DE3909513A1 - Linearvorschubmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gerad- oder Linearvorschub­ mechanismus für Gerad- oder Linearvorschubbewegung in verschiedenen Maschinen, wie Werkzeugmaschinen, allge­ meinen Industrie- oder Fertigungsmaschinen, Arbeitsauto­ maten und Meßgeräten.

Bisherige Linearvorschubmechanismen sind z.B. im offen­ gelegten JP-Gm 86-61 362 und in JP-OS 87-2 00 016 beschrie­ ben. Diese Mechanismen sind nachstehend anhand der Fig. 4(a) und 4(b) erläutert.

Beim Mechanismus nach Fig. 4(a) ist ein auf ein Führungs­ element a aufgesetztes und dieses umgreifendes Bewegungs­ element c mittels eines Linearbewegungs-Lagermechanismus b geführt, wobei ein Mutter- oder Innengewindeabschnitt d einer Kugel(umlauf)spindel (ball screw) neben oder über dem Bewegungselement c angeordnet ist. In den Innengewinde­ abschnitt d ist eine Schraubspindel e eingeführt, bei deren Drehung der Innengewindeabschnitt d und (damit) das Bewegungselement c über den Lagermechanismus b längs des Führungselements a verschoben werden.

Beim Mechanismus nach Fig. 4(b) sind auf beiden Seiten eines Bewegungselements c mit einem Mutter- oder Innen­ gewindeabschnitt d einer Kugel(umlauf)spindel Führungs­ elemente a und a′ vorgesehen, während zwischen dem Be­ wegungselement c und den Führungselementen a und a′ auf beiden (gegenüberliegenden) Seiten Linearbewegungs-Lager­ mechanismen b und b′ angeordnet sind. Durch Drehen einer in den Innengewindeabschnitt d eingreifenden Gewinde- Schraubspindel e wird das Bewegungselement c längs der beiderseits angeordneten Führungselemente a und a′ ver­ schoben.

Da jedoch das (die) den Linear-Lagermechanismus b bilden­ de(n) Führungselement(e) a und die Schraubspindel e ge­ trennt an voneinander entfernten Stellen eingebaut sind, sind diese bisherigen Mechanismen mit zahlreichen Problemen behaftet; beispielsweise ist dabei die Zahl der Einzel­ teile groß, die Herstellung erfordert einen großen Arbeits­ zeitaufwand, Montagegenauigkeit, wie Parallelität, ist schwierig zu erreichen, und der vom Vorschubmechanismus eingenommene Raum ist groß.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines ver­ besserten Linearvorschubmechanismus, der eine kleine Zahl von Einzelteilen aufweisen, sich mit geringerem Zeitauf­ wand und mit höherer Montagegenauigkeit herstellen lassen und einen geringeren Raumbedarf aufweisen soll.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(a) und 1(b) einen Querschnitt bzw. einen Längs­ schnitt durch Hauptteile eines Linearvor­ schubmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2(a) und 2(b) perspektivische Darstellungen von Hauptteilen eines Führungselements und eines Bewegungselements oder bewegbaren Elements,

Fig. 3(a) und 3(b) einen Querschnitt bzw. einen Längs­ schnitt durch Hauptteile bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4(a) und 4(b) Querschnittansichten bisheriger Linear­ vorschubmechanismen.

Die Fig. 4(a) und 4(b) sind eingangs bereits erläutert worden.

Die in den Fig. 1(a) und 1(b) dargestellte Ausführungs­ form umfaßt ein Führungselement 1 und ein auf dieses auf­ gesetztes und dieses umgreifendes, durch einen Linear(be­ wegungs)-Lagermechanismus 2 verschiebbar geführtes Be­ wegungselement oder bewegbares Element 3, wobei eine einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisende Ausnehmung 5 sowie halbkreisförmige Nuten bzw. Halbgewindegänge 5 b, die zusammen eine voll kreisförmige, sich in Bewegungsrichtung erstreckende Bohrung 4 bilden, jeweils in den einander zugewandten Abschnitten von Führungselement 1 und beweg­ barem Element 3 ausgebildet sind. Eine Schraubspindel 6 in Form einer Kugel(umlauf)spindel (ball screw) ist in die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Bohrung 4 eingesetzt. Die halbkreisförmigen Nuten oder Halbgewinde­ gänge 5 b des bewegbaren Elements 3 sind mit einer mit (einer) wendelförmigen Nut oder Gewindegängen 7 der Schraubspindel 6 korrespondierenden Nutfläche 8 ver­ sehen. Die halbkreisförmige Ausnehmung 5 a im Führungs­ element 1 ist mit einer glatten (bzw. ununterbrochenen) Fläche 9 versehen. Das bewegbare Element 3 ist ferner mit einem mit den beiden Enden der Nutfläche 8 kommunizieren­ den Umlaufdurchgang 11 für Kugeln 10 versehen.

Die Ausführungsform nach den Fig. 3(a) und 3(b) umfaßt ein Führungselement 1 und ein auf dieses aufgesetztes und dieses umgreifendes, durch einen Linear-Lagermecha­ nismus 2 verschiebbar geführtes bewegbares Element 3. Dabei sind eine einen halbkreisförmigen Querschnitt be­ sitzende Ausnehmung 5 a und einen halbkreisförmigen Quer­ schnitt besitzende Nuten oder Halbgewindegänge 5 b, die zusammen eine sich in Bewegungsrichtung erstreckende, einen voll kreisförmigen Querschnitt aufweisende Bohrung 4 festlegen, in den jeweiligen, einander zugewandten Ab­ schnitten von Führungselement 1 und bewegbarem Element 3 ausgebildet. In die kreisförmige Bohrung 4 ist eine Schraub­ spindel 12 eingesetzt. Die halbkreisförmigen Nuten oder Halbgewindegänge 5 b des bewegbaren Elements bilden einen einem Außengewinde 13 der Schraubspindel 12 entsprechen­ den Innengewindeabschnitt 14, während die halbkreisförmige Ausnehmung 5 a im Führungselement 1 eine glatte Fläche 15 aufweist.

Wenn bei der Ausführungsform nach den Fig. 1(a) und 1(b) die Schraubspindel 6 gedreht wird, drücken die in den Gewindegängen 7 sitzenden Kugeln 10 an die Halbgewinde­ gang- oder Nutfläche 8 des bewegbaren Elements 3 an, so daß dieses z.B. gemäß Fig. 1(b) nach links verschoben wird. Die Kugeln 10 werden dabei längs der Gewindegänge 7 entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 3 verlagert, wobei sie in den Umlaufdurchgang 11 an dessen rückseitigem Einlaß eintreten, sich nach vorn verlagern und sodann am vorderseitigen Auslaß wie­ der in den Raum zwischen dem Gewindegang 7 und der Halb­ gewindegang- oder Nutfläche 8 eingeführt werden. In den halbkreisförmigen Nuten bzw. Halbgewindegängen 5 b be­ aufschlagen die Kugeln 10 bei ihrer Bewegung die Nut­ fläche 8 mit einem Druck, um das bewegbare Element 3 zu verschieben. In der halbkreisförmigen Ausnehmung 5 a rollen die Kugeln 10 dagegen einfach auf der glatten Fläche 9 ab, ohne irgendwie auf das Führungselement 1 zu wirken, so daß der Antrieb (oder die Mitnahme) des bewegbaren Elements 3 durch die Schraubspindel 6 über die Kugeln 10 nicht behindert wird. In der halbkreisförmigen Ausnehmung 5 a werden die Kugeln 10 an einem Austritt aus den Gewinde­ gängen der Schraubspindel 6 gehindert, und sie werden da­ bei auf beschriebene Weise in Umlaufbewegung gehalten. Bei einer Drehung der Schraubspindel 6 in Gegenrichtung laufen die Vorgänge in entgegengesetzter Richtung ab und wird das bewegbare Element 3 gemäß den Fig. 1(a) und 1(b) nach rechts verschoben. Dieses Element 3 wird somit durch die Schraubspindel 6 über die Kugeln 10 mittels des Lager­ mechanismus 2 in vorgesehener Weise längs des Führungs­ elements 1 geradlinig verschoben.

Wenn bei der Ausführungsform nach den Fig. 3(a) und 3(b) die Schraubspindel 12 gedreht wird, greift das Außenge­ winde 13 der Schraubspindel 12 mit Druckberührung mit dem Innengewindeteil 14 des bewegbaren Elements 3 unter Mit­ nahme desselben zusammen, während es die glatte Ausnehmungs- Fläche 15 des Führungselements 1 nicht berührt, so daß die Verschiebung ungehindert erfolgen kann. Das bewegbare Element 3 wird damit durch die Schraubspindel 12 unter der Führung durch den Linear-Lagermechanismus längs des Führungselements 11 geradlinig bzw. linear verschoben.

Die Linear-Lagermechanismen 2 sind nachstehend beschrie­ ben. Dabei sind jeweils längsverlaufende Nuten 16 a und 16 b in den einander gegenüberstehenden Abschnitten von Führungselement 1 und bewegbarem Element 3 ausgebildet, wobei das bewegbare Element 3 über zwischen die Nuten 16 a, 16 b eingefügte Lager-Kugeln 17 durch das Führungselement 1 verschiebbar geführt oder gelagert ist. Im Element 3 sind mit den beiden Enden der betreffenden Nuten 16 b in Verbindung stehende Umlaufdurchgänge 18 für die Kugeln 17 ausgebildet. Der Linear-Lagermechanismus 3 kann aber auch in anderer geeigneter Weise ausgestaltet sein.

Bei der beschriebenen Erfindung ist eine Schraubspindel in Form einer gewöhnlichen Schraub(gewinde)spindel oder einer Kugel(umlauf)spindel in eine kreisförmige Bohrung eingesetzt, die durch eine halbkreisförmige Ausnehmung (oder Halbbohrung) und Halbgewindegänge in den jeweiligen, einander zugewandten Abschnitten eines Führungselements bzw. eines bewegbaren Elements festgelegt ist. Das Füh­ rungselement zur Bildung des Linear-Lagermechanismus und die als Antriebselement dienende Schraubspindel sind da­ bei zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Im Vergleich zur bisherigen Konstruktion bietet die Erfindung damit die Vorteile, daß die Zahl der Einzelteile kleiner sein kann, der Fertigungszeitaufwand herabgesetzt ist, die Montage­ genauigkeit, wie Parallelität, einfach erreichbar ist und der vom Gesamtmechanismus eingenommene Raum kleiner sein kann.

Claims (2)

1. Linearvorschubmechanismus mit einem Führungselement und einem durch Linear(bewegungs)-Lagermechanismen verschiebbar geführten oder gelagerten bewegbaren Ele­ ment, das auf das Führungselement aufgesetzt ist und dieses umgreift, dadurch gekennzeichnet, daß in den einander zugewandten Abschnitten von Führungselement und bewegbarem Element jeweils (eine) einen halbkreis­ förmigen Querschnitt besitzende Ausnehmung bzw. Nuten oder Halbgewindegänge, die zusammen eine einen kreis­ förmigen Querschnitt besitzende, sich in Verschiebungs­ richtung erstreckende Bohrung festlegen, ausgebildet sind, in die kreisrunde Bohrung eine Schraubspindel in Form einer Kugel(umlauf)spindel eingesetzt ist, die im bewegbaren Element geformten Halbgewindegänge eine mit den Gewindegängen der Schraubspindel korrespon­ dierende Nutfläche aufweisen, die halbkreisförmige Ausnehmung im Führungselement eine glatte Fläche auf­ weist und das bewegbare Element mit einem eine Verbin­ dung zwischen den beiden Enden der Nutfläche herstel­ lenden Kugel-Umlaufdurchgang versehen ist.

2. Linearvorschubmechanismus mit einem Führungselement und einem durch Linear(bewegungs)-Lagermechanismen verschiebbar geführten oder gelagerten bewegbaren Ele­ ment, das auf das Führungselement aufgesetzt ist und dieses umgreift, dadurch gekennzeichnet, daß in den einander zugewandten Abschnitten von Führungselement und bewegbarem Element jeweils (eine) einen halbkreis­ förmigen Querschnitt besitzende Ausnehmung bzw. Nuten oder Halbgewindegänge, die zusammen eine einen kreis­ förmigen Querschnitt besitzende, sich in Verschiebungs­ richtung erstreckende Bohrung festlegen, ausgebildet sind, in die kreisrunde Bohrung eine Gewinde-Schraub­ spindel eingesetzt ist, die im bewegbaren Element aus­ gebildeten halbkreisförmigen Nuten oder Halbgewinde­ gänge einen mit dem Außengewinde der Schraubspindel korrespondierenden Innengewindeabschnitt bilden und die im Führungselement ausgebildete halbkreisförmige Ausnehmung eine glatte Fläche aufweist.