DK159083B - Friktionshindrende moetrik/skruedrev - Google Patents

Description

DK 159083 B

i

Opfindelsen angår en indretning til omdannelse af roterende indgangsbevægelse til lineær udgangsbevægelse og i øvrigt af den i krav l's indledning angivne type.

5 Den ordinære ledeskrue-møtrikkombi nat i on er meget ineffektiv, på grund af, at de glidende skruegevindf1 ader er underkastet udgangsbelastninger, som resulterer i store friktionstab. Der er blevet anvendt forskellige indretninger til at reducere denne friktion. Det drejer sig om indretninger, såsom en kug-10 le-møtrik, rulle-møtrik osv. Den foreliggende opfindelse angår en indretning, som er indrettet til at udøve samme funktion, men samtidigt er enklere og mere effektivt virkende samt billigere at fremstille.

15 Bredt beskrevet omfatter nogle eksisterende indretninger en gevindskåret ledeskrue og en møtrikenhed. Møtrikenheden omfatter normalt en samling, som har et ydre hus, der indeholder antifrikti onselementer, som er i indgreb med den gevindskårne ledeskrue og normalt omgiver denne med henblik på belastnings-20 fordeling. Som et eksempel herpå angår US patentskrift nr. 3.003.362 et ringformet lejeelement i indgreb med en normal skrue, men sådanne kombinationer af ringformede genstande i indgreb med normale skruegevind muliggør ikke overførsel af store kræfter. Skriftet viser også brugen af tappe ved enden 25 af akslerne, som bærer den ringformede genstand, med henblik på at overføre kræfter til et omgivende bur. Tappenes spinkle og svage form begrænser imidlertid de kræfter, der kan overføres fra skruen via buret til huset, samt medfører stor spændings- og friktionskoncentration. Endelig anvendes der ifølge 30 skriftet en frit drejelig ring til at holde lejeelementerne i rullende kontakt med ledeskruens gevind, men denne ring har overhovedet ikke nogen leje- eller bærefunktion.

Fra US patentskrift nr. 4.048.867 kendes den type af lede-35 skrue- og møtrikenhed, som den foreliggende opfindelse især angår. Den omfatter en møtrikssamling og en sig herigennem strækkende ledeskrue med et antal gevindgænger. Møtriksaml in- 2

DK 159083 B

gen omfatter et hus, et antal rulleorganer svarende til antallet af gænger på ledeskruen. Hvert rulleorgan har et antal af ringformede riller, som danner et antal ringformede tænder, der passer sammen med ledeskruens gevind. Møtriksamlingen om-5 fatter også en ring, som har ringformede riller til indgriben med og fastholdelse af rulleorganerne i radialt indgreb med ledeskruen. Rotation af ledeskruen bevirker planetbevægelse af rulleorganerne resulterende i en lineær forskydning af ringen. Denne simple indretning til at omdanne omdrejningsmoment til 10 en lineær kraft har en.ulempe, nemlig som følge af rullernes planetbevægelse, bevæger møtrikken sig ikke ved samme hastighed i direkte relation med skruens gevindstigning, men snarere ved en mindre hastighed. Gentagelsen af positionen efter et antal bevæge!sescykler - og- belastningsbindinger sikres, heller 15 ikke. I det tilfælde, hvor der ikke ønskes nøjagtighed og gentagelse af positionen, er indretningen passende, men i det tilfælde, hvor der ønskes gentagelse af en position, fungerer indretningen imidlertid ikke passende.

20 Derudover angår US patentskrift nr. 2.488.356, 3.965.761 og 4.033.194 anti friktions indretninger, som gør brug af rullers endeflade og keg 1estubformede overflader på rullerne samt bure til overførsel af aks i ale og radiale kræfter fra en ledeskrue via rullerne til huset. Sådanne indretninger er ineffek-25 tive og begrænsede med hensyn til deres lastbærende evper.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor 30 fig. 1 viser et partielt snit igennem en foretrukken udførelsesform for opfindelsen set fra siden efter linien 1-1 i fig.

2, fig. 2 et snit efter linien 2-2 i fig. 1, fig. 3 skematisk en del af den foreliggende opfindelse set i større målforhold, og som anskueliggør kraft og trykoverfør-s 1 en, 35 3

DK 159083 B

fig. 4 et partielt snit efter linien 4-4 i fig. 5, og som viser en anden udførelsesform for opfindelsen, fig. 5 et snit efter linien 5-5 i fig. 4, 5 fig. 6 skematisk en skrue og en fræser af den type, der anvendes i den foreliggende opfindelse set fra siden, og fig. 7 skematisk den i fig. 6 viste fræser og skrue set fra 10 enden.

Den. i fig. 1 og 2 viste bevægelsesoverføringsindretning 10 ifølge opfindelsen omfatter en evolvent-spiral formet skrue 12, som passerer igennem, understøtter og via gevind er i indgreb 15 med en møtriksamling, som er forsynet med det generelle henvisningstal 14. En aksel 12 kan være drevet ved hjælp af en hvilken som helst passende kraftenhed, som er reversibel eller omstyrbar (ikke vist), og møtriksamlingen 14 kan være forbundet med en arbejdsbelastning, vogn eller lignende, som skal 20 bevæges langs akselens akse. Som en anden mulighed kan møtriksamlingen 14 være aksialt fikseret, men indrettet til at rotere under kraftbelastning, medens akselen 12 bevæges aksialt i forhold hertil og kan være forbundet med arbejdsbelastningen, vognen eller en lignende genstand.

25

Akselen 12 er fortrinsvis af den f1ergængede type. I dette specielle tilfælde har den foretrukne udførelsesform et tregænget højregevind, men det kan både være venstre- eller højregevind, alt efter hvad der passer sig bedst til den spe-30 cielle situation. Der kan naturligvis anvendes et hvilket som helst ønsket antal af gænger på akselen. En foretrukken form for en skruegænge på akselen er en evolvent-spiral formet skrue. I fig. 6 og 7 er skrue-råemnet 12 og en fræser (eller et slibehjul) 16 monteret i en standard gevindfræsemaskine 35 (eller gevindslibemaskine), der er afpasset til at tilvejebringe den ønskede gevindstigning. Fræserens 16 akse 18 er indstillet parallelt med skrue-råemnets 12 akse 20. Fræseren 4

DK 159083 B

16 har en keg 1estubformet form, hvis trykvinkel er lig med ba-sisspiralvinklen i den evolvent-spi ralform, der frembringes. Det kan vises matemat i sk, at den færdigbehandl ende berør i ngs-linie 22 (en ret linie) er placeret i et plan 24, som indehol-5 der fræserens 16. akse 18, og strækker sig tangentielt i forhold til skruens basiscirkel 26. Den evolvent-spiralformede skrueform frembringes ved hjælp af det retlinede stykke 22.

Af det foregående fremgår det, at skruens form kun afhænger af 10 stigningsvinklens størrelse og fræserens trykvinkel, og ikke dennes dimension. En skrue, der frembringes ved hjælp af en stor fræser (eller slibeskive), vil svare til de små kegle-stubformede ruller i møtrikindretningen ved linieberøring, forudsat blot at rullernes trykvinkler er de samme som fræse-15 rens.

Denne metode til at fremstille skruen passer godt til også at fremstille flere gænger på skruen under en enkel passage uden nogen form for trinvis fremstilling, da fræseren kan have et 20 flertal af former,, som.med- hen-syn til antal svarer til antallet af udgangssteder ønsket på skruen (ikke vist).

Idet der på ny henvises til fig. 1 og 2, bemærkes det, at mø-tr i ksaml i ngen 14· omfatter et ydre hus, som har en cylindrisk 25 skal 30 og et par endevægge 32, som på passende måde er fastgjort til skallen 30, f.eks. ved hjælp af bolte 34. Det bemærkes, at ved en praktisk anvendelse af indretningen, vil der være inkluderet organer såsom flanger eller lejetappe til at forbinde huset med et arbejdsstykke, en vogn eller en lignende 30 genstand. Som tidligere antydet har skruen 12 i det viste eksempel tre gænger, og som følge heraf har notsamlingen tre ruller 40, som er symmetrisk placeret med en indbyrdes afstand rundt omkring skruen 12. Rullerne 40 har ringformede riller og højderygge og er tilpasset til skruegevindene 12.

35 Ved begge ender er rullerne 40. i denne udførelsesform forsynet med akselstumper eller tappe 42, som er anbragt i passende anti friktionslejemidler 44, som er placeret inden i et fremspring 46, som bæres af husets endevæg 32.

DK 159083 B

5

Omkring rullerne 40 er der anbragt en sammenhængende ring 50 med indvendige riller 52, soin passer sammen med rullernes 40 højderygge og riller. I umiddelbar nærhed af ringens 50 endeflader er der i den foreliggende udførelsesform tilvejebragt 5 passende antifriktionslejemidler såsom kuglelejer, rullelejer eller koniske rullelejer 60, som overfører de kræfter, der passerer fra skruen 12 til de omkringliggende ruller 40 og ringens 50 hertil svarende riller 52, og dermed via lejerne 60 til huset 14. Den ydre møtriksamling, som er i indgreb med ak-10 selstumperne 42 ved hjælp af et leje 44, kan også udnytte langs periferien anbragte spalter til at tillade let bevægelse af»rullerne 40, men til generelt set at hindre deres planetbevægelse. Det bemærkes, at rullerne er i ligevægt imellem skruen og ringen og ikke behøver nogen yderligere understøt-15 ning. Det er klart, at denne indretning har en gevindstig ningskarakteristik, som nøjagtigt er lig med skruens gevindstigning, da ringen er hindret i aksial bevægelse ved hjælp af den fastgjorte møtriksamling, som er i indgreb hermed via anti friktionslejet 60.

20

Som det tydeligst fremgår af f i g. 3, er kraftfordelingerne inden i indretningen følgende:

De små ruller 40 er til enhver tid i kraf t-1 i gevægt 25 imellem skruen 12 og ringen 50, bortset fra de forholds vis små tangentielle kræfter, der hidrører fra det drivende indgangsdrejningsmoment. Alle de store aksiale kræfter overføres via i alt væsentligt rullende kontakt fra skruen til rullerne (se kraftpilen "A"), fra rullerne 30 til ringen og fra ringen (se kraftpilen "B") via lejerne til det ydre hus (se den pil, der strækker sig fra kuglelejet 60 til endevæggen 32). Den eneste coulombfriktion i indretningen forekommer i aksel stumperne eller tappene 42, og disse er kun udsat for de indgangskræfter, som er 35 af i hovedsagen meget lille størrelse. Kræfterne er jævnt fordelt, da i alt væsentligt alle tænderne (ringene og rillerne) på hver rulle er i indgreb med både skruen 12 og ringen 50.

6

DK 159083 B

En anden udførelsesform for opfindelsen er vist i fig. 4 og 5, hvor tilsvarende henvisningstal anvendes til tilsvarende dele, men med tilføjelsen af bogstavet "a". Den gevindskårne akse 12a er forsynet med flergænget gevind og i det foreliggende 5 tilfælde tre gænger i alt væsentiigt magen til det, der er anvendt i den første udførelsesform. Møtriksamlingen 14a omfatter en ydre cylindrisk skal 30a og et par endevægge 32a med aksialt forløbende dele 70, som tjener til at danne lommer for tilbageholdelse af rulleelementerne. I dette tilfælde er rul-10 lerne 40a opdelt i to aksialt indbyrdes adskilte dele 72 og 74. Endevæggen 32a har også ekstra aksiale forlængelser såsom en kortere del eller et kortere trykorgan 76, som begrænser rullernes aksiale bevægelse, medens de halvcirkulære forlængelser 70 symmetrisk placerer de kortere rullédele 72 og 74.

15 Ringen 50a er også opdelt i to dele 80 og 82, som i aksial udstrækning i hovedsagen svarer til rulledelenes 72 og 74 aksiale udstrækning, og deres udadtil vendende aksiale ender ligger an imod antifriktionsorganer 60a, der ligger an imod husets endevægge 32a. Et fysisk arrangement, svarende til det 20 netop beskrevne, udgør en modifikation af den første udførelsesform, først og fremmest med det formål at eliminere slør, såvel som at tilvejebringe en ønsket grad af forbelastning imellem rullerne 72-74 og skruen 12a.

25 Ligesom ove-n-for har-hv-e-F pulle i ringen rundtgående riller, og kræfter overføres til det ydre møtrikhus via antifriktionsle-jer. I forhold til den første udførelsesform for opfindelsen har den anden udførelsesform imidlertid to ringe og to sæt af ruller indeholdt i lommer, der strækker sig fra endepladerne 30 symmetrisk i forhold til midten. Disse endeplader er forbundet med det ydre hus 30a på en sådan måde, at de kun tillader en lille relativ vinkelforskydning af den ene i forhold til den anden. I den første udførelsesform blev skruedelene 34 anvendt til at fastholde endepladerne 32 i forhold til den cylindriske 35 skal 30. I denne udførelsesform kan endevæggen 32a være forsynet med langs periferien anbragte spalter, via hvilke skruerne 34a kan placeres og derved muliggøre vinkeldrejning af 7

DK 159083 B

den ene væg 32a i forhold til den modsatte endevæg. Hvis denne forskydning foretages i en retning, der tenderer til at adskille de to halvdele langs skruegevindet, dvs. bevægelse af rullerne 72 og 74 og deres respektive ringe 80, 82, vil rul-5 lerne 72 og 74 blive bevæget væk fra hinanden og ind i fast indgreb med skruens 12a gevindform. På denne måde kan al form for slør elimineres, og samtidig kan der påføres en ønsket grad af forbelastning. Boltene eller skruerne 34a kan derefter blive strammet og holdt fast på denne måde.

10

Hvis ringdelene 80-82 endvidere er tildannet passende tynde i radial retning, vil de give lidt efter i radial retning og derved kompensere for slid og hindre binding, samtidig med at de vil opretholde deres stivhed i aksial retning, således at 15 de kan bære de ønskede belastninger.

Ved den foreliggende ansøgning er der beskrevet en enkelt indretning, som let kan kopieres, fremstilles med forskellige dimensioner ved udskiftning af delene, når blot rullerne pas-20 ser til skruen, har samme trykvinkel som fræseren, der anvendes til at fremstille skruen, og har samme trykvinkel som ringene. Rullerne vil i så fald passe til en evolvent-skrue-formet skrue og være indrettet til at acceptere små ruller, store ruller og ruller af mellemliggende størrelse med en 25 passende diameter i med riller forsynede ringe. Montering af passende tryklejer til at optage aksialt rettede belastninger sikrer, at rent faktisk alle de kræfter, der overføres, er af rullende natur, idet skruekræfterne passerer til rullerne, fra rullerne til ringen og fra ringen via tryklejerne til huset.

30 Der forekommer kun små om overhovedet nogen friktionstab som følge af de placeringsorganer, der fastholder rullerne i en i hovedsagen ligevægtsposition, og derved er der tilvejebragt en yderst effektivt virkende indretning. Da rent faktisk alle rullernes riller er i indgreb med skruen, og alle rullernes 35 riller er i indgreb med ringen, er kræfterne fordelt over hele rullernes længde i stedet for på spredte punkter. Brugen af den evolvent-spiral formede skrue og den keglestubformede

Claims (8)

1. Indretning til omdannelse af en roterende indgangsbevæ-15 gelse til lineær udgangsbevægelse, hvilken indretning omfatter en gevindskåret ledeskrue (12), et hus (30, 32), et antal rulleorganer (40) med ikke-gevindskårne ender (42), hvor hvert rulleorgan (40) har flere ringformede riller, som danner flere ringformede tænder, der passer sammen med ledeskruens (12) ge-20 vind, og en frit drejelig ring (50), som har ringformede riller (52) til indgriben med og fastholdelse af rulleorganerne (40) i radial indgreb med ledeskruen (12), idet rulleorganernes ikke-gevindskårne ender (42) samvi rker med i rundtgående retning indbyrdes adskilte holderoganer (44) i huset, og leje-25 organer (60) til overførsel af tryk fra den frit drejelige ring (50) til huset (30, 32), kendetegnet ved, at antallet af rulleorganer (40) er lig med antallet af gænger på ledeskruen (12), og at de ringformede tænder på rulleorganerne (40) indgriber med ledeskruen (12) og de ringformede riller 30 (52) på ringen (50) i alt væsentligt over hele rulleorganernes (40) længde, hvorved trykkraftoverførslen fordeles over hele længden af rulleorganerne (40).

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 35 hverken de ringformede riller på rulleorganerne (40) eller de ringformede riller (52) i ringen (50) har nogen stigning. DK 159083 B 9

3. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hvert gevind på ledeskruen (12) har en evolvent-spi ral form ined et retlinet afsnit fremstillet ved hjælp af en fræser, som har keg 1estubformede ligesidede trykvinkler og er monteret med 5 dens akse placeret parallelt med ledeskruens (12) akse.

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at ledeskruens basisspiralvi nkel, trykvinklen på den fræser, der anvendes til at forme samme, og de på rulleorganerne (40) væ- 10 rende ringformede tænders trykvinkel alle er i alt væsentligt ens for at sikre i alt væsentligt lineær kontakt imellem ledeskruen (12) og rul 1eorganerne (40).

5. Indretning ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at 15 ledeskruen (12) har i det mindste tre gænger.

6. Indretning ifølge krav 1-5, og hvor holdeorganerne dannes af et antal åbninger (44), som er tildannet i huset (32) med en indbyrdes afstand i rundtgående retning omkring og i radial 20 afstand fra ledeskruens (12) akse, og akselstumper (42) som bæres af rulleorganer (40) og er i indgreb med hver sin åbning (44), kendetegnet ved, at hver åbning er tildannet som en bueformet spalte, som er indrettet til at tillade begrænset rundtgående bevægelse af aksel stumperne (42). 25

7. Indretning ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at ringen er delt ved et mellemliggende, tværgående plan i forhold til dens aksiale længde med henblik på at tilvejebringe et par frit drejeligt ringe (80, 82), og at rulleorganerne om- 30 fatter to aksialt adskilte ruller (72, 74) svarende til og i indgreb med parret af ringe (80, 82), og at huset omfatter organer, der danner symmetriske lommer til tilbageholdelse af rullerne (72, 74) og ringene (80, 82). 35

8. Indretning ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den omfatter et par indbyrdes adskilte endevægge (32a), som er drejeligt lejret ti 1 optagelse af skruen, ringene (80, 82) og DK 159083B 10 rullerne (72, 74), og organer (34a), som forbinder endevæggene (32a) i alt væsentligt i parallel aksialt fastgjort indbyrdes forhold, men muliggør mindre vinkeldrejning i forhold til hinanden, så at der ved relativ rotation af de to ruller (72, 74) 5 elimineres slør og åbnes mulighed for påførsel af en forudbestemt grad af belastning, idet endevæggene fastholdes i deres forudbestemte indbyrdes vi nkel forhold. 10 15 20 25 30 35