DE814367C - Untersetzungsgetriebe, insbesondere fuer Regelanlagen - Google Patents

Description

• Untersetzungsgetriebe, insbesondere für Regelanlagen Bei Regelanlagen ist es erforderlich, ein Regelglied, z. B. ein Ventil, durch einen Stellmotor langsam zu verstellen, wobei sich diese Stellbewegungen in der Regel innerhalb eines eng begrenzten Stellweges abspielen. Hydraulische Stellmotoren sind für solche Stelibewegungen naturgemäß sehr gut geeignet. Dagegen ist es nicht ohne Schwierigkeiten möglich, schleichende Stellbewegungen mit relativ schnell laufenden Elektromotoren zu erzeugen. Man hat als Untersetzungsgetriebe für solche Zwecke vorwiegend Schneckengetriebe mit hohem Untersetzungsverhältnis verwandt. Es hat sich dabei jedoch gezeigt, daß sich die Getriebeteile, da sie praktisch immer an ein und derselben Stelle arbeiten, schnell abnutzen. Unter dem Einfluß der oft erheblichen Stellkräfte wird tei den langsamen Stellbewegungen der Schmierölfilm zwischen den Getriebeteilen weggedrückt, was zu lokal begrenzten Abnutzungserscheinungen führt. Es sind andererseits für Drehbänke Spindeltriebe bekannt, bei denen die Mutter auf Kugeln läuft, wobei ein Rücklaufkanal außerhalb der Mutter vorgesehen ist, durch den die Kugeln vom Ende des Muttergewindes wieder zum Anfang desselhen zurücklaufen können.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch Verwendung eines solchen Spindelantriebes ein für Regelanlagen geeignetes Untersetzungsgetriebe geschaffen werden kann, das die geschilderten Nachteile des Schneckentriebes nicht aufweist.
• Erfindungsgemäß wird bei einem solchen Spindel-Betriebe von relativ großem Durchmesser und vorzugsweise geringer Gewindesteigung die Anordnung so getroffen, daß die Spindel kürzer als die Mutter ist und einen Rücklaufkanal für die Kugeln enthält. Man erhält auf diese Weise eine Spindel von der Form eines Kolbens und eine Mutter von der Form eines , dazugehörigen Zylinders. Damit von den Kugeln, der Druck in beide Bewegungsrichtungen aufgenommen werden kann, wird das Getriebe zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß die Profile von Spindel- und Muttergewinde zusammen dem Kugeldurchmesser angepaßte Quadrate 15, 16, 17, 18 mit in Achsrichtung verlaufender Diagonale bilden. Die Kugeln legen sich bei dieser Ausbildung des Gewindes bei jeder Bewegungsrichtung jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des Quadrates an. Die Belastungsfähigkeit des Getriebes hängt in erster Linie von der Kugelgröße ab:. Es muß also danach gestrebt werden, möglichst große Kugeln unterzubringen. Andererseits ist meist ein möglichst hohes Untersetzungsverhältnis, d. h. möglichst geringe Gewindesteigung erforderlich. Es ergeben sich optimale Verhältnisse, wenn die Gewindesteigung etwa dem Kugeldurchmesser entspricht, so daß die in den nebeneinanderliegenden Gewindegängen laufenden Kugeln sich gerade nicht mehr berühren.
• Man kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Spindel so ausbilden, daß sie als Durchlaufkanal für die Kugeln eine gerade Bohrung besitzt, die von dem letzten zum ersten Gewindegang führt und unter den dazwischenliegenden Gewindegängen verläuft, ohne diese anzuschneiden. Ein solcher Kanal ist durch einfacheg.Bohren der Spindel leicht herstellbar. Man kann aber auch die Anordnung so treffen, daß die Spindel einen zwischen zwei benachbarten Gewindegängen schräg verlaufenden Kanal von solcher Tiefe besitzt, daß die zurücklaufenden Kugeln das Muttergewinde nicht berühren. Ein solcher Kanal kann durch Ausfräsung ebenfalls leicht gefertigt werden.
• Das Getriebe nach der Erfindung wird mit Vorteil in der Weise gebraucht, daß die Spindel durch eine Geradführung gegen Drehung gesichert und die Mutter angetrieben ist. Man kann dann die kolbenartige Spindel unmittelbar mit dem Regelglied, z. B. der Spindel eines Ventils, verbinden und die Mutter bequem von außen, z. B. durch einen Elektromotor, eintreiben, wozu zweckmäßigerweise in dem Mantel der Mutter eine Schneckenradverzahnung unmittelbar eingeschnitten ist.
• Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• In .einem Gehäuse i ist in einem Kugellager 2 eine zylinderförmige Spindelmutter 3 gelagert. In den Mantel der Spindelmutter 3 ist ein Schneckenradgewinde 4 eingeschnitten, in das eine von einem Elektromotor 5 bewegte Schnecke 6 eingreift. In der Spindelmutter 3 läuft auf Kugeln eine kolbenförmige Spindel 7, die durch einen Führungsstift 8 geführt und gegen Drehung gesichert ist. Die Spindel 7 ist zentrisch durchbohrt und trägt ein Gewinde, in das eine Ventilspindel 9 eingeschraubt ist. Die in Abb. 2 vergrößert dargestellte kolbenförmige Spindel 7 ist mit einer geraden Bohrung io versehen, die von dem letzten Gewindegang i i zum ersten Gewindegang 12 führt und unter dem dazwischenliegenden Gewindegang 13 hindurchgeführt ist, ohne diesen anzuschneiden. Zwischen Spindel und Spindelmutter 3. sind Kugeln 14, 14 (Abb. 3) eingelegt. Die Gewindeprofile bilden Quädrate, deren Diagonale in Achsrichtung verläuft, so daß bei der einen Bewegungsrichtung die Kugeln 14, 14' an den gegenüberliegenden Quadratseiten 15, 16, 15', 16' anliegen, während sie, 14, 14, bei der entgegengesetzten Bewegungsrichtung auf den Flächen 17, 18, 17', 18' tragen. Die Steigung des Spindelmuttergewindes 3, 7 ist so gewählt, daß sie etwa dem Durchmesser der Kugeln 14, 14' entspricht. Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Durch den Motor 5 wird die Spindelmutter 3 über den Schneckentrieb 4, 6 gedreht. Dabei bewegt sich, geführt durch die Führungsstange 8, die kolbenartige Spindel 7 langsam in axialer Richtung und nimmt dabei die eingeschraubte Ventilspindel 9 mit. Diese, 9, kann außerdem von Hand verstellt werden. Die Last wird von den zwischen Spindel 7 und Spindelmutter 3 liegenden Kugeln 14, 14 in beiden Bewegungsrichtungen aufgenommen. Die aus dem letzten Gewindegang i i auslaufenden Kugeln werden durch den Kanal io in den ersten Gewindegang 12 der Spindel 7 zurückgeführt. In A'bb. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer solchen kolbenförmigen Spindel i9 dargestellt. Sie besitzt eine zwei benachbarte Gewindegänge 20, 21 verbindende schräge Führungsnut 22, die so tief ist, daß die Kugeln 23 zurückgeführt werden können, ohne das Mutterinnengewinde 24 zu berühren.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Untersetzungsgetriebe, insbesondere für Regelanlagen, unter Verwendung einer auf Kugeln in einem Muttergewinde geführten Spindel; dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (7, 19) kürzer als die Mutter (3) ist und einen Rücklaufkanal (io, 22) für die Kugeln (14, 23) enthält.
2. 2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile von Spindel- und Muttergewinde zusammen dem Kugeldurchmesser angepaßte Quadrate (15, 16, 17, 18) mit in Achsrichtung verlaufender Diagonale bilden.
3. 3. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindesteigung etwa dem Kugeldurchmesser (14) entspricht, so daß die in den nebeneinanderliegenden Gewindegängen laufenden Kugeln (14, 14') sich gerade nicht mehr berühren.
4. 4. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (7) als Rücklaufkanal für die Kugeln eine gerade Bohrung (io) besitzt, die von dem letzten (i i) zum ersten (12) Gewindegang führt und unter den dazwischenliegenden Gewindegängen (13) verläuft, ohne diese anzuschneiden.
5. 5. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche i bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (i9) einen zwischen zwei benachharten Gewindegängen (2o, 21) schräg verlaufenden Kanal (22) von solcher Tiefe besitzt, daß die zurücklaufenden Kugeln (23) das Muttergewinde (24) nicht berühren.
6. 6. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB die Spindel (7) durch eine Geradführung (8) gegen Drehung gesichert und die Mutter (3) angetrieben ist.
7. 7. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daB in dem Mantel der Mutter (3) eine Schneckenradverzahnung (4) unmittelbar eingeschnitten ist. B. Ventilanordnung unter Verwendung eines Untersetzungsgetriebes nach einem der Ansprüche- i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB die Spindel (3) des Untersetzungsgetriebes hohl ausgebildet und mit einem Innengewinde versehen ist, in das die Spindel (9) des Ventils eingeschraubt wird.