DE19711773C2 - Telescopic feed unit - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Teleskopvorschubeinheit als Gewindespindeltrieb.The invention relates to a telescopic feed unit as Lead screw drive.
Aus der AT-PS 176649 ist eine Teleskopvorschubeinheit bekannt, wobei mit Gewinde in Eingriff stehende und durch einen zentralen Trieb gegenüber einem äußeren, feststehenden Rohr in Drehung versetzte und somit verschiebbare Rohre eine teleskopartige Hubeinrichtung bilden und der zentrale Trieb aus koaxial zu den Rohren angeordneten, an einer gegenseitigen Verdrehung gehinderten, teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Hohlwellen besteht, deren innerste an ihrem unteren Ende angetrieben ist und jedes der verdrehbaren Rohre durch eine Kupplung mit einer zugeordneten Hohlwelle verbunden ist, wobei das innerste Rohr mit der äußersten Hohlwelle durch eine feste Kupplung und die übrigen Rohre mit den entsprechenden Hohlwellen durch lösbare Kupplungen verbunden sind. Durch die Anordnung sämtlicher mit Gewinde versehener Rohre außerhalb der Antriebshohlwelle ergibt sich hierbei ein relativ großer Außendurchmesser. Außerdem ist die Verbindung der Hohlwellen mit den Gewinderohren über Kupplungen konstruktiv aufwendig. Das Gewinde zwischen den einzelnen Rohren ist dabei als Trapezgewinde mit Gleitreibung ausgebildet, welches insbesondere bei hohen Drehzahlen zu erhöhten Widerständen und Temperaturen führen kann.From AT-PS 176649 a telescopic feed unit is known, with Thread engaged and by a central drive opposite one outer, fixed tube rotated and thus slidable Tubes form a telescopic lifting device and the central drive arranged coaxially to the pipes, at a mutual twist hindered, telescopically displaceable hollow shafts, the innermost of which is driven at its lower end and each of the rotatable pipes through a coupling with an associated hollow shaft is connected, the innermost tube with the outermost hollow shaft by a fixed coupling and the other tubes with the corresponding hollow shafts are connected by detachable couplings. By arranging all with This results in threaded pipes outside the hollow drive shaft a relatively large outside diameter. Furthermore, the connection is the Hollow shafts with threaded tubes via couplings are expensive to construct. The thread between the individual tubes is included as a trapezoidal thread Sliding friction is formed, which increases especially at high speeds increased resistance and temperatures.
In der US-PS 15 18 490 ist für einen handbetätigten Wagenheber ebenfalls eine Teleskopvorschubeinheit bekannt. Auch hierbei sind die einzelnen Rohre und Spindeln jeweils mit einem Trapezgewinde ausgestattet, das bei höheren Drehzahlen die angesprochenen Probleme verursacht. In US-PS 15 18 490 is also for a hand-operated jack a telescopic feed unit is known. Here too are the individual pipes and spindles are each equipped with a trapezoidal thread, which at higher Speeds causing the problems addressed.
Aus der DE 29 04 110 A1 und der DE 28 44 436 A1 ist für sogenannte Hebe- und Verschiebevorrichtungen die Verwendung von Kugelgewindetrieben bekannt, wobei diese Vorrichtungen allerdings nur für langsame, spielbehaftete Bewegungen, mit einseitiger Lastrichtung vorgesehen sind. From DE 29 04 110 A1 and DE 28 44 436 A1 is known for lifting and shifters the use of ball screws known, these devices, however, only for slow, playful Movements with one-sided load direction are provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teleskopvorschubeinheit der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die einen möglichst kleinen Außendurchmesser besitzt und auch für hochdynamische Bewegungsvorgänge mit hohen Drehzahlen geeignet ist.The invention has for its object a telescopic feed unit propose generic type, the smallest possible Has outside diameter and also for highly dynamic Movement processes with high speeds is suitable.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruches 1 angegeben. In den Unteransprüchen 2 bis 11 sind weitere sinnvolle Ausführungsformen beschrieben.The solution to this problem is specified in the characterizing part of claim 1. Further sensible embodiments are in subclaims 2 to 11 described.
Die erfindungsgemäße, motorgetriebene, als Kugelgewindetrieb ausgebildete Teleskopvorschubeinheit ist insbesondere in axialer Richtung sehr stabil und eignet sich für hochdynamische Bewegungsvorgänge mit hohen Drehzahlen. Die äußere Hülse und die damit am oberen Ende fest verbundenen Doppelkugelgewindemuttern mit Innengewinde sind drehfest mit dem Gehäuse verbunden, in dem die Antriebseinheit angeordnet ist. Die nicht drehenden äußeren Teile der Teleskopvorschubeinheit sind lediglich in axialer Richtung verschiebbar. Sämtliche sich drehenden Teile sind innerhalb des Gehäuses und der äußeren Hülse angeordnet, sodass die Gefahr einer Verschmutzung oder Beschädigung, insbesondere der zum Kugelgewindetrieb gehörigen Elemente, ausgeschlossen werden kann. Es hat sich dazu als günstig erwiesen, gemäß Patentanspruch 11 das äußere Ende der inneren Spindel und der Hülse mit einer Teleskopabdeckung zu versehen.The motor-driven, ball screw drive according to the invention Telescopic feed unit is very stable and in particular in the axial direction is suitable for highly dynamic movement processes at high speeds. The outer sleeve and those firmly connected to it at the upper end Double ball screw nuts with internal thread are non-rotatable with the housing connected in which the drive unit is arranged. The non-spinning ones outer parts of the telescopic feed unit are only in the axial direction slidable. All rotating parts are inside the housing and the outer sleeve arranged so that the risk of contamination or damage, especially that associated with the ball screw Elements that can be excluded. It has proven to be cheap proved, according to claim 11, the outer end of the inner spindle and to provide the sleeve with a telescopic cover.
Die einzelnen sich drehenden Vortriebselemente der Teleskopvorschubeinheit, das sind die Antriebshohlwelle und die drehfest damit verbundene Hohlspindel, besitzen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion einen sehr kleinen Durchmesser, sodass auch bei sehr hohen Drehzahlen relativ geringe Umfangsgeschwindigkeiten und dadurch niedrige dynamische Belastungen entstehen. The individual rotating propulsion elements of the telescopic feed unit, these are the hollow drive shaft and the hollow spindle connected to it in a rotationally fixed manner, have a very small in the construction according to the invention Diameter, so that even at very high speeds relatively low Circumferential speeds and therefore low dynamic loads arise.
Zur Verringerung des Reibwiderstandes bei der axialen Verschiebung der Hohlspindel gegenüber der Antriebswelle ist gemäß Anspruch 2 die Schiebebuchse, die für die drehfeste Verbindung zwischen Antriebshohlwelle und Hohlspindel sorgt, mit Gleitverbindungen oder geeigneten Wälzkörperführungen ausgerüstet.To reduce the frictional resistance in the axial displacement of the Hollow spindle with respect to the drive shaft is according to claim 2 Sliding bushing for the non-rotatable connection between the hollow drive shaft and hollow spindle, with sliding connections or suitable Rolling element guides equipped.
Die Teleskopvorschubeinheit kann zur Erfassung ihrer Längenänderungen gemäß Ansprüchen 3 und 4 am antriebsseitigen Ende der Antriebshohlwelle mit einem vorzugsweise optischen Wegmeßsystem ausgerüstet sein. Dieses Wegmeßsystem kann den Abstand zur inneren Spindel erfassen. Insbesondere dann, wenn die innere Spindel als Hohlspindel ausgebildet ist, kann der Abstand zum äußeren Angriffspunkt der inneren Spindel erfaßt werden, sodass auch temperaturbedingte oder durch Spiel in den Führungen sich ergebende Längenänderungen keinen Einfluss auf das Meßergebnis haben. Als optisches Längenmeßsystem kann z. B. ein Interferometer installiert sein.The telescopic feed unit can record changes in length according to claims 3 and 4 at the drive end of the hollow drive shaft be equipped with a preferably optical position measuring system. This Position measuring system can measure the distance to the inner spindle. In particular if the inner spindle is designed as a hollow spindle, the Distance to the outer point of attack of the inner spindle, so that also temperature-related or resulting from play in the guides Changes in length have no influence on the measurement result. As an optical Length measuring system can e.g. B. an interferometer may be installed.
Gemäß Anspruch 6 können die innere Spindel und die drehfest, aber axial verschiebbar damit verbundene Hohlspindel über nahezu ihrer gesamten Länge ein Außengewinde besitzen. Wenn zusätzlich gemäß Anspruch 7 die äußere Hülse, gegebenenfalls gemeinsam mit den daran befestigten Muttern, im wesentlichen die gleiche Länge besitzt wie die Hohlspindel und die innere Spindel, kann die Teleskopvorschubeinheit zu einer extrem kurzen Einheit zusammengefahren und um ein maximales Maß auseinandergefahren werden.According to claim 6, the inner spindle and the non-rotatably, but axially slidably connected hollow spindle over almost their entire Have an external thread. If additionally according to claim 7 outer sleeve, possibly together with the nuts attached to it, has substantially the same length as the hollow spindle and the inner one Spindle, the telescopic feed unit can become an extremely short unit moved together and moved apart by a maximum amount.
Gemäß Anspruch 8 hat sich als günstig erwiesen, an der äußeren Hülse eine Schwenkeinrichtung anzubringen, um deren Drehachse die gesamte Teleskopvorschubeinheit geschwenkt werden kann. Diese Schwenkeinrichtung ist dann von besonderer Bedeutung, wenn eine Reihe von Einheiten, z. B. sechs Einheiten als verstellbare Füße eines Hexapod-Systemes dienen. Dabei müssen die Einheiten im Bereich ihres oberen und unteren Endes gelenkig mit einer stationären und einer verstellbaren Ebene verbunden sein. According to claim 8 has proven to be a good on the outer sleeve Attach swivel device around its axis of rotation the entire Telescopic feed unit can be pivoted. This swivel device is particularly important when a number of units, e.g. B. six units serve as adjustable feet of a hexapod system. Here the units must be articulated in the area of their upper and lower ends a stationary and an adjustable level.
Für die Ausbildung der Kugelgewindemuttern am Ende der äußeren Hülse und der Hohlspindel hat es sich gemäß Anspruch 9 als günstig erwiesen, mindestens zwei Muttern axial miteinander zu verbinden. Die Muttern werden dabei vorgespannt, sodass eine spielfreie Konstruktion entsteht.For the formation of the ball screw nuts at the end of the outer sleeve and the hollow spindle has proven to be favorable according to claim 9, axially connect at least two nuts. The nuts will preloaded so that a play-free construction is created.
Nach Anspruch 10 können am oberen und unteren Ende der Mutternpakete jeweils Hülsen angeordnet sein, die gleitend auf der inneren Spindel bzw. der Hohlspindel geführt sind. Diese an den Stirnwänden der Muttern verschraubten Hülsen können radiale Stützaufgaben übernehmen.According to claim 10 can at the top and bottom of the nut packets sleeves are arranged in each case, the sliding on the inner spindle or Hollow spindle are guided. These were screwed to the end walls of the nuts Sleeves can perform radial support tasks.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigenThe invention is explained for example with reference to the accompanying FIGS. 1 and 2. Show it
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Teleskopvorschubeinheit und Fig. 1 shows a longitudinal section through the telescopic feed unit according to the invention and
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I von Fig. 1. Fig. 2 shows a section along the line II of Fig. 1,.
Gemäß Fig. 1 ist der Antriebsmotor 1 auf der Antriebsseite parallel neben der Teleskopvorschubeinheit 2 angeordnet. In einem Gehäuse 3 wird über ein Antriebsritzel 5 und einen Zahnriemen bzw. eine Antriebskette 4 und ein Zahnrad 6 die Kraft auf die Antriebshohlwelle 7 übertragen. Die Antriebshohlwelle 7 ist über ein Kugellager 9 und einen Distanzring 8 einseitig im Gehäuse 3 gelagert. Mit dem Gehäuse 3 ist außerdem die äußere Hülse 13 fest verschraubt. Die Antriebshohlwelle 7 besitzt außen eine oder mehrere in Längsrichtung verlaufende Nuten 11, in der eine Schiebebuchse 26 gleitend gelagert ist. Diese Schiebebuchse 26 ist am unteren Ende des inneren Teiles 12.1 einer Hohlspindel 12 angeordnet und gegenüber der axial feststehenden Antriebshohlwelle 7 aus der äußeren Hülse 13 heraus bewegbar. In den äußeren Teil 12.2 der Hohlspindel 12 sind von oben die Doppelgewindemuttern 15, 16 mit Innengewinde eingesetzt und fest mit der Hohlspindel verbunden. An den beiden Enden sind die Muttern 15, 16 mit Führungsringen 17 und 20 versehen, in denen die innere Spindel 14 mit Außengewinde axial verschiebbar angeordnet ist. Zwischen den Muttern 15, 16 und der Spindel 14 sind die Kugeln 28 in der Gewindeführung gelagert. Die innere Spindel 14 besitzt darüber hinaus am antriebsseitigen Ende einen Führungsring 22 und am äußeren Ende eine Platte 19, die gegebenfalls an dem zu bewegenden Teil befestigt wird. Zwischen der äußeren Platte 19 und der äußeren Hülse 13 ist die Teleskopabdeckung 18 befestigt. Mit dem äußeren Ende der Hülse 13 sind mit gleichem Durchmesser die Doppelkugelgewindemuttern 24, 25 fest verbunden. Diese Muttern 24, 25 besitzen ein Innengewinde, das über die Kugeln 28 mit dem Außengewinde der Hohlspindel 12 zusammenwirkt. An den beiden Enden der Muttern 24, 25 sind die Führungsringe 21 und 23 befestigt. Am unteren Ende der Teleskopvorschubeinheit 2 ist außerdem ein optisches Wegmeßsystem 10 installierbar, das durch die Antriebshohlwelle 7 und bei hohl ausgebildeter Spindel 14 die axiale Bewegung der äußeren Platte 19 erfaßt.Referring to FIG. 1, the drive motor 1 is arranged on the drive side in parallel next to the telescopic feed unit 2. In a housing 3 , the force is transmitted to the hollow drive shaft 7 via a drive pinion 5 and a toothed belt or a drive chain 4 and a gear 6 . The hollow drive shaft 7 is supported on one side in the housing 3 via a ball bearing 9 and a spacer ring 8 . The outer sleeve 13 is also firmly screwed to the housing 3 . The drive hollow shaft 7 has one or more longitudinal grooves 11 on the outside, in which a sliding bush 26 is slidably mounted. This sliding bushing 26 is arranged at the lower end of the inner part 12.1 of a hollow spindle 12 and can be moved out of the outer sleeve 13 relative to the axially fixed hollow drive shaft 7 . In the outer part 12.2 of the hollow spindle 12 , the double-threaded nuts 15 , 16 with internal thread are inserted from above and firmly connected to the hollow spindle. At both ends, the nuts 15 , 16 are provided with guide rings 17 and 20 , in which the inner spindle 14 with an external thread is arranged to be axially displaceable. The balls 28 are mounted in the thread guide between the nuts 15 , 16 and the spindle 14 . The inner spindle 14 also has a guide ring 22 at the drive-side end and a plate 19 at the outer end, which is optionally attached to the part to be moved. The telescopic cover 18 is fastened between the outer plate 19 and the outer sleeve 13 . With the outer end of the sleeve 13 , the double ball screw nuts 24 , 25 are firmly connected with the same diameter. These nuts 24 , 25 have an internal thread which interacts with the external thread of the hollow spindle 12 via the balls 28 . The guide rings 21 and 23 are fastened to the two ends of the nuts 24 , 25 . At the lower end of the telescopic feed unit 2 , an optical position measuring system 10 can also be installed, which detects the axial movement of the outer plate 19 through the hollow drive shaft 7 and with the hollow spindle 14 .
Je nach den Einsatzbedingungen der erfindungsgemäßen Teleskopvorschubeinheit kann der Antriebsmotor auch an anderer Stelle, z. B. in axialer Richtung am unteren Ende der Antriebshohlwelle 7 angeordnet sein. Depending on the conditions of use of the telescopic feed unit according to the invention, the drive motor can also be used elsewhere, e.g. B. in the axial direction at the lower end of the hollow drive shaft 7 .
11
Antriebsmotor
Drive motor
22nd
Teleskopeinheit
Telescopic unit
33rd
Gehäuse
casing
44th
Zahnriemen, Antriebskette
Timing belt, drive chain
55
Antriebsritzel an Drive pinion
11
66
Zahnrad an Gear on
77
77
Antriebshohlwelle, Keilwelle (drehend)
Hollow drive shaft, spline shaft (rotating)
88th
Distanzring
Spacer ring
99
Kugellager
ball-bearing
1010th
optisches Wegmesssystem
optical position measuring system
1111
Nut in Groove in
77
1212th
Hohlspindel mit Außengewinde (drehend)
Hollow spindle with external thread (rotating)
12.112.1
innerer Teil von inner part of
1212th
12.212.2
äußerer Teil von outer part of
1212th
1313
äußere Hülse (feststehend)
outer sleeve (fixed)
1414
innere Spindel mit Außengewinde
(nichtdrehend, axial verschiebbar)
inner spindle with external thread (non-rotating, axially movable)
1515
, ,
1616
Muttern mit Innengewinde, drehfest mit Nuts with internal thread, non-rotatable with
1212th
verbunden
(drehend und axial verschiebbar)
connected (rotating and axially displaceable)
1717th
Führungsring an Guide ring
1616
1818th
Teleskopabdeckung
Telescopic cover
1919th
äußere Platte an outer plate
1414
2020th
Führungsring an Guide ring
1515
2121
Führungsring an Guide ring
2525th
2222
Führungsring an Guide ring
1414
2323
Führungsring an Guide ring
1313
und and
2424th
2424th
, ,
2525th
Muttern mit Innengewinde, drehfest mit Nuts with internal thread, non-rotatable with
1313
verbunden
connected
2626
Schiebebuchse an Sliding bush on
12.112.1
in in
1111
2727
Schwenklagerung
Swivel bearing
2828
Kugeln
Bullets
Claims (11)
- a) einer Antriebshohlwelle (7), die an einem Ende in einem Gehäuse (3) gelagert ist und mit einem Antriebsmotor (1) verbunden ist und mit dem freien Ende in eine Teleskopeinheit (2) hineinragt,
- b) einer koaxial die Antriebshohlwelle (7) umgebenden, fest mit dem Gehäuse (3) verbundenen äußeren Hülse (13), die am freien Ende mindestens eine Mutter (24, 25) mit Innengewinde besitzt,
- c) einem zwischen Antriebshohlwelle (7) und der äußeren Hülse (13) rotierenden axial verschiebbar angeordneten inneren Teil (12.1) einer Hohlspindel (12), der drehfest mit der Antriebshohlwelle (7) über eine Schiebebuchse (26) verbunden ist und ein Außengewinde besitzt,
- d) einem äußeren Teil (12.2) der Hohlspindel (12), der über das Ende der Antriebshohlwelle (7) hinausragt und Außengewinde besitzt, das mit dem Innengewinde der Mutter(n) (24, 25) zusammenwirkt,
- e) einer in der Antriebshohlwelle (7) axial verschiebbar angeordneten, sich nicht drehenden inneren Spindel (14) mit Außengewinde, das mit dem Innengewinde der Hohlspindel (12) zusammenwirkt, wobei
- f) die Spindeln (12, 14) und die Muttern (15, 16, 24, 25) jeweils zu einem Kugelgewindetrieb zusammengefügt sind.
- a) a hollow drive shaft ( 7 ) which is mounted at one end in a housing ( 3 ) and is connected to a drive motor ( 1 ) and projects with the free end into a telescopic unit ( 2 ),
- b) an outer sleeve ( 13 ) coaxially surrounding the hollow drive shaft ( 7 ) and firmly connected to the housing ( 3 ) and having at least one nut ( 24 , 25 ) with an internal thread at the free end,
- c) an axially displaceably arranged inner part ( 12.1 ) of a hollow spindle ( 12 ) which rotates between the hollow drive shaft ( 7 ) and the outer sleeve ( 13 ) and which is non-rotatably connected to the hollow drive shaft ( 7 ) via a sliding bushing ( 26 ) and has an external thread ,
- d) an outer part ( 12.2 ) of the hollow spindle ( 12 ) which projects beyond the end of the hollow drive shaft ( 7 ) and has an external thread which interacts with the internal thread of the nut (s) ( 24 , 25 ),
- e) in the drive hollow shaft ( 7 ) axially displaceably arranged, non-rotating inner spindle ( 14 ) with external thread, which cooperates with the internal thread of the hollow spindle ( 12 ), wherein
- f) the spindles ( 12 , 14 ) and the nuts ( 15 , 16 , 24 , 25 ) are each assembled into a ball screw drive.
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