HU188908B

HU188908B - Ball and screw mechanism

Info

Publication number: HU188908B
Application number: HU832004A
Authority: HU
Inventors: Peter Nad; Istvan Simon; Miklos Kovacs
Original assignee: Szerszamgepipari Muevek,Hu
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE3420758A1; IT1176250B; IT8421236A0; IT8421236A1; ES532986A0; JPS6053270A; ES8504355A1; JPH028178B2; DE3420758C2; IT8421992V0; HUT34064A

Abstract

Ball screw mechanism with a screw having an external helical groove, having a nut provided with an internal helical groove, which nut surrounds the screw and can be displaced on the latter, having a plurality of load-transmitting balls which are arranged in a ball channel bounded by parts of the helical grooves, having a ball guide which is arranged in an opening on the side of the nut and which has a ball track which connects the opposite ends of the ball channel to one another in such a way that the balls are transferred from one point on the ball channel to another point on the latter, and projections which project over the edge of the opening from opposite sides of the ball guide. According to the invention, the projections are formed along the sides of the ball guide, which extend parallel to a straight central part of the ball track formed in the ball guide, each projection being bounded by a cylindrical outer surface and suitable seats being formed in the inside of the nut for at least partially accommodating the projections.

Description

A találmány tárgya golyósorsós mechanizmus spirális külső horonnyal rendelkező golyósorsóval, erre húzott, ezt körülvevő, spirális belső horonnyal rendelkező golyósanyában, golyókkal a hornyok által meghatározott pályában, a golyósanya falán átmenő nyílásban elhelyezett, a golyókat a pálya egyik végétől a másik végéhez juttató visszavető taggal és a tag két szemközti oldalán levő nyúlvánnyal.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a ball screw mechanism having a ball screw having a helical outer groove, a ball nut having a helical outer groove, a ball nut having a helical inner groove and a ball through a hole with protrusions on two opposite sides of the member.

Amióta csak használják a golyósorsós mechanizmusokat, mindig nagy nehézséget jelent a golyók visszavezetésének megoldása a hornyok által kialakított pályában az anyának az orsón történő mozgása során. A visszavezető tagban levő golyóvezető csatorna végeinek pontosan egybe kell esnie az anya és az orsó megfelelő hornyaival. Annál is inkább, mert a visszavezető tagot az orsó és az anya egymáshoz képesti mozgása során igen nagymértékű terhelés veszi igénybe, ami a tagot az anyában levő nyílásából kifelé igyekszik elmozdítani.Since the use of ball screw mechanisms, it has always been very difficult to resolve the recirculation of the balls in the groove path as the mother moves the spindle. The ends of the ball guide channel in the return member must coincide exactly with the corresponding grooves on the nut and spindle. All the more so because the return member is subjected to a very high load during the movement of the spindle and the nut, which tends to move the member out of its opening in the nut.

A 3 176 535 sz. amerikai szabadalmi leírás olyan megoldást ismertet, amelyben a visszavezető tagot erőzáró kapcsolattal tartják a nyílásában. Ehhez a visszavezető tagot kicsivel nagyobbra készítik, mint amekkora a befoglaló nyílás. Ezután a tagot a nyílásba nyomják és eközben deformálják. Kézenfekvő, hogy ezzel a módszerrel a visszavezető tag helyzetének megkívánt pontosságát nem lehet elérni.No. 3,176,535. U.S. Pat. No. 4,102,125 discloses a solution in which the return member is held in place by a force-tight connection. To do this, the return member is made slightly larger than the size of the opening. The member is then pressed into the opening and deformed. It is obvious that this method cannot achieve the desired accuracy of the position of the returning member.

A 20 178 sz. angol szabadalmi leírásban a visszavezető tagot az anyára húzott hüvely tartja a nyílásában, a hüvely igen szoros illesztéssel veszi körül az anyát a visszavezető tag kívánt helyzetének fenntartása érdekében. A hüvely az anya teljes hosszára kiterjed. Ennek következtében az anya átmérője kedvezőtlenül megnövekszik.No. 20,178. In the English patent, the retraction member is held in its opening by a sleeve pulled over the nut, the sleeve being very tightly enclosed to maintain the desired position of the retraction member. The sleeve extends over the entire length of the nut. As a result, the diameter of the nut increases unfavorably.

A 3 580 098 sz. amerikai szabadalmi leírás esetében rögzítőeszközöket, például szögeket alkalmaznak a visszavezető tag részeinek összeszerelt állapotban tartásához,No. 3,580,098. U.S. Pat.

A 897 008 sz. angol szabadalmi leírás által ismertetett visszavezető tagnak belső pereme van, ami a golyósorsó és a golyósanya közötti térben helyezkedik el. A peremnek bizonyos vastagsággal és szélességgel kell bírnia ahhoz, hogy a golyóknak a visszavezető tagon történő átáramlása során keletkező dinamikus terhelésnek ellen tudjon állni. Emiatt a golyósorsóban és a golyósanyában levő hornyokat viszonylag sekélyre kell készíteni és a hornyok között széles spirális hátnak keli maradnia. Az előbbi a mechanizmus teherviselő képességére nézve, az utóbbi pedig a széles hát miatti nagy menetemelkedés miatt hátrányos.No. 897,008. The recirculating member disclosed in British Patent Specification No. 4,123,125 has an inner flange located between the ball screw and the ball nut. The flange must have a certain thickness and width to withstand the dynamic load created by the flow of the balls through the return member. For this reason, the grooves in the ball screw and the ball nut must be made relatively shallow and there must be a wide spiral back between the grooves. The former is detrimental to the load-bearing capacity of the mechanism and the latter due to the large thread pitch due to the wide back.

Fejlettebb megoldást ismerteit a 3 815 435 sz. amerikai szabadalmi leírás, amelyben egy-egy nyúlvány van a visszavezető tag két szemközti oldalán kialakítva, amely nyúlványok túlnyúlnak a visszavezető tagot befoglaló nyíláson. A nyúlványok az anya azon kél hornyának egy részét foglalják el, amelyek között a golyók visszavezetése megtörténik. Ezért a nyúlványok hosszirányban meg vannak görbítve annak érdekében, hogy a golyósanya hornyának belsejében levő görbülettel egybeessenek. A nyúlványok mindegyikének olyan keresztmetszete és alakja van, amely a golyósanyában levő horony keresztmetszeti alakjának és méretének felel meg. A visszavezető tagot maguk a golyók távolílják el a golyósorsótól és nyomják a nyúlványokat az anya hornyaiba bele. A visszavezető tagot tehát a nyúlványok ellentétes végei tartják helyzetében, miközben a golyók kilépnek, illetve visszajutnak az anya hornyaiba. A golyók belépése és kilépése azonban dinamikus hatások következtében billegtetik a nyúlványokat a hornyokban. Ennek következtében a golyók pályahossza a hornyok között lüktető módon változik, ami viszont a mechanizmus által átvitt forgatónyomaték hátrányos változását okozza. Ez már a szabványos vizsgálati fordulatszámon is kedvezőtlen, alacsony fordulatszámon pedig megengedhetetlen mértékűre növeli a nyomatékingadozást. Ráadásul a nyúlványokat és a hornyokat rendkívüli pontossággal kell elkészíteni a billegő mozgás lehető csökkentése érdekében. Ha kis névleges átmérőjű golyósorsókhoz akarjuk alkalmazni, akkor a támaszkodó nyúlványok keresztmetszete megengedhetetlenül lecsökken. Végezetül ennek a golyósorsós mechanizmusnak az üzemi zaja is elég nagy.A more advanced solution is known in U.S. Pat. No. 3,815,435. U.S. Pat. The projections occupy part of the groove in the nut between which the balls are recirculated. Therefore, the projections are longitudinally curved to coincide with the curvature inside the groove of the ball nut. Each of the projections has a cross-sectional shape and shape that corresponds to the cross-sectional shape and size of the groove in the ball nut. The return member is removed by the balls themselves from the ball screw and pressed into the projections into the grooves of the nut. The return member is thus held in position by the opposite ends of the projections as the balls exit or return to the grooves of the mother. However, due to dynamic effects, the entry and exit of the balls toss the projections in the grooves. As a result, the ball path between the grooves changes in a pulsatile manner, which in turn causes an adverse change in the torque transmitted by the mechanism. This is already unfavorable at standard test speeds and increases torque fluctuations to an unacceptable level at low speeds. In addition, the projections and grooves must be made with the utmost precision to minimize swinging motion. If it is to be used with small nominal diameter ball screws, the cross-section of the supporting projections is inevitably reduced. Finally, the operating noise of this ball screw mechanism is quite high.

A találmánnyal megoldandó feladat az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése mellett olyan golyósorsós mechanizmus létrehozása, amit könnyebb és olcsóbb gyártani és összeszerelni és amely megbízhatóbb, egyszerűbb működésű az átvitt forgatónyomaték számottevő ingadozása és túl nagy zaj nélkül, de lehetőleg hosszú élettartammal.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to overcome the disadvantages of known solutions by providing a ball screw mechanism which is easier and less expensive to manufacture and assemble and which is more reliable, simpler in operation without significant fluctuation of transmitted torque and long life.

A találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében a nyúlványok a vísszevezető tagban levő golyóvezető csatorna középső részével párhuzamosan vannak a tag két oldalán kialakítva, a nyúlványokat hengeres felületek határolják, a golyósanyában pedig a nyúlványokat legalább részben magába foglaló ülékek vannak kiképezve.In the further development of the present invention, the projections are formed parallel to the center of the ball guide channel in the water inlet member on both sides of the member, the projections are bounded by cylindrical surfaces and the seats in the ball nut are formed at least partially.

A mechanizmus pontosságára nézve előnyösnek mutatkozik, ha a visszavezető tag és a golyósanyában levő nyílás, valamint a nyúlványok és ülékeik között hézag van, amely töltőanyaggal, például ragasztóval van kitöltve.It is advantageous for the accuracy of the mechanism if there is a gap between the return member and the orifice in the ball nut and the projections and their seats, which is filled with a filler such as glue.

A gyártást egyszerűsíti az a kiviteli alak, amelyben a nyúlványokat határoló hengeres felületek egy és ugyanazon henger palástjának részei, a henger középtengelye pedig a visszavezető tag csatornájának inflexiós pontján halad át és a golyósorsó tengelyét merőlegesen metszi.Manufacturing is simplified by an embodiment in which the cylindrical surfaces defining the projections are portions of the same cylinder periphery and the central axis of the cylinder passes through the inflection point of the reciprocating member channel and intersects the axis of the spindle.

A találmány további részleteit kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással mutatjuk be. A rajion azFurther details of the invention will be illustrated with reference to the accompanying drawing in connection with an exemplary embodiment. The district is

1. ábra a találmány szerinti golyósorsós mechanizmus egyik célszerű kiviteli alakjának vázlatos oldalnézete, aFig. 1 is a schematic side view of a preferred embodiment of a ball screw mechanism according to the invention, a

2. ábra az 1. ábra 11—11 vonala szerint vett metszet, aFigure 2 is a sectional view taken along line 11-11 of Figure 1, a

3. ábra a 2. ábra 1Π-ΙΙΙ vonala szerint vett metszet, aFigure 3 is a sectional view taken along line 1Π-ΙΙΙ in Figure 2, a

4. ábra a 3. ábra IV-IV vonala szerint vett metszetlek részelete, azFigure 4 is a fragmentary sectional view taken along line IV-IV in Figure 3, a

5. ábra a 3. ábra V V vonala szerint vett metszetének részlete.Figure 5 is a detail of the section taken along line V V of Figure 3.

Mint ahogy az 1. ábrán egyszerűsítve látható, a golyósorsós mechanizmus eme kiviteli alakjának spirális külső 2 horonnyal rendelkező 1 golyósorsója és spirális belső 4 horonnyal rendelkező 3 golyósanyája van. A 3 golyósanya az 1 golyósorsósra van húzva, 4 hornyának keresztmetszeti alakja és mérete megegyezik a 2 horonyéval. A 2 és 4 hornyok egy vonalban vannak egymással és ilyen módon 5 pályát (3. ábra) határoznak meg az 1 golyósorsó és a 3 golyósanya között. Az 5 pályában 6 golyók vannak (2. és 3. ábra), amik hordozzák a 3 golyósanyát az I golyósorsón.As illustrated in Figure 1, this embodiment of the ball screw mechanism comprises a ball screw 1 having a helical outer groove 2 and a ball nut 3 having a helical inner groove 4. The ball nut 3 is pulled onto the ball screw 1, the groove 4 having the same cross-sectional shape and size as the groove 2. The grooves 2 and 4 are in line with each other and thus define a path 5 (Fig. 3) between the ball screw 1 and the ball nut 3. In the path 5 there are balls 6 (Figures 2 and 3) which carry the ball nut 3 on the spool I.

Az 5 pálya hossza valamivel rövidebb, mint a 4 horony egy menete a 3 golyósanyában. Az 5 pálya két vége között visszavezető 7 tag van elrendezve, aminek segítségével a 6 golyókat folyamatosan vissza lehet vezetni az 5 pálya végétől annak elejére, megakadályozván a 6The length of the track 5 is slightly shorter than a thread of the groove 4 in the ball nut 3. A reciprocating member 7 is provided between the two ends of the track 5, which allows the balls 6 to be routed continuously from the end of the track 5 to the beginning thereof, preventing

-2188 908 golyók kihullását az 1 golyósorsó és a 3 golyósanya közül. Ebből a célból a 7 tagnak golyóvezető 12 csatornája van az 5 pálya két vége között.-2188 908 bullets falling out of 1 ball spindle and 3 ball nuts. For this purpose, the member 7 has a ball guide channel 12 between the two ends of the track 5.

Ahogy az az 1. és 2 ábrából kitűnik, a visszavzető 7 tag a 3 golyósanyában levő ovális 8 nyílásba illik bele és 9 teste, valamint a 9 test két oldalán egy-egy 10 nyúlványa van (3. és 5. ábra). A 8 nyílás alakja kb. azonos a tag 9 testének alakjával, ami utóbbi azonban valamelyest kisebb, mint a 8 nyílás. Ilyen módon a 9 test és a nyílás között bizonyos hézag marad szabadon. 1As shown in Figures 1 and 2, the return member 7 fits into an oval opening 8 in the ball nut 3 and has a projection 10 on each side of the body 9 and on the body 9 (Figures 3 and 5). The shape of the opening 8 is approx. is identical to the shape of the body 9 of the member, which, however, is slightly smaller than the opening 8. In this way, a certain gap remains between the body 9 and the opening. 1

Ahogy az az 1. cs 3. ábrán jól látható, a golyóvezclő 12 csatorna a 7 tagban S alakú, aminek középső része párhuzamos a visszavezető tag két párhuzamos oldalával. Itt a két oldalon egy-egy 10 nyúlvány van kialakítva, amiket hengeres felület határol. Egyidejűleg a 3 golyós- 1 anyában 11 úlékek vannak kialakítva, amelyeknek az alakja körülbelül megegyezik a 10 nyúlványok alakjával. All. ülékeket a 3 golyósanya belsejéből annak testében alakítjuk ki. Ilyen módon a 10 nyúlványok beleillenek a 11 ülékbe, amikor a 7 tag 9 testét a 8 nyílásba helyez- 2 zük. A 10 nyúlványok és a 11 ülékek között meghagyjuk azt a kisméretű hézagot, mint ami a 9 test és a 8 nyílás között is van.As can be seen in Figure 3 of Fig. 1, the ball guide channel 12 in the member 7 is S-shaped, the center portion of which is parallel to the two parallel sides of the return member. Here, on each side, one projection 10 is formed which is bounded by a cylindrical surface. At the same time, the spherical nut 1 has molds 11 having a shape approximately the same as the projections 10. All. the seats are formed from inside the ball nut 3 in its body. In this way, the projections 10 fit into the seat 11 when the body 9 of the member 7 is inserted into the opening 8. A small gap is maintained between the projections 10 and the seats 11, as is the case between the body 9 and the opening 8.

Célszerű, ha a 10 nyúlványok hengeres határoló felületei egy és ugyanazon henger palástjának részei. Ilyen 2 módon ugyanis a 11 ülékeket egy szerszámmal, egy menetben igen egyszerű módon lehet a 3 golyósanya belsejéből bemarni.Preferably, the cylindrical bounding surfaces of the projections 10 are part of the periphery of the same cylinder. In this way, the seats 11 can be milled from the inside of the ball nut 3 in a very simple manner with a tool.

Mint ahogy már korábban is említettük, a manapság nagy sebességgel járatott golyósorsós mechanizmusok 1 3 golyósorsója és 3 golyósanyája között igen nagy sebességkülönbség van, ami a visszavezető 7 tag elhelyezésének igen nagy pontosságát követeli meg annak érdekében, hogy a 12 csatorna egészen pontosan egybeessen az 5 pályával, azaz a szóban forgó 2 és 4 hornyokkal. A ta- 3 lálmány értelmében ezt a pontosságot a 3 golyósanya és a visszavezető 7 tag összeszerelése során tudjuk beállítani. Az ábrákon nem mutatott készülék segítségével a visszavezető 7 tagot a 3 golyósanya belsejéből a 8 nyílásba, illetve a 11 ülékekbe helyezzük, miközben a készülék t, a 7 tagot optimális pozícióban tartja. Ezután a 3 golyósanya 9 teste és a 8 nyílás, valamint a 10 nyúlványok és a ülékek közötti kis hézagot töltőanyaggal, például 13 ragasztóanyaggal töltjük ki. A 13 ragasztó megkeményedése után a készüléket eltávolítjuk a 3 golyóanya belsejéből, behelyezzük a 6 golyókat a 2 és 4 hornyokba és a 3 golyósanyát az 1 golyósorsóra húzzuk, ahogy ez szokásos esetben történni szokott.As mentioned earlier, there is a very high speed difference between the 1 3 ball screws and 3 ball nuts of high speed ball screw mechanisms nowadays, which requires a very high accuracy in the placement of the return 7 members in order for the 12 channels to coincide exactly with the 5 paths. , i.e. the grooves 2 and 4 in question. According to the invention, this accuracy can be adjusted during the assembly of the ball nut 3 and the return member 7. Using the device not shown in the figures, the return member 7 is inserted from the inside of the ball nut 3 into the opening 8 and the seats 11 while the device keeps the member 7 in optimum position. Subsequently, a small gap between the body 9 of the ball nut 3 and the opening 8 and the projections 10 and the seats is filled with a filler such as glue 13. After hardening of the adhesive 13, the device is removed from the inside of the ball nut 3, the balls 6 are inserted into the grooves 2 and 4 and the ball nut 3 is pulled onto the ball screw 1 as is customary.

Érnek révén nemcsak a szükséges pontosságot érjük el és a szerelést tesszük rendkívül egyszerűvé, hanem a golyósorsós mechanizmus besejét is védjük minden anyag, mindenféle szennyeződés behatolásától. Egyúttal minden különösebb technikai eszköz nélkül megakadályozzuk azt, bogy a golyósorsós mechanizmus belsejéből bárm féle kenőanyag, zsír kijöjjek.Not only do they achieve the required precision and simplify assembly, they also protect the casing of the ball screw mechanism from the penetration of any material or dirt. At the same time, without any special technical means, we prevent any kind of lubricant or grease from coming out of the ball screw mechanism.

Claims

1. A ball screw mechanism with a ball screw having a helical outer groove, a ball nut with a helical inner groove drawn around it, and a ball in a hole defined by the grooves in an opening through the wall of the ball nut. a reciprocating member for transferring the balls from one end of the path to the other end and a projection on two opposing sides of the member, characterized in that the projections (10) are parallel to the center of the member (7) of the ball guide channel (12) 2), the projections (10) are bordered by cylindrical surfaces, and the ball nut (3) is provided with seats (11) which at least partially include the projections (10).

An embodiment of the mechanism according to claim I, characterized in that there is a gap between the return member (7) and the opening (8) in the ball nut (3) and the projections (10) and their seats (11). , preferably filled with adhesive (13).

Embodiment of the mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the cylindrical surfaces defining the projections (10) are part of the periphery of one and the same cylinder and the center axis of the cylinder extends at the inflection point of the channel (12) of the return member (7). and intersects the spindle of the ball screw (1) in parallel.