SE458878B

SE458878B - Ball screw for engineering applications

Info

Publication number: SE458878B
Application number: SE8700507A
Authority: SE
Inventors: Bo Granbom
Original assignee: Bo Granbom
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1989-05-16
Also published as: SE8700507L; SE8700507D0

Abstract

The balls (13) work in conjunction with the screw (1), running in its screw-line threads (2). They also run in tracks (12) in a ring (4) coaxially located around the screw where they run parallel and at right-angles to the axis (11) of the screw. The ring is freely rotatable in its location, but is immovable axially in a nut body (3) fitted coaxially around the ring.

Description

15 20 25 30 35 40 458 878 2 1 axel 11 och på insidan av löpringen förlöpande spar 12. 15 20 25 30 35 40 458 878 2 1 shaft 11 and on the inside of the running ring extending spar 12.

Dessa spår 12 har i det visade exemplet en profil som huvud- sakligen svarar mot gängornas 2 hos skruven 1 för upptagande av kulskruvens kulor hållare 21. _13. Vidare uppvisar kulskruven en kul- För att uppna en exakt och noggrann axiell rörelse av muttern under anordningens drift - skruvene 1 rotation - maste kulhàllaren 21 vara sa utformad, att den förhindrar kulorns 13 att rulla med i skruvsns rotationsrörelse, kulhållaren är fixerad vid muttern 3, varvid exempelvis vid dess lagerring 7 via en fästring 22.In the example shown, these grooves 12 have a profile which mainly corresponds to the threads 2 of the screw 1 for receiving the ball screw holder holders 21 of the ball screw. Furthermore, in order to achieve an accurate and precise axial movement of the nut during the operation of the device - the rotation of the screws 1 - the ball holder 21 must be designed so as to prevent the ball 13 from rolling with the rotational movement of the screw, the ball holder is fixed to the nut 3 , wherein, for example, at its bearing ring 7 via a fastening ring 22.

I det i fig. 1 visade exemplet har den yttre halvan av löpbanan 8 och inre halvan av löpbanan 9 erhållit en profil, genererad av en cirkelaektor med centrum 0 på skruven: 1 axel 11 och i ett plan vinkelrätt mot axeln och delande löpringen 4 mitt itu, se närmare vänstra delen av fig. 1 och radierna R och r. Denna profil hos löpbanorna 8 och 9 medger att löp- ringen 4 erhåller en viss frihet till kantringsrörelse och därmed möjlighet att exakt anpassa sig till skruven 2.In the example shown in Fig. 1, the outer half of the tread 8 and the inner half of the tread 9 have obtained a profile, generated by a circular octet with center 0 on the screw: 1 axis 11 and in a plane perpendicular to the axis and dividing the running ring 4 in the middle. This profile of the running tracks 8 and 9 allows the running ring 4 to have a certain freedom of tilting movement and thus the possibility of exactly adapting to the screw 2.

I fig. 2'visae en andra utformning av uppfinningen, vid vilken i princip enda skillnaden är, att löpringen delats i tva delar 14, med ett visst avstånd mellan delarna. Detta innebär, att den ena eller bada löpringarna 14 kan aneättas i riktning mot mutterns 3 inre, genom vridning av respektive lagerring 7, som via gängor samverkar med mutterhylsan 5.Fig. 2 'shows a second embodiment of the invention, in which in principle the only difference is that the running ring is divided into two parts 14, with a certain distance between the parts. This means that one or both running rings 14 can be sealed in the direction of the interior of the nut 3, by turning the respective bearing ring 7, which cooperates with the nut sleeve 5 via threads.

Detta innebär att kulorna 13 kan mer eller mindre kraftigt ansâttas mot ekruvene 1 gängflanker, vilket helt eliminerar varje spel hos kulskruven, emedan kulorna 13 samtidigt hålls i läge av kulhallaren 21, förhindrande kulorna 13 fran att röra sig i perifer riktning. Genom att löpringen är delad i två delar 14, vardera lagrad i mutterhylsan 5 endast vid ena ändytan, erhålles automatiskt möjlighet till nämnda kantrings- rörelse av löpríngedelarna 14.This means that the balls 13 can be more or less strongly abutted against the threaded flanks 1, which completely eliminates any play of the ball screw, since the balls 13 are simultaneously held in position by the ball holder 21, preventing the balls 13 from moving in the peripheral direction. Because the running ring is divided into two parts 14, each mounted in the nut sleeve 5 only at one end surface, the possibility of said tilting movement of the running ring parts 14 is automatically obtained.

Vid det i fig. 2 visade exemplet är det även möjligt att dela kulhallaren 21 i tva delar vardera fastsatt vid muttern 3, vilket innebär att löpringarna 14 vid axiell inställning i förhallande till varandra kommer bada dessa att samverka vid kraftupptagningen och erbjuda bättre balans än vid fallet med en kulhallare.In the example shown in Fig. 2, it is also possible to divide the ball holder 21 into two parts each attached to the nut 3, which means that the running rings 14 at axial adjustment in relation to each other will both cooperate in the force absorption and offer better balance than in the case of a ball carrier.

Pig. 3 visar en tredje utföringeform av uppfinningen vid vilkenxlöpringen är delad i tvà delar 15, vilka vardera upp- 10 15 20 25 30 35 40 458 878 visar en kullöpbana 16 i de mot varandra vända ändytorna.Pig. 3 shows a third embodiment of the invention in which the running ring is divided into two parts 15, each of which shows a ball raceway 16 in the end faces facing each other.

Muttern 3 är även den delad i två delar 17 i ett radialplan.The nut 3 is also divided into two parts 17 in a radial plane.

Medelst en gängförsedd 16 han-hondel är mutterns delar 17 skruvbara från och mot varandra och låsbara i inställda lägen medelst ej visade, lämpliga medel, exempelvis laaekruvar.By means of a threaded male 16 female part, the parts 17 of the nut are screwable from and towards each other and lockable in set positions by means of suitable means, not shown, for example low screws.

Respektive mutterdel 17 uppvisar vardera en kullöpbana 19 vid de mot varandra vända ändytorna. Kedelet lagringskulor 20 är löpringsdelarna 15 vridbart lagrade vid mutterhylsan 17. Genom att förskjuts mutterdelarna 17 mot varandra, vilket sker genom vridning av delarna i förhållande till varandra, kommer lag- ringskulorna 20 att pressas radiellt inåt vilket innebär, genom löpbanornas 16 utformning, att löpringedelarna 15 förs från varandra. Detta i ein tur innebär att kulorna 13 ansätts mer eller mindre kraftigt emot skruvens 1 gängflanker, vari- genom glapp eller spel helt kan elimineras hos kulskruven, om kulhallaren 21 är odelad, så som visas i figuren. Liksom vid den i samband med fig. 2 beskrivna kulekruven har även dessa löpringar 15 möjlighet till kantringerörelee. Även vid denna utföringsform kan kulhallaren 21 göras i tva delar med vardera delen fastsatt vid muttern 3.The respective nut part 17 each has a ball race 19 at the end surfaces facing each other. The boiler bearing balls 20 are the running ring parts 15 rotatably mounted at the nut sleeve 17. By displacing the nut parts 17 towards each other, which takes place by rotating the parts relative to each other, the bearing balls 20 will be pressed radially inwards which means, by the raceway 16 design, 15 are separated. This in turn means that the balls 13 are applied more or less strongly against the thread flanks of the screw 1, whereby play or play can be completely eliminated at the ball screw, if the ball holder 21 is undivided, as shown in the figure. As with the ball screw described in connection with Fig. 2, these running rings also have the possibility of an edge ringing relay. Also in this embodiment the ball holder 21 can be made in two parts with each part attached to the nut 3.

I samband med de ovan beskrivna utföringsförmerna skall det underföretas att lagringskulorna 10 och 20 är jämnt för- delade i ett radialplan och lämpligen styrda av exempelvis någon typ av kulhallare, vilken för tydlighets skull ej är visad.In connection with the embodiments described above, it should be emphasized that the bearing balls 10 and 20 are evenly distributed in a radial plane and suitably guided by, for example, some type of ball holder, which for the sake of clarity is not shown.

Sa som visas i fig. 4 kan enligt uppfinningen löpringen vara uppdelad i fler än två delar, exempelvis se att tva delar 23 tillsammans bildar ett spar 12 för kulorna 13. Kulhallaren 21 kan lämpligen vara i ett stycke och fixerad exempelvis vid mutterns 3 lagerring 7. I det fall löpringsdelarna är dimen- sionerade sa att de med ündytorna 24 anligger mot varandra, sa som visas, kommer den fran kulorna 13 i varje radialplan härrörande axialkraften att överföras via delringarna 23 till mutterhylsan 5.As shown in Fig. 4, according to the invention the running ring can be divided into more than two parts, for example see that two parts 23 together form a groove 12 for the balls 13. The ball holder 21 can suitably be in one piece and fixed for example to the bearing ring 7 of the nut 3 In case the running ring parts are dimensioned so that they abut each other with the lower surfaces 24, as shown, the axial force originating from the balls 13 in each radial plane will be transmitted via the sub-rings 23 to the nut sleeve 5.

Till höger i fig. 4 visas som exempel hur löpringsdelar- na 23 är underdimsneionerade vad avser dess bredd och före- ligger därmed ett spel 25 mellan ändytorna 24 hos intilliggan- de löpringsdelar 23. Den nämnda axialkraften kommer i detta . fall att överföras via kulor och ringdelar till mutterhylsan s. . x 10 15 20 25 30 35 40 458 avs 4 Genom denna uppdelning av löpringen i flera delringar med spåret 12, bildat av spårpartier 12' av resp. delring, formade i ändytorna underlättas tillverkning och montering Kulskruven enligt uppfinningen kan därmed till- verkas och saluföras i form av sffektbehov. väsentligt. "byggsatser" för varierande Som framgår av den högra delen av figur 4 är det möjligt att, genom spårpartiets 12' anordnande i ändytan av åtminstone den yttersta löpringsdelen, att utelämna lagringskulorna 10 och förse lagerringen 7' med ett motsvarande spärparti 12'.To the right in Fig. 4, it is shown as an example how the running ring parts 23 are sub-fogged in terms of their width and there is thus a clearance 25 between the end surfaces 24 of adjacent running ring parts 23. The said axial force comes into this. case to be transferred via balls and ring parts to the nut sleeve p. x 10 15 20 25 30 35 40 458 para. 4 By this division of the running ring into several sub-rings with the groove 12, formed by groove portions 12 'of resp. sub-ring, shaped in the end surfaces facilitates manufacture and assembly The ball screw according to the invention can thus be manufactured and marketed in the form of power requirements. substantially. "kits" for varying As can be seen from the right-hand part of Figure 4, it is possible, by arranging the groove portion 12 'in the end surface of at least the outermost running ring part, to omit the bearing balls 10 and provide the bearing ring 7' with a corresponding locking portion 12 '.

I fig. 5 och 6 visas mycket utbredda i ett plan. sshematiskt skruvens gängor Skruven har i det visade exemplet en ingång. Ovanpå skruvens gängor 2 är löpringens spår 12 lagda. gängor eller I det i fig. S visade exemplet har löpringens spår 12 samma stigning som skruvens. Detta innebär att hos en kulskruv med dessa förutsättningar kommer det endast att finnas en axiellt sig sträckande rad av kulor 13, emedan sådana endast kan befinna sig på det ställe, där skruvens gängor korsar löpringens spår. I exemplet enligt fig. 6 har delningen hos löpringen gjorts större än skruvens delning.Figures 5 and 6 show very widespread in one plane. schematically the threads of the screw The screw has an input in the example shown. On top of the threads 2 of the screw, the grooves 12 of the running ring are laid. threads or In the example shown in Fig. S, the groove 12 of the running ring has the same pitch as the screw. This means that in a ball screw with these conditions there will only be an axially extending row of balls 13, since such can only be located at the place where the threads of the screw cross the grooves of the running ring. In the example according to Fig. 6, the pitch of the running ring has been made larger than the pitch of the screw.

Detta innebär, som klart framgår av fig. 6, att kulorna 13 kommer att ligga utefter en skruvformig linje mellan skruven och löpringen. En motsvarande minskning av delningen hos löpringens spar 12 ger en skruvlinjeformig placering av kulor- na 13 i motsatt riktning mot vad som visas i fig. 6. I fig. 5 har streckat antytts en ytterligare gänga hos skruven, därmed bildar en skruv med två ingångar. vilken Detta innebär att en kan anbringas mellan skruv och löpring. På motsvarande sätt skulle en skruv med tre ingångar medge tre rader av kulor. ytterligare rad av kulor 13' Vid en skruv med flera ingångar och genom att avstämma löpringens delning mot skruvens delning är det sålunda möjligt, som framgår av fig. 5 och 6, att fördela kulorna 13 på ett mycket jämnt sätt i utrymmet mellan skruv och löpring.This means, as is clear from Fig. 6, that the balls 13 will lie along a helical line between the screw and the running ring. A corresponding reduction in the pitch of the groove 12 of the running ring gives a helical placement of the balls 13 in the opposite direction to that shown in Fig. 6. In Fig. 5 a dashed line indicates a further thread of the screw, thus forming a screw with two inputs . which This means that one can be placed between the screw and the running ring. Similarly, a screw with three inputs would allow three rows of balls. further row of balls 13 'With a screw with several inputs and by matching the pitch of the running ring to the pitch of the screw, it is thus possible, as shown in Figs. 5 and 6, to distribute the balls 13 in a very even manner in the space between screw and running ring. .

Genom detta, som antyds i fig. 5 och 6, givna läge av att uppta lika krafter, vilket innebär optimal helastningsfördelning. Samtidigt fram- kulorna 13 kommer dessa automatiskt går det att löpringens delning ej är kritisk, vilket innebär att höga precisionskrav vid ringens tillverkning med avseende härpa ej behöver ställas. Detta tillsammans med löpringens 10 458 878 möjlighet till ansättning av kulorna 13 emot skruvens gäng- flanker, för stor rörelseprecision, innebär att det med upp- finningen är möjligt att åstadkomma en prisbillig och snabb kulmutter, vilken kan uppta stora krafter med bibehållen precision.Due to this, as indicated in Figs. 5 and 6, given position of absorbing equal forces, which means optimal load load distribution. At the same time as the front balls 13 come automatically, it is possible that the pitch of the running ring is not critical, which means that high precision requirements in the manufacture of the ring with respect to the harp do not have to be set. This, together with the ability of the running ring 10 458 878 to engage the balls 13 against the threaded flanks of the screw, for great movement precision, means that with the invention it is possible to achieve an inexpensive and fast ball nut, which can absorb large forces while maintaining precision.

Det skall underförstås att de konstruktiva utformningar~ na av uppfinningen kan göras på många sätt, och det kan vara lämpligt att även vid den delade utformningen av löpringen (14 resp. 15) forma löpbanorna med partier, uppvisande en profil gensrerad av cirkelsektorer med centrum i skruvens 1 axel 11 och i ett plan huvudsakligen genom den löpbanorna motsatta löpringsänden. Profilerna hos skruvens 1 gängor liksom hos löpringsns spar kan naturligtvis ha annan profil än den visa- de, exempelvis V-profil eller liknande.It is to be understood that the constructive designs of the invention may be made in many ways, and it may be appropriate, even in the case of the divided design of the running ring (14 and 15, respectively) to form the running tracks with portions having a profile generated by circular sectors centered in shaft 11 of the screw 1 and in a plane substantially through the running ring end opposite the raceways. The profiles of the threads of the screw 1 as well as of the grooves of the running ring can of course have a different profile than the one shown, for example a V-profile or the like.

Claims

10 15 20 25 30 458 878 Pategtkrav

Ball screw in which the balls (13) cooperating with the screw (1) and running in its helical threads (2) also run in parallel and perpendicular to the screw: shaft (11) extending grooves (12, 12 ') of a coaxial running ring (4, 14, 15, 23) arranged around the screw (1), characterized in that the running ring is freely rotatably mounted but axially indistinguishable in a nut body (3) arranged coaxially around the running ring and that the balls (13) are accommodated in a ball holder (21) arranged between the screw (1) and the running ring (4, 14, fastened to the nut body (3).

Ball screw according to claim 1, characterized in 15) is mounted axially displaceable in the nut body (3) by means of raceways (B, 16) at the bearing balls (10, 14, 19 and 9, respectively) arranged thereon and the running ring (10). , 20).

Ball screw according to claim 2, characterized in that the running ring is divided into two parts (14) along a plane perpendicular to the axis (11) of the screw (1) and that each part is mounted by means of the bearing balls (10) arranged in running tracks (9 ) located in the spaced apart end faces of the running ring parts (14).

Ball screw according to claim 3, characterized in that the raceways (8) located in the nut body (3) are displaceable in the axial direction of the screw (1) and that the bearing balls (10) are thus employable against resp. tread (9) of the tread parts (14).

Ball screw according to claim 2, characterized in that the running ring is divided into two parts (15) along a plane perpendicular to the axis of the screw (11) and that the facing ends of the running ring parts (15) have a divided but common running path ( 16) for the bearing balls (20), raceway (19) of the nut body (3). continuously in a

Ball screw according to claim 5, characterized in that the bearing balls (20) are adjustable in the radial direction, thus able to move the running ring parts (15) axially away from each other.

Ball screw according to one of the preceding claims, characterized in that the pitch of the running ring groove (12) is equal to the pitch of the screw thread (2).

Ball screw according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the pitch of the running ring groove (12) is different from the pitch of the screw thread (2).

Ball screw according to one of Claims 2 to 8, characterized in the tracks (8) as well as the running tracks (9) located at the running ring in that the running tracks located at the nut body (3) have portions with a profile generated by a circular sector. with the center in the shaft (11) of the screw and in a plane running perpendicular to the shaft (11).

Ball screw according to one of Claims 1 to 2, drawn (23), each of which, on the end faces (24) facing one another, is characterized in that the running ring is divided into a number of parts and is provided with a groove portion (12). ')} which together with the adjacent part (23) groove portion (12') forms one of the grooves (12) of the running ring.

Ball screw according to claim 10, characterized in that the running ring parts (23) with the end surfaces (24) are attachable to each other.