DE10108647C2 - Lagerartige Spindel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kugelmutter einer Kugelumlaufspindel, insbesondere eine Kugelmutter, die einen Lagerring aufweist, damit eine gegenseitige Drehung zwischen der Kugelmutter und dem Lagerring einen niedrigen Reibungswiderstand erreicht.

Die Kugelumlaufspindel kann auf Grund ihres kleinen Reibungswiderstands die Antriebskraft umgekehrt übertragen werden, d. h. die Drehkraft ist von der Kugelumlaufspindel eingegeben, worauf sie als axiale Antriebskraft der Spindel oder Kugelmutter umgewandelt wird. Die Kugelmutter macht eine Drehbewegung. Um den Reibungswiderstand beim Drehen der Kugelmutter herabzusetzen, ist ein schräges Kugellager zwischen der Kugelmutter und der Maschine vorgesehen. Da das schräge Kugellager die axiale Tragfähigkeit hat, kann die ursprüngliche Positionierfähigkeit der Maschine behalten werden. Die Maschine ist aber komplizierter und nimmt einen großen Raum ein.

In Fig. 6 ist eine verbesserte Gestaltung des Standes der Technik gezeigt. Die Spindel 1 ist an ihrem Außendurchmesser mit einer Kugelmutter 2 versehen. Zwischen der Spindel 1 und der Kugelmutter 2 sind Rollkugeln 3 vorgesehen. Ein Lagerring 5 ist am Außendurchmesser der Kugelmutter 2 angebracht, wobei je eine Lagerrille 21, 51 außen an der Kugelmutter 2 und innen an dem Lagerring 5 angeordnet ist. Zwischen der Lagerrille 21 der Kugelmutter 2 und der Lagerrille 51 des Lagerrings 5 sind Lagerkugeln 4 vorgesehen, damit die Kugelmutter 2 und der Lagerring 5 in einer Art des niedrigen Reibungswiderstands abgewälzt werden können. Der Lagerring 5 weist an seiner linken Seite einen Flansch 52 auf, der mit mehreren Schraublöchern 53 versehen ist. Der Flansch 52 und die Schraublöcher 53 dienen zur Erleichterung ihrer Verbindung mit dem Hauptteil der Maschine. Der Lagerring 5 ist daneben mit einem Abdichtungsring 8 versehen, um das Eintreten von Stäuben in die Lagerrille 21, 51 zu verhindern. Die Lagerkugeln 4 tragen eine erheblich große Axialbelastung. Der Außendurchmesser in der Nähe des Außendurchmessers der Lagerrille 21 der Kugelmutter 2 ist viel größer als der kleinste Außendurchmesser der Lagerrille 21, wodurch der Lagerring 5 bei der Montage der Lagerkugeln 4 von dem Mittelpunkt der Spindel 1 abweicht, worauf die Lagerkugeln 4 von dem größten Zwischenraum der Lagerrillen 21, 51 in die zwei Lagerrillen 21, 51 eingesetzt werden, wobei die gesamte Anzahl der Lagerkugeln 4 ca. zwei Drittel beim Vollfüllen beträgt. Da die Anzahl der Lagerkugeln 4 weniger ist, muss die Tragkraft herabgesetzt werden. Daher muss der Außendurchmesser der Lagerkugeln 4 vergrößert werden, um die Last tragen zu können. Darüber hinaus weist diese Ausführungsform noch zwei Nachteile auf. Der erste besteht darin, dass die Lagerkugeln mit kleinem Unterschied in ihrer Größe hergestellt sein müssen, um die Vorspannung der Lagerkugeln 4 ihrer Größe gemäß einzustellen, da die Herstellung der Lagerrillen 21, 51 keine genauen Toleranzen erreichen kann. Überdies ist es beim Ersetzen der Lagerkugeln 4 zeitaufwendig, um die Vorspannung zu verändern. Der zweite liegt darin, dass es schwierig ist, die Lagerkugeln 4 zu montieren, wenn sie die Vorspannung aufweisen.

In Fig. 7 ist eine verbesserte Gestaltung des Standes der Technik gezeigt. Der in Fig. 5 dargestellte Lagerring wird von einem Hauptlagerring 6, einem Nebenlagerring 7 und einem Vorspannungsring 9 ersetzt. Da der Vorspannungsring 9 von der Zusammensetzung trennbar ist, ist die Vorspannung dadurch einstellbar, dass der Vorspannungsring 9 dünner gerieben wird, ohne die Lagerkugeln durch solche mit unterschiedlichen Größen zu ersetzen. Die in Fig. 6 dargestellten anderen Nachteile bleiben jedoch unverbessert. Bei anderer Gestaltung kann der Vorspannungsring 9 aus zwei halbkreisförmigen Vorspannungsstücken bestehen. Bei der Montage werden die zwei Vorspannungsstücke abgenommen, während sich der linke und der rechte Lagerring in die Mitte verschieben, damit die Lagerrille mit Lagerkugeln 4 vollgefüllt werden kann, worauf die zwei Vorspannungsstücke wieder in die zwei Lagerringe eingesteckt werden. Da die zwei Vorspannungsstücke beim Verschieben in die Mitte einen ausreichenden Raum zur Aufnahme der Lagerkugeln 4 besitzt, muss der axiale Vorspannungsring 9 verdickt werden.

Unter dem Zustand, dass eine Vorspannung zwischen den zwei Lagerringen besteht, ist es aber schwierig, die dicken Vorspannungsstücke in einen engen Raum einzustecken. Darüber hinaus können die Vorspannungsstücke bei Anwendung der lagerartigen Spindel abfallen und somit die lagerartige Spindel defekt machen, da die Vorspannung durch Verschleißen von Lagerrillen herabgesetzt wird, die Maschine die Betriebsvibration herstellt oder die Teile über die Vorspannung hinaus überlastet sind.

Aus der DE 32 49 894 C2 ist ein Kugelspindeltrieb mit einer ein Außengewinde aufweisenden Schraubenspindel bekannt.

Aus der CH 406 747 ist bekannt die Flansche einer Kugelmutter mittels Schrauben mit einem Vorspannungsring zu verbinden.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, diese oben erwähnten Mängel zu vermeiden und eine lagerartige Spindel zu schaffen, die das Leistungsvermögen und die Stabilität der Produkte verbessert und die Schwierigkeit in der Herstellung reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine lagerartige Spindel, die die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmen; es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen lagerartigen Spindel;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Hauptlagerrings der lagerartigen Spindel von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Nebenlagerrings der lagerartigen Spindel von Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Vorspannungsrings der lagerartigen Spindel von Fig. 1;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen lagerartigen Spindel;

Fig. 6 eine Spindel des Standes der Technik; und

Fig. 7 eine weitere Spindel des Standes der Technik.

Bezugnehmend auf Fig. 1 weist die erfindungsgemäße lagerartige Spindel 1 eine schraubenförmige Laufbahn 11 auf, die außen mit einer Kugelmutter 2 versehen ist, die innen Rollkugeln 3 zwischen der Spindel 1 und der Kugelmutter 2 aufweist, damit die Spindel 1 in der Kugelmutter 2 abwälzbar ist. Die Kugelmutter 2 weist außen einen Lagerring auf, der aus einem Hauptlagerring 6, einem Nebenlagerring 7 und einem Vorspannungsring 9 besteht. Die Außenseite der Kugelmutter 2 und die Innenseite des Hauptlagerrings 6 und des Nebenlagerrings 7 sind mit jeweiligen Lagerrillen 21, 61, 71 versehen, wobei Lagerkugeln 4 je in der Lagerrille 21 der Kugelmutter 2 und in den Lagerrillen 61, 71 des Hauptlagerrings 6 und des Nebenlagerrings 7 aufgenommen sind, damit ein Wälzen des niedrigen Reibungswiderstands zwischen den Lagerringen 6, 7 und der Kugelmutter 2 erreichbar ist. Der Hauptlagerring 6 weist einen Flansch 65 auf, während der Nebenlagerring 7 mit einer entsprechenden Ausnehmung 75 versehen ist, damit die zwei Lagerringe 6, 7 fester verbindbar sind und deren Zusammensetzen vereinfacht ist. Die Lagerringe sind links und rechts je mit einem Abdichtungsring 8 versehen, um das Eintreten von Stäuben in die Lagerrille zu verhindern. Der Vorspannungsring 9 kann auch in zwei halbkreisförmige Ringe aufgeteilt sein. Bei Montage der Lagerkugel 4 kann der Hauptlagerring 6 nach links verschoben werden. Nachdem die Lagerkugeln 4 in die Lagerrille 21 eingesetzt wurden, wird der Hauptlagerring 6 an die ursprüngliche Stelle zurückgeschoben. Um die Lagerkugel in den Nebenlagerring 7 einzusetzen, muss der Nebenlagerring 7 nach rechts verschoben werden. Wenn die Lagerkugeln 4 in die dem Nebenlagerring 7 entsprechende Lagerrille 21 eingesetzt sind, wird der Nebenlagerring 7 in die ursprüngliche Stellung zurückgeschoben. Da die Lagerringe und die Lagerkugeln in lockerer Verbindung stehen, ist es sehr leicht, die Lagerkugeln 4 einzusetzen und die Lagerringe zu bewegen.

In den Fig. 2 bis 4 sind der Hauptlagerring 6, der Nebenlagerring 7 bzw. der Vorspannungsring 9 der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht dargestellt. Der Hauptlagerring 6 und der Nebenlagerring 7 sind jeweils mit einem Flansch 62, 72 versehen. Der Flansch 72 des Nebenlagerrings 7 und der Vorspannungsring 9 weisen jeweils Schraublöcher 73, 91 auf, während der Flansch 62 des Hauptlagerrings 6 Schraublöcher 63 besitzt. Die Lagerringe können mittels Fixierschrauben an dem Hauptteil der Maschine befestigt sein, die vom Schraubloch 63 durch die Schraublöcher 73, 91 durchgesetzt werden. Der Nebenlagerring 7 weist Vorspannungsschraublöcher 74 auf, während der Vorspannungsring 9 auch Vorspannungsschraublöcher 92 auf, während der Hauptlagerring 6 mehrere Vorspannungs­ schraublöcher 64 besitzt. Die Vorspannungsschraube wird von dem Vorspannungsschraubloch 64 durch das Vorspannungsschraubloch 92 in dem Vorspannungsschraubloch 74 festgezogen. Bevor die Vorspannungsschrauben noch nicht festgezogen sind, ist ein Zwischenraum neben dem Vorspannungsring 9 vorhanden, wobei der Zwischenraum durch Festziehen von Schrauben beseitigt wird und somit eine Vorspannung zwischen zwei Lagerringen 6, 7 verfügbar ist.

Der Vorspannungsring 9, wie in Fig. 4 gezeigt, kann ring­ förmig ausgebildet sein, oder besteht aus zwei halbkreis­ förmigen Vorspannungsstücken. Wenn der Vorspannungsring 9 aus zwei halbkreisförmigen Vorspannungsstücken besteht, ist die Vorspannung des Lagerring leicht verstellbar. Die Einstellung geschieht in der Weise, dass die Vorspannungsschrauben gelöst werden, um die zwei Vorspannungsstücke herauszunehmen. Nachdem die Vorspannungsstücke dünner geschliffen wurden, setzt man sie wieder zurück, worauf die Vorspannungsschrauben festgezogen werden, um die Vorspannung des Lagerrings zu erhöhen. Nachdem die lagerartige Spindel benutzt wurde, sind die Lagerrillen und die Lagerkugeln etwas verschlissen, wodurch die Vorspannung herabgesetzt wird. Um diese Situation zu verbessern, können die Befestigungsschrauben losgelöst werden, wodurch die lagerartige Spindel von dem Hauptteil der Maschine getrennt wird, worauf die Vorspannungsschrauben abgelöst werden, um den Vorspannungsring abzunehmen, worauf der Vorspannungsring 9 dünner geschliffen wird und dann zurückgesetzt wird, sodass die ursprüngliche Vorspannung vor dem Verschleißen wieder bekommen wird. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Montage der Lagerkugeln und der Vorspannungs­ stücke der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technik sehr einfach ist, da keine Vorspannung vorhanden ist, bevor die zwei Lagerringe mit Vorspannungsschrauben festgeschraubt sind. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Vorspannungsring die Vorspannungsschraublöcher 92 auf, in die die Vorspannungsschrauben eingesetzt sind, sodass die Vorspannungsstücke während der Anwendung der lagerartigen Spindel nie abfallen können.

Ein Flansch 76, wie in Fig. 5 gezeigt, ist an einer Verbindungsstelle des Nebenlagerrings 7 und des Vorspannungs­ rings 9 angeordnet, wobei der Innendurchmesser des Flansches 76 etwa ebenso groß ist wie der Außendurchmesser des Flanschs 65. Die zwei Flansche sind miteinander eingegriffen, sodass der Hauptlagerring 6 und der Nebenlagerring 7 miteinander stabiler verbunden sein können. Da die Ausnehmung 75 des Nebenlagerrings 7 flacher ist, wird die Festigkeit des Flansches 72 nicht beeinflußt, wodurch die Festigkeit des Nebenlagerrings 7 erhöht wird oder die Größe des Nebenlagerrings 7 reduziert wird.

Claims (5)

1. Lagerartige Spindel, die aufweist:
eine Spindel (1), die außen mit einer schraubenförmigen Laufbahn (11) versehen ist, die im Schnitt halbkreisförmig ausgebildet ist;
eine Kugelmutter (2), die hohlzylindrisch ausgebildet ist und deren Innenseite mit einer der schraubenförmigen Laufbahn (11) entsprechenden schraubenförmigen Laufbahn versehen ist, während ihr Außendurchmesser eine ringförmige Lagerrille (21) aufweist, wobei die schraubenförmige Laufbahn der Kugelmutter (2) in Schnitt halbkreisförmig ausgebildet ist;
eine Vielzahl von Kugeln, die zwischen der Spindel (1) und der schraubenförmigen Laufbahn der Kugelmutter (2) angeordnet sind;
einen Hauptlagerring (6), der am Außendurchmesser der Kugelmutter (2) angebracht ist und einen Flansch (62) aufweist, wobei seine Innenseite eine ringförmige Lagerrille (61) aufweist, deren Ausschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist;
einen Nebenlagerring (7), der am Außendurchmesser der Kugelmutter (2) angebracht ist und einen Flansch (72) aufweist, wobei seine Innenseite eine ringförmige Lagerrille (71) aufweist, deren Ausschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist;
einen Vorspannungsring (9), der dünn ringförmig ausgebildet ist, wobei seine zwei Seitenflächen parallel zueinander verlaufen und mit dem Flansch (62) des Hauptlagerrings (6) bzw. dem Flansch (72) des Nebenlagerrings (7) benachbart verbunden sind;
eine Vielzahl von Lagerkugeln (4) zwischen den Lagerrillen (21, 61) der Kugelmutter (2) und des Hauptlagerrings (6) und zwischen den Lagerrillen (21, 71) der Kugelmutter (2) und des Nebenlagerrings (7);
eine Vielzahl von Vorspannungsschraublöchern (92), die in dem Vorspannungsring (9) ausgebildet sind und durch die die Vorspannungsschrauben durchgesteckt sind, wobei die Flansche (62, 72) des Hauptlagerrings (6) und des Nebenlagerrings (7) jeweils Löcher für die Vorspannungsschrauben und Schraublöcher (63, 73) zum Festziehen aufweisen, sodass die Vorspannungsschrauben durch die Löcher hindurchragen und somit an den Schraublöcher (63, 73) festgezogen sind.

2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Vorspannungsring (9) aus zwei halbkreisförmigen Platten besteht.

3. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptlagerring (6) einen sich in axialer Richtung erstreckenden Flansch (65) aufweist, während der Nebenlagerring (7) mit einer entsprechenden Ausnehmung (75) versehen ist.

4. Spindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in axialer Richtung erstreckender Flansch (76) an einer Verbindungsstelle des Nebenlagerrings (7) und des Vorspannungsrings (9) angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser des Nebenlagerring-Flansches (76) etwa ebenso groß wie der Außendurchmesser des Hauptlagerring-Flansches (65) ist.

5. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe links und rechts je mit einem Abdichtungsring (8) versehen sind, um das Eintreten von Stäuben in die Lagerrille (21, 61, 71) zu verhindern.