DE3304784C2 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung - Google Patents
Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine LinearbewegungInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung umfaßt eine Schnecke und eine Kugelmutter sowie Wälzlagerkugeln, die in Rolleingriff zwischen zwei gegenüberliegenden Schraubengewinden der Schnecke und der Kugelmutter stehen, um die Drehung eines Teils in eine längsgerichtete Bewegung des anderen Teils umzuwandeln. Für den Umlauf der Kugeln wird eine rohrförmige Kugelrücklaufführung verwendet, die eine Kugelrücklaufbahn von einem Ende der Kugelmutter zum anderen ergibt. Die Kugelrücklaufführung weist eine bogenförmige Form auf und ist auf der Außenseite der Kugelmutter befestigt, wobei die gegenüberliegenden Endteile der Kugelrücklaufführung in Öffnungen eingesetzt sind, die in die Kugelmutter an Positionen gebohrt sind, die einen Abstand in Axialrichtung und in Umfangsrichtung voneinander aufweisen. Die bogenförmige Kugelrücklaufführung ist leicht herstellbar und ermöglicht eine gleichförmigere Bewegung der Kugeln als eine übliche U-förmige Kugelrücklaufführung.
Description
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- Entsprechend rollen beispielsweise bei einer Drehung
richtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten der Schnecke 10 die Kugeln 14 in der Schraubenlinien-
förmigen Nut 16 in der Schnecke. Die Kugeln müssen weiterhin in der schraubenlinienförmigen Nut 18 in der
Kugelmutter 12 rollen. Entsprechend bewirken die Kugeln 14 bei einer Drehung der Schneckt 10 eine Bewegung
der Kugelmutter 12 in linearer Richtung entlang der Schnecke. Aus dem gleichen Grunde führt die Drehung
der Kugelmutter 12 zu einer axialen Bewegung der Schnecke 10.
Zwei Dichtungsringe 20 sind in die gegenüberliegenden Enden der Kugelmutter 12 eingesetzt Die Dichtungsringe
20 sind beispielsweise aus einem starren Kunststoff- oder Hartgummimaterial mit abnutzungsbeständigen
Eigenschaften geformt und weisen bei 22 ein inneres Schraubengewinde auf, das gleitend mit der
Schraubenlinien förmigen Nut 16 in der Schnecke 10 zusammenpaßt Diese Dichtungsringe dichten die Enden
der Kugelmutter 12 gegen das Eindringen von Staub and anderen Fremdkörpern in die Kugelmutter 12 ab.
Durch das Gleiten der Dichtungsringe arf der Schnecke 10 wird weiterhin eine Staubansammlung auf der
Schnecke verhindert. Mit 24 sind Stellschrauben bezeichnet, die die Dichtungaringe 20 fest an ihrem Platz
auf der Kugelmutter 12 halten.
Wenn sich die Kugelmutter 12 in Längsrichtung gegenüber der Schnecke 10 in einer der beiden Richtungen
bewegt, so müssen die Kugeln 14 entlang der inneren schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter
umlaufen. Zu diesem Zweck ist eine Kugelrücklaufführung 26 vorgesehen, die eine Rücklaufbahn für die Kugeln
14 von einem Ende der Kugelmutter 12 zum anderen bildet.
Wie dies am besten aus F i g. 3 zu erkennen ist, wird die Kugelrücklaufführung 26 durch ein relativ kurzes
Rohrstück mit einem Innendurchmesser gebildet, der etwas größer als der Außendurchmesser der Kugeln 14
ist. Diese Kugelrücklaufführung weist eine bogenförmige Krümmung auf. Bei der hier beschriebenen speziellen
Ausführungsform ist die rohrförmige Kugelrücklaufführung mit einem konstanten Radius auf eine Halbkreisform
gebogen. Der Krümmungsradius hängt selbstverständlich von dem Innendurchmesser der Kugelmutter
12 ab. Das Rohr, aus dem die Kugelrücklaufführung hergestellt ist, kann aus irgendeinem Eisenoder
Nicht-Eisen-Metall bestehen, das ausreichend abnutzungsbeständig ist und eine geeignete Festigkeit aufweist.
Die gegenüberliegenden offenen Enden der Kugelrücklaufführung sind so geschnitten, daß ihre Außenseiten
28 länger sind als die Innenseiten 30. Dieser Zuschnitt der Enden dient einem gleichförmigen Eintreten
und Austreten der Kugeln 14 in die Kugelrücklaufführung 26 hinein und aus dieser heraus, wobei sich die
Kugeln aus den gegenüberliegenden schraubenlinienförmigen Nuten 16 und 18 in der Schnecke 10 und der
Kugelmutter 12 heraus und wieder hinein bewegen.
In den Fig.4 und 5 ist die Kugelrücklaufführung 26
nach der Befestigung auf der Kugelmutter 12 gezeigt. Wie dies ebenfalls aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist,
ist eine rechteckige Ausnehmung 32 in der Außenseite der Kugelmutter 12 ausgebildet, so daß sich eine ebene
Oberfläche 34 ergibt. Die Kugelrücklaufführung 26 ist diagonal auf diese ebene Oberfläche 34 aufgesetzt, wobei
die gegenüberliegenden Endteile der Kugelriicklaufführung in zwei Öffnungen 36 eingesetzt sind, die durch
die Kugelmutter 12 hindurch ausgebildet sind. Es ist zu
erkennen, daß die öffnungen 36 an Positionen liegen,
die sowohl in Axialrichtung als auch in Unifangsrichlung
der Kugelmutter 12 einen Abstand voneinander Jede öffnung 36 besteht im wesentlichen aus einem
ersten Teil 38 mit halbkreisförmigem Querschnitt, der
sich geradlinig in Tangentialrichturtg des Zylinders erstreckt,
der innerhalb der Kugelmutter 12 gebildet wird, sowie aus einem zweiten Teil 40 mit halbkreisförmigem
Querschnitt, der auf der Seite des ersten Teils liegt, die auf die andere Öffnung 36 gerichtet ist und von dem
ersten Teil fort gekrümmt ist, während er sich von der Kugelmutter aus nach außen erstreckt. Diese Öffnungen
36 können mit Hilfe eines Bohrers mit runder Spitze geformt werden, beispielsweise auf einer numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschine.
Es ist aus den Fig.4 und 5 zu erkennen, daß die
gegenüberliegenden Endteile der bogenförmigen Kugelrücklauff ührung 26 leicht in die jeweiligen Öffnungen
36 in der Kugelmutter 12 eingesetzt werden können, und zwar dann, wenn die Führung auf die ebene Oberfläche
34 der Kugelmutter aufgesetzt wird. Nach der Befestigung an ihrem Platz sind die gegenüberliegenden
Enden der Kugelrücklaufführung 26 gegenüber den Endwindungen der inneren schraubenlinienförmigen
Nut 18 in der Kugelmatter 12 offen, wie dies am besten aus F i g. 2 zu erkennen ist, so daß sich eine Kugelrücklaufbahn
für jede Richtung ergibt.
Wie dies aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, ist eine Klammer 42 an der ebenen Fläche 34 der Kugelmutter
12 befestigt, um die Kugelrücklaufführung 26 fest an ihrem Plaiz zu halten. Die Kugelrücklaufführungsklammer
42 wird durch ein allgemein rechteckiges Meiallteil mit einer kanalförmigen Nut 44 gebildet, die diagonal in
die Bodenfläche eingearbeitet ist, um einen Teil der Kugelrücklaufführung 26 mit engem Sitz aufzunehmen.
Zwei Senkbohrungen 46 sind durch die Klammer 42 der Kugelrücklaufführung gebohrt, um den Durchgang von
Schrauben 48 zu ermöglichen, mit deren Hilfe die Klammer an der Kugelmutter 12 befestigt wird.
Im Betrieb der so weit beschriebenen Vorrichtung rollen die Wälzlagerkugeln 14 in der vorstehend beschriebenen
Weise in der schraubenlinienförmigen Nut 16 in der Schnecke 10 und der schraubenlinienförmigen
Nut 18 in der Kugelmutter 12, wobei eine Drehung eines dieser Teile eine Axialbewegung des jeweils anderen
Teils hervorruft.
Jede Kugel 14 führt mehrere Umdrehungen um die Schnecke 10 aus. Beim Erreicnen einer der gegenüberliegenden
Endwindungen der schraubenlinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter 12 treten die Kugeln aufeinanderfolgend
durch eines der mit dem speziellen Umriß versehenen Enden der rohrförmigen Kugelrücklaufführung
26 in diese ein. Die Kugeln können sich aufgrund der bogenförmigen Form gleichförmig und geräuscharm
durch die Rücklaufführung bewegen. Die Kugeln treten dann am anderen Ende der Rücklaufführung für
die andere Endwindung der schraubenlinienförmigen Nut in der Kugelmutter aus und werden wieder zwischen
der Schnecke und der Kugelmutter eingefangen.
Die Kugeln 14 laufen dauernd entlang dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Weg um, solange
entweder die Schnecke oder die Kugelmutter in Drehung versetzt wird, um eine Axialbewegung des anderen
Teils hervorzurufen. Die Bewegungsrichtung der Kugeln entlang der Bewegungsbahn hängt selbstverständlich
von der Drehrichtung der Relativdrehungen u.: J der Axialbewegung der Schnecke und der Kugel-
tM mutier ab.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1 2
Art zu schaffen, bei der sich eine gleichförmige Bewe-
Patentanspruch: gung der Wälzlagerkugeln durch die Kugelrücklauffüh
rung ergibt, ohne daß sich ein kompliziertes Herstel-
Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewe- lungsverfahren und eine Verringerung der Festigkeit
gung in eine Linearbewegung mit einer Kugelmut- 5 der Kugelmutter durch eine sehr weitgehende Entferter,
die auf einer Schnecke mit Hilfe einer Vielzahl nung von Material der Kugelmutter ergibt
von umlaufenden Wälzlagerkugeln befestigt ist, die Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden
in Rolleingriff zwischen einer inneren schraubenli- Teil des Patentanspruchs angegebene Erfindung gelöst
nienförmigen Nut in der Kugelmutter und einer au- Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vor-
ßeren schraubenlinienförmigen Nut in der Schnecke io richtung ergibt sich keine Diskontinuität in der Bewestehen,
und einer rohrförmigen Kugelrücklauffüh- gungsbahn der Kugeln beim Obergang in die Kugelrung,
die eine Rücklaufbahn für die Kugeln von ei- rücklaufführung, so daß eine gleichförmige Überfühnem
Ende der Kugelmutter zum anderen bildet und rung der Kugeln von der schraubenlinienförmigen Nut
eine bogenförmige Form aufweist wobei die gegen- in die Kugelrücklaufführung und umgekehrt mit einem
überliegenden Endteile der Kugelrücklaufführung 15 verringerten Reibungswiderstand erzielt wird. Hiervon
zwei Öffnungen aufgenommen werden, die durch wird weiterhin die Geräuschentwicklung auf ein
durch die Kugelmutter hindurch an Positionen aus- Minimum verringert
gebildet sind, die einen Abstand in Axialrichtung und Die Öffnungen in der Kugelmutter ermöglichen ein
in Umfangsrichtung aufweisen, dadurch ge- leichtes Einsetzen der Endteile der bogenförmigen Kukennzeichnet,
daß jede die Kugelrücklauffüh- 20 gelrücklaufführung in die Kugelmutter, und die öffnunrung
aufnehmende öffnung (36) in der Kugelmutter gen werden vollständig für das Einsetzen dieser Endtei-(12)
im wesentlichen aus einem ersten Teil mit halb- Ie der Kugelrücklaufführung ausgenutzt Weil entsprekreisförmigen
Querschnitt der sich geradlinig in ei- chend kein unnötiger Teil der Kugelmutter entfernt
ner Tangentialrichtung des Zylinders erstreckt, der wird, weist die Kugelmutter eine höhere Festigkeit und
im Inneren der Kugelmutter (12) umgrenzt ist sowie 25 Steifigkeit auf als bisher, so daß die Betriebslebensdauer
aus einem zweiten Teil mit halbkreisförmigem Quer- der Vorrichtung vergrößert wird,
schnitt steht, der von dem ersten Teil fort gekrümmt Weiterhin können die öffnungen sehr leicht mit Hilfe
ist während er sich aus der Kugelmutter (12) heraus eines üblichen Bohrers mit runder Spitze geformt wererstreckt.
den, ohne daß ein Fräsen erforderlich ist, wobei lediglich
30 die Bohrrichtung geändert wird, wie dies erforderlich
ist Diese Erleichterung des Bohrens der öffnungen in
der Kugelmutter trägt zur Verringerung der Herstel-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der lungskosten der Vorrichtung bei.
im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im fol-
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 35 genden anhand der Zeichnungen noch näher eHäutert
27 28 186 bekannt Bei einer derartigen Vorrichtung mit In der Zeichnung zeigt
einer halbkreisförmigen Kugelrücklaufführung müssen F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der
die beiden öffnungen in der Kugelmutter entweder eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in
sehr komplizierte, mit üblichen Werkzeugen nur eine Linearbewegung,
schwierig herstellbare Form aufweisen, oder es müssen to F i g. 2 eine axiale Schnittansicht durch die Ausführelativ
große öffnungen in der Kugelmutter vorgesehen rungsform der Vorrichtung entlang der Linie 11 -11 nach
werden, wodurch sich eine Verringerung der Festigkeit Fig. 1,
der Kugelmutter ergibt. F i g. 3 eine Ansicht der rohrförmigen Kugelrücklauf-
der Kugelmutter ergibt. F i g. 3 eine Ansicht der rohrförmigen Kugelrücklauf-
Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Umwandlung führung der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2,
einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bekannt 45 Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV
(DE-OS 26 37 436), bei der eine U-förmige Kugelrück- nach Fi g. 1, die lediglich die Kugelmutter und die Kulaufführung
vorgesehen ist, die im Inneren einer Ver- gelrücklaufführung in ihren relativen Betriebsstellungen
bund-Kugelmutter ausgebildet ist Bei dieser Vorrich- zeigt,
tung weist die Kugelrücklaufführung zwei scharf ge- F i g. 5 eine schematische Schnittansicht zur Erläute-
krümmte oder nahezu umgebogene Abschnitte auf, die 50 rung des Umlaufs der Wälzlagerkugeln in der Vorrichfast
rechtwinklig die beiden parallelen Schenkel mit tung nach den F i g. 1 und 2.
dem Verbindungsschenkel verbinden. Die scharf ge- Der allgemeine Aufbau der Ausführungsform der
krümmten oder gebogenen Teile der Kugelrücklauffüh- Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in
rung führen zu einer Behinderung der Bewegung der eine Linearbewegung unter Verwendung von umlaufen-Kugeln
durch die Kugelrücklaufführung, so daß sich ei- 55 den Kugeln ist aus einer Betrachtung der F i g. 1 und 2
ne erhebliche Geräuschentwicklung ergibt, insbesonde- zu erkennen. Die Vorrichtung weist eine Schnecke 10
re dann, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewe- und eine Kugelmutter 12 auf. Entweder die Schnecke
gung zwischen der Schnecke und der Kugelmutter hoch oder die Kugelmutter wird durch eine äußere Einrichlst.
Weiterhin weist die Kugelrücklaufführung zwei End- tung in Drehung versetzt, um eine längsgerichtete Beteile
auf, die sich von einem in der Kugelmutter um- eo wegung des jeweils anderen Teils hervorzurufen. Die
grenzten Zylinder aus unter einem Winkel von ungefähr Kugelmutter 12 ist auf der Schnecke 10 über eine Viel-40°
gegenüber einer Tangentialrichtung des Zylinders zahl von Wälzlagerkugeln 14 befestigt. Diese Kugeln
erstrecken, so daß die in der schraubenlinienförmigen stehen im Rolleingriff mit einer äußeren schraubenli-Nut
abrollenden Kugeln beim Übergang in die Kugel- nienförmigen Nut 16 in der Schnecke 10 und einer innerücklaufführung
sehr schnell ihre Bewegungsrichtung 65 ren schraubeniinienförmigen Nut 18 in der Kugelmutter
ändern müssen. 12.
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