DE3204919C1 - Kugelgewindetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit zwei auf einer Gewindespindel in Achsrichtung nebeneinander angeordneten, jeweils ein gesondertes Teil bildenden Teilmuttern, deren unmittelbar gegeneinander anliegende Stirnflächen durch relatives Verdrehen der beiden Teilmuttern gegeneinander verspannbar sind, sowie mit einem Sicherungselement, welches zur Sicherung der relativen Drehwinkellage der beiden Teilmuttern mit diesen verbindbar und gegenüber diesen drehbar ist, indem es an einer ersten Teilmutter in deren axialer Richtung gesichert ist und eine eine Steigung aufweisende Kurve an der Umfangsfläche zur zweiten Teilmutter hat, wodurch letztere durch Drehen in axialer Richtung verlagerbar ist

Um Kugelgewindetriebe spielfrei zu machen, verwendet man üblicherweise eine geteilte Mutter und verdreht die beiden Teilmuttem auf der Gewindespindel so relativ zueinander, daß die in der einen Teilmutter laufenden Kugeln gegen die einen und die in der anderen Teilmutter befindlichen Kugeln gegen die anderen Flanken der Gewindespindellaufbahn gepreßt und gleichzeitig die beiden Teilmuttem mit ihren Stirnflächen gegeneinander verspannt werden. Auf diese Weise beseitigt man nicht nur das Spiel zwischen der Mutter und der Gewindespindel, sondern versucht, die geteilte Mutter wieder zu einer möglichst steifen Einheit zu machen.

Bei einem bekannten Kugelgewindetrieb mitgeteilter Mutter, bei dem zur Spielbeseitigung die beiden Teilmuttem in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar sind, ist ein die beiden Teilmuttem umgebendes Gehäuse vorgesehen, das mit einer ersten Teilmutter verstiftet ist und an seiner der zweiten Teilmutter zugewandten und in radialem Abstand von dieser angeordneten Innenumfangsfläche ein Innengewinde aufweist, dem ein eine andere Steigung aufweisendes Außengewinde der zweiten Teilmutter gegenüberliegt, so daß durch Drehen eines entsprechenden, in die beiden Gewinde eingreifenden Gewinderings die zweite Teilmutter in axialer Richtung relativ zum Gehäuse und damit zur ersten Teilmutter /erschoben werden kann (GB-PS 13 99 871). Damit sich die beiden Teilmuttem nicht gegeneinander verdrehen können, sind sie so miteinander verstiftet, daß sie sich in Axialrichtung noch relativ zueinander verschieben lassen. Der Sicherung der mit Hilfe des Gewinderings eingestellten Vorspannung dienen eine radial verlaufende Gewindebohrung im Gehäuse und eine darin untergebrachte Madenschraube, die gegen den Gewindering festgezogen werden kann. Bei dieser bekannten Konstruktion wird die Vorspannung also nicht durch Verdrehen, sondern durch axiales Verschieben der beiden Teilmuttem relativ zueinander herbeigeführt Dieser bekannte Kugelgewindetrieb weist auch eine Reihe von Nachteilen auf: Sein Prinzip läßt sich bei gehäusefreien Kugeigewindetrieben gar nicht verwirklichen, er baut in radialer Richtung relativ groß, und die Mutter weist eine geringe Steifigkeit auf, da dieser Stand der Technik nicht die Lehre gibt die beiden Teilmuttem in Axialrichtung gegeneinander zu verspannen.

Wie bereits erwähnt sind aber auch schon Kugelgewindetriebe mit geteilter Mutter bekannt, bei denen die beiden Teilmuttem durch Verdrehen relativ zueinander mit ihren einander zugekehrten und gegeneinander anliegenden Stirnflächen gegeneinander verspannt werden. Bei einem dieser bekannten Kugelgewindetriebe (DE-AS 21 35 812) dient eine quer zur Spindelachse verlaufende und als Schnecke ausgebildete Stellschraube dazu, die eine Teilmutter gegenüber der anderen zu verdrehen. Zu diesem Zweck überlappt ein Ringansatz einer ersten Teilmutter einen Ringansatz der zweiten Teilmutter, der erstere besitzt ein quer zur Spindelachse verlaufendes Sacklcch, dessen glatte Wand zum Ringansatz der zweiten Teilmutter zu offen ist so daß die Stellschraube mit einem Teil ihres Umfangs in radialer Richtung nach innen über den Ringansatz der ersten Teilmutter hinausragt und in eine mit einer entsprechenden Verzahnung versehene Rinne eingreift die an der Außenumfangsfläche des Ringansatzes der zweiten Teilmutter vorgesehen ist Die Stellschraube ist also in axialer Richtung in der ersten Teilmutter gesichert, und durch Drehen der Stellschraube wird die zweite Teilmutter gegenüber der ersten verdreht Dies hat eine axiale Verlagerung der zweiten Teilmutter längs der Gewindespindel und damit natürlich auch gegenüber der ersten Teilmutter zur Folge; da die Stellschraube jedoch in die mit der Verzahnung versehene Rinne am Außenumfang des Ringansatzes der zweiten Teilmutter eingreift, läßt dieses bekannte System nur eine außerordentlich kleine axiale Verlagerung der beiden Teilmuttem gegeneinander und damit auch nur ein äußerst geringfügiges Verdrehen der

zweiten Teilmutter zu, so daß dem Spielausgleich und dem Verspannen der Stirnfläche der zweiten Teijmutter gegen die Stirnfläche des Ringansatzes der ersten Teilmutter enge Grenzen gesetzt sind.

Zwar trifft dieser Nachteil auf einen weiteren bekannten Kugelgewindetrieb mit durch Verdrehen gegeneinander verspannbaren Teilmuttern nicht zu, jedoch kann dort die Vorspannung nur in Schritten und nicht stetig verändert werden (DE-PS 24 53 635),

Bei diesem bekannten Kugelgewindetrieb sind die einander zugekehrten Endbereiche der beiden Teilmuttern abgestuft und übergreifen einen Sicherungsring, der längs seines Umfangs zwei nebeneinander angeordnete Reihen von Ausnehmungen besitzt, in die Madenschrauben eingedreht werden können, von denen jede Teilmutter im Überlappungsbereich eine in einer radial verlaufenden Gewindebohrung trägt Die Zahl der Ausnehmungen in der einen Reihe ist um »t« größer als in der anderen Reihe, so daß die beiden Teilmuttern von Hand in verhältnismäßig kleinen Drehwinkelschrit- iu ten relativ zueinander verdreht und über den Sicherungsring drehgesichsrt werden können. Ein weiterer Nachteil des bekannten Systems ist darin zu seuen, daß sich unter dem Einfluß von beispielsweise transportbedingten Erschütterungen (die Vorspannung wird immer beim Hersteller eingestellt) die beiden Teilmuttern trotz des Sicherungsrings locken können, da die Madenschrauben nicht spielfrei in die Ausnehmungen des Sicherungsrings eingreifen, und jede Verminderung der Flächenpressung an den Stirnflächen der beiden jo Teilmuttern führt zu einer Verminderung der Steifigkeit der von den beiden Teilmuttern gebildeten Einheit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach aufgebauten Kugelgewindetrieb mit geteilter Mutter zu schaffen, der eine stufenlose js Veränderung der Vorspannung der beiden Teilmuttern gegenüber der Gewindespindel zuläßt und bei dem eine nahezu unbegrenzte Steifigkeit der Mutter herbeigeführt werden kann, so daß der axialen Verlagerung der beiden Teilmuttern relativ zueinander keine engen Grenzen gesetzt sein dürfen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach Anspruch 1 gelöst

Da sich bei einem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb die beiden Teilmuttern stufenlos gegeneinander verdrehen und mit Hilfe des Sicherungselements in jeder Drehvi inkelstellung relativ zueinander sichern lassen, ist eine stufenlose Einstellung der Vorspannung möglich. Auch sind dem axialen Verspannen der beiden Teilmuttern gegeneinander keine engen Grenzen w gesetzt und da man der an der zweiten Teilmutter und/oder am Sicherungselement vorgesehenen Kurve in Axialrichtung eine solche Steigung geben kann, daß sich eine Selbsthemmung zwischen Sicherungselement und zweiter Teilmutter ergibt, bleibt beim erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb eine einmal eingestellte Vorspannung mit Sicherheit auch erhalten. Beim Anziehen des Sicherungselements wird schließlich die Steifigkeit der von den beiden Teilmuttern gebildeten Mutter weit über diejenige Steifigkeit hinaus erhöht die sich beim Erzeugen der Vorspannung durch Verdrehen der beiden Teilmuttern relativ zueinander ergibt. Da man schließlich die einander zugewandten Enden der beiden Teilmuttern abstufen und das koaxial zur Gewindespindel verlaufende ringförmige Sicherungselement in Radialrichtung eine verhältnismäßig geringe Dicke haben kann, kann der erfindungsgemäße Kugelgewindetrieb auch rr.ii relativ kleinem Durchmesser hergestellt werden. Die axiale Sicherung des Sicherungselements gegenüber der ersten Teilmutter bei gleichzeitiger Gewährleistung der Verdrehbarkeit der beiden Teile gegeneinander könnte z, B, dadurch erfolgen, daß man das Sicherungselement an seiner einen Seite mit einer in radialer Richtung nach innen oder außen vorspringenden Schulter versieht, die eine entsprechende Schulter an der ersten Teilmutter hintergreift Um das Sicherungselement in axialer Richtung an der zweiten Teilmutter zu halten, können jedoch auch äquivalente Mittel wie zwischen Sicherungselement und zweiter Teilmutter herangezogen werden, das heißt in axialer Richtung eine Steigung aufweisende Kurven am Sicherungselement und an der ersten Teilmutter.

Bei einer besonders einfach zu handhabenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelgewindetriebs ist das Sicherungselement über eine Art Bajonettverschluß mit der zweiten Teilmutter verbindbar. Einfacher herzustellen sind jedoch Ausführungsformen, bei denen das Sicherungseiemr u über Gewinde mit den beiden Teilmuttern verbunden wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Sicherungselement entweder über gegenläufige Gewinde oder über gleichsinnige Gewinde unterschiedlicher Steigung mit den beiden Teilmuttern verbindbar.

Ebenso wie bei der bekannten Konstruktion nach der DE-PS 24 53 635 könnten auch bei dem erfindungsgemäßen Kugelgewindetrieb die beiden Teilmuttern das Sicherungselement übergreifen; empfohlen wird jedoch, die Konstruktion so auszubilden, daß das Sicherungselement die einander zugewandten Endbereiche der beiden Teilmuttern an deren Außenumfang übergreift In diesem Fall kann das Sicherungselement auch einen Montageflansch bilden, der sonst an eine der beiden Teilmuttern angeformt werden müßte. Dadurch läßt sich viel Zerspanungsarbeit bei der Herstellung der Teilmuttern einsparen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter, besonders vorteilhafter Ausführungsformen näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Kugelgewindetriebs mit aufgeschnittener, erfindungsgemäßer Mutter,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mutter, wobei das Sicherungselement im Schnitt dargestellt wurde, und
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 3.
Die F i g. 1 zeigt eine Gewindespindel 10 mit einer schraubenlinienförmigen Laufbahn 12 für einen Satz Kugeln 14, über die die Gewindespindel 10 mit einer als Ganzes mit 16 bezeichneten Mutter gekoppelt ist Die letztere enthält nicht dargestellte Kugelumlenkstücke, um beim Drehen der Gewindespindel 10 relativ zur Mutter 16 ein Heraustreten der Kugeln 14 aus der Mutter zu verhindern.

Die Mutter 16 besteht aus einer ersten und einer zweiten Teilmutter 18 bzw. 20, die über einen wie eine Kontermutter wirkenden Sicherungsring 22 miteinander verbunden sind. An das gemäß Fig. i techte Ende der Teilmutter 20 ist außerdem ein Montageflansch 24 angeformt welcher Bohrungen 26 aufweist und es so erlaubt, die Mutter 16 iitit Hilfe von Schrauben an einem Maschinenteil, wie beispielsweise einem Schlitten einer Werkzeugmaschine, zu befestigen.

Der Sicherungsring 22 besitzt an seinem Außenumfang eine Einstecköffnung 28 für ein Werkzeug und an seinem Innenumfang ein Linksgewinde 30 sowie ein Rechtsgewinde 32, die beide als metrische Feingewinde mit einer solchen Steigung ausgebildet sind, daß sich > nach erfolgter Montage und Verspannung eine selbsthemmende Wirkung ergibt. Die Teilmuttern 18 und 20 sind in ihren einander zugekehrten Endbereichen abgesetzt und am Außenumfang mit einem Linksgewinde 34 bzw. einem Rechtsgewinde 36 versehen, so daß in sich der Sicherungsring 22 auf die beiden Teilmuttern aufschrauben läßt.

Bei der Montage der Multer 16 wird dann wie folgt vorgegangen:

Zunächst werden die beiden Teilmuttern 18 und 20 ii ohne den Sicherungsring 22. jedoch mit den Kugeln 14. auf die Gewindespindel 10 aufgebracht und so gegeneinander verdreht, dafl ihre Stirnflächen 40 und 42 gegeneinander anliegen, in diesem Zustand wcm'cii die beiden Teilmuttern am Außenumfang außerhalb des »o später vom Sicherungsring 22 überdeckten Bereichs markiert, um sie später nach dem Anbringen des Sicherungsrings 22 wieder in die vorspannungslose Anlageposition bringen zu können. Dann wird die Gewindespindel 10 z. B. aus der Teilmutter 18 2i herausgedreht und dort durch einen Montagedorn ersetzt, um ein Herausfallen der Kugeln 14 aus der schraubenlinienförmigen Kugellaufbahn dieser Teilmutter zu verhindern. Anschließend wird der Montagedorn samt der Teilmutter 18 von der Teümutter 20 entfernt >o und der Sicherungsring 22 ein Stück weit auf die beiden Gewinde 30 und 32 aufgeschraubt. Durch Drehen der Teümutter 18 auf dem Montiigedorn oder durch Drehen des Sicherungsrings 22 lassen sich unter Beachtung der zuvor angebrachten Markierungen die beiden Teilmuttern 18, 20 mit ihren Stirnflächen 40, 42 wieder vorspannungslos so gegeneinander anlegen, daß man den Montagedorn entfernen und die Gewindespindel 10 wieder in die erste Teümutter 18 eindrehen kann. Erst jetzt wird durch entsprechendes Verdrehen der beiden Teilmuttern 18 und 20 relativ zueinander und auf der Gewindespindel 10 die gewünschte Vorspannung aufgebracht, die bewirkt, daß die sich in der Teilmutter 18 befindlichen Kugeln 14 gegen die gemäß Fig. I rechten Flanken der Laufbahn 12 der Gewindespindel 10 angelegt werden, während die sich in der Teümutter 20 befindlichen Kugeln gegen die gemäß Fig. I linken Flanken der Laufbahn 12 gepreßt werden; gleichzeitig werden die Stirnflächen 40 und 42 der beiden Teilmuttern gegeneinander gepreßt. Nach Einstellen der gewünschten Vorspannung wird schließlich der Sicherungsring 22 gegenüber beiden Teilmuttern verdreht, und zwar im Sinne einer Vergrößerung der Flächenpressung zwischen den Stirnflächen 40 und 42, um so die eingestellte Vorspannung wie mit einer Art Kontermutter zu fixieren.

Die Ausführung*form gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 1 nur dadurch, daß ein Sicherungsring 22' gleichzeitig die Funktion des Montageflansches 24 der ersten Ausführungsform übernimmt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4, die zwei Teilmuttern 18" und 20" sowie einen Sicherungsring 22·" darstellen, iicici'i 'engende Elemente sr. die Stelle der Gewinde 30,32,34 und 36: Die Teümutter 18" besitzt anstelle des Linksgewindes 34 einen zylindrischen, rotationssymmetrischen Bund 34", die Teümutter 20" anstelle des Rechtsgewindes 36 einen Bund 36" mit einer Schraubenfläche 70", und der Sicherungsring 22" ist teilweise im Querschnitt umgekehrt U-förmig ausgebildet und dort mit Stegen 76" und 78" versehen, die an ihren einander zugekehrten Seiten Flanken 72" und 74" aufweisen, die sich passend gegen die nach außen gewandten Flanken des Bunds 34" und des Bunds 36" anlegen lassen — die Flanken 74" der Stege 78" liegen also auf ein»:r der Fläche 70" entsprechenden Schraubenfläche, während die Flanken 72" auf einer rotationssymmetrischen Fläche liegen. Der Bund 34" und der Bund 36" weisen eine der Zahl der Stegpaare 76", 78" entsprechende Anzahl von Lücken 90" auf, so daß sich der Sicherungsring 22" wie bei einem Bajonettverschluß auf die Endbereiche der Teümuttern 18" und 20" aufsetzen läßt

Zum Kontern der beiden durch Verdrehen vorgespannten Teümuttern 18" und 20" wird der Sicherungsring 22" im Uhrzeigersinn verdreht (sieht man auf die in F i g. 3 gezeigten Teile von links), wobei die Steigung der Schraubenfläche 70" so gering ist, daß sich Selbsthemmung ergibt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kugelgewindetrieb mit zwei auf einer Gewindespindel in Achsrichtung nebeneinander angeordneten, jeweils ein gesondertes Teil bildenden Teilmuttern, deren unmittelbar gegeneinander anliegende Stirnflächen durch relatives Verdrehen der beiden Teilmuttern gegeneinander verspannbar sind, sowie mit einem Sicherungselement, welches zur Sieherung der relativen Drehwinkellage der beiden Teilmuttern mit diesen verbindbar und gegenüber diesen drehbar ist, indem es an einer ersten Teilmutter in deren axialer Richtung gesichert ist und eine eine Steigung aufweisende Kurve an der L'mfangsfläche zur zweiten Teilmutter hat, wodurch letztere durch Drehen in axialer Richtung verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (22; 22¹; 22") ringförmig und die beiden Teilmuttern (18, 20; 18", 20") überlappend ausgebildetes*.

2. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (22") über eine Art Bajonettverschluß (36", 78") mit der zweiten Teilmutter (20") verbindbar ist

3. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichercngselement (22; 22') über gegenläufige Gewinde (30, 32,34, 36) mit den beiden Teilmuttern (18,20) verbindbar ist

4. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement über gleichsinnige Gewinde unterschiedlicher Steigung mit den beiden Teilmuttcrn verbindbar ist

5. Kugelgewindetrieb nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, darf-srch gekennzeich* net, daß das Sicherungselement (22; 22'; 22") die einander zugewandten Endbereiche der beiden Teilmuttern (18, 20; 18", 20") an deren Außenumfang übergreift

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