DE3249894C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelspindeltrieb der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Derartige Kugelspindeltriebe, die aus einer Schraubenspindel
und einer Kugelmutter mit dazwischen angeordneten Lagerkugeln
bestehen, werden in großem Umfang für Vorschubbewegungen und
andere Zwecke verwendet. Die Lagerkugeln wandeln eine Gleit
reibung in eine Rollreibung um und ergeben damit eine gleich
förmige Vor- und Rückwärtsbewegung entweder der Schraubenspin
del oder der Kugelmutter bei einer in zwei Richtungen erfolgen
den Drehung des anderen oder des gleichen Teils.
Zur Beseitigung eines Axialspiels zwischen der Schraubenspindel
und der Kugelmutter ist es hierbei bekannt (US-PS 36 38 507),
die Kugelmutter in ihrem Mittelbereich durch einen Abschnitt
geringerer Wandstärke zu unterbrechen, der verformbar ist, um
eine Vorspannung zwischen der Kugelmutter und der Schrauben
spindel zu erzielen. Diese Vorspannung wird durch über den Be
reich verringerten Querschnitts greifende Vorspanneinrichtungen
erreicht.
Kombinationen von Schraubenspindeln und Kugelmuttern werden
weiterhin in Vorrichtungen verwendet, die die Erzielung eines
Vorschubs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bezogen auf
die Spindeldrehung ermöglichen. Bei einer bekannten Vorrichtung
dieser Art (CH-PS 4 25 360) ist hierbei die Kugelmutter in einem
Lagerbock drehbar befestigt, der in Axialrichtung festgelegt
ist und seinerseits eine Klemmvorrichtung aufweist, die es er
möglicht, daß die Kugelmutter entweder gegen eine Drehung fest
gehalten oder frei mit der Spindel drehbar ist. Selbst bei
Beseitigung des Axialspiels zwischen der Kugelmutter und der
Schraubenspindel ergibt sich hierbei noch ein Axialspiel
zwischen der Kugelmutter und dem Lagerbock, da bei der bekannten
Vorrichtung die Kugelmutter an ihrem Außenumfang Gleitflächen
aufweist, die mit entsprechenden Gleitflächen des Lagerbockes
zusammenwirken, während das Spiel in Axialrichtung durch
radiale Gleitlagerflächen mit Hilfe von gegeneinander gekonter
ten Muttern einstellbar ist.
Es ist weiterhin ein Kugelspindeltrieb der eingangs genannten
Art bekannt (US-PS 8 88 619), bei dem die Lagerung der Kugel
mutter einen auf die Kugelmutter aufgeschraubten Innenlager
ring, der gleichzeitig die beiden Hälften der geteilten Kugel
mutter zusammenhält, sowie einen geteilten Lageraußenring um
faßt, dessen beide Hälften in Axialrichtung aufeinander schraub
bar sind, um eine gewünschte Vorspannung und damit Spielfreiheit
der Lagerung der Kugelmutter zu erzielen. Hierdurch ergibt sich
insgesamt ein Kugelspindeltrieb mit einem großen Raumbedarf in
Radialrichtung und weiterhin ist die Erzielung und Aufrechter
haltung einer exakten Vorspannung der die Kugelmutter lagernden
Lageranordnung nur schwer einzustellen und über eine längere
Laufzeit aufrechtzuerhalten, da die Gefahr besteht, daß sich
die Verschraubung der beiden Hälften des Lageraußenringes im
Betrieb lockert und weiterhin eine Verformung des Verbindungs
bereiches der beiden Hälften auftreten kann, wenn große axiale
Lasten auf den Kugelspindeltrieb wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelspindel
trieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Kugel
mutter bei geringem Raumbedarf praktisch ohne Axialspiel in
einem Lagerbock gelagert ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patent
ansprüche angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kugelspindeltriebs
ist es möglich, bei geringem radialem Raumbedarf eine Wälzla
gerung der Kugelmutter in dem Lagerbock zu erzielen, die
praktisch kein Spiel in Axialrichtung aufweist, wobei die
Lagerung hohe Axialkräfte aufnehmen kann.
Damit ist eine sehr präzise Einstellung des Kugelspindeltriebs
möglich und es ergibt sich ein sehr schnelles Ansprechen der
Axialbewegung der Schraubenspindel und/oder der Kugelmutter auf
eine Drehung des jeweils anderen Teils.
Die Vorspannung von Lagern zur Beseitigung des Axialspiels ist
zwar allgemein bekannt (S. Hildebrand: Feinmechanische Bauele
mente, Carl Hansa Verlag, München 1972, S. 386 und 392). Hier
bei werden jedoch paarweise angeordnete Schulterkugellager mit
getrennten Lagerinnen- und Lageraußenringen verwendet, die
eine Vergrößerung des radialen Raumbedarfes ergeben würden. Für
kleinste Lagerdurchmesser wurde zwar bereits vorgeschlagen, eine
Laufrille direkt in eine Welle einzuarbeiten oder einen kegeli
gen Zapfen zu verwenden, doch können von derartigen Lagern nur
geringe Axialkräfte aufgenommen werden. Wenn paarweise angeord
nete Schrägkugellager verwendet werden, so werden sowohl
zwischen deren Lagerinnen- als auch Lageraußenringen Paßringe
zur Festlegung des Spiels angeordnet. Eine derartige Lösung
ist nicht denkbar, wenn die Laufbahnen in der erfindungsge
mäßen Weise direkt am Außenumfang der Kugelmutter ausgebildet
werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnungen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Kugelspindeltriebs, die
teilweise im Axialschnitt gezeigt ist, um die zweireihi
ge Lagerung der Kugelmutter erkennen zu lassen,
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit einer abgeänder
ten Ausführungsform der Lagerung der Kugelmutter,
Fig. 3 eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Lagerung
der Kugelmutter.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Kugelspindel
triebs 10 weist eine auf einer Schraubenspindel angeordnete
Kugelmutter 20 auf, die mit Hilfe eines Lagers 26 in einem
nicht dargestellten Lagerbock gehaltert ist. Das Lager 26 ist
bei der dargestellten Ausführungsform als zweireihiges Kugel
lager ausgeführt, wobei die Kugelmutter 20 einen Teil des
Lagerinnenringes dieses Lagers bildet.
Das Kugellager 26 weist weiterhin einen Außenlagerring 40 mit
einem Befestigungsflansch 42 auf, der zur Befestigung an dem
nicht dargestellten Lagerbock dient.
Der Lageraußenring 40 weist eine kreisringförmige Rippe
50 auf, die nach innen vorspringt. Auf den gegenüberlie
genden Seiten dieser Rippe sind zwei Wälzbahnen 52 ausge
bildet, die allgemein winkelförmig voneinander fort ge
richtet sind und jeweilige Reihen von Wälzelementen in Form von Lagerkugeln 44 auf
nehmen. Die Kugelmutter 20 weist eine Wälzbahn 54 für
eine Reihe von Kugeln 44 auf, während ein Lagerinnenring-
Segment 46 eine Wälzbahn 56 für die andere Reihe von Ku
geln aufweist. Es ist zu erkennen, daß die inneren Wälz
bahnen 54 und 56 allgemein aufgrund ihres Querschnittes
in Richtung auf die jeweiligen äußeren Wälzbahnen 52 ge
richtet sind. Die Kugeln 44 sind zwischen diesen
äußeren Wälzbahnen 52 und den inneren Wälzbahnen 54 und
56 festgehalten. Käfige 58 halten in üblicher Weise die
Kugeln in entsprechenden Winkelabständen fest.
Das Lagerinnenring-Segment 46 ist auf einen einen verrin
gerten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 60 der Kugel
mutter 20 aufgeschoben. Dieser einen verringerten Durch
messer aufweisende Abschnitt weist bei 62 ein Außengewin
de auf, um zwei Haltemuttern 48 in Anlage gegen das
Lagerinnenring-Segment 46 zu halten. Die Haltemutter 48
dient dazu, das Lagerinnenring-Segment 46 nach rechts ge
mäß Fig. 1 zu drücken. Das auf diese Weise in Axialrich
tung durch die Haltemutter 48 vorgespannte Lagerinnen
ring-Segment 46 wirkt mit der Kugelmutter 20 und dem La
geraußenring 40 zusammen, um die beiden Reihen von
Kugeln 44 gegeneinander vorzuspannen. Es ist zu erkennen,
daß ein einfaches Drehen der Doppelhaltemutter 48 auf der
Kugelmutter 20 eine Vorbelastung der Kugeln 44 zur
Beseitigung irgendeines Spiels ermöglicht.
Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines zwei
reihigen Kugellagers 26 a. Die Form der Kugelmutter 20 a
der ersten Vorrichtung ist geringfügig modifiziert, so
daß diese als Lagerinnenring des Lagers 26 a dient. Die
Kugelmutter 20 a weist eine kreisringförmige Rippe 64 auf,
die von ihrem Mittelteil aus nach außen vorspringt. Auf
den gegenüberliegenden Seiten der Rippe sind zwei Wälz
bahnen 54 a und 56 a für die beiden Reihen von Kugeln
44 mit Käfigen 58 a ausgebildet, wobei die beiden Wälzbah
nen allgemein im Querschnitt voneinander fort winkelför
mig angeordnet sind.
Der Lageraußenring 40 a des Lagers 26 a ist in drei Segmen
te unterteilt:
- 1. ein linkes Segment 66 mit einer Wälz bahn 52 a;
- 2. ein Mittelsegment 68, das über die Rippe 64 der Kugelmutter aufgesetzt ist; und
- 3. ein rechtes Segment 70 mit einer weiteren Wälzbahn 52 a und mit einem Befestigungsflansch 42 a.
Die beiden äußeren Wälzbahnen
52 a sind selbstverständlich hinsichtlich ihres Quer
schnittes in Richtung auf die jeweiligen inneren Wälzbah
nen 54 a und 56 a gerichtet, um die Kugeln 44 für
einen Rolleingriff zwischen diesen Wälzbahnen festzuhal
ten. Das mittlere Segment 68 des Lageraußenringes 40 a
weist eine geeignete Stärke auf, damit, wenn die drei
Außenlagerring-Segmente 66, 68 und 70 zusammen an ihren
Platz gebracht werden, sie mit der Kugelmutter oder dem
Lagerinnenring 20 a zusammenwirken, um die beiden Reihen
von Kugeln 44 gegeneinander vorzuspannen.
In Fig. 3 ist eine weitere abgeänderte Ausführungsform
des zweireihigen Kugellagers 26 b gezeigt. Die Kugelmutter
20 b des Kugelspindeltriebs 10 weist eine kreisringförmige
Ausnehmung 72 im mittleren Bereich auf. In den gegenüber
liegenden Seitenwänden der Kugelmutter 20 b, die die
kreisringförmige Ausnehmung 72 begrenzen, sind zwei Wälz
bahnen 54 b und 56 b für die beiden Reihen von Kugeln 44
mit Käfigen 58 b ausgebildet. Die Wälzbahnen 54 b und 56 b
sind im Querschnitt allgemein in Richtung aufeinander ab
gewinkelt.
Wie im Fall des Lagers 26 a nach Fig. 2 ist der Lageraußen
ring 40 b des Lagers 20 b in drei Segmente unterteilt. Die
se Segmente sind
- 1. ein linkes Segment 74 mit einer Wälzbahn 52 b und einem Befestigungsflansch 42 b,
- 2. ein mittleres Segment 76 aus zwei oder mehreren Abschnitten, die über der Bodenoberfläche der kreisringförmigen Aus nehmung 72 in der Kugelmutter 20 b befestigt sind, und
- 3. ein rechtes Segment 78 mit einer weiteren Wälzbahn 52 b.
Die beiden äußeren Wälzbahnen 52 b sind hinsichtlich
ihres Querschnittes allgemein in Richtung auf die jewei
ligen inneren Wälzbahnen 54 b und 56 b gerichtet.
Beim Zusammenbau dieses Lagers 26 b können die beiden
äußeren Segmente 74 und 78 des Lageraußenringes 40 b zu
erst auf dem Lagerinnenring oder der Kugelmutter 20 b über
die jeweiligen Reihen von in Käfigen angeordneten
Kugeln 44 befestigt werden. Dann wird das mittlere Seg
ment 76 mit Preßsitz zwischen den äußeren Ringsegmenten
74 und 78 eingepaßt, so daß diese die beiden Reihen von
Kugeln 44 zusammen mit der Kugelmutter 20 b voneinan
der fort vorspannen. Diese Ausführungsform ergibt den
Vorteil der Möglichkeit einer Feineinstellung der Lagervorspannung.
Claims (3)
1. Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden
Schraubenspindel, die durch eine Antriebseinrichtung in Drehung
antreibbar ist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Kugel
mutter, die über Lagerkugeln auf der Schraubenspindel gelagert
ist, und mit einem Lager zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter,
das einen am Umfang der Kugelmutter angeordneten Lagerinnenring
und einen um die Kugelmutter herum angeordneten Lageraußenring
mit zumindestens zwei Reihen von Wälzelementen umfaßt, die zwi
schen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordnet sind,
und mit Vorspanneinrichtungen zur Vorspannung des Lagers,
dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Wälzbahn
(54) für eine Reihe der Wälzelemente (44) des Lagerinnenringes
des Lagers auf dem Außenumfang der Kugelmutter (20) ausgebildet
ist, daß eine zweite Wälzbahn (54) für eine andere Reihe von
Wälzelementen (44) auf einem in Axialrichtung auf dem Außenum
fang der Kugelmutter (20) verschiebbaren Lagerinnenringsegment
(46) ausgebildet ist, und daß die Vorspanneinrichtungen (48) ein
auf der Kugelmutter (20) ausgebildetes Außengewinde (62) und
darauf aufgeschraubte Spannmuttern (48) umfassen, die das Lager
innenringsegment (46) in Axialrichtung der Kugelmutter (20) vor
spannen.
2. Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden
Schraubenspindel, die durch eine Antriebseinrichtung in Drehung
antreibbar ist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Kugel
mutter, die über Lagerkugeln auf der Schraubenspindel gelagert
ist, und mit einem Lager zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter,
das einen am Außenumfang der Kugelmutter angeordneten Lagerin
nenring und einen um die Kugelmutter herum angeordneten Lager
außenring und zumindestens zwei Reihen von Wälzelementen umfaßt,
die zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeord
net sind, und mit Vorspanneinrichtungen zur Vorspannung des
Lagers,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring
durch eine im Außenumfang der Kugelmutter (20 b) ausgebildete
Ringnut (72) gebildet ist, die an ihren axialen Kantenflächen
erste und zweite Wälzbahnen (54 b, 56 b) für die beiden Reihen von
Wälzelementen (44) aufweist, während die entsprechenden Wälz
bahnen (52 b) des Lageraußenringes durch erste und zweite Außen
segmente (74, 78) gebildet sind, zwischen die ein die Vorspann
einrichtungen bildendes Spreizsegment (76) einführbar ist.
3. Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden
Schraubenspindel, die durch eine Antriebseinrichtung in Drehung
antreibbar ist, mit einer ein Innengewinde aufweisenden Kugel
mutter, die über Lagerkugeln auf der Schraubenspindel gelagert
ist, und mit einem Lager zur drehbaren Lagerung der Kugelmutter,
das einen am Außenumfang der Kugelmutter angeordneten Lagerin
nenring und einen um die Kugelmutter herum angeordneten Lager
außenring und zumindestens zwei Reihen von Wälzelementen umfaßt,
die zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeord
net sind, und mit Vorspanneinrichtungen zur Vorspannung des
Lagers,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring
durch eine am Außenumfang der Kugelmutter (20 a) ausgebildete
kreisringförmige Rippe (64) gebildet ist, die an ihren axialen
Kantenflächen erste und zweite Wälzbahnen (54 a, 56 a) für die
beiden Reihen von Wälzelementen (44) aufweist, während die
entsprechenden Wälzbahnen (52 a) des Lageraußenringes durch erste
und zweite Außensegmente (66, 70) gebildet sind, zwischen die
ein über die Rippe (64) aufgesetztes Mittelsegment (68) mit einer
derartigen axialen Stärke eingesetzt ist, daß nach dem Zusammen
bau der drei Segmente (66, 68, 70) die beiden Reihen von Lager
kugeln gegeneinander vorgespannt sind.
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