DE19549719B4

DE19549719B4 - Kugelumlaufspindel mit Ölzuführungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19549719B4
Application number: DE19549719A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Takasaki Miyaguchi; Daisuke Maebashi Kuroiwa
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2015-05-31

Abstract

Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, mit
einer Kugelumlaufwelle (1) mit einer in ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten ersten Kugelumlaufrille (1a);
einer Kugelmutter (2) mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten zweiten Kugelumlaufrille (2a), die der ersten Kugelumlaufrille (1a) gegenüberliegt;
mehreren 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;
einer Wälzlagerung (20) zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter (2), wobei die Wälzlagerung (20) ein Paar innere Laufrillen (15) aufweist, die an der Außenumfangsfläche der Kugelmutter (2) ausgebildet sind, sowie weiterhin einen Außenkäfig (18) mit jeweils einer den inneren Laufrillen (15) zugeordneten äußeren Laufrille (17) und mehreren Wälzelementen (16), die zwischen die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, aufweist; und
einem zwischen dem Außenkäfig (18) und der Kugelmutter (2) ausgebildeten ringförmigen Zwischenraum (SS), dadurch gekennzeichnet,
dass die Wälzlagerung (20) an...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kugelumlaufspindel gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.

Eine herkömmliche Kugelumlaufspindel ist so konstruiert, dass eine Kugelmutter mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille und eine Kugelumlaufwelle mit einer auf ihrer äußeren Oberfläche ausgebildeten Kugelumlaufrille über eine große Anzahl von Kugeln in Eingriff sind. Die Kugelmutter besitzt einen geschlossenen Kreislauf für die Kugeln. Die Kugelumlaufspindel wird verwendet, um einen Tisch oder ähnliches, an dem die Kugelmutter montiert ist, in Axialrichtung desselben zu bewegen, indem die Kugelumlaufwelle und die Kugelmutter relativ zueinander schraubenlinienförmig gedreht werden.

Im Zusammenhang mit den obenerwähnten relativen Schraubenlinienbewegungen der Kugelumlaufwelle und der Kugelmutter 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 insbesondere 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 unterstützt werden, wodurch es günstiger Weise sehr einfach wird, Maßnahmen gegen gefährliche Bewegungen der Kugelumlaufwelle zu ergreifen. Die Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter kann z. B. als Vorschubspindelmechanismus für eine Maschine verwendet werden, die eine große Vorschubstrecke erfordert, wie z. B. eine Holzbearbeitungsmaschine, eine Laserbearbeitungsmaschine, eine Elektronikbauteil-Bestückungsmaschine oder ähnliches.

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

In 12 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 Kugelumlaufwelle 1 sind zwei Führungsschienen 102, 102 angeordnet 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 aufgesetzt, 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 befestigt 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 12 gezeigte Kugelumlaufspindel, bei der die Kugelumlaufwelle drehfest angebracht ist und die Kugelmutter gedreht werden kann, wird üblicherweise ausschließlich eine Kugelumlaufspindel eines in 9 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 ausgebildete U-förmige gebogene Bahn aufweist, die als Kugelumlaufbahn dient. Die Kugeln 3 bewegen sich rollend zwischen einer Kugelumlaufrille 1a, die auf der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelumlaufwelle 1 ausgebildet ist, und einer Kugelumlaufrille 2a, die auf der inneren Umfangsoberfläche 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 Kugelmutterhauptkörper 2A in dessen Axialrichtung verläuft, bewegen sich rollend im Kugelrücklauf 6 über die Kugelumlaufrillen 1a, 2a hinweg und erreichen die gegenüberliegende Stirnseite des Kugelmutterhauptkörpers, werden in den anderen Stirnverschluss 4 geleitet und führen eine erneute Wende aus, um in ihre Ausgangsposition zurückzukehren. Diese Kreislaufbewegung wird wiederholt ausgeführt.

Der Kugelmutterhauptkörper 2A ist mittels mehrerer Wälzelemente 76 über eine äußere Lagerschale 78 mit einer inneren Kugellaufrille 75 eines Lagers 70 in dessen äußerer Umfangsoberfläche und über eine äußere Kugellaufrille 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 Kugelumlaufrillen laufenden Kugeln ein Schmiermittel zuzuführen. Als herkömmliche Ölzuführungsvorrichtung für eine herkömmliche Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter ist eine Vorrichtung bekannt, wie sie in den 10 und 11 gezeigt ist. Bei dieser Vorrichtung ist in einer Stirnfläche 2d einer Kugelmutter 2, die mit einer Kugelumlaufwelle 1 in Gewindeeingriff ist, in Axialrichtung eine Öffnung 80 ausgebildet ist, um dadurch einen Ölzuführungsweg 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 gezeigten) 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 Trägheitsmoment des Rotationsabschnittes der Kugelmutter der Kugelumlaufspindel 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 Tischpositionierungsgenauigkeit führt.

Da ferner der Ölzuführungsweg 79 in der drehbar gelagerten 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 Kugelumlaufspindel 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 erforderlich wird. Zusätzlich muss für jede Ölzuführung die Ölzuführungsleitung angeschlossen und wieder entfernt werden.

Eine den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6 entsprechende, aus der DE 41 42 983 A1 bekannte Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter umfasst eine Kugelumlaufrille, an deren äußeren Umfangsfläche eine Kugelumlaufrille ausgebildet ist, und eine Kugelmutter, an deren inneren Umfangsoberfläche eine Kugelumlaufrille ausgebildet ist, die der Kugelumlaufrille der Kugelumlaufwelle gegenüberliegt. Zwischen den Kugelumlaufrillen sind Kugeln eingesetzt, so dass der Kugelmutter in Bezug zur Kugelumlaufwelle eine schraubenlinienförmige Bewegung ermöglicht wird. Eine Wälzlagerung zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter ist so ausgebildet, dass ein Paar innere Laufrillen an der Außenumfangsfläche der Kugelmutter ausgebildet sind und äußere Laufrillen an dem Außenkäfig angeordnet sind, wobei zwischen den inneren und äußeren Laufrillen Wälzelemente eingesetzt sind. Zwischen dem Außenkäfig und der Kugelmutter ist ein ringförmiger Zwischenraum ausgebildet.

Aus der DE 12 19 310 B ist ein Schraubgewindetrieb mit einer Spindelmutter und einer in diese eingreifende Gewindespindel bekannt. In einem Lagerkörper ist eine Ölzuführungsbohrung angeordnet, die sich in Radialrichtung des Lagerkörpers erstreckt und von einer Außenfläche desselben zu einer Innenfläche desselben führt. In der Spindelmutter sind sich von der äußeren Umfangsfläche zur inneren Umfangsfläche erstreckende Ölzuführungsbohrungen angeordnet, die mit einem zwischen dem Lagerkörper und der Spindelmutter ausgebildeten Zwischenraum mit der Ölzuführungsbohrung des Lagerkörpers in Verbindung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kugelumlaufspindel so zu verbessern, dass diese bei einer langen Lebensdauer einfach zu warten ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 6 angegebenen Merkmale gelöst.

Da sich eine erste Ölzuführungsbohrung im drehfest angeordneten Außenkäfig befindet, die mit einer zweiten Ölzuführungsbohrung in der Kugelmutter kommuniziert, kann eine Ölversorgungsleitung ständig am Außenkäfig angeschlossen bleiben, so dass ein Schmiermittel auch im Betrieb der Kugelumlaufspindel zugeführt werden kann. Die Notwendigkeit, eine Ölzuführungsleitung für jeden Ölzuführungsvorgang anzuschließen und abzubauen, wird auf diese Weise vermieden. Stillstandszeiten der Kugelumlaufspindel sowie Montage-/Demontagearbeiten entfallen daher auf vorteilhafte Weise.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung der Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Teilschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 1;
3 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 eine Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 eine Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Ölzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 eine Längsschnittansicht einer fünften Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung der Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 eine Teilschnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in 7;
9 die bereits erwähnte Teilschnittdraufsicht einer herkömmlichen Kugelumlaufspindel mit Stirnverschluss;
10 die bereits erwähnte Längsschnittansicht einer Ölzuführungsvorrichtung einer herkömmlichen Kugelumlaufspindel;
11 die bereits erwähnte Teilschnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in 10; und
12 die bereits erwähnte Draufsicht einer allgemeinen Kugelumlaufvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Im Folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen 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 1 und 2 zeigen den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Kugelumlaufwelle 1 umfasst eine schraubenlinienförmige Kugelumlaufrille 1a in ihrer äußeren Umfangsoberfläche 1b, wobei die beiden (nicht gezeigten) Endabschnitte der Kugelumlaufwelle 1 mit einem Unterstützungselement 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 gegenüberliegend 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 Umfangsoberfläche 2b der Kugelmutter 2 sind zwei Kugelumlaufspindeldichtungen 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 Umlaufbewegung 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 7 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 Rücklaufbohrung verbunden sind, die in Axialrichtung durch das Innere der Kugelmutter führt, und ähnliches bekannt. Jeder dieser Typen kann in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Genauer umfasst die Kugelmutter 2 an ihrer äußeren Umfangsfangsoberfläche 2c zwei innere Laufrillen 15 einer Wälzlagerung 20, die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind, so dass die Kugelmutter 2 auch als innere Schale der Wälzlagerung dienen kann. Die Wälzlagerung 20 umfasst einen Außenkäfig 18, der so ausgebildet ist, dass er zur obenerwähnten inneren Lagerschale passt. Der Außenkäfig 18 umfasst in seiner inneren Umfangsoberfläche 18b zwei äußere Laufrillen 17, die jeweils zu den inneren Laufrillen 15 passen, wobei zwischen die gegenüberliegenden inneren und äußeren Laufrillen 15, 17 Wälzelemente 16 eingesetzt sind. Der Außenkäfig 18 der Wälzlagerung 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 ausgebildeten ringförmigen Zwischenraum SS hermetisch abdichtet.
Eine Ülzuführungsvorrichtung der so aufgebauten Kugelumlaufspindel gemäß der ersten Ausführungsform ist wie folgt konstruiert: Im drehfesten Außenkäfig 18 der Wälzlagerung 20 ist eine erste Ölzuführungsbohrung 40 ausgebildet, die radial durch den drehfesten Außenkäfig 18 von der äußeren Umfangsoberfläche 18a (in der dargestellten Ausführungsform die äußere Umfangsoberfläche des Flansches 15) des drehfesten Außenkäfigs 18 zur inneren Umfangsoberfläche 18b desselben führt. In die Eingangsöffnung 40a der äußeren Umfangsoberfläche der Ölzuführungsbohrung 40 ist eine Anschiussgewindebohrung 41 für eine (nicht gezeigte) Ölversorgungsleitung gebohrt. Ferner ist in der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 eine ringförmige Ölzuführungsrille 42 ausgebildet, die sich an einer der Ausgangsöffnung 40b der inneren Umfangsoberflache 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 Kugelmutter 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 der Wälzlagerung 20 und der als bewegliche innere Laufrille dienenden Kugelmutter 2 ausgebildet ist, miteinander in Verbindung. Während in der ersten Ausführungsform eine erste Ölzuführungsbohrung 40 vorhanden ist, sind in regelmäßigen Abständen auf der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 vier zweite Ölzuführungsbohrungen 43 ausgebildet, so dass der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelumlaufwelle jederzeit Öl zugeführt werden kann. Die Anzahl der zweiten Ölzuführungsbohrung 43 ist jedoch nicht auf vier beschränkt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der obenbeschriebenen Ölzuführungsvorrichtung beschrieben.
Der drehfeste Außenkäfig 18 der Wälzlagerung 20 ist drehfest an einen Tisch oder ähnliches montiert. Die Kugelmutter 2 dient als bewegliche innere Lagerschale und ist über einen Riemen mit der Abtriebswelle eines am Tisch befes tigten Antriebsmotors verbunden, wobei der Riemen um eine (nicht gezeigte) Riemenscheibe oder ähnliches gewunden 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 Kugelmutter 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 1 drehfest ist, bewegt sich die Kugelmutter 2 zusammen mit dem drehfesten Außenkäfig 18 geradlinig 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 gezeigten) Anschluss, der so im Gewindeloch 41 der ersten Ölzuführungsbohrung 40 befestigt ist, dass er in seiner Axialrichtung 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 drehfest 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 Zwischenraum SS zwischen der inneren Umfangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 der Wälzlagerung 20 und der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 geleitet. Dann fließt das Schmiermit tel vom ringförmigen Zwischenraum 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 Schmiermittel 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 Kugelumlaufabschnitt 7 fließen.
In der ersten Ausführungsform wird das Schmiermittel, das von der ersten Ölzuführungsbohrung 40 in den ringförmigen Zwischenraum SS zwischen dem drehfesten Außenkäfig 18 und der Kugelmutter 2 geleitet worden ist, auch den Wälzelementen und Wälzabschnitten der Wälzlagerung 20, wie z. B. den inneren Laufrillen, den äußeren Laufrillen 17, den Wälzelementen 16 und ähnlichem, zugeführt.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei der zweiten Ausführungsform wird den Wälzelementen und Wälzabschnitten der Wälzlagerung 20, die die inneren Laafrillen 15, die äußeren Laufrillen 17, die Wälzelemente 16 und ähnliches umfassen, kein Öl zugeführt. Somit unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der offene Bereich zwischen den ersten und zweiten Ölzuführungsbohrungen 40 und 43 im ringförmigen Zwischenraum SS durch zwei Dichtungen 45 abgedichtet ist, welche entsprechend zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 2c der Kugelmutter 2 und der inneren Umfangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 der Wälzlagerung 20 eingesetzt sind.
Ein solches Verhindern einer Ölzufuhr zu den Wälzelementen und Wälzabschnitten der Wälzlagerung 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 der Wälzlagerung 20 mit Fett geschmiert werden.
Die übrigen Abschnitte der Konstruktion, die Funktionsweise und die Auswirkungen der zweiten Ausführungsform sind jenen der ersten Ausführungsform ähnlich.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass an der Ausgangsöffnung 20c der ersten Ölzuführungsbohrung 40 auf der inneren Umfangsoberflache 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 der Wälzlagerung 20 ein ringförmig gestufter Abschnitt 46 nach innen ragt. Da die Breite des ringförmigen Zwischenraumes SS zwischen der Ausgangsöffnung 40b der ersten Ölzuführungsbohrung 40 und der zweiten Ölzuführungsbohrung 43 verengt ist, kann die Ölzuführungsrate der Ölzuführungsvorrichtung zum Kugelumlaufabschnitt 7 der Kugelumlaufspindel verbessert werden.
Die übrigen Abschnitte der Konstruktion, die Funktionsweise und die Auswirkungen der dritten Ausführungsform sind jenen der ersten Ausführungsform ähnlich.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass auf der äußeren Umfangsoberflache 2c bei der in der Kugelmutter 2 ausgebildeten ringförmigen Ölzuführungsrille 42 ein ringförmig gestufter Abschnitt 47 nach außen ragt. Die Funktionsweise und die Auswirkungen der vierten Ausführungsform sind jenen der dritten Ausführungsform ähnlich.
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die fünfte Ausführungsform verwendet eine Struktur, die eine Kombination der in den dritten und vierten Ausführungsformen verwendeten Strukturen darstellt. Das heißt, bei der vorliegenden Struktur ragt auf der inneren Umfangsoberfläche 18b des drehfesten Außenkäfigs 18 der Wälzlagerung 20 ein ringförmig gestufter Abschnitt 46 nach innen. Zusätzlich ragt auf der äußeren Umfangsoberflache 2c der Kugelmutter 2 ein ringförmig gestufter Abschnitt 47 nach außen, um die Breite des ringförmigen Zwischenraumes SS zwischen der Ausgangsöffnung 40b der ersten Ölzuführungsbohrung 40 und der zweiten Ölzuführungsbohrung 43 weiter einzuengen, wodurch die Ölzuführungsrate der Struktur zum Kugelumlaufabschnitt 7 der Kugelumlaufspindel weiter verbessert wird.
Die 7 und 8 zeigen eine sechste Ausführungsform einer Ölzuführungsvorrichtung einer Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei der sechsten Ausführungsform ist in der äußeren Umfangsoberfläche des Hauptkörpers der Kugelmutter 2 ein Einzugsabschnitt 50 ausgebildet, um dadurch das Volumen des ringförmigen Zwischenraums SS zwischen dem drehfesten Außenkäfig 18 der Wälzlagerung und der Kugelmutter 2 zu vergrößern.
Obwohl bei den Ausführungsformen 1 bis 5 in der äußeren Umfangsoberfläche des Hauptkörpers der Kugelmutter 2 ebenso ähnliche Einzugsabschnitte 50 gezeigt sind, ist bei diesen Ausführungsformen der Einzugsabschnitt 50 nicht immer erforderlich. In der sechsten Ausführungsform dient der Einzugsabschnitt 50 als Ölvorratskammer zur Bevorratung von Schmieröl. Die erste Ölzuführungsbohrung 40 ist im drehfesten Außenkäfig 18 ausgebildet, während die zweite Ölzuführungsbohrung 43 so ausgebildet ist, dass sie von der inneren Umfangsoberfläche 2b durch die Kugelmutter 2 zur Ölvorratskammer 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 8 gezeigt, so hoch, dass ein Ölspiegel 51a einen Teil der Kugeln 3 im Kugelumlaufabschnitt 7 benetzen kann.
Bei der sechsten Ausführungsform kann die Ölzuführung von außerhalb in Abhängigkeit von einem Absinken des Ölspiegels 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.
Mit Bezug auf das Antriebssystem der Kugelmutter 2 kann bei den ersten bis sechsten Ausführungsformen die Kugelmutter 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.

Claims

Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, mit einer Kugelumlaufwelle (1) mit einer in ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten ersten Kugelumlaufrille (1a); einer Kugelmutter (2) mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten zweiten Kugelumlaufrille (2a), die der ersten Kugelumlaufrille (1a) gegenüberliegt; mehreren 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; einer Wälzlagerung (20) zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter (2), wobei die Wälzlagerung (20) ein Paar innere Laufrillen (15) aufweist, die an der Außenumfangsfläche der Kugelmutter (2) ausgebildet sind, sowie weiterhin einen Außenkäfig (18) mit jeweils einer den inneren Laufrillen (15) zugeordneten äußeren Laufrille (17) und mehreren Wälzelementen (16), die zwischen die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, aufweist; und einem zwischen dem Außenkäfig (18) und der Kugelmutter (2) ausgebildeten ringförmigen Zwischenraum (SS), dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (20) an beiden axialen Enden der Kugelmutter (2) ausgebildet ist, und dass eine Ölzuführungsvorrichtung vorgesehen ist, mit: einer im Außenkäfig (18) ausgebildeten ersten Ölzuführungsbohrung (40), die sich in Radialrichtung des Außenkäfigs (18) erstreckt und von der Außenfläche des Außenkäfigs (18) durch den Außenkäfig (18) hindurch zu einer Innenfläche des Außenkäfigs führt, sowie mindestens zwei in einer Kugelmutter (2) ausgebildeten in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Ölzuführungsbohrungen (43), die von der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelmutter (2) durch die Kugelmutter (2) hindurch zu deren innerer Umfangsoberfläche führen und über den zwischen dem Außenkäfig (18) und der Kugelmutter (2) ausgebildeten ringförmigen Zwischenraum (SS) mit der ersten Ölzuführungsbohrung (40) in Verbindung stehen.
Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführungsvorrichtung eine zwischen die äußere Umfangsoberfläche und die innere Oberfläche eingesetzte Dichtung (45) umfasst, die einen offenen Bereich zwischen den ersten und zweiten Ölzuführungsbohrungen (40, 43) im ringförmigen Zwischenraum (SS) abdichtet.
Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführungsvorrichtung an einer Ausgangsöffnung (40b) der ersten Ölzuführungsbohrung (40) auf der Innenfläche des Außenkäfigs (18) einen nach innen ragenden ringförmigen gestuften Abschnitt (46) besitzt.
Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, 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 an der außen ragenden ringförmig gestuften Abschnitt (47) besitzt.
Kugelumlaufspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführungsvorrichtung an einer Ausgangsöffnung (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 Ölzuführungsbohrung (43) einen zweiten nach außen ragenden ringförmig gestuften Abschnitt (47) besitzt.
Kugelumlaufspindel mit rotierender Kugelmutter, mit einer Kugelumlaufwelle (1) mit einer in ihrer äußeren Umfangsoberfläche ausgebildeten ersten Kugelumlaufrille (1a); einer Kugelmutter (2) mit einer in ihrer inneren Umfangsoberfläche ausgebildeten zweiten Kugelumlaufrille (2a), die der ersten Kugelumlaufrille (1a) gegenüberliegt; mehreren 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, einer Wälzlagerung (20) zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter (2), wobei die Wälzlagerung (20) ein Paar innere Laufrillen (15) aufweist, die an der Außenumfangsfläche der Kugelmutter (2) ausgebildet sind, sowie weiterhin einen Außenkäfig (18) mit jeweils einer den inneren Laufrillen (15) zugeordneten äußeren Laufril le (17) und mehreren Wälzelementen (16), die zwischen die inneren und äußeren Laufrillen (15, 17) eingesetzt sind, aufweist; und einem zwischen dem Außenkäfig (18) und der Kugelmutter (2) ausgebildeten ringförmigen Zwischenraum (SS), dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (20) an beiden axialen Enden der Kugelmutter (2) ausgebildet ist, und dass eine Ölzuführungsvorrichtung vorgesehen ist, mit: einer im Außenkäfig (18) ausgebildeten ersten Ölzuführungsbohrung (40), die sich in Radialrichtung des Außenkäfigs (18) erstreckt und von der Außenfläche des Außenkäfigs (18) durch den Außenkäfig (18) hindurch zu einer Innenfläche des Außenkäfigs (18) führt; einem im unteren Abschnitt des ringförmigen Zwischenraums (SS) ausgebildeten Ölvorratskammer (50) zur Bevorratung von Schmieröl (51), und einer in der Kugelmutter (2) ausgebildeten zweiten Ölzuführungsbohrung (43), die von der äußeren Umfangsoberfläche der Kugelmutter (2) durch die Kugelmutter (2) hindurch zu deren inneren Umfangsoberfläche führt und über die Ölvorratskammer (50) mit der ersten Ölzuführungsbohrung (40) in Verbindung steht, wobei der Ölspiegel (51a) des Schmieröls (51) so hoch steht, dass ein Teil der Kugeln (3) im Kugelumlaufabschnitt (7) durch dieses benetzt wird.