der Stöpsel in diesem abgewandelten Ausführungsbei spiel ist geeignet, für Kugelumlaufspindelvorrichtungen von der Art, bei denen die Steigung der Schraubennut 3 auf der äußeren Umfangswand der Spindel 2 ausgebildet ist, klein ist und die Kugeln 82 in der Schraubennut 3 auf der Kugelumlauf spindelwelle 2 wiederholt an die ursprüngliche Stelle durch den Rückkehrweg 84 nach dem Umlauf um die Spindel 2 rezirku liert werden.

Andere Betriebszustände und Vorteile dieses abgewandelten Ausführungsbeispieles sind praktisch gleich jenen des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles.

Claims

1. Kugelumlaufspindelvorrichtung (1) umfassend eine Spindel (2), die mit einer Kugelschraubennut (3) und einer Kugelkeilnut (4) versehen ist, eine Kugelumlaufmut ter (5) und eine Kugelkeilmutter (6), die auf die Spindel mittels dazwischen angeordneter Kugeln angebracht sind, und ein Gehäuse (12) mit einer inneren Wand (14), auf der die Kugelumlaufmutter (5) und die Kugelkeilmutter (6) drehbar durch die Drehung der Kugeln (18) der Kugellager (Br, Br) abgestützt werden, dadurch gekennzeichnet, daß innere Laufnuten (10, 11) der Kugellager (Br, Br) in äußeren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter (5) und der Kugelkeilmutter (6) jeweils ausgebildet sind, und äußere Laufnuten (17) der Kugellager (Br, Br), auf der inneren Umfangswand (14) des Gehäuses (12) an bestimmten Abstän den (P₃, P₄) bezüglich zu jeweiligen Abständen (P₁, P₂) der inneren Laufnuten (10, 11) ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölabstreifer (30) auf die Spindel (2) zwischen der Kugelumlaufmutter (5) und der Kugelkeilmutter (6) ge schraubt ist.

3. Kugelumlaufspindelvorrichtung (1′), umfassend eine Spindel (2), die mit einer Kugelschraubennut (3) und einer Kugelkeilnut (4), einer Kugelumlaufmutter (5) und einer Kugelkeilmutter (6), die auf der Spindel mittels Kugeln, die dazwischen angebracht sind, vorgesehen sind, und ein Gehäuse (12) mit einer inneren Wand (14), auf der die Kugelumlaufmutter (5) und die Kugelkeilmutter (6) drehbar duch die Drehung von Kugeln (18) der Kugellager (Br, Br) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absaugloch (50) durch das Gehäuse (12) vorgese hen ist, um ein direktes Absaugen eines geschlossenen Raumes (S) zuzulassen, der vom Gehäuse (12), der Kugel umlaufmutter (5), Kugelkeilmutter (6) und Spindel (2) umgeben ist, und wobei Dichtelemente (25′) auf dem äuße ren Umfang der Kugelumlaufmutter (5) und Kugelkeilmut ter (6) angeordnet sind, wobei der geschlossene Raum (S) isoliert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Absauglöcher (52 oder 52′), die in der Umgebung äußerer Endabschnitte der Kugelumlaufmutter (5) und der Kugelkeilmutter (6) münden und mit dem geschlossenen Raum (S) über einen Abstand zwischen der Kugelumlaufmutter (5) und der Spindel (2) und über einen Abstand zwischen der Kugelkeilmutter (6) und der Spindel (2) jeweils verbunden sind, durch die äußeren Endabschnitte der Kugelumlaufmut ter (5) und der Kugelkeilmutter (6) ausgebildet sind und an äußeren Umfangswänden der äußeren Endabschnitte münden oder durch Abstandshalter ausgebildet sind, die an axia len äußeren Seiten der Kugelumlaufmutter (5) und der Kugelkeilmutter (6) ausgebildet sind und an äußeren Umfangswänden der Abstandshalter münden.

5. Kugelumlaufspindelvorrichtung (1′′) umfassend eine Spindel (2), die mit einer Kugelschraubennut (3) und einer Kugelkeilnut (4), einer Kugelumlaufmutter (5) und einer Kugelkeilmutter (6), die auf die Spindel mittels dazwischen angeordneten Kugeln (82) angebracht sind, versehen ist, und ein Gehäuse (12) mit einer inneren Wand (14), auf der die Kugelumlaufmutter (5) und die Kugel keilmutter (6) drehbar durch die Drehung der Kugeln (18) der Kugellager (Br, Br) abgestützt werden, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Laufnuten (15, 17) der Kugellager (Br, Br) in der inneren Umfangswand (14) des Gehäuses (12) ausgebil det sind, daß innere Laufnuten (10, 11) der Kugellager (Br, Br) in äußeren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter (5) und Kugelkeilmutter (6) jeweils ausgebildet sind, daß Einführlöcher (70), die mit den inneren Laufnuten (10, 11) der Kugellager (Br, Br) von inneren Umfangswänden der Kugelumlaufmutter (5) und Kugelkeilmutter (6) ausgebildet sind, und daß Stöpsel (71) in die Einführlöcher (70) so eingefügt sind, daß die Stöpsel (71) die Einführlöcher (70) ohne herauszufallen schließen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jedes der Einführlöcher (70) mit einem abgestuften Abschnitt (70a) vorgesehen is2t, und der entsprechende Stöpsel (71) einen Schulterabschnitt (71a) hat, der mit dem abgestuften Abschnitt in Eingriff steht, wobei der Stöpsel (71) von dem Nach-außen-Fallen abgehalten ist.