DE4307529A1 - Vorrichtung zum Ausgleichen von Steigungsfehlern bei Schraubengetrieben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Steigungsfeh­ lern bei einem Schraubengetriebe bestehend aus einer ortsfest gelagerten drehbaren Gewindespindel und einem auf derselben in axialer Richtung bewegbaren Mutterelement, das mit einem translatorisch zu bewegenden Gegenstand verbunden ist.

Das durch Fertigungstoleranzen zwischen einer Spindel und einem Mutter­ gewinde bestehende Spiel, das sich als sogenannter toter Gang bemerkbar macht, kann für bestimmte Anwendungsfälle nicht akzeptiert werden, wie beispielsweise für Meßeinrichtungen, Feinsteinstellvorrichtungen und auch Scanner-Einrichtungen. Bei derartigen mit höchster Genauigkeit arbeiten­ den Geräten ist eine spielfreie Bewegungsübertragung zwischen der Spin­ del und der Mutter unerläßlich.

Aus der deutschen Patentschrift 36 42 463 ist eine Vorrichtung zum spiel­ freien axialen Einstellen von Lageranordnungen mit einem Paar von Ein­ stellringen bekannt. Diese Einstellringe liegen mit je zwei oder mehreren zueinander komplementären konzentrischen Steigungsflächen mit einem Steigungswinkel im Bereich der Selbsthemmung aufeinander und verändern durch Relativdrehung zueinander ihr Axialmaß. Dabei sind an einem Paar von Einstellringen zwei oder mehrere radial ineinanderliegende Paare von sich über 360 erstreckenden Steigungsflächen ausgebildet, die bezüglich ihres Steigungsanfanges und -endes winkeimäßig zueinander versetzt angeordnet sind. Die Größe des Versatzwinkels ist reziprok zur Anzahl der Paare von Steigungsflächen bemessen.

Diese bekannten Einstellringe sind kompliziert gestaltet und daher sehr schwierig herzustellen, um die erforderliche Genauigkeit eines Schrauben­ getriebes der genannten Art zu gewährleisten. Für eine Großserienanferti­ gung mit den gegebenen großzügigen Toleranzen sind diese Einstellringe nicht geeignet. Das verteuert ihre Herstellung in signifikanter Weise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum spiel­ freien Ausgleichen von Steigungsfehlern für ein Schraubengetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau, preis­ günstig in ihrer Herstellung und zuverlässig und genau während ihres Betriebs ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Mutterelement aus mehreren in einer Transporthülse untergebrachten federelastischen und jeweils einen radialen segmentförmigen Spalt aufweisenden Scheiben besteht, daß die Scheiben unter Anlage der durch die Spalte gebildeten Stirnflächen benachbarter Scheiben in die Gewindegänge eingreifen und daß die Scheiben mit ihren Außenumfangsflächen mit der Transporthülse fest verbunden sind.

Mit dieser einfach aufgebauten erfindungsgemäßen Anordnung werden her­ stellungsbedingte Steigungsfehler bei Bewegungsgewinden, vor allem die bei kurzen Verfahrwegen auftretenden periodischen Steigungsfehler, erheblich vermindert. Infolge der Elastizität der einzelnen, dünnen Schei­ ben, ihrem axialen Abstand von Scheibe zu Scheibe und der Fixierung ihres Außenumfangs in der Transporthülse wird eine hohe Anzahl von Berührungsstellen zwischen Mutterelement und Gewindespindel und damit eine die Steigungsfehler eliminierende Ausgleichswirkung erzielt.

Im einzelnen ist die Ausbildung der Erfindung so getroffen, daß der Spalt jeder Scheibe einen Umfangswinkel α einschließt, der in Abhängigkeit von der Gesamtanzahl der eingesetzten Scheiben nach der Beziehung

gebildet ist. Dabei bedeutet

M = Anzahl der eingesetzten Scheiben.

Ferner ist jede Scheibe über ihren Umfang mit gleichmäßig verteilten Ker­ ben versehen, die bei auf der Spindel sitzenden Scheiben im wesentlichen axial hintereinander verlaufen, und die Transporthülse weist mindestens eine den Kerben zugeordnete Ausnehmung auf. Zur Fixierung der Schei­ ben in der Transporthülse ist in die Ausnehmung und die Kerben ein aus­ härtbares Bindemittel eingebracht.

Die weiteren Vorteile und Merkmale sind der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schaubildlicher Darstel­ lung,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung im Schnitt und

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, eingebaut in einen translato­ risch bewegbaren Gegenstand in schaubildlicher Darstellung.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Ausgleichen von bei Bewegungsgewinden auftretenden Steigungsfehlern ist unter anderem bei Scanner-Einrichtungen verwendbar, mit denen Bildvorlagen, Diapositive oder dergl. gescannt werden. Die Vorrichtung gewährleistet einen äußerst präzisen Vorschub der Vorlage, was eine fehlerfreie Aufnahme der Bild­ daten ermöglicht.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vorrichtung aus einer Gewindespindel 11, die drehbar und in axialer Richtung fixiert in gehäusefesten Lagerstel­ len 12 gelagert ist. Auf der Gewindespindel 11 ist eine Transporthülse 13 lose drehbar angeordnet, die an ihrem einen Ende mit einem als Träger 14 ausgebildeten Gegenstand versehen ist. Der Träger 14 dient beispielsweise zur Aufnahme einer Bildvorlage, eines Diapositivs oder dergl.

Das andere Ende der Transporthülse 13 ist zu einem koaxial zur Gewinde­ spindel 11 liegenden Topf 15 erweitert, der in seiner Mantelfläche in axia­ ler Richtung verlaufende Ausnehmungen 16 aufweist. Zur festen Verbin­ dung der Scheiben 17 mit der Transporthülse 13 wird ein aushärtbares Bindemittel 22 benutzt, das in die Ausnehmungen 16 des Topfes 15 sowie in die Kerben 19 der Scheiben 17 eingreift.

Anstelle der Ausnehmungen können auch auf der inneren Mantelfläche des Topfes 15 Erhöhungen vorgesehen sein, die in die Kerben spielfrei ein­ greifen.

Im Bereich des Innenraumes des Topfes 15 der Transporthülse 13 sind federelastische Scheiben 17 vorgesehen, die einerseits jeweils mit einem die Ringform öffnenden radialen, segmentförmigen, einen Winkel einschließenden Spalt 18 und andererseits mit über ihren Außenumfang verteilte Kerben 19 versehen sind, wie dies in der Fig. 1 erkennbar ist. Die Schei­ ben weisen einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außen­ durchmesser der Gewindespindel, so daß die Scheiben 17 in die Gewinde­ gänge 20 der Gewindespindel eingreifen.

Die Gesamtanzahl der auf der Gewindespindel 11 sitzenden Scheiben 17 bil­ den ein Paket, indem die Stirnfläche 21 einer Scheibe 17 an der Stirnfläche einer benachbarten Scheibe 17 anliegt.

Angenommen der Winkel des radialen, segmentförmigen Spalts 18 beträgt 18 Winkelgrade, dann bilden 360 : 18 = 20 mit ihren Stirnflächen 21 anein­ anderliegende Scheiben ein Muttergewindepaket mit 19 Gewindegängen.

Angenommen jede der zwanzig Scheiben 17 hat nur an zwei Punkten Berührung mit seinem Gewindegang der Gewindespindel 11 so liegt das Muttergewindepaket an mindestens vierzig Stellen auf der Gewindespindel 11 an. Bei einer Dicke der Scheiben 17 von beispielsweise 0,1 Millimeter und einer Gewindesteigung der Gewindespindel 11 von 0,35 Millimeter ist aufgrund der Elastizität der einzelnen Scheiben 17 und des Abstands der Scheiben 17 untereinander ein spielfreier Eingriff des Muttergewindepakets auf der Gewindespindel 17 gegeben.

Infolge einer Fixierung der Scheiben 17 in der Transporthülse 13 kommen die oben beschriebenen Vorteile zur Wirkung. Zum Zwecke eines wirksamen Eingriffs sind die Kerben so angeordnet, daß sie bei auf der Gewindespin­ del 11 sitzendem Muttergewindepaket 23 in etwa axial in Richtung der Ausnehmungen verlaufen.

Das Muttergewindepaket 23 und die Transporthülse 13 bilden gemeinsam das eigentliche Mutterelement 24, an dem der Träger 14 für eine zu scan­ nende Bildvorlage, Diapositiv oder dergl. angreift. Zur Herstellung des Muttergewindepakets 23 werden die Scheiben 17 nacheinander auf die Gewindespindel 11 gedreht, bis sie mit ihren einander zugekehrten Spalt- Stirnflächen 21 aneinanderliegen, dann wird die Transporthülse 13 über die Scheiben 17 geschoben und das Bindemittel 22 in die Ausnehmungen 16 und die Kerben 19 eingebracht.

Um eine verkantungsfreie Drehbewegung der Gewindespindel 11 sicherzu­ stellen, ist die Transporthülse 13 mit einem hülsenförmigen Schaft ver­ sehen, in den mehrere um 90 Winkelgrade versetzt angeordnete Schlitze 27 mit axialem Abstand zueinander eingearbeitet sind. Diese Schlitze 27 erlau­ ben eine elastische Ausweich- und Ausgleichsbewegung zwischen der Gewindespindel 11 und der Transporthülse 13, so daß eine reibungslose, präzise Bewegung der Vorrichtung gewährleistet ist.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Ausgleichen von Steigungsfehlern bei einem Schrau­ bengetriebe bestehend aus einer ortsfest gelagerten drehbaren Gewin­ despindel (11) und einem auf derselben in axialer Richtung beweg­ baren Mutterelement (24), das mit einem translatorisch zu bewegenden Gegenstand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mutterelement (24) aus mehreren in einer Transporthülse (13) unter­ gebrachten federelastischen und jeweils einen radialen segmentförmi­ gen Spalt (18) aufweisenden Scheiben (17) besteht, daß die Scheiben unter Anlage der durch die Spalte gebildeten Stirnflächen (21) benachbarter Scheiben in die Gewindegänge (20) eingreifen und daß die Scheiben mit ihren Außenumfangsflächen mit der Transporthülse fest verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Scheiben (17) so bemessen ist, daß benachbarte Scheiben mit Abstand auf der Gewindespindel (11) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Scheiben (17) kleiner ist als die Steigung der Gewindespindel.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der seg­ mentförmige Spalt (18) jeder Scheibe (17) einen Umfangswinkel einschließt, der in Abhängigkeit von der Gesamtanzahl der eingesetzten Scheiben nach der Beziehung gebildet ist. Dabei bedeutetM = Anzahl der eingesetzten Scheiben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Scheibe (17) auf ihrem Außenumfang verteilt Ker­ ben (19) und die Transporthülse (13) im Bereich der Kerben minde­ stens eine Ausnehmung (16) aufweist und daß in die Ausnehmung und die Kerben ein aushärtbares Bindemittel (22) eingreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Scheibe (17) über ihren Umfang gleichmäßig ver­ teilte Kerben (19) aufweist, die bei auf der Gewindespindel (11) sit­ zenden Scheiben (17) axial hintereinander verlaufen und daß die Transporthülse (13) korrespondierende Erhöhungen aufweist, die in die Kerben spielfrei eingreifen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in axialer Verlängerung des die Scheiben (17) aufneh­ menden Topfes (15) der Transporthülse (13) dieselbe einen die Gewindespindel (11) umfassenden Hülsenschaft (26) aufweist, der in axialer Richtung mehrere sich paarweise radial gegenüberliegende und um 90 Winkelgrade versetzt angeordnete Schlitze (27) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem freien Ende des Hülsenschaftes (26) der trans­ latorisch zu bewegende Gegenstand verbunden ist.