DE19519770A1 - Kugelumlaufspindel und Ölzuführungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbes­ serte Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, die zum linearen Bewegen eines Tisches oder ähnlichem verwen­ det wird, der in einer Vorrichtung eingesetzt ist, die einen relativ langen Hub erfordert, wie z. B. eine Werk­ zeugmaschine, eine Holzbearbeitungsmaschine, eine Laser­ bearbeitungsmaschine, eine Elektronikbauteil-Bestückungs­ maschine, eine langhubige Vorschubvorrichtung oder ähnli­ ches; die vorliegende Erfindung bezieht sich genauer auf eine verbesserte Kugelumlaufspindel, die verwendet werden kann, indem eine Kugelmutter derselben gedreht wird, während eine Kugelumlaufwelle derselben drehfest ange­ bracht ist; die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Ölzuführungsvorrichtung in der Kugelumlaufspin­ del mit rotierender Kugelmutter.

Eine herkömmliche Kugelumlaufspindel ist so konstruiert, daß eine Kugelmutter mit einer in ihrer inneren Umfangs­ oberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille und eine Kugel­ umlaufwelle mit einer auf ihrer äußeren Oberfläche ausge­ bildeten Kugelumlaufrille über eine große Anzahl von Kugeln in Eingriff sind. Die Kugelmutter besitzt einen geschlossenen Kreislauf für die Kugeln. Die Kugelumlauf­ spindel wird verwendet, um einen Tisch oder ähnliches, an dem die Kugelmutter montiert ist, in Axialrichtung des­ selben zu bewegen, indem die Kugelumlaufwelle und die Kugelmutter relativ zueinander schraubenlinienförmig gedreht werden.

Im Zusammenhang mit den obenerwähnten relativen Schrau­ benlinienbewegungen der Kugelumlaufwelle und der Kugel­ mutter sind zwei Hauptrotationstypen bekannt, nämlich ein Typ mit rotierender Kugelumlaufwelle und ein Typ mit rotierender Kugelmutter. Genauer ist bei dem Typ mit rotierender Kugelumlaufwelle die Kugelumlaufwelle in einem Wälzlager oder ähnlichem drehbar gelagert, wobei die Kugelmutter nicht gedreht wird, sondern in ihrer Axialrichtung bewegt wird, während die Kugelumlaufwelle gedreht wird. Andererseits ist beim Typ mit rotierender Kugelmutter die Kugelumlaufwelle in ihren beiden Enden drehfest gelagert, während die Kugelmutter in einem Wälzlager oder ähnlichem drehbar gelagert ist und in ihrer Axialrichtung bewegt werden kann, während sie gedreht wird. Wenn dieser Typ einer Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter verwendet wird, ist insbeson­ dere das Trägheitsmoment der Kugelumlaufwelle größer als das der Kugelmutter, da die Kugelumlaufwelle eine große Länge besitzt. Das heißt, die Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter kann dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die Kugelumlaufwelle zu Schwingungen neigt. Da die Kugelumlaufwelle nicht gedreht werden kann, kann sie in ihrem mittleren Abschnitt relativ einfach unter­ stützt werden, wodurch es günstigerweise sehr einfach wird, Maßnahmen gegen gefährliche Bewegungen der Kugelum­ laufwelle zu ergreifen. Die Kugelumlaufspindel mit rotie­ render Kugelmutter kann z. B. als Vorschubspindelmecha­ nismus für eine Maschine verwendet werden, die eine große Vorschubstrecke erfordert, wie z. B. eine Holzbearbei­ tungsmaschine, eine Laserbearbeitungsmaschine, eine Elektronikbauteil-Bestückungsmaschine oder ähnliches.

Bei der Kugelumlaufspindel wächst im allgemeinen mit zunehmender Länge der Kugelumlaufwelle das Trägheitsmo­ ment der Kugelumlaufwelle an, weshalb es ungünstig ist, die Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelumlaufwelle zu verwenden, während es vorteilhaft ist, die Kugelum­ laufspindel mit rotierender Kugelmutter zu verwenden.

In Fig. 19 ist eine Ausführungsform der obenerwähnten Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter gezeigt.

Eine Kugelumlaufwelle 1 ist drehfest gelagert, wobei ihre beiden Enden mittels zweier Wellenbefestigungsblöcke 101, 101 an der Basis 100 befestigt sind. Parallel zur Kugel­ umlaufwelle 1 sind zwei Führungsschienen 102, 102 ange­ ordnet und ebenso an der Basis 100 befestigt, so daß die Kugelumlaufwelle 1 zwischen diesen liegt. Zwei Schlitten 103 sind jeweils so auf die Führungsschiene 102 aufge­ setzt, daß sie in Axialrichtung der Führungsschienen 102 frei gleiten können. Auf den Schlitten ist ein Tisch T montiert. Am Boden des Tisches T ist eine Kugelmutter 2 angebracht, derart, daß sie drehbar in einem Gehäuse H gelagert und über einen Synchronriemen 26 mit einem Motor M verbunden ist, der an der Innenfläche des Gehäuses H befestigt ist.

Die Kugelmutter 2 kann durch Antreiben des Motors M gedreht werden. Da die Kugelumlaufwelle 1 drehfest befe­ stigt ist, wird die Kugelmutter 2 selbst gedreht und längs der Kugelumlaufwelle 1 bewegt. Somit wird der Tisch T gleichmäßig in Axialrichtung bewegt, wobei er durch die Schlitten 103 geführt wird.

Für die in Fig. 19 gezeigte Kugelumlaufspindel, bei der die Kugelumlaufwelle drehfest angebracht ist und die Kugelmutter gedreht werden kann, wird üblicherweise ausschließlich eine Kugelumlaufspindel eines in Fig. 16 gezeigten Typs mit Stirnverschluß verwendet. Bei diesem Typ von Kugelumlaufspindeln sind an den beiden Enden eines Mutternhauptkörpers 2A einer Kugelmutter, die über Kugeln 3 mit einer Kugelumlaufwelle 1 in Gewindeeingriff gebracht werden kann, zwei Stirnverschlüsse 4 vorgesehen, wobei jeder der Stirnverschlüsse 4 eine darin ausgebil­ dete U-förmige gebogene Bahn aufweist, die als Kugelum­ laufbahn dient. Die Kugeln 3 bewegen sich rollend zwi­ schen einer Kugelumlaufrille 1a, die auf der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelumlaufwelle 1 ausgebildet ist, und einer Kugelumlaufrille 2a, die auf der inneren Um­ fangsoberfläche der Kugelmutter 2 ausgebildet ist, bis zum Endabschnitt des Kugelmutterhauptkörpers 2A. Dort führen die Kugeln 3 eine Wende aus, während sie von der gebogenen Bahn 5 in einer der Stirnverschlüsse 4 geführt werden, laufen in einen Kugelrücklauf 6, der im Kugelmut­ terhauptkörper 2A in dessen Axialrichtung verläuft, bewegen sich rollend im Kugelrücklauf 6 über die Kugelum­ laufrillen 1a, 2a hinweg und erreichen die gegenüberlie­ gende Stirnseite des Kugelmutterhauptkörpers, werden in den anderen Stirnverschluß 4 geleitet und führen eine erneute Wende aus, um in ihre Ausgangsposition zurückzu­ kehren. Diese Kreislaufbewegung wird wiederholt ausge­ führt.

Der Kugelmutterhauptkörper 2A ist mittels mehrerer Wälz­ elemente 76 über eine äußere Lagerschale 78 mit einer inneren Kugellaufrille 75 eines Lagers 70 in dessen äußerer Umfangsoberfläche und über eine äußere Kugel­ laufrille 77 in der inneren Umfangsoberfläche derselben gelagert, wobei die Kugelmutter gleichmäßig gedreht werden kann.

Beim Betrieb der Kugelumlaufspindel läuft eine große Anzahl von Kugeln, die zwischen die Kugelumlaufwelle und die Kugelmutter eingesetzt sind, wiederholt um. Damit über eine lange Zeitspanne gleichmäßige Rollbewegungen der Kugeln erreicht werden können, ist es unerläßlich, nicht nur den Kugelumlaufrillen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter, sondern auch den zwischen diesen Kugel­ umlaufrillen laufenden Kugeln ein Schmiermittel zuzufüh­ ren. Als herkömmliche Ölzuführungsvorrichtung für eine herkömmliche Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmut­ ter ist eine Vorrichtung bekannt, wie sie in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist. Bei dieser Vorrichtung ist in einer Stirnfläche 2d einer Kugelmutter 2, die mit einer Kugel­ umlaufwelle 1 in Gewindeeingriff ist, in Axialrichtung eine Öffnung 80 ausgebildet ist, um dadurch einen Ölzu­ führungsweg 79 zu schaffen, der mit einem Zwischenraum S, der zwischen der Kugelumlaufwelle 1 und der Kugelmutter 2 ausgebildet ist, in Verbindung steht, wobei aus einer (nicht gezeigten) Ölzufuhrleitung, die über einen am Anschlußgewinde der Öffnung 80 befestigten (nicht gezeig­ ten) Leitungsanschluß angeschlossen ist, dem Zwischenraum S ein Schmiermittel zugeführt werden kann.

Da jedoch bei der Kugelumlaufspindel mit Stirnverschluß die Kugelmutter gedreht wird, ist es schwierig, den Außendurchmesser der Kugelmutter bei der Konstruktion zu verringern. Dadurch wird es unmöglich, das Trägheitsmo­ ment des Rotationsabschnittes der Kugelmutter der Kugel­ umlaufspindel klein zu halten, wodurch ein Lastmoment für einen Antriebsmotor unvermeidbar anwächst, was zu einer verschlechterten Reaktion der Kugelmutterrotation auf den Antriebsmotor und somit zu einer verschlechterten Tisch­ positionierungsgenauigkeit führt.

Da ferner der Ölzuführungsweg 79 in der drehbar gelager­ ten Kugelmutter 2 ausgebildet ist und das Schmiermittel über die in der Kugelmutterstirnfläche 2d ausgebildete Öffnung 80 zugeführt wird, kann bei der obenerwähnten herkömmlichen Ölzuführungsvorrichtung der Kugelumlauf­ spindel die Ölzufuhrleitung während der Rotation der Kugelmutter 2 nicht angeschlossen sein. Somit ist eine Ölzuführung nur möglich, wenn die Kugelumlaufspindel stillsteht, wobei der Betrieb der Kugelumlaufspindel zur Ölzuführung angehalten werden muß, wenn während des Betriebs der Kugelumlaufspindel eine Ölzuführung erfor­ derlich wird. Zusätzlich muß für jede Ölzuführung die Ölzuführungsleitung angeschlossen und wieder entfernt werden.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Nachteile der obenerwähnten herkömmlichen Kugelumlaufspindel zu besei­ tigen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kugelum­ laufspindel mit rotierender Kugelmutter zu schaffen, die das Trägheitsmoment ihres Rotationsabschnitts verringern kann, um somit nicht nur eine gute Reaktion der Kugelmut­ terrotation auf einen Antriebsmotor zu schaffen, sondern auch um eine Tischpositionierungsgenauigkeit und eine Tischvorschubgeschwindigkeit zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Ölzufüh­ rungsvorrichtung in einer Kugelumlaufspindel zu schaffen, die auch während des Betriebs der Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter Öl zuführen kann und somit die Notwendigkeit, eine Ölzuführungsleitung für jede Ölzufüh­ rung anzuschließen und zu entfernen, beseitigt.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Kugelumlaufspindel, wie sie in den unabhängigen Ansprü­ chen definiert ist. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Um die obenerwähnten Aufgaben zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kugelum­ laufspindel mit rotierender Kugelmutter geschaffen, die eine Kugelumlaufwelle mit einer auf ihrer äußeren Um­ fangsoberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille, eine Kugelmutter mit einer auf ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten und der Kugelumlaufrille der Kugelumlauf­ welle gegenüberliegenden Kugelumlaufrille, eine große Anzahl von Kugeln, die zwischen den Kugelumlaufrillen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter eingesetzt sind, um eine schraubenlinienförmige Bewegung der Kugelmutter bezüglich der Kugelumlaufwelle zu ermöglichen, sowie eine rohrförmige Rücklaufbahn für das Zurücklaufen dieser Kugeln umfaßt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kugelumlaufspindel geschaffen, die eine dreh­ fest gelagerte Kugelumlaufwelle mit einer auf ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille, eine Kugelmutter mit einer auf ihrer inneren Umfangsober­ fläche ausgebildeten und der Kugelumlaufrille der Kugel­ umlaufwelle gegenüberliegenden Kugelumlaufrille und mit einer auf ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten inneren Laufrille eines Wälzlagers, wobei die Kugelmutter über Wälzelemente, die in die innere Laufrille des Wälz­ lagers eingesetzt sind, in einem drehfesten Außenkäfig des Wälzlagers drehbar gelagert ist, sowie eine große Anzahl Kugeln, die zwischen die Kugelumlaufrillen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter eingesetzt sind, um relative schraubenlinienförmige Bewegungen der Kugelum­ laufwelle und der Kugelmutter zu ermöglichen, umfaßt, gekennzeichnet durch eine erste Ölzuführungsbohrung, die im drehfesten Außenkäfig des Wälzlagers derart ausgebil­ det ist, daß sie sich in Radialrichtung des drehfesten Außenkäfigs erstreckt und durch den drehfesten Außenkäfig von dessen äußerer Umfangsoberfläche zur inneren Umfangs­ oberfläche desselben führt, und eine zweite Ölzuführungs­ bohrung, die in der Kugelmutter derart ausgebildet ist, daß sie durch die Kugelmutter von deren äußerer Umfangs­ oberfläche zur inneren Umfangsoberfläche derselben führt und mit der ersten Ölzuführungsbohrung über einen ring­ förmigen Zwischenraum in Verbindung steht.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kugelumlaufspindel geschaffen, die eine dreh­ fest gelagerte Kugelumlaufwelle mit einer auf deren äußerer Umfangsoberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille, eine Kugelmutter mit einer in ihrer inneren Umfangsober­ fläche ausgebildeten und der Kugelumlaufrille der Kugel­ umlaufwelle gegenüberliegenden Kugelumlaufwelle und einer auf ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten inneren Laufrille eines Wälzlagers, wobei die Kugelmutter über Wälzelemente, die in die innere Umlaufrille eingesetzt sind, in einem drehfesten Außenkäfig des Wälzlagers gelagert ist, sowie eine große Anzahl von Kugeln, die zwischen den Kugelumlaufrillen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter eingesetzt sind, um relative schraubenli­ nienförmige Bewegungen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter zu ermöglichen, umfaßt, gekennzeichnet durch eine äußere Abdeckung, die in ein Ende des drehfesten Außenkäfigs des Wälzlagers eingesetzt ist und eine Wel­ lendurchführungsöffnung zum Durchführen der Kugelumlauf­ welle besitzt, und eine Ölzuführungsbohrung, die durch die Innenfläche der Durchführungsöffnung für die Kugelum­ laufwelle führt und mit einem Zwischenraum, der zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Kugelmutter und der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelumlaufwelle ausgebil­ det ist, in Verbindung steht.

Da ein Kugelrücklauf außerhalb des Kugelmutterhauptkör­ pers in Form eines Rohres ausgebildet ist, kann bei der Kugelumlaufmutter mit rohrförmiger Umlaufbahn die Wand­ stärke des Kugelmutterhauptkörpers auf ein gewisses Maß verringert werden. Ebenso ist die innere Kugellaufrille eines Lagerabschnitts für die frei drehbare Lagerung der Kugelmutter in Axialrichtung außerhalb des Kugelumlauf­ mutterhauptkörpers ausgebildet, um eine Störung des Kugelumlaufrohres zu vermeiden. Obwohl der Kugelmutter­ hauptkörper in Axialrichtung verlängert wird, ergibt sich das Trägheitsmoment J des Rotationsabschnitts der Kugel­ mutter nach folgender Beziehung:

J α D⁴ · L (1)

(wobei D dessen Außendurchmesser und L dessen Länge darstellt).

Die Gleichung (1) zeigt, daß die Verringerung des Träg­ heitsmoments aufgrund einer Verringerung des Außendurch­ messers der Kugelmutterhauptkörpers den Anstieg des Trägheitsmoments aufgrund einer Verlängerung der Kugel­ mutter in deren Axialrichtung bei weitem überwiegt. Folglich wird das Trägheitsmoment der ganzen Kugelmutter erheblich verringert.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Längsschnitteilansicht der in Fig. 1 gezeig­ ten ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine Längsansicht der Kugelumlaufspindel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6A eine Schnittansicht einer Modifizierung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Er­ findung, nach Fig. 2;

Fig. 6B eine Ansicht eines in Fig. 6A mit einen Pfeil B gezeigten Bereiches;

Fig. 7 eine Längsschnittansicht einer dritten Ausfüh­ rungsform einer Ölzuführungsvorrichtung der Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 8 eine Teilschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine Längsschnittansicht einer vierten Ausfüh­ rungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Längsschnittansicht einer fünften Ausfüh­ rungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausfüh­ rungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine Längsschnittansicht einer siebten Ausfüh­ rungsform einer Ölzuführungsvorrichtung der Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 13 eine Längsschnittansicht einer achten Ausfüh­ rungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Ku­ gelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 14 eine Teilschnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 13;

Fig. 15 eine Längsschnittansicht einer neunten Ausfüh­ rungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 die bereits erwähnte Teilschnittdraufsicht einer herkömmlichen Kugelumlaufspindel mit Stirnver­ schluß;

Fig. 17 die bereits erwähnte Längsschnittansicht einer Ölzuführungsvorrichtung einer herkömmlichen Kugelumlaufspindel;

Fig. 18 die bereits erwähnte Teilschnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17; und

Fig. 19 die bereits erwähnte Draufsicht einer allgemeinen Kugelumlaufvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.

Im folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeich­ nungen Ausführungsformen einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben. Die Teile, die jenen einer herkömmlichen Kugelumlaufspindel bzw. jenen aller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleichen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und hier nicht näher beschrieben.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Eine Kugelmutter 2 ist mit der Kugelumlaufwelle 1 in Eingriff. Der Außendurchmesser des Mittelabschnitts der Kugelmutter 2 ist kleiner als jener ihrer beiden Endab­ schnitte, wobei die Seitenfläche des zylindrischen Kör­ perabschnitts der Kugelmutter 2 teilweise abgeflacht ist, um dadurch eine flache Oberfläche 11a zu schaffen. Ein Umlaufrohr 12, das als rohrförmige Umlaufbahn dient, ist mittels einer Schraube 14 und eines Befestigungselements 13 an der flachen Oberfläche 11a befestigt. Das heißt, die Kugelmutter 2 ist eine sogenannte Kugelmutter mit externem Kugelrücklauf. In der ersten Ausführungsform sind die Kugelumlaufrille 1a der Kugelumlaufwelle 1 und die Kugelumlaufrille 2a der Kugelmutter 2 jeweils eingän­ gig, weshalb auch nur ein Rücklaufrohr 12 vorhanden ist. Der zylindrische Körperabschnitt der Kugelmutter 2 be­ sitzt eine weitere abgeflachte Oberfläche 11b auf der der flachen Oberfläche 11a gegenüberliegenden Seite, so daß die Kugelmutter 2 keine Unwucht aufweist.

Die beiden Endabschnitte der Kugelmutter 2 besitzen einen größeren Durchmesser als der Mittelabschnitt derselben, wobei auf den äußeren Umfangsoberflächen der beiden Endabschnitte der Kugelmutter 2 zwei innere Lagerlaufril­ len 15 ausgebildet sind. In die inneren Laufrillen 15 ist eine große Anzahl von Wälzelementen 16 eingesetzt, wobei gleichzeitig ein Lageraußenkäfig 18 mit zwei in der inneren Umfangsoberfläche desselben ausgebildeten äußeren Laufrillen 17, die als äußere Laufrillen der Wälzelemente 16 dienen, außen an der Kugelmutter 2 montiert ist, wodurch ein Lager 20 entsteht. Das Lager 20 umfaßt an seiner Außenfläche einen Montageflansch 21 und wird an einem (nicht gezeigten) Gehäuse befestigt, indem ein Bolzen durch ein im Flansch 21 ausgebildetes Gewindeloch 22 geschraubt wird, so daß die Kugelmutter 2 frei drehbar im Lager 20 gelagert ist. Beim Lager 20 ist der Abstand zwischen den beiden äußeren Laufrillen 17 ebenfalls größer gewählt als der Abstand zwischen den inneren Laufrillen 15, so daß das Lager 20 vorgespannt ist.

Wenn die derart konstruierte Kugelumlaufspindel verwendet wird, wie in Fig. 4 gezeigt, sind die beiden Enden der Kugelumlaufwelle 1 drehfest in den Wellenbefestigungs­ blöcken 101 gelagert. Die Kugelmutter 2 ist andererseits über ein Gehäuse H und den Montageflansch 21 des Lagers 20 der Kugelmutter 2 an einem Tisch T einer Maschine montiert. Dann wird an einem Ende der auf diese Weise im Lager 20 drehbar gelagerten Kugelmutter 2 (in Fig. 2 am linken Ende) mittels eines Bolzens B eine Synchronriemen­ scheibe 25 befestigt. Dann wird zwischen der Synchronrie­ menscheibe 25 und einer Riemenscheibe, die an einem im Gehäuse H oder im Tisch T vorhandenen Motor M montiert ist, ein Synchronriemen 26 gespannt.

Wenn nun der Motor M angetrieben wird und die Kugelmutter 2 dreht, kann der Tisch T in Axialrichtung der Kugelum­ laufwelle 1 bewegt werden. Da der Außendurchmesser der Kugelmutter 2 mit Ausnahme der beiden Endabschnitte größtenteils kleiner ist als der einer herkömmlichen Kugelmutter, wird, wie die obenerwähnte Gleichung (1) zeigt, das Trägheitsmoment der Kugelmutter 2 proportional zur vierten Potenz des Außendurchmessers verringert. Tatsächlich wird bei der ersten Ausführungsform erreicht, daß das Trägheitsmoment der vorliegenden Kugelmutter 2 gegenüber der herkömmlichen Kugelmutter um ungefähr 12 bis 16% verringert wird.

Die Verwendung der rohrförmigen Rücklaufbahn erübrigt nicht nur die Verwendung der Kugelrücklaufbahn innerhalb der Kugelmutter des Typs mit Stirnverschluß-Rücklaufbahn, sondern ermöglicht auch die Anpassung an ein Gewinde mit einer bestimmten Steigung, indem einfach die Länge des Rücklaufrohres verändert wird, wodurch Auswirkungen auf das Trägheitsmoment minimiert werden können. Dies kann die Wahlfreiheit bezüglich des Durchmessers der Kugelum­ laufwelle 1 und der Gewindesteigung erweitern und somit die Anforderungen bezüglich eines bestimmten Wellendurch­ messers und einer bestimmten Gewindesteigung leicht erfüllen.

Außerdem ist bei der herkömmlichen Rücklaufbahn im Stirn­ verschluß die Riemenscheibe mittels eines Bolzens über den aus Kunstharz gefertigten Stirnverschluß an der Kugelmutter befestigt. Hingegen kann bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Riemen­ scheibe 25 direkt an der aus Metall gefertigten Kugelmut­ ter 2 befestigt werden. Im Vergleich zur herkömmlichen Rücklaufbahn im Stirnverschluß kann bei der ersten Aus­ führungsform die Zuverlässigkeit der Befestigung der Riemenscheibe an der Kugelmutter verbessert werden.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Kugelum­ laufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Kugelumlaufwelle 1 und die Kugelmutter 2 jeweils zwei Kugelumlaufrillen besitzen und folglich zwei Rücklaufrohre 12 verwendet werden, wobei die beiden Rücklaufrohre 12 um einen Pha­ senwinkel von 180° versetzt auf der einen abgeflachten Oberfläche 11a bzw. auf der anderen abgeflachten Oberflä­ che (die der einen flachen Oberfläche 11a gegenüber liegt, jedoch nicht gezeigt ist) angeordnet sind. Die übrigen Bereiche der Konstruktion, der Betrieb und die Auswirkungen der zweiten Ausführungsform sind jenen der ersten Ausführungsform ähnlich.

In den ersten und zweiten Ausführungsformen ist als Antriebssystem der Kugelumlaufspindel ein System gezeigt, bei dem die Kugelmutter 2 über einen Synchronriemen 26 mit dem Motor M verbunden ist. Es kann jedoch auch z. B. ein Hohlmotor verwendet werden, der eine Hohlwelle be­ sitzt, wie in Fig. 19 gezeigt ist. In diesem Fall ist der Hohlmotor über einen Träger am Tisch T befestigt, wobei die Kugelumlaufspindel 1 durch die Hohlwelle in den Hohlmotor eingeschoben ist und der Abtriebsabschnitt des Hohlmotors mittels einer Einspannvorrichtung mit der Kugelmutter 2 verbunden ist.

Alternativ kann für das Kugelrücklaufrohr 12 auch ein gewöhnliches Rohr verwendet werden, das hergestellt werden kann, indem ein kreisförmiges Rohr in eine U-Form gebogen wird, oder es kann ein geteiltes Kugelrücklauf­ rohr verwendet werden, das zwei Teilabschnitte besitzt, die durch eine in Rohraxialrichtung verlaufende Symme­ trieachse geteilt werden, wobei jeder Teilabschnitt eine Halbkreisform mit einem U-förmigen Abschnitt besitzt.

Bei der ersten Ausführungsform ist ferner im Hauptkör­ perabschnitt der Kugelmutter auf der der flachen Oberflä­ che 11a gegenüberliegenden Seite eine abgeflachte Fläche 11b ausgebildet, so daß die Kugelmutter keine Unwucht aufweist. Bei einer Modifizierung der ersten Ausführungs­ form kann jedoch die flache Oberfläche 11b weggelassen werden. Wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt, kann die Laufruhe der Kugelmutter durch Einbringen von Bohrlöchern 30 sichergestellt werden.

Zusätzlich ist in den ersten und zweiten Ausführungsfor­ men als Drehantriebsvorrichtung eine Vorrichtung gezeigt, die die Kugelmutter unter Verwendung einer Synchronrie­ menscheibe und eines Synchronriemens dreht. Die vorlie­ gende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Kugelmutter kann auch über ein Kettenritzel und eine Kette angetrieben werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen den Aufbau einer dritten Ausfüh­ rungsform einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Kugelumlaufwelle 1 umfaßt eine schrauben­ linienförmige Kugelumlaufrille 1a in ihrer äußeren Um­ fangsoberfläche 1b, wobei die beiden (nicht gezeigten) Endabschnitte der Kugelumlaufwelle 1 mit einem Unterstüt­ zungselement oder ähnlichem befestigt sind, so daß die Kugelumlaufwelle 1 drehfest gelagert ist.

Eine Kugelmutter 2 umfaßt eine Kugelumlaufrille 2a, die der Kugelumlaufrille 1a der Kugelumlaufwelle 1 gegenüber­ liegend auf der inneren Umfangsoberfläche 2b angeordnet ist, und ist über eine große Anzahl von Kugeln 3, die zwischen diese gegenüberliegenden Kugelumlaufrillen 1a und 2a eingesetzt sind, mit der Kugelumlaufwelle 1 in Eingriff. An den jeweiligen Enden der inneren Umfangs­ oberfläche 2b der Kugelmutter 2 sind zwei Kugelumlauf­ spindeldichtungen 33 montiert, die einen Zwischenraum S (in welchem sich ein Kugelumlaufabschnitt 7 befindet, durch den in den Kugelumlaufrillen 1a, 2a die Kugeln 3 laufen, um somit eine schraubenlinienförmige Umlaufbewe­ gung auszuführen) zwischen der Kugelumlaufwelle 1 und der Kugelmutter 2 hermetisch abdichten. Als (nicht gezeigte) Kugelrücklaufbahnen, die den Kugeln, die ihre schrauben­ linienförmigen Bewegungen ausgeführt haben und an einem Ende des Kugelumlaufabschnitts 1 angekommen sind, die Rückkehr zum anderen Ende des Kugelumlaufabschnitts 7 ermöglichen, sind ein Rohrtyp, bei dem ein Rücklaufrohr an der Außenfläche der Kugelmutter 2 montiert ist, ein Stirnverschlußtyp, bei dem zwei Stirnverschlüsse jeweils gekrümmte Rücklaufbahnen umfassen, an den Stirnflächen der Kugelmutter 2 montiert sind und mit einer Rücklauf­ bohrung verbunden sind, die in Axialrichtung durch das Innere der Kugelmutter führt, und ähnliches bekannt. Jeder dieser Typen kann in der dritten Ausführungsform verwendet werden.

Genauer umfaßt die Kugelmutter 2 an ihrer äußeren Um­ fangsoberfläche 2c zwei innere Laufrillen 15 eines Wälz­ lagers 20, die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind, so daß die Kugelmutter 2 auch als innere Schale des Wälzlagers dienen kann. Das Wälzlager 20 umfaßt einen Außenkäfig 18, der so ausgebildet ist, daß er zur obener­ wähnten inneren Lagerschale paßt. Der Außenkäfig 18 umfaßt in seiner inneren Umfangsoberfläche 18b zwei äußere Laufrillen 17, die jeweils zu den inneren Laufril­ len 15 passen, wobei zwischen die gegenüberliegenden inneren und äußeren Laufrillen 15, 17 Wälzelemente 16 eingesetzt sind. Der Außenkäfig 18 des Wälzlagers umfaßt ebenso an seiner äußeren Umfangsoberfläche 18a einen Flansch 35, der den Außenkäfig 18 an einem Gehäuse oder ähnlichem befestigt. Deshalb wird der Außenkäfig 18 im folgenden als drehfester Außenkäfig bezeichnet.

An der axialen Stirnfläche des drehfesten Außenkäfigs 18 ist eine Lagerdichtung 34 montiert, die einen zwischen der Kugelmutter 2 und dem drehfesten Außenkäfig 18 ausge­ bildeten ringförmigen Zwischenraum SS hermetisch abdich­ tet.

Eine Ölzuführungsvorrichtung der so aufgebauten Kugelum­ laufspindel gemäß der dritten Ausführungsform ist wie folgt konstruiert: Im drehfesten Außenkäfig 18 des Wälz­ lagers 20 ist eine erste Ölzuführungsbohrung 40 ausgebil­ det, die radial durch den drehfesten Außenkäfig 18 von der äußeren Umfangsoberfläche 18a (in der dargestellten Ausführungsform die äußere Umfangsoberfläche des Flan­ sches 15) des drehfesten Außenkäfigs 18 zur inneren Umfangsoberfläche 18b desselben führt. In die Eingangs­ öffnung 40a der äußeren Umfangsoberfläche der Ölzufüh­ rungsbohrung 40 ist eine Anschlußgewindebohrung 41 für eine (nicht gezeigte) Ölversorgungsleitung gebohrt. Ferner ist in der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugel­ mutter 2 eine ringförmige Ölzuführungsrille 42 ausgebil­ det, die sich an einer der Ausgangsöffnung 40b der inne­ ren Umfangsoberfläche 18b der ersten Ölzuführungsbohrung 40 gegenüberliegenden Stelle ringförmig erstreckt, wobei dort eine zweite Ölzuführungsbohrung 43 ausgebildet ist, die vom Boden der Ölzuführungsrille 42 durch die Kugel­ mutter 2 zur inneren Umfangsoberfläche 2b der Kugelmutter 2 führt. Die erste Ölzuführungsbohrung 40 und die zweite Ölzuführungsbohrung 43 stehen über den ringförmigen Zwischenraum SS, der zwischen dem drehfesten Außenkäfig 18 des Wälzlagers 20 und der als bewegliche innere Laufrille dienenden Kugelmutter 2 ausgebildet ist, mit­ einander in Verbindung. Während in der dritten Ausfüh­ rungsform eine erste Ölzuführungsbohrung 40 vorhanden sind, sind in regelmäßigen Abständen auf der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 vier zweite zu­ führungsbohrungen 43 ausgebildet, so daß der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelumlaufwelle jederzeit Öl zugeführt werden kann. Die Anzahl der zweiten Ölzufüh­ rungsbohrung 43 ist jedoch nicht auf vier beschränkt.

Im folgenden wird die Funktionsweise der obenbeschriebe­ nen Ölzuführungsvorrichtung beschrieben.

Der drehfeste Außenkäfig 18 des Wälzlagers 20 ist dreh­ fest an einen Tisch oder ähnliches montiert. Die Kugel­ mutter 2 dient als bewegliche innere Lagerschale und ist über einen Riemen mit der Abtriebswelle eines am Tisch befestigten Antriebsmotors verbunden, wobei der Riemen um eine (nicht gezeigte) Riemenscheibe oder ähnliches gewun­ den ist, die an einen von der Stirnfläche des drehfesten Außenkäfigs 18 abstehenden Endabschnitt der Kugelmutter 2 montiert ist. Durch Drehen des Antriebsmotors kann die Kugelmutter 2 mit Rollbewegungen der Wälzelemente 16 um die Kugelumlaufwelle 1 gedreht werden, wobei die Kugel­ mutter 2 im drehfesten Außenkäfig 18 gelagert ist. Gleichzeitig mit der Drehung der Kugelmutter 2 werden eine große Anzahl von Kugeln 3 der Kugelumlaufspindel in den Kugelumlaufrillen 1a und 2a schraubenlinienförmig bewegt und beginnen umzulaufen. Da in diesem Fall die Kugelumlaufwelle drehfest ist, bewegt sich die Kugelmut­ ter 2 zusammen mit dem drehfesten Außenkäfig 18 geradli­ nig entlang der Kugelumlaufwelle 1. Somit wird der am drehfesten Außenkäfig 18 befestigte Tisch zusammen mit dem Antriebsmotor geradlinig verschoben. Durch Umschalten der Drehrichtung des Antriebsmotors kann der Tisch in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung frei bewegt werden.

Wenn die Ölversorgungsleitung über einen (nicht gezeig­ ten) Anschluß, der so im Gewindeloch 41 der ersten Ölzu­ führungsbohrung 40 befestigt ist, daß er in seiner Axial­ richtung mittels einer "cable bear" (ein Markenname) oder ähnlichem bewegt werden kann, am drehfesten Außenkäfig 18 angeschlossen ist, kann die Ölversorgungsleitung ständig angeschlossen bleiben, da der drehfeste Außenkäfig dreh­ fest am Tisch oder ähnlichem montiert ist, so daß im Kugelumlaufabschnitt 11 der Kugelumlaufspindel bei Bedarf ständig Öl zugeführt werden kann (selbst während die Kugelumlaufspindel in Betrieb ist), unabhängig davon, ob sich die Kugelmutter 2 dreht oder nicht. Das heißt, das Schmiermittel kann aus der Ölversorgungsleitung in die erste Ölzuführungsbohrung 40 fließen. Das zugeführte Schmiermittel wird zuerst in den ringförmigen Zwischen­ raum SS zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 des Wälzlagers 20 und der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 geleitet. Dann fließt das Schmiermittel vom ringförmigen Zwischen­ raum SS durch die zweite Ölzuführungsbohrung 42 und wird dem Zwischenraum S zwischen der inneren Umfangsoberfläche 2b der Kugelmutter 2 und der äußeren Umfangsoberfläche 1b der Kugelumlaufwelle 1 zugeführt, so daß das Schmiermit­ tel dem Kugelumlaufabschnitt 7 der Kugelumlaufspindel zugeführt wird. Das Schmiermittel kann auch während der Drehung der Kugelmutter 2 vom ringförmigen Zwischenraum SS durch die zweite Ölzuführungsbohrung 43 zum Kugelum­ laufabschnitt 7 fließen.

In der dritten Ausführungsform wird das Schmiermittel, das von der ersten Ölzuführungsbohrung 40 in den ringför­ migen Zwischenraum SS zwischen dem drehfesten Außenkäfig 18 und der Kugelmutter 2 geleitet worden ist, auch den Wälzelementen und Wälzabschnitten des Wälzlagers 20, wie z. B. den inneren Laufrillen, den äußeren Laufrillen 17, den Wälzelementen 16 und ähnlichem, zugeführt.

Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Ölzufüh­ rungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei der vierten Ausführungsform wird den Wälzelementen und Wälzabschnitten des Wälzlagers 20, die die inneren Laufrillen 15, die äußeren Laufrillen 17, die Wälzele­ mente 16 und ähnliches umfassen, kein Öl zugeführt. Somit unterscheidet sich die vierte Ausführungsform von der dritten Ausführungsform dadurch, daß der offene Bereich zwischen den ersten und zweiten Ölzuführungsbohrungen 40 und 43 im ringförmigen Zwischenraum SS durch zwei Dich­ tungen 45 abgedichtet ist, welche entsprechend zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 und der inneren Umfangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkä­ figs 18 des Wälzlagers 20 eingesetzt sind.

Ein solches Verhindern einer Ölzufuhr zu den Wälzelemen­ ten und Wälzabschnitten des Wälzlagers 20 ist bei einem Schmiersystem sinnvoll, bei dem die Kugelumlaufwelle 1 und die Kugelmutter 2 der Kugelumlaufspindel mit Öl oder Ölnebel geschmiert werden, während die Wälzelemente und die Wälzabschnitte des Wälzlagers 20 mit Fett geschmiert werden.

Die übrigen Abschnitte der Konstruktion, die Funktions­ weise und die Auswirkungen der vierten Ausführungsform sind jenen der dritten Ausführungsform ähnlich.

Fig. 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Ölzufüh­ rungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, daß an der Ausgangsöff­ nung 20c der ersten Ölzuführungsbohrung 40 auf der inne­ ren Umfangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 des Wälzlagers 20 ein ringförmig gestufter Abschnitt 46 nach innen ragt. Da die Breite des ringförmigen Zwischen­ raumes SS zwischen der Ausgangsöffnung 40b der ersten Ölzuführungsbohrung 40 und der zweiten Ölzuführungsboh­ rung 43 verengt ist, kann die Ölzuführungsrate der Ölzu­ führungsvorrichtung zum Kugelumlaufabschnitt 7 der Kuge­ lumlaufspindel verbessert werden.

Die übrigen Abschnitte der Konstruktion, die Funktions­ weise und die Auswirkungen der fünften Ausführungsform sind jenen der dritten Ausführungsform ähnlich.

Fig. 11 zeigt eine sechste Ausführungsform einer Ölzufüh­ rungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, daß auf der äußeren Umfangsoberfläche 2c bei der in der Kugelmutter 2 ausge­ bildeten ringförmigen Ölzuführungsrille 42 ein ringförmig gestufter Abschnitt 47 nach außen ragt. Die Funktions­ weise und die Auswirkungen der sechsten Ausführungsform sind jenen der fünften Ausführungsform ähnlich.

Fig. 12 zeigt eine siebte Ausführungsform einer Ölzufüh­ rungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vor­ liegenden Erfindung.

Die siebte Ausführungsform verwendet eine Struktur, die eine Kombination der in den fünften und sechsten Ausfüh­ rungsformen verwendeten Strukturen darstellt. Das heißt, bei der vorliegenden Struktur ragt auf der inneren Um­ fangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 des Wälzlagers 20 ein ringförmig gestufter Abschnitt 46 nach innen. Zusätzlich ragt auf der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 ein ringförmig gestufter Abschnitt 47 nach außen, um die Breite des ringförmigen Zwischen­ raumes SS zwischen der Ausgangsöffnung 40b der ersten Ölzuführungsbohrung 40 und der zweiten Ölzuführungsboh­ rung 43 weiter einzuengen, wodurch die Ölzuführungsrate der Struktur zum Kugelumlaufabschnitt 7 der Kugelumlauf­ spindel weiter verbessert wird.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine achte Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei der achten Ausführungsform ist in der äußeren Um­ fangsoberfläche des Hauptkörpers der Kugelmutter 2 ein Einzugsabschnitt 50 ausgebildet, um dadurch das Volumen des ringförmigen Zwischenraums SS zwischen dem drehfesten Außenkäfig 18 des Wälzlagers und der Kugelmutter 2 zu vergrößern. Obwohl bei den Ausführungsformen 3 bis 7 in der äußeren Umfangsoberfläche des Hauptkörpers der Kugel­ mutter 2 ebenso ähnliche Einzugsabschnitte 50 gezeigt sind, ist bei diesen Ausführungsformen der Einzugsab­ schnitt 50 nicht immer erforderlich. In der achten Aus­ führungsform dient der Einzugsabschnitt 50 als Ölvorrats­ kammer zur Bevorratung von Schmieröl. Die erste Ölzufüh­ rungsbohrung 40 ist im drehfesten Außenkäfig 18 ausgebil­ det, während die zweite Ölzuführungsbohrung 43 so ausge­ bildet ist, daß sie von der inneren Umfangsoberfläche 2b durch die Kugelmutter 2 zum Ölvorrat 50 führt, der sich im unteren Bereich des ringförmigen Zwischenraums SS befindet. Die zweite Ölzuführungsbohrung 43 steht über die Ölvorratskammer 50 im ringförmigen Zwischenraum SS mit der ersten Ölzuführungsbohrung 40 in Verbindung. Das heißt, es ist nicht immer erforderlich, daß die ersten und zweiten Ölzuführungsbohrungen 40 und 43 einander gegenüberliegen. Das im Ölvorratsbehälter 50 gespeicherte Schmieröl 51 steht, wie in Fig. 14 gezeigt, so hoch, daß ein Ölspiegel 51a einen Teil der Kugeln 3 im Kugelumlauf­ abschnitt 7 benetzen kann.

Bei der achten Ausführungsform kann die Ölzuführung von außerhalb in Abhängigkeit von einem Absinken des Ölspie­ gels im Ölvorratsbehälter 50 durchgeführt werden. Da die Intervalle für die Ölzuführung von außerhalb lang sind, kann das Öl zugeführt werden, während die Vorrichtung nicht in Betrieb ist. Somit muß die Ölversorgungsleitung nicht immer angeschlossen bleiben.

Fig. 15 zeigt eine neunte Ausführungsform einer Ölzufüh­ rungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich von den entsprechenden dritten bis achten Ausführungsformen dadurch, daß an einem Ende des drehfesten Außenkäfigs 18 des Wälzlagers mittels eines Bolzens 64 eine Außenabdek­ kung 61 montiert ist, die eine Wellendurchführungsöffnung 60 besitzt, durch welche die Kugelumlaufwelle 1 hindurch­ geführt werden kann, wobei in der Außenabdeckung 61 eine Ölzuführungsbohrung 62 mit einer radial hindurchführenden Durchgangsbohrung ausgebildet ist, die von der äußeren Umfangsoberfläche 61a durch die Außenabdeckung 61 zur inneren Umfangsoberfläche 61b derselben führt, und daß die erste Ölzuführungsbohrung 40 des drehfesten Außenkä­ figs 18 und die zweite Ölzuführungsbohrung 43 der Kugel­ mutter 2 nicht ausgeführt sind. Die Lücke zwischen der Wellendurchführungsöffnung 60 der Außenabdeckung 61 und der äußeren Oberfläche der Kugelumlaufwelle 1 wird mit­ tels eines Dichtelementes 63 abgedichtet, wobei die Ausgangsöffnung 62b der Ölzuführungsbohrung 62 mit dem Kugelumlaufabschnitt 7 der Kugelumlaufspindel in Verbin­ dung steht. Da über einen Anschluß, der in die in der Eingangsöffnung 62a der Ölzuführungsbohrung 62 ausgebil­ dete Gewindebohrung 41 geschraubt ist, eine Ölversor­ gungsleitung angeschlossen ist, kann dem Kugelumlaufab­ schnitt 7 der Kugelumlaufspindel auch Öl geführt werden, wenn sich die Kugelmutter dreht.

Bei der neunten Ausführungsform kann die Außenabdeckung 61 mit der Ölzuführungsbohrung 62 einfach als Aufsatz an die Stirnfläche des drehfesten Außenkäfigs 18 des Wälzla­ gers montiert sein. Dies erspart nicht nur das Ausbilden der ersten Ölzuführungsbohrung 40 im drehfesten Außenkä­ fig 18 des Wälzlagers und das Ausbilden der zweiten Ölzuführungsbohrung 43 in der Kugelmutter 2, sondern vereinfacht auch das Umbauen der vorher montierten Teile.

Mit Bezug auf das Antriebssystem der Kugelmutter 2 kann bei den dritten bis neunten Ausführungsformen die Kugel­ mutter 2 von einem am Tisch montierten Antriebsmotor angetrieben werden, oder die Kugelmutter 2 kann nach einem System angetrieben werden, bei dem ein Hohlmotor, durch den die Kugelumlaufwelle 1 läuft, mittels eines Trägers am Tisch montiert ist und die Kugelmutter 2 mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist.

Wie oben beschrieben worden ist, wird bei der Kugelum­ laufspindel mit rotierender Kugelmutter gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung für eine Rück­ laufbahn zum Rückführen einer großen Anzahl von Kugeln, die zwischen die Kugelumlaufrillen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter eingesetzt sind, um die schraubenli­ nienförmige Bewegung der Kugelmutter bezüglich der Kugel­ umlaufwelle zu ermöglichen, eine Rücklaufbahn in Form eines externen Rohres verwendet, wobei ein Rohr von der Kugelmutter nach außen ragt und die äußere Umfangsober­ fläche der Kugelmutter in einem Lager drehbar gelagert ist. Bei dieser Struktur ist keine Kugelrücklaufbahn innerhalb der Kugelmutter erforderlich, wodurch der Außendurchmesser der Kugelmutter soweit wie möglich verringert werden kann. Infolgedessen kann das Trägheits­ moment der Kugelmutter, das proportional zur vierten Potenz des Kugelmutteraußendurchmessers ist, beträchtlich verringert werden, wobei die Reaktion der Kugelmutterro­ tation auf den Antriebsmotor verbessert und die Tischpo­ sitionierungsgenauigkeit gesteigert werden kann.

Die Verwendung eines Rohres als Kugelrücklaufbahn kann auch die Wahlfreiheit nicht nur für den Kugelmutterinnen­ durchmesser, sondern ebenso für den Kugelumlaufwellen­ durchmesser und die Gewindesteigung erweitern, mit dem Ergebnis, daß die vorliegende Kugelumlaufspindel insbe­ sondere hinsichtlich des Wellendurchmessers und der Gewindesteigung leicht an die Herstellungsanforderungen angepaßt werden kann.

Da ferner bei den ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum herkömmlichen Befestigungsverfahren, bei dem eine Riemenscheibe über die Stirnverschlüsse an der Kugelmutter befestigt ist, eine in einem Riemenantriebssystem befestigte Riemen­ scheibe mittels eines Bolzens direkt an der Kugelmutter befestigt ist, wird zusätzlich zu den obenbeschriebenen Auswirkungen die Zuverlässigkeit des vorliegenden Befe­ stigungsverfahrens verbessert.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspin­ del, bei der die mit der drehfest gelagerten Kugelumlauf­ welle in Eingriff befindliche Kugelmutter drehbar im drehfesten Außenkäfig des Wälzlagers gelagert ist, ge­ schaffen, die gekennzeichnet ist durch eine erste Ölzu­ führungsbohrung, die radial durch den drehfesten Außenkä­ fig von dessen äußerer Umfangsoberfläche zu dessen inne­ rer Umfangsoberfläche führt, und eine zweite Ölzufüh­ rungsbohrung, die durch die Kugelmutter von deren äußerer Umfangsoberfläche zu deren innerer Umfangsoberfläche führt und die über den ringförmigen Zwischenraum mit der ersten Ölzuführungsbohrung in Verbindung steht. Die Ölversorgungsleitung kann daher ständig am drehfesten Außenkäfig angeschlossen bleiben, wobei das Schmiermittel selbst während der Drehung der Kugelmutter dem Kugelum­ laufabschnitt zugeführt werden kann. Somit muß der Be­ trieb der Vorrichtung nicht mehr unterbrochen werden und die Vorrichtung nicht mehr bei jeder Ölzuführung zerlegt werden, wodurch die Ausführung des Ölzuführungsvorganges vereinfacht und verbessert wird.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ölzuführungsvorrichtung einer ähnlichen Kugel­ umlaufspindel geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Außenabdeckung mit einer Wellendurchführungsöff­ nung, durch die die Kugelumlaufwelle geführt werden kann, an einem Ende des drehfesten Außenkäfigs des Wälzlagers montiert ist und eine Ölzuführungsbohrung ausgebildet ist, die durch die Außenabdeckung von deren äußerer Umfangsoberfläche zur inneren Umfangsoberfläche der Durchführungsöffnung der Kugelumlaufwelle führt und mit einem zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Kugel­ mutter und der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelumlauf­ welle ausgebildeten Zwischenraum in Verbindung steht. Da­ her wird zusätzlich zu den Auswirkungen, die bei der obenerwähnten Ölzuführungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhalten werden, die Notwendigkeit beseitigt, die Ölzuführungsbohrungen im drehfesten Außenkäfig und in der Kugelmutter einzeln auszubilden, wobei die Außenabdeckung mit einer im voraus ausgebildeten Ölzuführungsbohrung einfach als Ansatz am drehfesten Außenkäfig montiert und von diesem entfernt werden kann. Die vorliegende Vorrichtung kann somit leicht auf verschiedene Arten von Maschinen angewendet werden und kann das Zerlegen vorher montierter Teile erleichtern.

Claims (15)

1. Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, gekennzeichnet durch
eine Kugelumlaufwelle (1) mit einer in ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille (1a);
eine Kugelmutter (2) mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten zweiten Kugelumlaufrille (2a), die der ersten Kugelumlaufrille (1a) gegenüber­ liegt;
mehrere Kugeln (3), die zwischen die ersten und zweiten Kugelumlaufrillen (1a, 2a) eingesetzt sind und der Kugelmutter (2) bezüglich der Kugelumlaufwelle (1) eine schraubenlinienförmige Bewegung ermöglichen;
ein Rohr (12) mit einer Rücklaufbahn zur Rückfüh­ rung der Kugeln; (3) und
ein Unterstützungslager (20) zur drehbaren Lage­ rung einer äußeren Umfangsfläche der Kugelmutter (2).

2. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelmutter (2) einen Mittelabschnitt umfaßt, dessen Außendurchmesser kleiner als der eines Endab­ schnitts der Kugelmutter (2) ist.

3. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelmutter (2) an der äußeren Umfangsober­ fläche eine abgeflachte Fläche (11a) umfaßt, so daß die Kugelmutter (2) ausgewuchtet ist.

4. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (20) sowohl innere als auch äußere Laufrillen (15, 17) und mehrere Wälzelemente (16), die zwischen die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, umfaßt und ein erster Abstand zwischen den äußeren Laufril­ len (17) größer ist als ein zweiter Abstand zwischen den inneren Laufrillen (15), so daß das Lager (20) vorge­ spannt ist.

5. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung (25, 26, M), die direkt am Endabschnitt der Kugelmutter (2) befestigt ist, um die Kugelmutter (2) zu drehen.

6. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelmutter (2) an der äußeren Umfangsober­ fläche eine abgeflachte Fläche (11a) besitzt, so daß die Kugelmutter ausgewuchtet bleibt.

7. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Lager (20) sowohl innere als auch äußere Laufrillen (15, 17) und mehrere Wälzelemente (16), die zwischen die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, umfaßt und
ein erster Abstand zwischen den äußeren Laufril­ len (17) größer ist als ein zweiter Abstand zwischen den inneren Laufrillen (15), so daß das Lager (20) vorge­ spannt ist.

8. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung (25, 26, M), die direkt an einem Endabschnitt der Kugelmutter (2) befestigt ist, um die Kugelmutter (2) zu drehen.

9. Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, gekennzeichnet durch
eine Kugelumlaufwelle (1) mit einer in ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten ersten Kugelum­ laufrille (1a);
eine Kugelmutter (2) mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten zweiten Kugelumlaufrille (2a), die der ersten Kugelumlaufrille (1a) gegenüber­ liegt;
mehrere Kugeln (3), die zwischen die ersten und zweiten Kugelumlaufrillen (1a, 2a) eingesetzt sind und der Kugelmutter (2) bezüglich der Kugelumlaufwelle (1) eine schraubenlinienförmige Bewegung ermöglichen;
ein Wälzlager (20) mit einer auf der äußeren Umlauffläche der Kugelmutter (2) ausgebildeten inneren Laufrille (15), einem Außenkäfig (18) mit einer der inneren Laufrille (15) zugeordneten äußeren Laufrille (17) und mehreren Wälzelementen (16), die zwischen die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, wobei die Kugelmutter (2) über die Wälzelemente (16) drehbar im Außenkäfig (18) gelagert ist; und
eine Ölzuführungsvorrichtung, mit:

• einer im Außenkäfig (18) ausgebildeten ersten Ölzuführungsbohrung (40), die sich in Radialrich­ tung des Außenkäfigs (18) erstreckt und von der Außenfläche des Außenkäfigs (18) durch den Außen­ käfig (18) hindurch zu einer Innenfläche des Au­ ßenkäfigs (18) führt; sowie
  einer in der Kugelmutter (2) ausgebildeten zweiten Ölzuführungsbohrung (43), die von der äu­ ßeren Umfangsoberfläche der Kugelmutter (2) durch die Kugelmutter (2) hindurch zu deren innerer Um­ fangsoberfläche führt und über einen zwischen dem Außenkäfig (18) und der Kugelmutter (2) ausgebil­ deten ringförmigen Zwischenraum (SS) mit der er­ sten Ölzuführungsbohrung (40) in Verbindung steht.

10. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführungsvorrichtung eine zwischen die äußere Umfangsoberfläche und die innere Oberfläche einge­ setze Dichtung (45) umfaßt, die einen offenen Bereich zwischen den ersten und zweiten Ölzuführungsbohrungen (40, 43) im ringförmigen Zwischenraum (SS) abdichtet.

11. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführungsvorrichtung an einer Ausgangsöff­ nung (40b) der ersten Ölzuführungsbohrung (40) auf der Innenfläche des Außenkäfigs (18) einen nach innen ragen­ den ringförmig gestuften Abschnitt (46) besitzt.

12. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführungsvorrichtung eine an der äußeren Umfangsoberfläche bei der zweiten Ölzuführungsbohrung (43) ausgebildete ringförmige Ölzuführungsrille (42) und an dieser ringförmigen Ölzuführungsrille (42) einen nach außen ragenden ringförmig gestuften Abschnitt (47) be­ sitzt.

13. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführungsvorrichtung an einer Ausgangsöff­ nung (40b) der ersten Ölzuführungsbohrung (40) an der Innenfläche des Außenkäfigs (18) einen ersten nach innen ragenden ringförmig gestuften Abschnitt (46) und an der äußeren Umfangsoberfläche bei der zweiten Ölzuführungs­ bohrung (43) einen zweiten nach außen ragenden ringförmig gestuften Abschnitt (47) besitzt.

14. Kugelumlaufspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführungsvorrichtung eine in der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildete Ölvorratskammer (50) zur Bevorratung von Schmieröl umfaßt, wobei der Ölvorrat in einem unteren Abschnitt des ringförmigen Zwischenraums (SS) gehalten wird und die zweite Ölzuführungsbohrung (43) über die Ölvorratskammer (50) mit der ersten Ölzu­ führungsbohrung (40) in Verbindung steht.

15. Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, gekennzeichnet durch
eine Kugelumlaufwelle (1) mit einer in ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten ersten Kugelum­ laufrille (1a);
eine Kugelmutter (2) mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten zweiten Kugelumlaufrille (2a), die der ersten Kugelumlaufrille (1a) gegenüber­ liegt;
mehrere Kugeln (3), die zwischen die ersten und zweiten Kugelumlaufrillen (1a, 2a) eingesetzt sind und der Kugelmutter (2) eine schraubenlinienförmige Bewegung bezüglich der Kugelumlaufwelle (1) ermöglichen;
ein Wälzlager (20) mit einer in einer äußeren Umfangsoberfläche der Kugelmutter (2) ausgebildeten inneren Laufrille (15), einem Außenkäfig (18) mit einer der inneren Laufrille (15) zugeordneten äußeren Laufrille (17), sowie mehreren Wälzelementen (16), die in die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, wobei die Kugelmutter (2) über die Wälzelemente (16) drehbar im Außenkäfig (18) gelagert ist; und
eine Ölzuführungsvorrichtung, mit:

• einer Außenabdeckung (61), die an einem Ende des Außenkäfigs (18) montiert ist und eine Wel­ lendurchführungsöffnung (60) zum Durchführen der Kugelumlaufwelle (1) umfaßt; sowie
  einer Ölzuführungsbohrung (62), die in der Außenabdeckung (61) ausgebildet ist und von einer äußeren Umfangsoberfläche der Außenabdeckung (61) durch die Außenabdeckung (61) hindurch zu einer inneren Umfangsoberfläche der Wellendurchfüh­ rungsöffnung (60) führt und mit einem zwischen der inneren Umfangsoberfläche (61b) und der äuße­ ren Wellenoberfläche ausgebildeten Zwischenraum in Verbindung steht.