DE4302478A1

DE4302478A1 - Gewindetrieb für Feineinstellungen

Info

Publication number: DE4302478A1
Application number: DE19934302478
Authority: DE
Inventors: Rainer Rink
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: DE4302478C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Gewindetrieb für Feinein stellungen, bestehend aus einer Spindel mit Feingewinde geringer Steigung, die zwischen mit dem Feingewinde im Eingriff stehenden, in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rollen geführt ist.

Derartige Gewindetriebe bzw. Spindeltriebe sind bekannt und kommen auf den verschiedensten Einsatzgebieten für Feineinstellungsaufgaben zur Verwendung, bspw. bei Werk zeugmaschinen, Meßgeräten, Robotern, medizinischen Gerä ten, Feinwerktechnik od. dgl. Bekannt, aber druckschrift lich nicht nachweisbar, sind zwei Gewindetriebe, wobei die eine Art mit Kugeln arbeitet, die zwischen einer Spindel und einer Mutter angeordnet sind und im Bereich der Mutter durch Umlenkeinrichtungen gehalten werden (Kugelumlaufspindel).

Bei der anderen Art sind der Spindel in einem Gehäuse mehrere Gewinderollen zugeordnet, die mit dem Gewinde der Spindel im Eingriff stehen. Dies bedarf jedoch eines be trächtlichen konstruktiven Aufwandes, da die Rollen als Planetengetriebe im Gehäuse gelagert und der Spindel zu geordnet werden müssen (sogenannter Satelliten-Rollen spindeltrieb). Soweit bekannt sind jedoch bei diesen be kannten Gewindetrieben Feineinstellungen unter 0,5 mm Steigung und zwar spielfrei nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewinde trieb der eingangs genannten Art, mit der im weitesten Sinne Bezug genommen ist auf sogenannte Satelliten-Rol lenspindeltriebe, dahingehend zu verbessern, daß der spielfreie Feineinstellungsbereich mit Steigungen von 0,1-0,5 mm ermöglicht sein soll.

Diese Aufgabe ist mit einem Gewindetrieb der eingangs ge nannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an der Spindel axial hintereinander zwei Rollenkäfige mit achsparallel der Spindel zugeordneten Rollen angeordnet und die beiden Käfige unter Anordnung einer Feder zwi schen den Käfigen in einem Gehäuse axial fixiert sind, wobei die Rollen auf ihrer Umfangsfläche, dem Feingewinde der Spindel entsprechend, mit mehreren steigungsfrei senkrecht zur Rollenachse umlaufenden Nuten und Zähnen versehen sind, die in bezug auf die Horizontale in Abhän gigkeit der Umfangszuordnung der Rollen zur Spindel ent sprechend höhenversetzt angeordnet sind.

Hierbei kommt man also ohne Kugeln als Kopplungselemente zwischen Spindel und Führungsnuten aus, und die Rollen haben kein Gewinde, sondern steigungsfrei umlaufende Nu ten und Zähne, die aber im Querschnitt dem Gewindeprofil der Spindel entsprechen, wobei der Flankenwinkel der Zähne an den Rollen und der Gewindegänge der Spindel bspw. 60° betragen kann.

Da die drehbar in den Käfigen gelagerten Rollen einer seits kein Gewinde haben, sondern nur steigungsfrei um laufende Zähne, andererseits aber die Zähne mit dem Ge winde der Spindel im Eingriff stehen müssen, muß ein aus reichendes Spiel für eine ausreichend tragende Eingriffs tiefe der Rollenzähne vorhanden sein.

Dieses erforderliche Spiel wird nun aber durch die Anord nung einer Feder zwischen den beiden Käfigen aufgehoben, die die beiden Käfige unter Vorspannung hält und somit die Spielfreiheit in der einen und anderen Drehrichtung der Spindel gewährleistet. Tragend ist also in der einen oder anderen Richtung immer nur der eine oder andere Kä fig bzw. sind dessen Rollen tragend. Die Federkraft ist beim erfindungsgemäßen Gewindetrieb primär maßgebend für die Kraft, mit der die Feineinstellung vorgenommen werden kann.

Die Maßgabe, daß die zueinander parallelen Nuten und Zähne der Rollen in bezug auf ihre Horizontale in Abhän gigkeit der Umfangszuordnung der Rollen zur Spindel ent sprechend höhenversetzt angeordnet sein müssen, ergibt sich daraus, daß die Rollen im Käfig bspw. mit 120° (bei drei Rollen) versetzt angeordnet sind und deren Zähne aufgrund der Steigung des Spindelgewindes entsprechend dieser Steigung jeweils an einer höher gelegenen Stelle am Spindelgewinde im Eingriff stehen.

Die Ausführungsform mit zwei Käfigen wird zwar bevorzugt, da hierbei in beiden Drehrichtungen die gleiche Belastung aufgenommen werden kann. Wenn aber der Belastung in nur einer Richtung Rechnung zu tragen ist, muß nur der Spiel freiheit für diese Richtung Rechnung getragen werden, d. h., in solchen Fällen kann vorteilhaft statt des einen Käfigs lediglich ein Widerlager im dann entsprechend kür zer bemessenen Gehäuse vorgesehen werden, zwischen dem und dem verbliebenen Käfig die Feder angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Gewindetrieb und weitere vorteil hafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Schnitt durch den Gewindetrieb;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gewindetrieb gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 stark vergrößert die Zuordnung der Zähne und Nuten zu einem Gewindegang der Spindel zur Ver deutlichung des Höhenversatzes von drei um je weils 120° versetzt angeordneten Rollen im Käfig.

Der Gewindetrieb besteht aus einer Spindel 1 mit spitzem Feingewinde 2 geringer Steigung, die zwischen mindestens drei mit dem Feingewinde 2 im Eingriff stehenden, in ei nem Gehäuse 3′ drehbar gelagerten Rollen 4 geführt ist.

Für diesen Gewindetrieb ist nun wesentlich, daß an der Spindel 1 axial hintereinander zwei Rollenkäfige 5 mit mindestens je drei parallel der Spindel 1 zugeordneten Rollen 4 und die beiden Käfige 5 unter Anordnung einer Feder 6 zwischen den Käfigen 5 in einem Gehäuse 3′ axial fixiert sind. Die Rollen 4 sind dabei auf ihrer Umfangs fläche F, dem Feingewinde 2 der Spindel 1 entsprechend, mit mehreren steigungsfrei senkrecht zur Rollenachse 4′ umlaufenden Nuten 7 und Zähnen 8 versehen, die in bezug auf die Horizontale H in Abhängigkeit der Umfangszuord nung der Rollen 4 zur Spindel 1 entsprechend höhenver setzt angeordnet (siehe Fig. 3) sind. Dies ist auf einfache Weise beim Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die Rollen mit entsprechend unterschiedlich hohen Sockeln 14 versehen sind, die in bezug auf ihre Anordnung im Käfig ihre Anordnung am federfernen Ende des jeweiligen Käfigs 5 finden.

Um die Montage und auch Fertigung möglichst einfach zu gestalten, ist jeder der beiden Käfige 5 aus einem oberen und einem unteren Ring 9, 9′ gebildet und die beiden Ringe 9, 9′ sind mit von Schrauben 10 durchgriffenen Büchsen 11 auf Distanz gehalten.

Bei der Feder 6 handelt es sich zweckmäßig um eine han delserhältliche Ringfeder, dessen Ringfederblatt gewellt ausgebildet ist, was nur schematisch angedeutet ist.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind, was unter Bezug auf Fig. 2 deutlicher wird, in jedem Käfig in paralleler Eingriffszuordnung zur Spindel 1 drei um 120° zueinander versetzte Rollen 4 angeordnet und ferner drei Distanzbüchsen 10, die mit Schrauben, wie in Fig. 1 dar gestellt, zwischen den Ringen 9, 9′ verspannt sind.

Das die beiden Käfige 5 und deren mittige Feder 6 um schließenden Gehäuse 3 ist an einem Ende mit einem ein setzbaren Halte- und Federspannring 13 versehen, d. h., die Feder 6 erhält ihre erforderliche Vorspannung vom entsprechend mehr oder weniger tief in das Gehäuse 3 bspw. einschraubbaren Halte- und Federspannring 13. Wie ersichtlich, sind die Rollen 4 mit Lagerzapfen 15 verse hen und diese mit in Kugellagern 16 in den Ringen 9, 9′ gelagert.

Aus Platzgründen - ein solcher Gewindetrieb kann bspw. bezüglich seines Gehäusedurchmessers durchaus einen Durchmesser von nur 10 mm haben! - ist der Kreis 17, auf dem die Rollen 4 mit ihren Achsen 4′ gelagert sind, klei ner als der Kreis 18, auf dem die Achsen 10′ der Schrau ben 10 angeordnet sind.

Nicht dargestellt, da ohne weiteres vorstellbar, ist eine Ausführungsform derart, daß bei Feineinstellungsbelastung in nur einer Richtung statt des einen Käfigs 5 dem verbleibenden Käfig 5 ein Widerlager am Gehäuse 3 zu geordnet ist, zwischen dem und dem Käfig 5 die Feder 6 mit Wirkrichtung gegen die Einstellungsbelastungsrichtung angeordnet ist.

Claims

1. Gewindetrieb für Feineinstellungen, bestehend aus einer Spindel (1) mit Feingewinde (2) geringer Stei gung, die zwischen mit dem Feingewinde (2) im Ein griff stehenden, in einem Gehäuse (3) drehbar gela gerten Rollen (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spindel (1) axial hintereinander zwei Rollenkäfige (5) mit achsparallel der Spindel (1) zuge ordneten Rollen (4) angeordnet und die beiden Käfige (5) unter Anordnung einer Feder (6) zwischen den Kä figen (5) in einem Gehäuse (3′) axial fixiert sind, wobei die Rollen (4) auf ihrer Umfangsfläche (F), dem Feingewinde (2) der Spindel (1) entsprechend mit mehreren steigungsfrei senkrecht zur Rollenachse (4′) umlaufenden Nuten (7) und Zähnen (8) versehen sind, die in bezug auf die Horizontale (H) in Abhän gigkeit der Umfangszuordnung der Rollen (4) zur Spindel (1) entsprechend höhenversetzt angeordnet sind.

2. Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Käfige (5) aus einem oberen und einem unteren Ring (9, 9′) gebildet ist und die bei den Ringe (9, 9′) mit von Schrauben (10) durchgrif fenen Büchsen (11) auf Distanz gehalten sind.

3. Gewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (6) in Form einer Ringfeder ausgebil det ist.

4. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) an einem Ende mit einem An schlagringbund (12) und am anderen Ende mit einem einsetzbaren Halte- und Federspannring (13) versehen ist.

5. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (4) entsprechend ihrer Umfangszuord nung zur Spindel (1) mit entsprechend unterschied lich hohen Sockeln (14) versehen sind.

6. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Käfig drei um 120° versetzte Rollen (4) und dazwischen drei ebenfalls um 120° versetzte Di stanzbüchsen (11) angeordnet sind.

7. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (4) mit Lagerzapfen (15) versehen und diese mit in Kugellagern (16) in den Ringen (9, 9′) gelagert sind.

8. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der Kreis (17), auf dem die Rollen (4) mit ihren Achsen (4′) gelagert sind, kleiner ist als der Kreis (18), auf dem die Achsen (10′) der Schrauben (10) angeordnet sind.

9. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feineinstellungsbelastung in nur einer Rich tung statt des einen Käfigs (5) dem ver bleibenden Käfig (5) ein Widerlager (5′) am Gehäuse (3) zugeordnet ist, zwischen dem und dem Käfig (5) die Feder (6) mit Wirkrichtung gegen die Einstel lungsrichtung angeordnet ist.