DE3421467A1

DE3421467A1 - Schraubenspindel

Info

Publication number: DE3421467A1
Application number: DE19843421467
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ikeda; Hiroshi Tokio/Tokyo Noritake; Yoshio Tamura
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1984-12-13
Also published as: JPH0247622B2; GB2142704A; GB2142704B; DE3421467C2; HK97287A; FR2547765A1; JPS608563A; GB8414698D0; US4729250A; FR2547765B1; SG25287G

Description

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zur Bewegung etwa eines Druckkopfes in einem Drucker oder eines Magnetkopfes in einem Magnetplattenlaufwerk.

Schraubenspindeln zur Bewegung eines Druckkopfes oder eines Magnetkopfes sind bekannt. Sie besitzen eine Schrau-

■0 bennut, deren Seitenwände senkrecht zur Umfangsflache der Spindel verlaufen und die daher im Querschnitt rechteckig ist. Ein Teil einer typischen Schraubenspindel ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt und mit 1 bezeichnet. Sie besitzt eine Schraubennut 2, deren rechteckiger Querschnitt

in Fig. 2 dargestellt ist. Die Außenkanten 3 der Schraubennut 2 verdecken im Frontaufriß teilweise die Innenoder Bodenkanten 4 und den in Fig. 1 mit 5 bezeichneten Boden der Schraubennut 2. Die unsichtbaren Teile 5 werden gewöhnlich Unterschneidungen genannt und haben bis-

her verhindert, eine Schraubenspindel als Gußkörper aus Kunststoff herzustellen. Es gab keine Alternative dazu, die Schraubennut 2 durch einen Schneidvorgang einzubringen. Das Einschneiden einer Schraubennut erfordert aber eine ausgeklügelte Technik sowie viel Zeit und führt da-

her zu einem hohen Preis der Schraubenspindel.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenspindel zu schaffen, die keine solche Unterschneidungen aufweist

und als Kunststofformkörper hergestellt werden kann. 30

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schraubenspindel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den ^~* Unteransprüchen gekennzeichnet.

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Die Querschnittsform der Schraubennut ermöglicht die Herstellung der Schraubenspindel als Kunststoffgußkörper bzw. -formkörper. Die aus Kunststoff gegossene Schraubenspindel hat ein geringes Gewicht, ein geringes Trägheitsmoment und führt zu einer erhöhten Verläßlichkeit des sie verwendenden Steuermechanismus. Die Schraubenspindel besitzt einen geringen Reibungskoeffizienten und bedarf keinerlei Schmierung. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Schraubenspindel in einer erheblich kürzeren Zeit als bisher, da keine Schneidarbeit erforderlich ist, und erlaubt so die ständige Versorgung mit Schraubenspindeln hoher Qualität auf einer Massenproduktionsbasis. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schraubenspindel ist billig.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht zur Erläuterung der Nutform einer herkömmlichen Schraubenspindel,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Nut,

Fig. 3 eine beispielhafte Querschnittsansicht der Nutform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schrau

benspindel,

Fig. 4A bis 4D Querschnittsansichten verschiedener anderer Querschnittsformen erfindungsgemäß ausgebildeter Schraubenspindeln,

Fig. 5 einen Frontaufriß einer Schraubenspindel gemäß der Erfindung, und

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Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer wiederum anders

geformten Nut einer erfindungsgemäßen Schraubenspindel.

Es sei erneut auf Fig. 1 Bezug genommen. Wenn mit ρ die Ganghöhe der Schraubennut 2 bezeichnet wird, dann führt eine Verdrehung der Schraubenspindel 1 um einen vorgege benen Winkel β zu einem Vorschub x, der sich wie folgt ergibt:
10

χ = -E-B (1)

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Die von der Außenkante 3 der Schraubennut 2 im Frontaufriß gebildete Kurve läßt sich wie folgt ausdrücken: 15

y = R cosß = R cos—x (2)

Für die Innenkante 4 gilt entsprechend: y = r cosß = r cos^-x (3)

wobei R den Radius der Schraubenspindel 1 zwischen deren Längsachse und ihrer Umfangsflache und r den entsprechenden Radius zwischen der Längsachse und dem Boden der Schraubennut 2 bezeichnen.

Wenn xa und xb die x-Koordinaten eines durch die Höhe y., von der Längsachse der" Schraubenspindel 1 bestimmten Punkts der Außenkante 3 bzw. der Innenkante 4 bezeichnen, dann gibt die Differenz zwischen diesen Koordinaten (xa-xb) den Betrag der Unterschneidung bei der Höhe y.j (oder die Breite des unsichtbaren Teiles des Bodens der Schraubennut 2) an. Wenn 3a und ßb die entsprechenden Drehwinkel der genannten Punkte auf der Außenkante bzw. der Innenkante 4 ausgehend von der y-Achse um die

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Längsachse der Schraubenspindel 1 sind, dann läßt sich die Differenz (xa-xb) wie folgt ausdrücken:

xa-xb = ^(ßa-3b) (4)

0a und 3b sind dargestellt durch:
-1

0a = cos

- cos"^{1 r} *4

und ßh = cos"¹ Ϊ1

_.. r sin-2
= cos" —

-1 . θ

= cos sin-p-

Wenn die Gleichungen (5) und (6) in Gleichung (4) eingesetzt werden, erhält man folgende Gleichung:

r sin|. _₁

xa-xb = ^ cos —~-—r - cos sin-^ (7)

Aufgrund der durch die Gleichung (7) vorgegebenen Beziehung besitzt eine Schraubenspindel 6 nach der Erfindung eine Nut, wie sie als Beispiel in Fig. 3 gezeigt und mit 7 bezeichnet ist. Diese Nut 7 hat einen schmaleren Boden und geneigte .Seitenwände. Auf jeder Seite ist der Boden der Nut 7 um den mit L bezeichneten Betrag schmäler als die Nutoberseite. Der Betrag L ist durch folgende Beziehung gegeben:

. θ
_Λ r sin-»· __{1 o}

L > 3^[COs"¹ — g—± - cos ^Ί sin|] (8)

in der θ den Teilungswinkel zwischen den Abschnitten
einer geteilten Form bezeichnet. Wenn die Werte von L,

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ρ, R, r und θ die Gleichung (8) erfüllen, dann gibt es keine Unterschneidung, so daß die Schraubenspindel als Kunststofformkörper hergestellt werden kann. Mit 8 ist in Fig. 3 ein in die Nut 7 eingreifendes Schraubenstück

bezeichnet, das bei Drehung der Schraubenspindel 6 nach rechts oder links bewegt wird.

Die Nut 7 ist vorzugsweise so geformt, daß das Schraubenstück 8 keinernennenswerten Kraftkomponente in Vertikal-

'0 richtung ausgesetzt wird. Es ist daher günstig, daß die Seitenwände der Nut 7 einen geringen Neigungswinkel aufweisen. Der Neigungswinkel der Seitenwände kann dadurch verringert werden, daß eine sich aus einer größeren Anzahl von Abschnitten zusammensetzende Form verwendet wird oder dadurch, daß die Ganghöhe ρ der Schraubennut 7 verkürzt wird. Die letztere Möglichkeit ist vorzuziehen, da eine aus einer größeren Anzahl von Abschnitten zusammengesetzte Form einen komplizierten Aufbau eiufweist.

Es ist auch eine Schraubenspindel bekannt, die eine weitere Schraubennut aufweist, d.h. eine für den Vorschub eines Wagens und eine andere für die Rückholbewegung des Wagens. Die Rückholnut hat eine größere Ganghöhe, damit die Rückholgeschwindigkeit größer ist. Bei einer Schrau-

benspindel dieser Art ist es nötig, daß die Rückholnut ebenfalls die mit Gleichung (8) ausgedrückte Beziehung erfüllt.

Wenn die Rückholnut beispielsweise eine Ganghöhe von 25,4 mm bei einem Durchmesser der Schraubenspindel von 2R= 15 mm besitzt, dann weist die Nut einen Neigungswinkel α = 5 6,5° auf, wie dies in Fig. 4A bei 7a dargestellt ist, falls eine zweiteilige Form verwendet wird. Im Fall einer dreiteiligen Form ist der Neigungswinkel *5 der Nut α, = 35,9°, wie dies bei 7b in Fig. 4B gezeigt

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ist. Im Falle einer vierteiligen Form wird der Neigungswinkel der Nut α = 25,9^β gemäß 7c in Fig. 4C. Eine sechsteilige Form führt zu einem Neigungswinkel der Nut

von α-, = 16/7° gemäß 7d in Fig. 4D. 5

Eine geteilte Form für die Herstellung einer Schraubenspindel mit einer Vorschubnut und einer Rückholnut für einen Wagen setzt sich vorzugsweise aus einer Vielzahl von Abschnitten zusammen, die mit Ausnahme der entgegen-

'" gesetzten Enden der Nuten identisch geformt sind, so daß die Form im Aufbau so weit wie möglich vereinfacht werden kann. Diese Forderung kann dadurch erfüllt werden, daß die Ganghöhen der beiden Nuten geeignet ausgewählt werden und als Teilungslinien der Formabschnitte eine

'5 Vielzahl gerader Linien gewählt werden, die längs durch die Schnittpunkte der beiden Nuten laufen. Diese Anordnung führt zu einer geteilten Form einfachen Aufbaus mit einer Vielzahl von Abschnitten mit identischer Nutenkontur .

Eine diese Forderungen erfüllende Schraubenspindel ist in Fig. 5 gezeigt und mit 9 bezeichnet. Die Schraubenspindel 9 besitzt eine erste Nut für den Vorschub eines Wagens (der etwa mit einem dem Schraubenstück 8 in Fig.

entsprechenden Teil in die Nut eingreift) und eine zweite Nut für die Rückholbewegung des Wagens. Die Ganghöhe der zweiten Nut ist dreimal größer als diejenige der ersten Nut. Die Schnittpunkte der beiden Nuten liegen auf vier geraden Linien, die in Längsrichtung der Schrauben-

^" spindel 9 verlaufen und in deren Umfangsrichtung in einem Abstand von 90° angeordnet sind. Dies erlaubt die Verwendung einer sich aus vier Abschnitten zusammensetzenden Form. Wenn die zweite Nut bei einem Durchmesser der Schraubenspindel von 2R= 15 mm eine Ganghöhe von 25,4 mm hat

^ und der Teilungswinkel der vier Formabschnitte θ = 2ττ/4

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ist, dann entspricht die Form der Nut der bei 7c in
Fig. 4C gezeigten, und ihre Seitenwände haben einen Neigungswinkel von α = 25,9°. Diese Form setzt den Wagen
keiner nennenswerten Vertikalkraft aus.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, jedoch kann abweichend davon eine Form verwendet werden, die sich aus einer anderen Anzahl von Abschnitten zusammensetzt oder eine Nut

•0 mit einer anderen Ganghöhe bildet, solange die Gleichung (8) erfüllt ist. Wenn eine Schraubenspindel andere Mittel als eine Nut für die Rückholbewegung eines Wagens aufweist, erfüllt die Vorschubnut die Gleichung (8). Eine anders geformte Nut ist bei 6¹C in Fig. 6 gezeigt. Sie besitzt

einen im Querschnitt bogenförmigen Boden, in die Nut greift ein Wagen 10 mit einem Vorsprung 10a ein, dessen Umfang
derjenigen der Nut 6'c im wesentlichen komplementär ist. Es ist auch möglich, eine Form zu verwenden, die längs
Linien geteilt ist, die um 45° um die Längsachse der

Schraubenspindel versetzt von den Linien sind, die durch die Schnittpunkte der Nuten laufen.

Claims

BLUMBACK ..WESER · BcRGSN · KRAMER ο Ix ZWIRNER. HOFFMANN 0^1 EUROPEAN PATENT AHORNEYS IN MÖNCHEN R. KRAMER DlPL-ING. PATENTANWALT W. WESER DIPL-PHYS. DR. RER. NAT. PATENTANWALT E. HOFFMANN DIPL-ING. PATENTANWALT IN WIESBADEN P. G. BLUMBACH DIPL-ING. PATENTANWALT P. BERGEN PROFESSOR DR. 3UR. DIPL.-ING. G. ZWIRNER DIPL-ING. DIPL.-W-ING. PATf N'ANWAL Seikosha Co., Ltd. Tokyo, Japan 84/8757 Ho/ae Schraubenspindel Patentansprüche

1. Schraubenspindel (6) zur Bewegung eines Kopfes, die in ihrer Umfangsflache eine Schraubennut (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 6'c) aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenspindel aus Kunststoff gegossen ist und nach-

5 stehende Beziehung erfüllt:

L > -E- f 360

cos"¹ - sin R

- cos"¹ sin i

10 mit ρ: Ganghöhe der Nut;

R: Radius der Schraubenspindel;

r: Radius der Schraubenspindel zwischen ihrer Längsachse und dem Boden der Nut;

Θ: Teilungswinkel der Gußformabschnitte; und L: halbe Differenz der Breite zwischen der Nutoberseite und dem Boden der Nut, wobei der Boden der Nut schmaler als die Oberseite der Nut ist.

2. Schraubenspindel nach Anspninh 1 , <i c k «· η w ν. ν i c h ^O η c; t duich eine zweite Nut zur Rückholung eines mit der Schraubenspindel im Eingriff stehenden Wagens, während die erste Nut zum Vorschub des Wagens vorgesehen ist, wobei die Ganghöhe der zweiten Nut dreimal so groß wie die der ersten

Nut ist und die Gußform in vier Abschnitte längs vier Linien unterteilt ist, die durch die Schnittpunkte der ersten und der zweiten Nut verlaufen.

3. Schraubenspindel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Nut zur Rückholung eines mit der Schraubenspindel im Eingriff stehenden Wagens, während die erste Nut zum Vorschub des Wagens vorgesehen ist, wobei die Ganghöhe der zweiten Nut dreimal so groß wie die der ersten Nut ist und die Gußform in vier Abschnitte längs vier Linien unterteilt ist, die jeweils in der Mitte zwischen zwei benachbarten von vier Linien liegen, welche durch die Schnittpunkte zwischen der ersten und der zweiten Nut verlaufen.