DE1931860A1

DE1931860A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung

Info

Publication number: DE1931860A1
Application number: DE19691931860
Authority: DE
Inventors: Pierre Lemor
Original assignee: Svenska Kullagerfabriken AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 1965-02-24
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1970-01-02
Also published as: NL6602001A; ES323514A1; FR1435037A; BE676961A

Description

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung durch leicbförmige Drehung und mit geringem Aufwand.
Es sind bereits solche Vorrichtungen mit einer Schraube und einer Mutter bekannt, die mit hohem Wirkungsgrad eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandeln. Diese Vorrichtungen bestehen generell aus einer Schraube und einer mit Gewind,e versehenen Hülse, die untereinander mit Hilfe von Planetenrollen gekoppelt -sindl deren ein im Querschnitt S-bogenförmiges Profil aufweisende Gewindegänge in Eingriff mit sowohl derSchraube wie der Hülse stehen. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art, bei denen der durch Drehung der Mutter bewirkte Vorschub verschieden ist gegenüber der Steigung der Schraube und wo die Gewindegänge mindestens eines der Hauptelemente (Schraube oder Hülse) der Vorrichtung den gleichen Steigungsv winkel wie die Gewindegänge der Rollen aufweisen, dergestalt, daß die Rollen keinerlei Axialbewegung im Verhältnis zu jenem Hauptelement ausführen.
Eine solche Vorschubeinrichtung mit unterschied.-licher Drehung der Schraubensteigung,wird als "mit konstanter flifferentialsteigung arbeitend" bezeichnet, wenn sich die mit Gewinde,versehenen Rollen ohne zu gleiten, auf der Schraube und in der Hülse abwälzen. In diesem Falle ist die Verschiebung in Axialricht g des aus Schraube, Hülse und,Planet'enrolle bestehenden Systems positiv bestimmt durch alle Werte ihrer Drehbewegung.
Eine notwendige und ausreichende Bedingung dafür, daß sich die mit Gewinde versehenen Rollen ohneGleitbewegung auf der Schraube und in der Hülse abwälzen, besteht darin, daß zwischen den.mit Gewinde versehenen Rollen einerseits und.
der Schraube und der Hülse andererseits eine formschlüs.sige Antriebsverbindung die vorhanden ist, die eine positive Kopplung zwischen der Drehung der mit Gewinde versehenen Rollen und der Drehung der Schraube und der Hülse sicherstellt.
Die Herstellung der Planetenrollen, der Schraube und der Hülse in der Weise, daß dieseTeile ineinandergreifende Verzahnungen aufweisen, wirft in der Lösung schwierige Formgebungsprobleme auf, welche die Möglichkeiten zur Anwendung der mit konstanter Differentialsteigung arbeitenden Systeme sehr beschränken.
Aufgabe der Erfindung ist es, das vorstehend erwähnte Problem der Verzahnungsherstellung in zufriedenstellender Weise zu lösen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung.in eine geradlinige Vorschubbewegung -durch gleichförmige Drehung und mit geringem Aufwand mit Hilfe einer Schraube und einer eine Mutter bildenden Gewindehülse, die miteinander durch mit Gewinde versehene Planetenrollen gekoppelt sind, deren Gewindegänge mit denen der Schraube und der Gewindehülse in Eingriff stehen, wobei die Gewindegänge der Gewindehülse den gleichen Steigungswinkel aufweisen wie die Gewindegänge der Planetenrollen, dadurch gelöst, daß jede Planet'enrolle eine Verzahnung aufweist, die gleichzeitig -zum einen mit einer Verzahnung der Gewindehülse und zum anderen der Verzahnung eines Zahnringes in Eingriff steht, der mit der Schraube drehfest, aber in axialer Richtung verschieblich verbunden ist.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich Vorrichtungen zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Vorschubbewegung durch nicht identische ünd allgemein gegenüber der RPigung der Schraube geringere Drehung mit hoher Präzision und absoluter Konstanz schaffen lassen. Die Anwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei Präzisionsmaschinen und -geräten -wie beispielsweisenumerischen Steuerungen wie auch bei nichtumkehrbaren Hebevorrnchtungen, wenn ohne Zwischengetriebe mit gesteigertem Wirkungsgrad gearbeitet werden soll.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die einen teilweisen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung darstellt.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist eine Schraube 1 mitz einem oder mehreren Gewindegängen 2 auf, die kn-axial v'on einer Hülse 3 mit inneren Gewindegängen 4 umfaRt tiird. Zwischen der S-chraube 1 und der Hülse 3 sind ringsum die Achse -der Schraube verteilt mit Gewinde versehene Planetenrollen 5 angeordnet, deren Gewindegänge mit den Gewindegängen 2 urd 4 der Schraube 1 bzw. der Hülse 3 in Eine griff stehen.
Die Planetenrollen 5 sind mit ihren Längsenden in zwei Ringflanschen 6 und-? gelagert die jeder einen Halbkäfig bilden.
Ferner weisen die Planetenrollen 5 an ihren äußeren Enden Verzahnungen 8 und 9 auf, die mit Innenzahnkränzen 1.1 bzw. 12, die an der Hülse 3 festgelegt sind, in Eingriff stehen. Die Zahnkränze 11 und- 12 können unmittelbar aus dem Körper der Hülse 3 herausgearbeitet sein; besser bestehen sie jedoch aus getrennten Teilen, welche in die Hülse 3 eingesetzt und in dieser befestigt sind, wie dies die Zeichnung zeigt.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besitzen die Gewinde gänge der Planetenrollen 5 denselben Steigungswinkel (mit anderen Worten dieselbe Steigung) wie die Gewindegänge' 4 der Hülse 3, so daß die Planetenrollen 5 im Verhältnis zur Hülse' 3 keinerlei' Axialbewegung ausführen.
Demgegenüber ist der Steigungswinkel der Gewindegänge 2 der Schraube 1 im Verhältnis zu demjenigen der Planetenrolle 5 und der Hülse 3 verschieden.
Aus Vorstehendem folgt, daß sich die mit Gewinde versehenen Planetenrollen 5 ohne Gleitbewe-gung auf der Hülse 3 abwälzen, dergestalts daß eine positive Koppelung mit der letzteren über die Verzahnungen 8 und 9 im Eingriff mit den entsprechenden Zahnkränzen 11 bzw. 12 erfolgt.
Um eine ähnliche positive Koppelung mit der Schraube 1 sicherzustellen, weist die dargestellte Vorrichtung Planetenräder 13 auf, die regelmäßig rings um die Achse der Schraube 1 verteilt' und einerseits in dem ringförmigen Halbkäfig 1 und andererseits in einem weiteren koaxialen Ringflansch 14 gelagert sind. Der Ringflansch 14 ist in Längsrichtung innerhalb der Hülse 3 mittels- eines Federringes 15 gesichert, während ein weiterer Federring 16 den ringförmigen Halbkäfig 6 in Stellung hält; Die Planetenzahnräder 13 stehen auf der Außenseite mit einem innenverzahnten und mit der Hülse fest verbundenen Zahnkranz 17 und auf der Innenseite mit einem äußeren Zahnring 18 in Eingriff. Dieser Zahnring 18 ist so angeordnet, daß er von der Schraube 1 in Drehrichtung mitgenommen wird, Jedoch in Längsrichtung zu dieser gleiten kann. Hierzu befinden sich an dem Zahnring 18 innerhalb von dessen Bohrung eine oder mehrere Mitnehmer 19 in Form von Nutkeilen, Vorsprüngen, einer Einrichtung mit umlaufenden oder nchtumlaufenden Kugeln od.dgl., wobei der bzw. die Mitnehmer 19 in einer oder mehreren entsprechenden Längsnuten gleiten, die in die Schraube 1 eingefräst sind.
Eine einfache Formel'veranschaulicht die Verhältnisse, die zwischen den Durchmessern und den Gangzahlen der Gewinde der verschiedenen Elemente, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung bilden, bestehen. Es bedeuten: für die Schraube 1: Xeilkreisdurchmesser Dv Anzahl der Gewindegänge Nv für die Hülse 3: Geilkreisdurchmesser Dd Anzahl der Gewindegänge Nd für die Planetenrollen 5: Teilkreisdurchmesser Dr Anzahl der Gewindegänge Nr für den von der Schraube 1 mitgenommenen Zahnkranz 18: Teilkreisdurchmesser Db Anzahl der Zähne Nb für den mit der Hülse 3 umlaufenden Zahnkranz 17: Teilkreisdurchmesser Dc Anzahl der Zähne Nc Für die Planetenzahnräder 13: Teilkreisdurchmesser De Anzahl der Zähne Ne Die notwendige und hinreichende Bedingung dafür, daß die verschiedenen sich relativ zueinander bewegenden Elemente Abwälzbewegungen ohne Gleiten-ausführen, ist: Dv Dd ~ Dr Db Dc De Die notwendige. und hinreichende Bedingung dafür, daß die Längsbewegung der mit Gewinde versehenen Planeterrollen 5 beispielsweise im Verhältnis zur Hülse 3 gleich Null ist, lautet: Dd = Nd, Dr Nr woraus die nachstehenden Gleichungen folgen De = kDr Nd Dd = Dr x -Nr Dv = Dr ( Nd ~ 2) Nr Dc = kDr x Nd Nr Db = kDr Nd - 2)-Nr Die Größe des in den vorstehenden Gleichungen verwendeten Faktors k richtet sich nach dem mechanischen Widerstand, der mehr oder weniger bei dem Gleiten des Zahnkranzes 18 auftritt.
Ansprüche/-

Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegungin eine geradlinige Vorschubbewegung durch gleichförmige Drehung und mit geringem Aufwand mit Hilfe einer Schraube und einer eine Mutter bildenden Gewindehülse, die miteinander durch mit Gewinde versehene Planetenrollen gekoppelt sind, deren Ge-Gewindegänge mit denen der Schraube und der Gewindehülse in Eingriff stehen, wobei die Gewindegänge der Gewindehülse dengleichen Steigungswinkel'aufweisen wie die Gewindegänge der Planetenrollen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß jede Planetenrolle eine Verzahnung aufweist, die gleichzeitig zum einen mit einer Verzahnung der Gewindehülse (3) und zum anderen derVerzahnung eines Zahnringes (18) in Eingriff steht, der mit der Schraube (1) drehfest, aber in axialer Richtung verschieblich verbunden ist.
2o -YorrichtunS nach Anspruch 1 d a du r c h g- e -k e n n z e i c h n'e t t daß wenigstens der eine (7) von zwei Ringflanschen (6 7), welche Käfighälften zur'Bagerung der mit Gewinde versehenen Planetenrollen (3) bilden, Planetenzahnräder (13) trägt, die außenseitig mit einem an der Gewindehülse (3) festen Zahnkranz (17) und innenseitig mit der Verzahnung des Zahnringes (18) in Eingriff stehen, welcher längsverschieblich auf der Schraube (1) angeordnet, aber drehfest mit 'dieser verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zahnring (18) innerhalb seiner Bohrung mit Hilfe eines Mitnehmers (19) wie eines Nutkeils, eines Ansatzes od.dgl., der in einer Längsnut (21) der Schraube gleitet, mit dieser in Umfangsrichtung -formschlüssig verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,,daß die Planetenzahnräder (1-3) in einem Ringflansch (14) gelagert sind, der koaxial mit Längsabstand, zu einem der beiden Käfigringe (7') angeordnet ist.