DE4302054A1 - Abstreifer für einen Kugelgewindetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abstreifer für einen Spindel- Mutter-Trieb, insbesondere für einen Kugelgewindetrieb, der einen in die Mutter einsetzbaren Abdeckring aufweist, an dessen Innenseite ein die Gewindespindel umschließendes Ab­ streifelement angeordnet ist.

Derartige Abstreifer sind in der Regel an beiden Enden der Mutter vorgesehen, um das Eindringen von Verunreinigungen in das Innere des Kugelgewindetriebs und den Austritt des im Inneren des Kugelgewindetriebs befindlichen Schmiermittels zu verhindern. Ohne geeignete Abstreifer könnten Fremdkör­ per, wie z. B. Späne, Staub oder andere sich auf der Gewinde­ spindel absetzende Verunreinigungen in die Kugelumlaufbahnen des Kugelgewindetriebs gelangen und zu einem vorzeitigen Verschleiß sowie zu einer Beeinträchtigung der Funktions­ fähigkeit und Laufgenauigkeit des Kugelgewindetriebs führen. Durch die Abstreifer soll darüber hinaus das Schmiermittel im Inneren des Kugelgewindetriebs gehalten werden.

Als Abstreifer werden bisher formsteife Polyamidringe mit einem inneren, an der Innenseite angeformten Abstreifelement verwendet, das in Form eines Schraubengewindes ausgebildet ist und großflächig in die Gewindenut der Gewindespindel eingreift. Der in der Mutter drehfest fixierte Polyamidring deckt durch sein inneres Schraubengewinde das Gewindeprofil der Gewindespindel nach außen hin ab. Der formsteife Poly­ amidring ist durch einen Trennspalt unterbrochen, der ein Zusammendrücken des Polyamidrings um den Betrag der Spalt­ breite ermöglicht. In einer Umfangsnut am Außenumfang des Polyamidrings ist eine ringförmige Schraubenzugfeder ange­ ordnet, durch die der Polyamidring unter einer gewissen Vorspannung an die Gewindespindel angedrückt wird.

Ein Nachteil dieser Abstreifer liegt in der aufwendigen Fertigung und Montage. Die Herstellung des Polyamidrings mit dem inneren Gewindegang ist mit einem relativ hohen ferti­ gungstechnischen Aufwand verbunden. Da der Gewindegang im Inneren des Polyamidrings an die entsprechende Gewindenut der Gewindespindel angepaßt sein muß, sind für unterschied­ liche Steigungen und Gewindeprofile jeweils gesonderte Ab­ streifer erforderlich, was eine aufwendigere Lagerhaltung verlangt. Darüber hinaus ist die Abstreifwirkung des Poly­ amidrings aufgrund seiner Formsteife und geringen Anpas­ sungsfähigkeit beschränkt und feine scharfkantige Partikel (Späne) können sich in das Material des Abstreifelements eindrücken und mit ihren vorstehenden Teilen die feinbe­ arbeiteten Gewindegänge der Spindel beschädigen. Um bei der­ artigen Polyamidabstreifern das Austreten des Schmiermittels aus dem Inneren des Kugelgewindetriebs wirksam zu verhin­ dern, müssen diese gegenüber der Gewindespindel angepreßt werden, was zu einer erhöhten Reibung und einer dadurch bedingten Temperaturerhöhung der Gewindespindel führt. Er­ wärmungen der Spindel haben eine Spindelausdehnung zur Fol­ ge, die insbesondere bei der Verwendung derartiger Kugelge­ windetriebe in Vorschubantrieben für Werkzeugmaschinen zu Bearbeitungsungenauigkeiten führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Abstreifer der eingangs genannten Art zu schaffen, der verbesserte Ab­ streif- und Dichteigenschaften aufweist, einfach in der Her­ stellung ist und in Spindel-Mutter-Triebe mit unterschiedli­ cher Form und Steigung der Gewindegänge eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abstreifelement eine elastisch verformbare Abstreiflippe ist, deren an der Gewindespindel eng anliegende Abstreif­ kante zum Abdeckring exzentrisch und in einer Radialebene angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Abstreifers wird die Spindelmutter endseitig durch die in einer Radialebene liegende Dichtlippe abgedeckt, deren Abstreifkante elastisch an die Außenfläche der Gewindespindel gedrückt wird und der teilweise aus der zylindrischen Umfangsfläche und teilweise aus einem Gewindegangabschnitt gebildeten Außenkontur der Gewindespindel folgt. Der Abstreifer kann somit auch bei unterschiedlichen Gewindesteigungen eingesetzt werden. Da sich die elastisch verformbare Abstreiflippe an die Außen­ kontur der Gewindespindel anschmiegt, wird über dem Ge­ samtumfang eine verbesserte Abstreifwirkung erreicht.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Abstreiflippe an einem radial elastischen Ringansatz ange­ ordnet, der durch einen endseitigen Steg mit dem Abdeckring verbunden ist. Durch diese Ausführung wird die radial ela­ stische Nachgiebigkeit und die Anpassungsfähigkeit der Ab­ streiflippe an die Außenkontur der Gewindespindel zusätzlich erhöht.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am Außen­ umfang des Abdeckrings ein Ringbund angeordnet, der im eingebauten Zustand in eine Umfangsnut in der Spindelmutter eingreift. Dadurch wird eine einfache axiale Sicherung des Abstreifers in der Mutter erreicht.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist am Außenumfang des Abdeckrings mindestens ein Nocken angeformt, der zur Winkelpositionierung des Abstreifers und zur Verdrehsiche­ rung in eine entsprechend geformte Aussparung in der Mutter eingreift.

Die Abstreiflippe ist zweckmäßigerweise zur Abstreifkante hin verjüngt, wodurch sich ein schmaler Auflagebereich an der Spindel und eine dadurch bedingte geringe Reibung er­ gibt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der gesam­ te Abstreifer aus gummielastischem Material. In Sonderfällen ist es allerdings auch möglich, daß lediglich die Abstreif­ lippe und der Ringbund elastisch verformbar sind, während der Abdeckring aus einem formsteifen Material besteht.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kugelgewindetrieb mit Abstreifern in den gegenüberliegenden Enden der Mutter;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Abstreifer der in Fig. 1 gezeigten Art;

Fig. 3 eine Schnittansicht des Abstreifers nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Kugelgewindetrieb 1, der eine Gewinde­ spindel 2 mit einer Gewinderille 3 am Außenumfang, eine Mutter 4 mit einer Gewinderille 5 am Innenumfang und Kugeln 6 aufweist, die in einer zwischen den Gewinderillen 3, 5 gebildeten Kugelumlaufbahn geführt sind. Da die Kugeln 6 beim Antrieb des Kugelgewindetriebs 1 innerhalb der Kugel­ umlaufbahn abrollen und dabei eine Tangential- bzw. Umfangs­ bewegung ausführen, müssen sie nach dem Austritt aus dem Wälzkreislauf an den Ausgangspunkt zurückgeführt werden. Dies erfolgt durch gesonderte Kugelrückführungen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Die Rückführung der Kugeln kann beispielsweise durch Umlenkstücke im Inneren der Mutter 4 oder extern verlaufende Rückführungsleitungen erfolgen. In der Mutter 4 ist eine Radialbohrung 24 zur Einführung von Schmiermittel in das Innere des Kugelgewindetriebs 1 ange­ ordnet.

Zum Schutz des Kugelgewindetriebs 1 vor Verunreinigungen ist an den gegenüberliegenden Enden der Mutter 4 jeweils ein Abstreifer 7 eingesetzt. Der Abstreifer 7 weist im wesent­ lichen einen Abdeckring 8 auf, an dessen Innenseite eine an die Außenkontur der Gewindespindel 2 angepaßte Abstreiflippe 9 aus elastischem Material angeordnet ist. An den beiden Stirnseiten der Mutter 4 sind jeweils kreisförmige Ausneh­ mungen 10 vorgesehen, in die jeweils ein Abstreifer 7 einge­ setzt wird.

Am Außenumfang des Abdeckrings 8 ist ein Ringbund 11 ange­ formt, der in eine entsprechend ausgebildete Ringnut 12 in der kreisförmigen Ausnehmung 10 eingreift. Auf diese Weise wird eine axiale Sicherung des Abstreifers 7 innerhalb der Mutter 4 erreicht. Der Ringbund 11 weist einen halbkreisför­ migen Querschnitt auf und ist in seiner Form an die Ringnut 12 angepaßt. Dadurch wird eine sichere Abdichtung des Ab­ streifers gegenüber der Mutter 4 erreicht und ein Austreten von Schmiermittel zwischen Abstreifer und Mutter 4 verhin­ dert.

Die radial nach innen weisende Abstreiflippe 9 liegt in einer zur Drehachse der Gewindespindel 2 senkrechten Radial­ ebene. Sie hat eine innere Abstreifkante 13, die an die Außenkontur der Gewindespindel 2 in dieser Radialebene ange­ paßt ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kugelgewindetrieb 1 ragt die Abstreiflippe 9 im oberen Bereich bis in den Grund der Gewinderille 3, während sie im unteren Bereich auf dem zwischen den Gewinderillen 3 gebildeten zylindrischen Gewindesteg 14 aufliegt. Auch in dem dazwischenliegenden Bereich folgt die Abstreifkante 13 der Außenkontur der Ge­ windespindel 2 und liegt am gesamten Außenumfang an. Da sich die Außenkontur der Gewindespindel in einer bestimmten Radialebene im Verhältnis zur Mutter auch bei einer Drehung der Gewindespindel bzw. Mutter nicht verändert und die Ab­ streiflippe 9 an diese Außenkontur entsprechend angepaßt ist, muß der Abdeckring 8 in einer vorgegebenen Winkelposi­ tion in die Mutter 4 eingesetzt und dort gehalten werden. Zur genauen Winkelpositionierung und als Verdrehsicherung ist am Außenumfang des Abdeckrings 8 mindestens ein Nocken 15 angeordnet, der in eine in der Mutter 4 entsprechend angeordnete und zur Form des Nockens korrespondierende Aus­ sparung 16 eingreift. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Nocken 15 einen kreissegmentförmigen Querschnitt und greift in eine entsprechend geformte Aussparung 16 an der Außenseite der kreisförmigen Ausnehmung 10 ein.

Die Abstreiflippe 9 kann ein vorgegebenes radiales Übermaß in bezug auf die Außenkontur der Gewindespindel 2 aufweisen, damit die Abstreifkante 13 mit einer definierten Vorspannung an den Außenumfang der Gewindespindel 2 angedrückt wird.

In Fig. 2 ist ein Abstreifer 7 mit dem äußeren Abdeckring 8 und der an dessen Innenseite angeordneten elastischen Ab­ streiflippe 9 gezeigt. Die innere Abstreifkante 13 der Ab­ streiflippe 9 ist kreisförmig ausgebildet, wobei deren Mit­ telpunkt gegenüber dem Mittelpunkt des Abdeckrings 8 seit­ lich versetzt ist, was eine gleichförmige Änderung der Breite der Abstreiflippe und damit eine gute Anpassung der Abstreiflippe an die Außenkontur der Gewindespindel 3 er­ gibt. Der Betrag der seitlichen Versetzung wird durch das Gewindeprofil bestimmt. Durch entsprechende Auswahl des durch die Abstreifkante 13 begrenzten Innendurchmessers im Verhältnis zur Außenkontur der Gewindespindel 2 kann der Anpreßdruck der Abstreifkante 13 auf den Außenumfang der Gewindespindel 3 bestimmt werden.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, verläuft die Ab­ streiflippe 9 parallel zur außen liegenden Stirnseite 17 des Abdeckrings 8 und ist gegenüber dieser geringfügig nach innen zurückversetzt. Die radiale Abstreiflippe 9 ist am äußeren Ende eines zum Abdeckring 8 konzentrischen Ringan­ satzes 18 angeordnet, dessen inneres Ende über einen schma­ len Seitensteg 19 mit dem Abdeckring 8 verbunden ist. Zwi­ schen dem Ringansatz 18 und dem äußeren Abdeckring 8 ver­ läuft eine Ringnut 20, die durch den an der innenliegenden Stirnseite 21 des Abdeckrings 8 angeordneten Seitensteg 19 begrenzt wird. Der Ringansatz 18 weist eine leicht schräge Außenfläche 22 auf und ist zur Abstreiflippe 9 hin verjüngt. Der nur über den schmalen Steg 19 mit dem Abdeckring 8 ver­ bundene Ringansatz 18 bildet eine radial elastisch nachgie­ bige Abstützung für die Abstreiflippe 9. Die an dem flexib­ len Ringansatz 18 angeordnete Abstreiflippe 9 erlangt somit eine zusätzliche radiale Nachgiebigkeit und kann sich noch besser an die Außenkontur der Gewindespindel 2 anschmiegen. Die Abstreiflippe 9 ist zur Abstreifkante 13 hin verjüngt, wodurch die effektive Kontaktfläche und damit die Reibung verringert werden kann.

Am Außenumfang des Abdeckrings 8 ist ein umlaufender Ring­ bund 11 angeordnet, der wie bereits erläutert in eine Ring­ nut 12 in der Mutter 4 eingreift. Neben dem Ringbund 11 befindet sich der Nocken 15, der als Verdrehsicherung und zur genauen Winkelpositionierung des Abstreifers in eine an der Stirnseite der Mutter 4 angeordnete Aussparung 16 ein­ greift.

Der Abstreifer 7 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und besteht aus einem gummielastischen Material. Es ist aller­ dings auch möglich, daß nur die Abstreiflippe bzw. der Ring­ bund aus einem Elastomer bestehen und daß für den Abdeckring ein formsteifes Material, z. B. Metall oder ein formsteifer Kunststoff, verwendet wird.

Der erfindungsgemäße Abstreifer kann einfach hergestellt werden, hat eine gute Abstreifwirkung und kann einfach mon­ tiert werden, da er in der Gewindemutter nicht verbohrt werden muß.

Die Erfindung ist nicht auf das vor stehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z. B. um den Außen­ umfang des Ringbunds eine Feder angeordnet sein, durch die eine radiale Anpreßkraft auf die Abstreiflippe ausgeübt wird. Die elastische Abstreiflippe kann darüber hinaus auch unmittelbar am äußeren Abdeckring angeordnet sein.

Claims (10)

1. Abstreifer für einen Spindel-Mutter-Trieb, insbesondere für einen Kugelgewindetrieb, der einen in die Mutter (4) einsetzbaren Abdeckring (8) aufweist, an dessen Innen­ seite ein die Gewindespindel (2) umschließendes Abstreif­ element angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifelement eine elastisch verformbare Abstreif­ lippe (9) ist, deren an der Gewindespindel (2) eng anlie­ gende Abstreifkante (13) zum Abdeckring (8) exzentrisch und in einer Radialebene angeordnet ist.

2. Abstreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreiflippe (9) an einem radial elastischen Ringan­ satz (18) am Abdeckring (8) angeordnet ist.

3. Abstreifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz (18) durch einen endseitigen Steg (19) mit dem Abdeckring (8) verbunden ist.

4. Abstreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Abdeckrings (8) ein Ringbund (11) angeordnet ist, der in eine Ringnut (12) in der Mutter (4) eingreift.

5. Abstreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckring (8) in einer vorbe­ stimmten Winkelposition und gegen Verdrehen gesichert in der Mutter (4) eingesetzt ist.

6. Abstreifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Positionierelement und als Verdrehsicherung wenig­ stens ein Nocken (15) am Außenumfang des Abdeckrings (8) angeordnet ist, der in eine Aussparung (16) in der Mutter (4) eingreift.

7. Abstreifer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (15) kreissegmentförmig ausgebildet ist.

8. Abstreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstreiflippe (9) zur Abstreifkante (11) hin verjüngt ist.

9. Abstreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest die Abstreiflippe (9) aus einem gummielastischen Material besteht.

10. Abstreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er einstückig aus einem gummielasti­ schen Material besteht.