FI70459C

FI70459C - SKRUVMEKANISM

Info

Publication number: FI70459C
Application number: FI822809A
Authority: FI
Inventors: Helge Laakkonen
Original assignee: Metallisorvaamo H Laakkonen Ky
Priority date: 1982-08-12
Filing date: 1982-08-12
Publication date: 1986-09-19
Also published as: FI822809A0; FI822809L; FI70459B

Description

7045970459

RUUVIMEKANISMISCREW MECHANISM

Keksinnön kohteena on ruuvimekanismi, joka soveltuu erityisesti suoraviivaisen liikkeen vääntöliikkeeksi muuttamiseen 5 tai päinvastoin, joka mekanismi käsittää toisiinsa sovitetut ruuvielimen ja mutterielimen, jossa ruuvielimessä on ainakin yksi ruuviura, joka on pyöreäpohjainen, ja mutteri-elin koostuu runko-osasta ja ainakin yhdestä johdeosasta kuten tapista, joka on sijoitettu runko-osaan niin, että 10 sen akseli on olennaisesti kohtisuorassa ruuvielimen ruuvi-uraa vasten.The invention relates to a screw mechanism which is particularly suitable for converting rectilinear movement into torsional movement or vice versa, which mechanism comprises interlocking screw member and nut member, the screw member having at least one screw groove having a circular base and the nut member consisting of a body part and at least one , which is positioned in the body portion so that its axis is substantially perpendicular to the screw groove of the screw member.

Tällainen ruuvimekanismi soveltuu vääntölaitteisiin, joita käytetään mm. kourakuormaajan puomin ja kouran kaäntämi-15 seen. Se käy hyvin myös teol1isuusrobottin tartuntavarren kiertoi ai11eeksi. Keksinnön mukainen ruuvimekanismi sopii tietysti myös moniin muihin koneisiin, laitteisiin ja laitteistoihin, joissa tarvitaan suoraviivaisen liikkeen muuttamista vääntöliikkeeksi tai päinvastoin.Such a screw mechanism is suitable for torsion devices used e.g. grapple loader boom and grapple rotation-15. It also works well for the industrial arm's gripping arm to rotate. The screw mechanism according to the invention is, of course, also suitable for many other machines, devices and installations in which it is necessary to convert a linear movement into a torsional movement or vice versa.

2020

Tunnetut ruuvimekanismit käsittävät toisiinsa sovitetut ruuvielimen ja mutterielimen. Ruuvielimeen on järjestetty spiraalimainen ura, uria tai kierteet ja mutterielimeen johdeosa, joka on järjestetty seuraamaan ruuvielimen uraa. 25Known screw mechanisms comprise a screw member and a nut member fitted together. The screw member is provided with a helical groove, grooves or threads and the nut member is provided with a guide portion arranged to follow the groove of the screw member. 25

Tunnettujen ruuvimekanismien haittapuolia ovat erityisesti niiden suhteellisen monimutkainen rakenne ja erikoismateriaalien käyttö, josta seuraa valmistuksen vaikeus ja korkea hinta. Ruuvimekanismin kohdella ongelmat keskittyvät ruuvi-30 elimen ja mutterielimen väliseen kosketukseen. Pintapaine tunnetuissa ratkaisuissa pyrkii kasvamaan kohtuuttoman suureksi luotettavan toiminnan ja kestävyyden kannalta. Lisäksi esim. lattakierrettä ruuvielimessä käytettäessä johde-osaan kohdistuvat sivusuuntaiset leikkausvoimat ovat suu-35 ria.The disadvantages of the known screw mechanisms are in particular their relatively complex structure and the use of special materials, which results in the difficulty of manufacture and the high cost. In the treatment of the screw mechanism, the problems focus on the contact between the screw-30 member and the nut member. The surface pressure in the known solutions tends to increase unreasonably high in terms of reliable operation and durability. In addition, when using a flat thread in a screw member, for example, the lateral shear forces on the guide part are large.

2 704592 70459

Keksinnön tarkoituksena on mm. edellä todettujen epäkohtien poistaminen ja sellaisen ruuvimekanismin aikaansaaminen, joka on toiminnaltaan luotettava, rakenteeltaan yksinkertainen ja suhteellisen helppo valmistaa. Tämä saadaan ai-5 kaan niiden keksinnön tunnusomaisten piirteiden avulla, jotka on esitetty patenttivaatimuksissa.The object of the invention is e.g. eliminating the drawbacks noted above and providing a screw mechanism that is reliable in operation, simple in construction, and relatively easy to manufacture. This is achieved by means of the characteristic features of the invention as set out in the claims.

Keksinnön mukaisessa ruuvimekanismissa ei esiinny ura-tap-pisovitelman ansiosta mitään suuria leikkausvoimia. Uran ja 10 tapin välinen kosketuspinta on laaja, jolloin pintapaine ei pääse kasvamaan kohtuuttoman suureksi. Rakenteensa ansiosta ruuvimekanismia voidaan rasittaa suurillakin vääntömomenteilla eivätkä iskumaiset kuormat tuota hankaluuksia.Due to the groove-pin arrangement, no large shear forces are present in the screw mechanism according to the invention. The contact surface between the groove and the 10 pins is wide, so that the surface pressure cannot increase unreasonably. Thanks to its design, the screw mechanism can be loaded even with high torques and the impact loads do not cause any inconvenience.

15 Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheiseen piirustukseen, kuvio 1, viittaamalla, joka esittää osittaisena leikkauskuvantona hydraulista vääntölaitetta, johon keksinnön mukaista ruuvimekanismia on sovellettu.In the following, the invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawing, Fig. 1, which shows a partial sectional view of a hydraulic torque device to which the screw mechanism according to the invention has been applied.

20 Hydraulinen vääntö laite kuviossa 1 käsittää ruuvimekanismin 1 ja hydrau1isy1interin 2. Ruuvimekanismiin 1 on liitetty ensimmäinen kiinnityselin 3, johon kierrettävä osa, kuten tartuntalaite tai vastaava, on kiinnitettävissä. Sylinterin 2 männänvarteen 7 on vuorostaan liitetty toinen kiinnitys-25 elin 4, jonka avulla vääntölaite kiinnitetään varsinaiseen työkoneeseen.The hydraulic torque device in Fig. 1 comprises a screw mechanism 1 and a hydraulic cylinder 2. A first fastening member 3 is connected to the screw mechanism 1, to which a rotatable part, such as a gripping device or the like, can be fastened. A second fastening member 4 is in turn connected to the piston rod 7 of the cylinder 2, by means of which the torque device is fastened to the actual working machine.

Ruuvimekan ismi 1 ja hydraulisylinteri 2 koostuvat osittain yhteisistä rakenteista ja osista. Ruuvimekanismin 1 ruuvi-30 elin 5 on sylinterin 2 männänvarren 7 jatkeena. Sylinteri-putkeen 8 on liitetty ruuvimekanismin 1 mutterielimen 14 runko 15; 16. Sy1interiputken 8 jatkeena on putki 9, jonka sisään on sovitettu ruuvielin 5 ja jonka sisätilaa 10 voidaan nimittää ruuvimekanismitiläksi. Vastaavasti sylinteri-35 putken 8 sisätilaa nimitetään sylinteritilaksi 11. Sylinte-The screw mechanism ismi 1 and the hydraulic cylinder 2 consist in part of common structures and parts. The screw member 5 of the screw mechanism 1 is an extension of the piston rod 7 of the cylinder 2. Connected to the cylinder tube 8 is the body 15 of the nut member 14 of the screw mechanism 1; 16. An extension of the cylinder tube 8 is a tube 9, inside which a screw member 5 is arranged and the inner space 10 of which can be called a screw mechanism space. Correspondingly, the interior of the cylinder-8 tube 8 is called the cylinder space 11. The cylinder

IIII

3 70459 ritilän 11 sisään ruuvielimen 5 ja männänvarren 7 väliin on sovitettu mäntä 6. Männän 6 eri puolille ohjataan hydrauli-letkujen tai -putkien (ei esitetty piirustuksissa) ja liittimien 23, 24 kautta paineinen öljy. Ruuvimekanismitila 10 5 ja sylinteritila 11 on yhdistetty toisiinsa öljykanavan 25 avulla. Sen tarkoituksena on öljypaineen tasaaminen ruuvi-elimen 5 päiden välillä.A piston 6 is arranged inside the grate 11 between the screw member 5 and the piston rod 7. A pressurized oil is directed to different sides of the piston 6 via hydraulic hoses or pipes (not shown in the drawings) and connectors 23, 24. The screw mechanism space 10 5 and the cylinder space 11 are connected to each other by means of an oil channel 25. Its purpose is to equalize the oil pressure between the ends of the screw member 5.

Ruuvimekanismin 1 ruuvielimessä 5 on kaksi ruuviuraa 12, 10 13, jotka kiertävät spiraalimaisesti ruuvielintä. Urien 12, 13 nousut ovat yhtäsuuret, mutta urat ovat 180e:een vaihe-siirrossa eli urat on siirretty toisiinsa nähden 180° ruuvielimen poikittaisessa tasossa. Urat 12, 13 ovat pyöreä- pohjäiset.The screw member 5 of the screw mechanism 1 has two screw grooves 12, 10 13 which spirally rotate the screw member. The pitches of the grooves 12, 13 are equal, but the grooves are 180e in phase displacement, i.e. the grooves are displaced 180 ° relative to each other in the transverse plane of the screw member. The grooves 12, 13 are round-bottomed.

1515

Ruuvimekanismin 1 mutterielin 14 muodostuu kahdesta runko-osasta 15, 16 ja johdeosana toimivista tapeista 17, 18.The nut member 14 of the screw mechanism 1 consists of two body parts 15, 16 and pins 17, 18 acting as a guide part.

Runko-osat 15, 16 on sijoitettu symmetrisesti putken 9 eri puolille. Ruuvielimen 5 urien 12, 13 vaihesiirtoa vastaa- 20 villa kohdilla runko-osissa 15, 16 on rei'ät 19, 20, joihin tapit 17, 18 on sovitettu. Kukin tappi 17, 18 on lisäksi asennettu runko-osaan 15, 16 niin, että sen akseli B-B on olennaisesti kohtisuorassa ruuvielimen 5 verhopintaa ja ruuvielimen 5 vastaavaa uraa 12; 13 vasten.The body parts 15, 16 are arranged symmetrically on different sides of the tube 9. At the points corresponding to the phase shift of the grooves 12, 13 of the screw member 5, the body parts 15, 16 have holes 19, 20 into which the pins 17, 18 are fitted. Each pin 17, 18 is further mounted on the body portion 15, 16 so that its axis B-B is substantially perpendicular to the curtain surface of the screw member 5 and the corresponding groove 12 of the screw member 5; 13 against.

2525

Kunkin tapin 17 uran 13 puoleinen pää eli otsapinta 17a on muotoiltu siten, että se yhtyy suurelta osin uran 13 pintaan. Otsapinta 17a on tällöin uraprofii1ist a riippuva sa-tulapinta. Otsapinta on ruuvielimen 5 akselin C-C suunnassa 30 kupera ja seuraa uraprofii1ia. Ruuvielimen 5 akselia vasten kohtisuorassa tasossa otsapinta on taas kovera ja koveruu-den aste muuttuu symmetrisesti uran pohjaviivan keskikohdan molemmin puolin.The groove 13 end of each pin 17, i.e. the end face 17a, is shaped so as to largely coincide with the surface of the groove 13. The end surface 17a is then a saw surface depending on the groove profile. The end face is convex 30 in the C-C direction of the screw member 5 and follows the groove profile. In a plane perpendicular to the axis of the screw member 5, the end face is again concave and the degree of concavity changes symmetrically on both sides of the center line of the groove.

35 4 7045935 4 70459

Ruuvielimen 5 ruuviuran 12; 13 syvyys on edullisesti yhtä suuri tai pienempi kuin tapin 17; 18 säde. Mikäli käytetyt tapit eivät ole pyöreitä niin vertai lumi11ana voidaan käyttää vastaavaa tapin mittaa eli sen läpimitan puolikasta. 5 Valmistuksen kannalta on edullista, että tapin suurin läpimitta vastaa uran leveyttä tai on tätä pienempi.The screw groove 12 of the screw member 5; 13 the depth is preferably equal to or less than the pin 17; 18 sparks. If the pins used are not round, the corresponding pin dimension, i.e. half of its diameter, can be used as a reference snow. From a manufacturing point of view, it is advantageous for the largest diameter of the pin to correspond to or be smaller than the width of the groove.

Ruuvielin 5 on edullista valmistaa tankomaisista metalli-kuten teräsaihiosta, jonka läpimitta on D. Kukin ura 12; 13 10 muodostetaan poistamalla vastaavan tapin 17; 18 ruuviliik- keen liikeuraan yhtyvä osa aihiosta esim. tapin kokoisella vastaavalle paikalle asetu 11a tappijyrs imellä. Tällä menettelyllä urista 12; 13 saadaan suoraan pyöreäpohjaiset. Tappien 17; 18 otsapinnat 17a saadaan helposti muotoilluksi 15 uriin 12; 13 sopiviksi käyttämällä hyväksi samaa tekniikkaa kuin uria tehtäessä.The screw member 5 is preferably made of rod-like metal-like steel billets with a diameter of D. Each groove 12; 13 10 is formed by removing the corresponding pin 17; The part of the blank that fits into the movement groove of the screw movement 18, e.g. With this procedure, grooves 12; 13 are obtained directly from round-based ones. Pins 17; 18 the end faces 17a are easily formed 15 into grooves 12; 13 suitable using the same technique as when making the grooves.

Edellä esitetty hydraulinen vääntölaite toimii seuraavasti. Kuvion 1 mukaisessa tilanteessa ohjataan letkujen ja 1 i i t — 20 timien 23 kautta paineista öljyä, esim. työkoneen hydrauli-piiristä, sylinteritilaan 11 männän 6 vasemmalle puolelle. Tällöin mäntä 6 alkaa siirtyä öljynpaineen · vaikutuksesta oikealle suuntaan E. Seurauksena tästä on se, että ruuvime-kanismin 1 mutterielin 14 ja siihen liittyvät osat kuten 25 sylinteriputki 8, jatkoputki 9 ja kiinnityselin 3 alkavat kiertyä ruuvielimen 5, männänvarren 7 ja kiinnityse 1 imen 4 suhteen. Tapit 17, 18 siirtävät vääntömomentin ruuvielimes-tä 5 mutterielimeen 14. Kun mäntä 6 on painettu toiseen ääriasennossa sylinteriputken 8 päähän, mutterielin 14 siihen 50 liittyvine osineen on kiertynyt 360°.The hydraulic torsion device described above operates as follows. In the situation according to Fig. 1, pressurized oil, e.g. from the hydraulic circuit of the working machine, is directed through the hoses and 1 i i t - 20 to the cylinder space 11 to the left of the piston 6. In this case, the piston 6 begins to move in the right direction E under the effect of the oil pressure. · As a result, regarding. The pins 17, 18 transmit the torque from the screw member 5 to the nut member 14. When the piston 6 is pressed in the second extreme position at the end of the cylinder tube 8, the nut member 14 with its associated parts 50 is rotated 360 °.

On huomattava, että mutterielin 14 osineen voidaan myös lukita hydraulisesti haluttuun kulma-asemaan 0“ ja 360°:een välillä. Tämä tapahtuu yksinkertaisesti vain paineöljyn 55 virtauskanavat sulkemalla.It should be noted that the nut member 14 with its parts can also be hydraulically locked in the desired angular position between 0 ° and 360 °. This is done simply by closing the flow channels of the compressed oil 55.

Il 5 70459Il 5 70459

Edellä esitetyn kaltainen hydraulinen vääntömekanismi soveltuu varsin hyvin käytettäväksi esim. hydraulimoottorin yhteydessä muuttamaan moottorin vääntöliike suoraviivaiseksi liikkeeksi. Näin päinvastainen liikemuunnos on myös sa-5 maila vääntölaitteella toteutettavissa.A hydraulic torque mechanism such as that described above is quite well suited for use, e.g. in connection with a hydraulic motor, to convert the torque movement of the motor into a linear movement. In this way, the opposite motion conversion can also be carried out with a sa-5 club torsion device.

Keksintöä on edellä selostettu vain sen yhteen edulliseen toteutusesimerkkiin viitaten. Tällä ei kuitenkaan mitenkään haluta rajoittaa keksintöä vain sitä koskevaksi. Monet muu-10 tokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten mää rittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esimerkiksi ruuvielimen uria voi olla vain yksi tai useampia kuin kaksi. Ruuvielimen pituus ja uran nousu sekä pituus asteissa voi vaihdella sovellutuksesta tai käyttökohteesta riip-15 puen. Tapilla ei tarkoiteta vain poikkileikkaukseltaan pyöreää sy1interimäistä kappaletta vaan muutkin poikkipinta-muodot kuten nelikulmio tai vastaava voi tulla kyseeseen. Samoin tapin paksuus pituussuunnassa voi vaihdella. Vääntö-laitteessa voidaan luonnollisesti hydraulisylinterin sijas-20 ta käyttää paineilma- tai muuta paineväliainesylinteriä.The invention has been described above with reference to only one preferred embodiment thereof. However, this is in no way intended to limit the invention to its scope. Many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims. For example, the screw member may have only one or more than two grooves. The length of the screw member and the pitch of the groove as well as the length in degrees may vary depending on the application or application. By pin is meant not only a cylindrical body with a circular cross-section, but other cross-sectional shapes such as a rectangle or the like can also be considered. Likewise, the thickness of the pin in the longitudinal direction may vary. In the torque device, a compressed air or other pressure medium cylinder can, of course, be used instead of the hydraulic cylinder.

Claims

70459

A screw mechanism, in particular for converting a rectilinear movement into a torsional movement or vice versa, the mechanism comprising mating screw member (5) and a nut member (14), the screw member (5) having at least one screw groove (13) having a round bottom and a nut member (14) consists of a body portion (13) and at least one guide portion such as a pin (17) disposed on the body portion 10 such that its axis (B-B) is substantially perpendicular to the screw groove (13) of the screw member (5). against, characterized in that the end face (17a) of the pin is shaped according to the groove as a saddle surface, whereby it largely coincides with the surface of the screw groove (13). 15

Screw mechanism according to Claim 1, characterized in that the depth of the groove (13) of the screw element (5) is equal to or less than the radius of the pin (17) or a corresponding dimension of the pin. 20

Screw mechanism according to Claim 1 or 2, characterized in that the screw member (5) has two grooves (12, 13) and the nut member (14) has two pins (17, 18), one for each groove, respectively. 25