DE102018102092B4 - Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion, mit einer Spindel (1), die ein Außengewinde (11) aufweist; einer Mutter (2), die auf die Spindel (1) aufgeschraubt wird, entlang der Axialrichtung der Spindel (1) bewegt werden kann und ein Innengewinde (21) aufweist, wobei das Innengewinde (21) der Mutter (2) dem Außengewinde (11) der Spindel (1) gegenüberliegt und mit dem Außengewinde (11) der Spindel (1) einen Laufkanal (T) bildet; einer Kugelgruppe (3), die rollbar im Laufkanal (T) angeordnet ist; und einem Rückführelement (4), das lösbar an der Mutter (2) befestigt ist, einen Mikrocontroller und einen Sensor (45) trägt und den Drehzustand der Spindel (1) in der Mutter (2) erfassen kann, wobei das Rückführelement (4) einen Rückführkanal (47) für die Kugelgruppe (3) besitzt, der mit der Mutter (2) verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb, insbesondere einen Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion.
- Ein Kugelgewindetrieb ist ein Lineargetriebe für Hochlast. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Spindel zu hoch ist, können die Bauteile (z.B. der Rückführdeckel) durch den Stoß der Stahlkugeln eine große Vibration erzeugen, wodurch die Bauteile beschädigt werden oder die Spindel blockiert wird. Zum Detektieren des Drehzustands der Spindel wird ein Sensor verwendet, wie aus JPA2008144938, JPA 2007225024 und JPB5722365 bekannt ist.
- Beim Kugelgewindetrieb gemäß JPA2008144938 wird ein zusätzlicher Sensor verwendet. Dadurch wird die Länge der Mutter vergrößert, so dass die Bewegungsstrecke beeinflusst wird. Zusätzlich ist ein Controller erforderlich. Beim Kugelgewindetrieb gemäß JPA2007225024 weist die Mutter eine Ausnehmung auf, in der der Sensor angeordnet ist. Der Sensor dient zum Detektieren der Stahlkugeln. Der Sensor vergrößert die Länge der Mutter. Zudem ist die magnetische Vorrichtung für die Kugelhaltung zu kompliziert. Beim Kugelgewindetrieb gemäß JPB5722365 sind der Sensor und der Controller extern verbunden. Dadurch müssen die Form und die Größe der Mutter verändert werden.
- Aus der
JP 2014-114 944 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen weiteren Kugelgewindetrieb zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion gelöst, mit einer Spindel, die ein Außengewinde aufweist; einer Mutter, die auf die Spindel aufgeschraubt wird, entlang der Axialrichtung der Spindel bewegt werden kann und ein Innengewinde aufweist, wobei das Innengewinde der Mutter dem Außengewinde der Spindel gegenüberliegt und mit dem Außengewinde der Spindel einen Laufkanal bildet; einer Kugelgruppe, die rollbar im Laufkanal angeordnet ist; und einem Rückführelement, das lösbar an der Mutter befestigt ist, einen Mikrocontroller und einen Sensor trägt und den Drehzustand der Spindel in der Mutter erfassen kann, wobei das Rückführelement einen Rückführkanal für die Kugelgruppe besitzt, der mit der Mutter verbunden ist. Das Rückführelement ist ein Rückführdeckel, der einen Deckelkörper und zwei Ausnehmungen besitzt, wobei der Deckelkörper beispielsweise auf der Mutter angeordnet ist, wobei sich die beiden Ausnehmungen auf der der Planfläche der Mutter zugewandten Seite des Deckelkörpers befinden, wobei in einer Ausnehmung ein Mikrocontroller angeordnet und in der anderen Ausnehmung ein Sensor angeordnet ist.
- Insbesondere wird ein Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion zu schaffen, wobei der Rückführdeckel einen Mikrocontroller und einen Sensor aufnimmt und einen Rückführkanal für die Kugelgruppe bildet, wobei der Rückführdeckel lösbar und raumsparend auf einer Planfläche der Mutter befestigt ist, wodurch der Drehzustand der Spindel direkt erfasst werden kann, wobei das von der Spindel erfasste Signal durch einen Schall (wie Summer) oder ein Licht (wie Leuchtdiode) ausgegeben wird oder durch eine Signalausgabeeinheit drahtlos oder verdrahtet auf eine Empfangseinheit (Computer, Smartphone, Pad usw.) übertragen wird. Dadurch kann der Drehzustand der Spindel detektiert werden.
- In einem Ausführungsbeispiel ist das Rückführelement durch zwei Enddeckel gebildet, die an den beiden Enden der Mutter angeordnet sind, wobei einer der Enddeckel an der der Mutter zugewandten Seite zwei Ausnehmungen aufweist, wobei in einer Ausnehmung ein Mikrocontroller angeordnet ist, wobei in der anderen Ausnehmung ein Sensor angeordnet ist. An der anderen Seite dieses Enddeckels sind eine erste Aufnahmeausnehmung und eine zweite Aufnahmeausnehmung vorgesehen, in denen eine Batterie und eine Warneinheit angeordnet sind, wobei die Batterie mit dem Mikrocontroller und den Sensor elektrisch verbunden ist.
- In einem Ausführungsbeispiel ist das Rückführelement durch zwei Endstöpsel gebildet, wobei die Mutter zwei Steckausnehmungen aufweist, in die die beiden Endstöpsel gesteckt werden, wobei einer der Endstöpsel eine Ausnehmung besitzt, in der ein Mikrocontroller und ein Sensor angeordnet sind.
- In einem Ausführungsbeispiel weist die Mutter an der dem Rückführdeckel abgewandten Stirnseite eine erste Aufnahmeausnehmung für die Batterie, die mit dem Rückführdeckel elektrisch verbunden ist, und eine zweite Aufnahmeausnehmung für die Warneinheit, die ein Summer oder eine Leuchtdiode ist.
- In einem Ausführungsbeispiel besitzt der Deckelkörper des Rückführelements auf der der Mutter zugewandten Seite eine Führungsnut für die elektrische Leitung, die mit dem Mikrocontroller und dem Sensor und dann mit der Batterie verbunden ist.
- In einem Ausführungsbeispiel ist der Sensor ein Beschleunigungssensor.
- Im Folgenden wird die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine Explosionsdarstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
2 eine weitere Explosionsdarstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
3 eine perspektivische Darstellung gemäß1 , -
4 eine Schnittdarstellung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
5 eine Blockschaltung der Erfindung, -
6 eine Explosionsdarstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
7 eine weitere Explosionsdarstellung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
8 eine perspektivische Darstellung gemäß6 , -
9 eine Explosionsdarstellung des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
10 eine perspektivische Darstellung gemäß9 . - Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
- Die
1 bis5 zeigen das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs mit Detektionsfunktion, der eine Spindel1 , eine Mutter2 , eine Kugelgruppe3 und ein Rückführelement4 umfasst. - Die Spindel
1 weist ein Außengewinde11 auf. - Die Mutter
2 wird auf die Spindel1 aufgeschraubt, kann entlang der Axialrichtung der Spindel1 bewegt werden und weist ein Innengewinde21 auf. Das Innengewinde21 der Mutter2 liegt dem Außengewinde11 der Spindel1 gegenüber und bildet mit dem Außengewinde11 der Spindel1 einen LaufkanalT . Die Mutter2 weist einen Rohrteil22 und einen Außenflansch23 auf. Der Außenflansch23 erstreckt sich von einem Ende des Rohrteils22 radial nach außen. Das Innengewinde21 befindet sich an der Innenseite des Rohrteils22 . Der Rohrteil22 besitzt eine Planfläche221 , zwei Schraubenlöcher222 und zwei Rückführlöcher223 . - Die Kugelgruppe
3 beinhaltet eine Vielzahl von Kugeln und sind rollbar im LaufkanalT angeordnet. - Das Rückführelement
4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Rückführdeckel, der lösbar an der Mutter2 befestigt ist und den Drehzustand der Spindel1 in der Mutter2 erfassen kann. Der Rückführdeckel besitzt einen Rückführkanal47 . Die Kugelgruppe3 fließt durch die beiden Rückführlöcher223 in und aus dem Rückführkanal47 . D.h. der Rückführdeckel besitzt einen Deckelkörper40 , zwei Durchgangslöcher41 und zwei Ausnehmungen42 ,43 . Die beiden Durchgangslöcher41 erstrecken sich von der der Planfläche221 der Mutter2 abgewandten Seite des Deckelkörpers40 . Die beiden Schrauben9 werden durch die beiden Durchgangslöcher41 geführt und in die beiden Schraubenlöcher222 gedreht, um den Deckelkörper40 auf der Planfläche221 des Rohrteils22 zu befestigen. Die beiden Ausnehmungen42 ,43 befinden sich auf der der Planfläche221 der Mutter2 zugewandten Seite des Deckelkörpers40 . In einer Ausnehmung42 ist ein Mikrocontroller44 angeordnet. In der anderen Ausnehmung43 ist ein Sensor45 angeordnet. Der Sensor45 ist ein Beschleunigungssensor. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. - Der Außenflansch
23 der Mutter2 besitzt eine erste Aufnahmeausnehmung24 und eine zweite Aufnahmeausnehmung25 . In der ersten Aufnahmeausnehmung24 ist eine Batterie5 angeordnet. Die Batterie5 ist mit dem Mikrocontroller44 und den Sensor45 im Deckelkörper40 elektrisch verbunden. In der zweiten Aufnahmeausnehmung25 ist eine Warneinheit6 angeordnet. Die Warneinheit6 kann ein Summer oder eine Leuchteinheit sein. Die Leuchteinheit beinhaltet mindestens eine Leuchtdiode. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. - Der Mikrocontroller
44 kann das von der Spindel1 erfasste Signal drahtlos oder verdrahtet durch eine Signalausgabeeinheit46 (5 ) auf eine Empfangseinheit übertragen. Die Empfangseinheit kann Computer, Smartphone, Pad usw. sein. Das von der Spindel1 erfasste Signal kann auch direkt auf die Warneinheit6 übertragen werden. - Der Deckelkörper
40 des Rückführelements4 besitzt auf der der Mutter2 zugewandten Seite eine Führungsnut48 für die elektrische Leitung, die durch die elektrische Leitung mit dem Mikrocontroller44 und dem Sensor45 und dann durch die elektrische Leitung in einer Führungsnut26 mit der Batterie5 elektrisch verbunden ist. Der Mikrocontroller44 und der Sensor45 können auch verdrehtet von einer externen Stromquelle mit Strom versorgt werden. - Dadurch kann der Sensor an der Mutter entfallen. Der Sensor ist direkt an dem Deckelkörper
40 angeordnet. Der Deckelkörper40 bildet direkt den Rückführkanal47 für die Kugelgruppe3 und ist lösbar auf der Planfläche221 der Mutter2 befestigt. Dadurch wird eine Raumeinsparung erreicht. Der Drehzustand der Spindel1 kann direkt erfasst werden. Das von der Spindel1 erfasste Signal kann auf die Warneinheit6 übertragen werden, die somit einen Schall (wie Summer) oder ein Licht (wie Leuchtdiode) erzeugt. Oder das von der Spindel erfasste Signal wird durch die Signalausgabeeinheit46 drahtlos oder verdrahtet auf die Empfangseinheit (Computer, Smartphone, Pad usw.) übertragen. Dadurch kann der Drehzustand der Spindel detektiert werden. - Die
6 bis8 zeigen das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs mit Detektionsfunktion100 , der wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Spindel1 , eine Mutter2 , eine Kugelgruppe3 und ein Rückführelement4 umfasst. Der Unterschied ist nur wie folgt: - In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rückführelement
4 durch zwei Enddeckel40A gebildet, die an den beiden Enden der Mutter2 angeordnet sind. Einer der Enddeckel40A weist an der der Mutter2 zugewandten Seite zwei Ausnehmungen42 ,43 auf. In einer Ausnehmung42 ist ein Mikrocontroller44 angeordnet. In der anderen Ausnehmung43 ist ein Sensor45 angeordnet. An der anderen Seite dieses Enddeckels sind eine erste Aufnahmeausnehmung24 und eine zweite Aufnahmeausnehmung25 vorgesehen, in denen eine Batterie5 und eine Warneinheit6 angeordnet sind. - Die
9 bis10 zeigen das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs mit Detektionsfunktion100 , der wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Spindel1 , eine Mutter2 , eine Kugelgruppe3 und ein Rückführelement4 umfasst. Der Unterschied ist nur wie folgt: - In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rückführelement
4 durch zwei Endstöpsel40B gebildet. Die Mutter2 weist zwei Steckausnehmungen28 auf, in die die beiden Endstöpsel40B gesteckt werden. Einer der Endstöpsel40B besitzt eine Ausnehmung49 , in der ein Mikrocontroller44 und ein Sensor45 angeordnet sind. - Bezugszeichenliste
-
- 100
- Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion
- 1
- Spindel
- 11
- Außengewinde
- 2
- Mutter
- 21
- Innengewinde
- 22
- Rohrteil
- 221
- Planfläche
- 222
- Schraubenloch
- 223
- Rückführloch
- 23
- Außenflansch
- 24
- erste Aufnahmeausnehmung
- 25
- zweite Aufnahmeausnehmung
- 26
- Führungsnut
- 28
- Steckausnehmung
- 3
- Kugelgruppe
- 4
- Rückführelement
- 40
- Deckelkörper
- 40A
- Enddeckel
- 40B
- Endstöpsel
- 41
- Durchgangsloch
- 42
- Ausnehmung
- 43
- Ausnehmung
- 44
- Mikrocontroller
- 45
- Sensor
- 46
- Signalausgabeeinheit
- 47
- Rückführkanal
- 48
- Führungsnut
- 49
- Ausnehmung
- 5
- Batterie
- 6
- Alarmeinheit
- 9
- Schraube
- T
- Laufkanal
Claims (9)
- Kugelgewindetrieb mit Detektionsfunktion, mit einer Spindel (1), die ein Außengewinde (11) aufweist, einer Mutter (2), die auf die Spindel (1) aufgeschraubt wird, entlang der Axialrichtung der Spindel (1) bewegt werden kann und ein Innengewinde (21) aufweist, wobei das Innengewinde (21) der Mutter (2) dem Außengewinde (11) der Spindel (1) gegenüberliegt und mit dem Außengewinde (11) der Spindel (1) einen Laufkanal (T) bildet, einer Kugelgruppe (3), die rollbar im Laufkanal (T) angeordnet ist, und einem Rückführelement (4), das lösbar an der Mutter (2) befestigt ist, einen Mikrocontroller (44) und einen Sensor (45) trägt und den Drehzustand der Spindel (1) in der Mutter (2) erfassen kann, wobei das Rückführelement (4) einen Rückführkanal (47) für die Kugelgruppe (3) besitzt, der mit der Mutter (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführelement (4) ein Rückführdeckel ist, der einen Deckelkörper (40) und zwei Ausnehmungen (42, 43) besitzt, wobei sich die beiden Ausnehmungen (42, 43) auf der einer Planfläche (221) der Mutter (2) zugewandten Seite des Deckelkörpers (40) befinden, wobei in einer Ausnehmung (42) ein Mikrocontroller (44) angeordnet und in der anderen Ausnehmung (43) ein Sensor (45) angeordnet ist.
- Der Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (2) eine erste Aufnahmeausnehmung (24) und eine zweite Aufnahmeausnehmung (25) aufweist, in denen eine Batterie (5) und eine Warneinheit (6) angeordnet sind, wobei die Batterie (5) mit dem Mikrocontroller (44) und den Sensor (45) elektrisch verbunden ist. - Der Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Warneinheit (6) ein Summer oder eine Leuchtdiode ist. - Der Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelkörper (40) des Rückführelements (4) auf der der Mutter (2) zugewandten Seite eine Führungsnut (48) für die elektrische Leitung besitzt, die mit dem Mikrocontroller (44) und dem Sensor (45) und dann mit der Batterie (5) verbunden ist. - Der Kugelgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (44) das von der Spindel (1) erfasste Signal drahtlos oder verdrahtet durch eine Signalausgabeeinheit (46) auf eine Empfangseinheit übertragen kann. - Der Kugelgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (44) und der Sensor (45) verdrahtet von einer externen Stromquelle mit Strom versorgt werden können. - Der Kugelgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführelement (4) durch zwei Enddeckel (40A) gebildet ist, wobei einer der Enddeckel (40A) an der der Mutter (2) zugewandten Seite zwei Ausnehmungen (42, 43) aufweist, wobei in einer Ausnehmung (42) ein Mikrocontroller (44) angeordnet ist, wobei in der anderen Ausnehmung (43) ein Sensor (45) angeordnet ist. - Der Kugelgewindetrieb nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass an der anderen Seite dieses Enddeckels eine erste Aufnahmeausnehmung (24) und eine zweite Aufnahmeausnehmung (25) vorgesehen sind, in denen eine Batterie (5) und eine Warneinheit (6) angeordnet sind, wobei die Batterie (5) mit dem Mikrocontroller (44) und den Sensor (45) elektrisch verbunden ist. - Der Kugelgewindetrieb nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführelement (4) durch zwei Endstöpsel (40B) gebildet ist, wobei die Mutter (2) zwei Steckausnehmungen (28) aufweist, in die die beiden Endstöpsel (40B) gesteckt werden, wobei einer der Endstöpsel (40B) eine Ausnehmung (49) besitzt, in der ein Mikrocontroller (44) und ein Sensor (45) angeordnet sind.
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