DE3701568A1 - Gewindetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gewindetrieb, wie er ent­ sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die DE-PS 19 51 080 bekanntgeworden ist.

Beim bekannten Gewindetrieb (s. DE-PS 19 51 080, Fig. 2-4) ist die Gewindemutter relativ zum Muttergehäuse begrenzt umfangsbeweglich. Dieses wird mit einem gewindemutterseitig radial vorstehenden Fortsatz erreicht, welcher in einen mutter­ gehäuseseitigen Kulissenschlitz begrenzter Umfangslänge ein­ greift. In der jeweiligen Bewegungsendlage des eine selbst­ hemmende Gewindeanordnung aufweisenden Gewindetriebes sind zudem innenstirnseitig zwischen Muttergehäuse und Gewinde­ mutter reibungsarme unelastische Verbindungselemente vor­ gesehen, welche am Ende einer jeden Schub- und Zugbewegung zwar eine begrenzte umfängiche Relativbewegung zwischen Gewindemutter und Muttergehäuse zulassen, andererseits aber eine Gewindeverklemmung verhindern. Die beidendige Federab­ stützung der Gewindemutter innerhalb des Muttergehäuses (s. DE-PS 19 51 080, Sp. 4, Zeilen 31-48; Sp. 6, Zeilen 4-6) besteht aus starken und derart vorgespannten Tellerfedern, daß nur sehr große, die Kräfte des gewindespindelseitigen Antriebs­ momentes übersteigende äußere Kräfte (insbesondere schlag­ artige äußere Belastungen) abgefangen werden können, um so eine Beschädigung des Gewindetriebes zu verhindern.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Ge­ windetrieb (DE-PS 19 51 080) dieser Gattung, liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Gewindetrieb baulich derart umzugestalten, daß er außer einer Schub- und Zugfunktion noch weitere Bewegungsfunktionen übernehmen kann. Diese Aufgabe ist entsprechend dem Kennzeichenteil des Patent­ anspruchs 1 gelöst worden. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorteilhafte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gewindetriebes sei anhand zweier erfindungsgemäßer Ausführungs­ beispiele erläutert, die in der einzigen Zeichnung dargestellt sind.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Ge­ windetrieb, welcher hinsichtlich seiner Darstellung durch die Längsmittelebene x in ein Ausführungsbeispiel 10 A und 10 B unterteilt ist. Soweit bei der Beschreibung der Gewinde­ triebe 10 A und 10 B baugleiche oder doch zumindest im wesent­ lichen funktionsgleiche Teile auftreten, sind diese mit iden­ tischen Bezugsziffern versehen.

Der Gewindetrieb 10 A, 10 B weist ein kreiszylindrisches Außengehäuse 11 auf, dessen Zylindermantel mit 12 und dessen beide endseitige Stirndeckel mit 13 (vorderer Stirndeckel) und mit 14 (hinterer Stirndeckel) bezeichnet sind.

Das Außengehäuse 11 ist auf nahezu seiner gesamten Axial­ länge von einer Gewindespindel 15 zentral durchsetzt, welche mit dem Innengewinde einer Gewindemutter 16 in Wirkeingriff steht. Die Gewindespindel 15 ist entsprechend den Bewegungs­ pfeilen u reversierbar drehangetrieben, ansonsten aber axial unverschieblich gegenüber dem Außengehäuse 11 drehgelagert.

Die Gewindemutter 16 der Gewindetriebe 10 A, 10 B ist mittels je eines radial aus ihr hervorragenden Fortsatzes 17 dadurch undrehbar gehalten, daß dieser Fortsatz 17 mit mög­ lichst geringem Umfangsspiel in einen sich entlang der Axial­ richtung a erstreckenden Kulissenschlitz 18 eingreift, welcher jeweils mit Mantel 19 eines rotationssymmetrischen Mutter­ gehäuses 20 vorgesehen ist. Es sei vorab gesagt, daß die erforderliche drehsichere Halterung des Muttergehäuses 20 in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt jedoch anhand der später folgenden Erläuterungen ohne weiteres vorstellbar ist.

Im Axialabstand auf der Außenmantelfläche 21 des Mutter­ gehäuses 20 sind zwei axial voneinander distanzierte Halte­ ringe 22, 23 befestigt, welche einander entgegenweisende umfangsverteilte Magnetkörper 24, 61 mit je einer ebenen Polschuhfläche 25, 43 tragen. Mit den Polschuhflächen 25, 43 wirken jeweils ebene, den Polschuhflächen 25, 43 flächen­ parallele Anschlagflächen 26, 27 einer kreisringförmigen magnetischen Stahlscheibe zusammen, welche ein Getriebeteil 28 bildet.

Das Getriebeteil 28 ist entlang der Axialrichtung a relativ zum Muttergehäuse 20 verschieblich angeordnet.

Zweckmäßig ist das Getriebeteil 28 mit enger Toleranz auf der Außenmantelfläche 21 des Muttergehäuses 20 gleit- oder wälzgelagert. Im vorliegenden Falle ist eine Gleitlager­ buchse 29 vorgesehen. Mit dem Getriebe 28 zug- und druck­ fest sowie unverdrehbar verbunden sind entweder umfangsverteilt zueinander angeordnete Tragstangen 30 (Gewindetrieb 10 B) oder aber ein kreisförmiger Rohrabschnitt 31. Mit den vorderen Bereichen der Tragstangen 30 oder des Rohrabschnittes 31 ist eine Tragscheibe 32 fest verbunden, in welcher entweder das innere Ende eines in Schubrohr-Ausfahrrichtung V nach vorn ragenden rohrförmigen Trägers 33 (Gewindetrieb 10 A) oder die inneren Enden von ebenfalls in Richtung V nach vorn ragenden Führungsstangen 35 eines im wesentlichen aus letzteren be­ stehenden Stangenträgers 34 befestigt sind.

Im vorderen Deckel 36 des Muttergehäuses 20 ist jeweils das rückwärtige Ende eines Schubrohres 37 (Gewindetrieb 10 A) bzw. 38 (Gewindetrieb 10 B) angeordnet.

Die Schubrohre 37, 38 sind mittels je eines Gleitlagers 39 in der Tragscheibe 32 gelagert.

Beim Ausführungsbeispiel 10 A ist das vordere Ende des Schubrohres 37 über ein Gleitlager 40 innen im rohrförmigen Träger 33 gleitgelagert. Beim Ausführungsbeispiel 10 B ist das Schubrohr 38 mittels eines Gleitlagers 41 im vorderen Stirndeckel 13 des Außengehäuses 11 selbst gleitgelagert. Auch für die Führungsstangen 35 ist im vorderen Stirndeckel 13 eine entsprechende (z. B. staubdichte) Lagerung, insbesondere Gleitlagerung 42, vorgesehen.

Die Funktion der Gewindetriebe 10 A, 10 B ist folgende:

Es soll zunächst davon ausgegangen werden, daß die in Schubrohr-Ausfahrrichtung V weisenden Anschlagflächen 26 des Getriebeteils 28 satt an den der Ausfahrrichtung V entgegen­ weisenden Anschlagflächen (Polschuhflächen 25) anliegen. Nur der Deutlichkeit der Darstellung halber wurde in der Zeichnung eine satte Anlage der Flächen 26, 25 aneinander nicht gezeigt. Wenn nun die Gewindespindel 15 eine Drehbewegung erfährt, bewegt sich die Gewindemutter 16 z. B. in Richtung V. Hierbei drückt die Gewindemutter 16 mit ihrer vorderen Stirnseite gegen eine Schraubendruckfeder 44 (Gewindetrieb 10 A) bzw. 45 (Gewindetrieb 10 B). Die Schraubendruckfeder 44 stützt sich an einem Ringsteg 46 des Muttergehäuses 20 ab, während sich die axial länger ausgebildete Schraubendruckfeder 45 innenseitig des vorderen Muttergehäuse-Deckels 36 abstützt.

Die Schraubendruckfedern 44, 45 sind so stark ausgebil­ det, daß sie die in Richtung V wirkende Schubkraft der Gewinde­ mutter 16 ohne weiteres auf das Muttergehäuse 20 übertragen können, so daß letzteres nach vorn in Richtung V wandert.

Bewegungseinheitlich mit dem Muttergehäuse 20 in Richtung V werden ebenfalls die Schubrohre 37, 38 sowie - durch das Getriebeteil 28 - die Bauteile 30, 31, 32, 33, 35 bewegt. Und zwar ist das Getriebeteil 28 über die Magnethaftung zwischen den Flächen 25, 26 zugfest angebunden.

Das Muttergehäuse 20 ist undrehbar gehalten. Dieses kann bei der Ausführungsform 10 A beispielsweise dadurch erfolgen, daß der drehfest am Muttergehäuse 20 angeordnete Haltering 22 mit einer Axialfeder in einer innenseitig des Rohrabschnittes 31 eingearbeiteten Axialnut gleitet. Bei der Ausführungsform 10 B können außen am Haltering 22 nach außen offene Gleitklauen vorgesehen sein, die auf den Tragstangen 30 reiten. Als weitere Verdrehsicherung kann eine axiale Nut/Feder-Gleit­ führung zwischen der Innenfläche des Zylindermantels 12 und der Tragscheibe 32 dienen. Andererseits kann eine Verdreh­ sicherung zwischen den Führungsstangen 35 und den Gleitlagern 42 des drehfest am Zylindermantel 12 angeschlossenen Deckels 13 erfolgen.

Die vorerwähnte zugfeste Ver- bzw. Anbindung zwischen den Flächen 25, 26 wird erst dann aufgehoben, wenn der in Richtung V weisende äußere Anschlag 47 (vordere Stirnfläche der Trag­ scheibe 32) gegen den von einer Gummischeibe 48 gebildeten Gegenanschlag 49 stößt. Da die Drehbewegung der Spindel 15 zunächst aber noch bis zur Abschaltung des motorischen An­ triebs anhält, kann sich die Gewindemutter 16 gemeinsam mit dem Muttergehäuse 20 noch so lange weiter in Richtung V bewegen, bis die rückwärtige Anschlagfläche 27 des Getriebe­ teils 28 gegen die in Richtung V weisenden Polschuhflächen 43 der hinteren Magnetkörper 61 anschlagen.

Der aus der Zeichnung ersichtliche Abstand zwischen den Flächen 27 und 43 bildet also das Maß der axialen Relativ­ bewegung zwischen den schubrohrseitigen Antriebsenden 50 A (Gewindetrieb 10 A) und 50 B (Gewindetrieb 10 B) einerseits und den trägerseitigen Antriebsenden 51 A (Gewindetrieb 10 A) und 51 B (Gewindetrieb 10 B) andererseits.

Die vorbeschriebene axiale Relativbewegung zwischen den Antriebsenden 50 A, 50 B einerseits und 51 A und 51 b anderer­ seits kann nun dazu dienen, zwei Antriebspunkte einer anzu­ treibenden Arbeitseinheit am Ende einer Vorschubbewegung in Richtung V unabhängig von einem ortsfesten Widerlager auf­ einanderzu oder (nach entsprechender Hebelumlenkung) vonein­ anderweg zu bewegen. Es können dies beispielsweise die beiden Antriebspunkte einer Zange sein, welche nach Beendigung einer Vorschubbewegung in Richtung V einen Gegenstand erfassen und - nach Umkehr des Antriebsdrehsinns der Gewindespindel 15 - entgegen der Richtung V, und zwar in Richtung R (Schubrohr- Einfahrrichtung), zurückfahren soll.

Bei der Rückzugsbewegung in Richtung R lägen - wie bereits erwähnt - die Anschlagflächen 27 an den Polschuh­ flächen 43 unter Bildung einer lösbaren zugfesten Verbindung an. Diese lösbare zugfeste Magnethaftung muß selbst­ verständlich bezüglich der Schubrohr-Einfahrrichtung R oder bezüglich der Schubrohr-Ausfahrrichtung V größer sein als die erforderliche Vorschubkraft.

Die Rückzugsbewegung in Richtung R wird dadurch beendet, daß die äußeren Anschläge 52 eines Flanschbauteils 62 (welches an 33 bzw. an 35 befestigt ist) gegen die von Gummischeiben 53 gebildeten zugeordneten Gegenanschläge 54 stößt. Hiernach läuft die Gewindemutter 16 gemeinsam mit dem Muttergehäuse 20 um eine Reststrecke so lange weiter in Richtung R, bis wiederum die Flächen 25 und 26 aneinanderliegen, während zugleich der motorische Antrieb abschaltet. Auf diese Weise wird wieder der Betriebszustand erreicht, wie in der Zeichnung dargestellt.

Ergänzend bleibt noch zu erwähnen, daß analog zu den links im Bild dargestellten Schraubendruckfedern 44, 45 auch rechts innerhalb des Muttergehäuses 20 Schraubendruckfedern 55, 56 vorgesehen sind.

Bei der zuletzt beschriebenen Rückzugsbewegung in Richtung R entsteht selbstverständlich auch wiederum durch den Resthub der Gewindemutter 16 nach rechts in Richtung R eine Relativbewegung, die wiederum eine Relativbewegung zwischen den Antriebsenden 50 A, 50 B einerseits und 51 A, 51 B anderer­ seits bedeutet. Auch durch diese Relativbewegung wird eine Bewegung zweier Antriebspunkte unabhängig von einem ortsfesten Widerlager abgeleitet, beispielsweise für den Antrieb (Er­ greifen oder Öffnen) einer Zange.

Eine besondere Eigenart der dargestellten Ausführungs­ formen 10 A und 10 B besteht noch darin, daß die Relativbewegung zwischen den Antriebsenden 50 A, 50 B einerseits und 51 A und 51 B andererseits durch Pufferfedern 57 (10 A) bzw. 58 (10 B) abgefedert sein kann. Diese Abfederung ist dann zweckmäßig, wenn der aus der Relativbewegung zwischen den Antriebsenden resultierende Bewegungshub nicht voll ausgenutzt wird, anderer­ seits jedoch eine gewisse Schließkraft (z. B. beim zangen­ förmigen Ergreifen kleinerer Gegenstände) erreicht werden soll.

Ergänzend erwähnt werden muß auch noch, daß der insbe­ sondere elektromotorische Drehantrieb der Gewindespindel 15 abgeschaltet wird, sobald die Anschläge 27 und 43 bzw. 25 und 26 gegeneinanderlaufen. Eine anwendbare Abschaltvor­ richtung ist beispielsweise bekannt aus der DE-PS 22 09 001. Damit beim Gegeneinanderfahren der Anschläge 27, 43 und 25, 26 keine Beschädigung der ineinandergreifenden Gewindeteile eintritt, wird das Schwungmoment der treibenden Gewindespindel 15 über die Schraubendruckfedern 44, 45 bzw. 55, 56 abge­ fangen. Das Schwungmoment ist hierbei größer als die Rückstell­ kraft dieser Schraubendruckfedern im Unterschied zum Gegen­ stand der eingangs erwähnten DE-PS 19 51 080.

Zu erwähnen bleibt auch noch, daß die Pufferfeder 58 bei dem Ausführungsbeispiel 10 B zwischen einem äußeren Gleit­ puffer 59 und einem Anschlag (Anschlagring 60) des Schubrohres 38 angeordnet ist, während beim Ausführungsbeispiel 10 A das Schubrohr 37 selbst mit seinem rückwärtigen Ende innerhalb des vorderen Muttergehäusedeckels 36 begrenzt gleitverschieblich mit seinem inneren Schubrohrflansch 63 entgegen der Rückstell­ kraft einer Pufferfeder 57 abgestützt ist, deren rückwärtiges Ende sich wiederum an dem Ringsteg 46 abstützt.

Claims (18)

1. Gewindetrieb mit einer in einem Außengehäuse axial unverschieblich gelagerten drehantreibbaren Gewindespindel, welche sich mit einer Gewindemutter in Wirkeingriff befindet, wobei die Gewindemutter von einem Muttergehäuse umgriffen sowie in diesem beidendig in Axialrichtung federnd abgestützt und mittels eines in einen muttergehäuseseitigen Kulissen­ schlitz eingreifenden radial nach außen ragenden Fortsatzes relativ zum Muttergehäuse drehgesichert ist, an welchem ein die Gewindespindel koaxial umgebendes Schubrohr angebracht ist, welches das Außengehäuse stirnseitig durchsetzt und dessen freier äußerer Bereich ein Antriebsende bildet, dadurch gekennzeichnet, daß außenumfangsseitig des Muttergehäuses (20) zwischen zwei axial voneinander distanzierten Anschlägen (25, 43) ein Getriebeteil (28) beweglich angeordnet und bei je­ weiliger Anlage an den Anschlägen (25, 43) alternativ mit diesen lösbar zugfest verbunden ist, daß mit dem Getriebeteil (28), diesem in Schubrohr-Ausfahrrichtung (V) vorgelagert, Außenanschläge (47; 52) zug- und druckfest verbunden sind, denen wiederum in Schubrohr-Ausfahrrichtung (V) vorgelagerte außengehäuseseitige Gegenanschläge (49; 54) zugeordnet sind, daß mit dem Getriebeteil (28) ein stirnseitig (bei 13) durch das Außengehäuse (11) nach außen ragender Träger (33; 34) zug- und druckfest verbunden ist, dessen freier äußerer Bereich ebenfalls ein Antriebsende (51 A, 51 B) bildet, daß sich der muttergehäuseseitige Kulissenschlitz (18) im wesentlichen axial (in Richtung a) erstreckt und daß die jeweilige Rück­ stellkraft der beidseitigen Federabstützung (44, 55; 45, 56) der Gewindemutter (16) vom gewindespindelseitigen Antriebs­ moment (bei 15) überwindbar ist und daß von der Relativ­ bewegung zwischen schubrohrseitigem (50 A; 50 B) und träger­ seitigem Antriebsende (51 A; 51 B) eine Antriebsbewegung ableit­ bar ist.

2. Gewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (25, 43) von Magneten (24, 61) gebildet sind und das Getriebeteil (28) aus magnetischem Werkstoff besteht.

3. Gewindetrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete Permanentmagnete (24, 61) sind.

4. Gewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeteil eine Scheibe (28) ist.

5. Gewindetrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeteil eine das einen Kreisquerschnitt auf­ weisende Muttergehäuse (20) umgebende kreisringförmige Scheibe (28) ist.

6. Gewindetrieb nach Anspruch 4 oder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeteil (28) auf der Außenmantelfläche (21) des Muttergehäuses (20) eng toleriert bewegungsgelagert ist.

7. Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungslagerung aus einem Gleitlager (29) besteht.

8. Gewindetrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungslagerung aus einem Wälzlager besteht.

9. Gewindetrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerung des Getriebeteils von einer Kugelbüchse gebildet ist.

10. Gewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem scheibenförmigen Getriebeteil (28) und einer diesem in Schubrohr-Ausfahr­ richtung (V) vorgelagerten Tragscheibe (32) ein aus mehreren einander parallelen umfangsverteilt zueinander angeordneten Stangen (30) oder aus einem Rohrabschnitt (31) bestehendes Verbindungsteil vorgesehen ist.

11. Gewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (34) mehrere einander parallele umfangsverteilt zueinander angeordnete Stangen (35) aufweist, deren innere Enden in der Tragscheibe (32) und deren äußere Enden an einer Flanschscheibe (62) befestigt sind.

12. Gewindetrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (33) aus einem Rohr besteht, dessen inneres Ende an der Tragscheibe (32) befestigt ist.

13. Gewindetrieb nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Getriebeteil (28) zuge­ ordneten Außenanschläge von in Schubrohr-Ausfahrrichtung (V) nach außen und von in Schubrohr-Einfahrrichtung nach innen weisenden Flächenbereichen (47, 52) von Tragscheibe (32) und Flanschbauteil (62) gebildet sind.

14. Gewindetrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die mit den Außenanschlägen (47, 52) zusammen­ wirkenden Gegenanschläge stirnseitig innen (bei 40) und stirn­ seitig außen (bei 54) des Außengehäuses (11) vorgesehen sind.

15. Gewindetrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gegenanschläge (49, 50) von einem entropie­ elastischen Werkstoff, wie z. B. von Gummi oder von Kunststoff, gebildet sind.

16. Gewindetrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schubrohrseitige Antriebsende (50 A, 50 B) in Schubrohr-Einfahrrichtung (R) und entgegen der Rückstellkraft einer gesonderten Feder (Pufferfeder 57; 58) begrenzt axial verschieblich ist.

17. Gewindetrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die gesonderte Feder (58) außerhalb des Außengehäuses (11) zwischen einem das schubrohrseitige Antriebsende (50 B) bildenden axialverschieblichen Bauteil (Gleitpuffer 59) und dem Schubrohr (38) selbst vorgesehen ist.

18. Gewindetrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß die gesonderte Feder (57) innerhalb eines schubrohr­ nahen Bereichs (bei 36) des Muttergehäuses (20) zwischen einem der Schubrohr-Ausfahrrichtung (V) entgegengesetzten Schubrohr­ flansch (63) und einem hiervon in Schubrohr-Einfahrrichtung (R) distanzierten muttergehäuseseitigen Stützsteg (46) ange­ ordnet ist, wobei das Schubrohr (37) innerhalb der Mutter­ gehäuse-Stirnseite (36) begrenzt axialverschieblich gelagert ist.