DE4322540A1 - Kugelgewindetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kugelgewindetrieb mit einer Ge­ windespindel und einer Mutter, welche in einem Muttergehäuse oder dergleichen Halterung angeordnet ist, wobei eine Verdrehung der Gewindespindel gegenüber der Mutter oder umgekehrt eine axiale Relativbewegung zwischen Gewindespindel und Mutter beziehungsweise Halterung bewirkt.

Derartige Kugelgewindetriebe sind in vielfältiger Form und für unterschiedlichste Anwendungsfälle bekannt. Der Vorteil be­ steht darin, daß relativ hohe Kräfte übertragen werden können, gleichzeitig aber die Reibung zwischen Spindel und Mutter durch die im Mutter-Gewindebereich befindlichen Kugeln niedrig gehalten wird.

Im Falle von Überlastungen kann es jedoch zu Zerstörungen von Kugeln kommen, so daß die Funktion nicht mehr einwandfrei ge­ währleistet ist. Vor allem in solchen Fällen, in denen der Ku­ gelgewindetrieb großen Sicherheitsanforderungen genügen muß, ist deshalb schon bekannt geworden, in einem solchen Störfall eine Bremse zur Stillsetzung des Kugelgewindetriebes vorzuse­ hen.

Dies stellt jedoch in manchen Fällen eine störende Maßnahme dar, wenn nämlich beispielsweise eine Hub- oder Absenkbewegung oder dergleichen zweckmäßigerweise zu Ende geführt werden müßte. Darüberhinaus ist die Betätigung der Bremse in vielen Fällen aufwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kugel­ gewindetrieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei wel­ chem eine Absturzsicherung und/oder eine Störmeldung auf ein­ fache Weise ausgelöst werden können und/oder neben der Mög­ lichkeit einer sofortigen Stillsetzung des Kugelgewindetriebes auch die Möglichkeit gegeben ist, zunächst eine Störung nur anzuzeigen und die Stillsetzung erst anschließend durchzufüh­ ren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs erwähnte Kugelge­ windetrieb dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter kraft- oder reibschlüssig gegen ein Mitdrehen mit der Spindel gegenüber dem Gehäuse oder der Halterung festgelegt ist, und daß zwischen der Mutter und ihrer Halterung ein mit einer Anzeige­ und/oder Steuereinrichtung verbundener Fühler und/oder Schalter oder Schaltelement angeordnet ist, welcher/welches bei Überschreiten des Kraft- oder Reibschlusses zwischen Mutter und der Halterung durch eine Verdrehung der Mutter gegenüber ihrer Ausgangslage betätigbar ist.

Wird also bei einer Störung am Kugelgewindetrieb beispiels­ weise durch Zerstörung einzelner Kugeln der Kraft- oder Reib­ schluß durch das Antriebsdrehmoment überschritten und dadurch eine Relativverdrehung der Mutter bewirkt, kann dadurch ein Schaltelement oder ein Schalter betätigt werden oder ein Füh­ ler oder Sensor ansprechen, so daß die erwähnte Störung ange­ zeigt wird oder aber zum Betätigen einer Anzeige oder zum di­ rekten Abschalten des Antriebsmotors ausgenutzt werden kann.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Reibkraft der Mut­ ter gegenüber ihrem Gehäuse oder ihrer Halterung einstellbar oder nachstellbar ist. Sie kann somit auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, der um eine gewollte Größe gegenüber dem Antriebsmoment abweicht, um einerseits sicherzustellen, daß die Mutter nicht schon im Normalbetrieb bei voller Bela­ stung oder geringfügiger Überlastung mitgenommen wird, daß aber gleichzeitig auch schon bei einer bestimmten Überlastung die Störmeldung oder Abschaltung erfolgen kann. Um dabei die Reibkraft ganz gezielt an einer bestimmten Stelle der Mutter übertragen zu können, kann die der axialen Belastung durch die Spindel zugewandte Stirnseite der Mutter, mittels welcher die bei der Drehung der Spindel entstehende Axialkraft auf ein zu verschiebendes Teil übertragbar ist, über ein Axiallager ge­ genüber dem Gehäuse oder der Halterung abgestützt sein. Dabei ist das die Axialkraft der Mutter übertragende Axiallager zweckmäßigerweise ein Wälzlager oder Kugellager.

Bei einer einwandfreien Kugelumlaufmutter tritt also resultie­ rend aus dem sehr guten Wirkungsgrad ein relativ kleines Reib­ moment zwischen Spindel und Mutter auf, welches von der Mutter ebenfalls auf das axial zu bewegende Teil oder Gehäuse über­ tragen wird, wobei durch die Verwendung des erwähnten Axialla­ gers auch an dieser Stelle nur eine sehr kleine Verlustkraft, resultierend aus dem Wirkungsgrad des Axiallagers, auftritt.

Zur reibschlüssigen Halterung der Mutter kann an dieser eine oder mehrere Federn angreifen, die in der Halterung oder dem Gehäuse für die Mutter abgestützt sein können. Tritt eine Be­ schädigung an den Kugeln oder den Laufbahnen des Kugelgewinde­ triebes auf, erhöht sich das Drehmoment von der Spindel zur Mutter relativ stark. Wenn das Haltemoment überschritten wird, welches durch die erwähnte Feder an der Mutter erzeugt wird, kann sich die Mutter in der schon erwähnten Weise in ihrem Ge­ häuse oder ihrer Führung verdrehen, was durch den erwähnten Fühler oder Sensor erkannt wird, oder das erwähnte Schaltele­ ment betätigen.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform kann dabei darin bestehen, daß in dem Gehäuse oder der Halterung der Mutter an der der Axiallagerung der Mutter entgegengesetzten Stirnseite eine oder mehrere Druckfedern, insbesondere wenigstens eine Tellerfeder oder ein Tellerfeder-Paket - für eine kurze Bau­ länge - oder eine Schraubfeder - für eine zwar längere, aber schlankere Ausführungsform - angeordnet sind und daß die Spin­ del vorzugsweise eine zentrale Öffnung der Feder(n) mit Spiel durchsetzt. Das erwünschte Reibmoment oder die Haltekraft an der Mutter kann also auf sehr einfache Weise stirnseitig und somit auch in Wirkrichtung der beim Normalbetrieb auftretenden Belastung erzeugt werden.

Für eine wirkungsvolle Abstützung der Federn ist es zweckmäßig, wenn die Federn in der Halterung oder dem Gehäuse der Mutter insbesondere auf ihrer der Mutter abgewandten Seite, zum Beispiel an einem Reibbelag, abgestützt sind. Dadurch kann ein ausreichendes Reibmoment auf einfache Weise erzielt werden.

An wenigstens einer Stirnseite der Mutter, vorzugsweise an beiden Stirnseiten können Anlauf- oder Führungsscheiben ange­ ordnet sein, die bis nahe an oder auf die Spindel reichen und den zwischen Mutter und Spindel befindlichen Spalt weitgehend abschließen, wobei sich die Federn und/oder das Axiallager insbesondere an diesen Führungsscheiben abstützen können. Diese Führungsscheiben können zusätzlich zu ihrer Anlauffunk­ tion aufgrund ihres kleinen Innendurchmessers bei starker Zer­ störung von Kugeln ein Austreten der Trümmerstücke verhindern und somit als Absturzsicherung betrachtet werden oder zumin­ dest dazu beitragen, denn wenn die Kugeln zerstört würden und aus dem Mutterbereich herausfallen können, kann die Axialbela­ stung an der Mutter oder der Spindel zu einer plötzlichen ent­ sprechenden Axialverstellung führen. Bleiben die Kugeln jedoch trotz einer Zerstörung im Mutterbereich, ist eine solche ab­ rupte Axialbewegung zwischen Mutter und Spindel - ohne die zu­ gehörige Relativverdrehung - weiterhin gesperrt.

Besonders zweckmäßig und platzsparend kann die Erfindung re­ alisiert werden, wenn der Fühler, Sensor, Schalter oder das Schaltelement an oder in der Halterung oder dem Gehäuse der Mutter im Bereich von deren Mantelfläche angeordnet ist. Auf diese Weise befindet sich dann der Fühler oder das Schaltele­ ment auch unmittelbar an dem Teil, welches bei einer Störung die auftretende Relativbewegung auf einem möglichst großen Um­ fang und entsprechend deutlich erfaßbar durchführt.

Das Schaltelement oder der Sensor kann dabei in oder an einer Aussparung des die Mutter enthaltenden Gehäuses angeordnet sein und an der dieser Aussparung benachbarten Stelle an der Außenseite der Mutter kann ein Auslöse- oder Betätigungsglied für den Schalter angreifen oder angeordnet sein, wobei es sich dabei auch um das Schaltelement selbst handeln kann. Wird die Mutter in der schon erwähnten Weise in einem Störfall relativ zu ihrem Gehäuse oder ihrer Halterung verdreht, kann also das Auslöse- oder Betätigungsglied den Schalter oder Fühler ent­ sprechend beaufschlagen oder betätigen.

Eine effektive und nur wenig Teile beanspruchende Lösung kann dabei darin bestehen, daß in der Aussparung des Gehäuses als Betätigungsglied für den Schalter ein Verdrängungskörper gela­ gert ist, der mit einem Teil seines Querschnittes in eine an der Außenseite der Mutter angeordnete Aussparung oder Nut ragt, die eine Wandung oder Begrenzung auf der Seite des Ver­ drängungskörpers hat, die bei einer Relativ-Verdrehung der Mutter in Drehrichtung der Spindel beaufschlagt ist. Es wird also dafür gesorgt, daß an der Mutter eine entsprechende Ver­ formung bei ihrer Verdrehung den Verdrängungskörper gegen den Schalter hin bewegen kann.

Dabei wird eine solche Bewegung des Verdrängungskörpers dann auf besonders einfache Weise und ohne wesentlichen Verlust an Kraft oder Drehmoment ermöglicht, wenn der Verdrängungskörper und/oder die ihn beaufschlagende Wandung der Aussparung sich verjüngend oder konisch ausgebildet ist/sind, wobei die Schrä­ gung radial von innen nach außen entgegengesetzt der Drehrich­ tung zurückweichend verläuft. Somit wird der Verdrängungskör­ per bei einer Relativverdrehung der Mutter ganz allmählich un­ tergriffen und angehoben, so daß der nicht diese Relativver­ drehung unterbinden kann. Andererseits wird er jedoch auf sehr einfache Weise radial nach außen bewegt und kann so einen Füh­ ler oder Schalter betätigen.

Besonders günstig ist es dabei, wenn als Verdrängungskörper eine Walze oder - noch besser - eine Kugel vorgesehen ist, von welcher weniger als die Hälfte des Querschnittes in die Aus­ sparung oder Nut an der Außenseite der Mutter ragt. Ein sol­ cher einen Kreisumfang aufweisender Verdrängungskörper ist al­ lein schon durch seine geometrische Formgebung ab seiner Mitte sich verjüngend ausgebildet und kann demgemäß problemlos durch eine Drehbewegung der Mutter und der an ihr vorgesehenen Aus­ nehmung oder Nut mehr oder weniger radial nach außen verstellt werden. Wenn dabei die Aussparung in dem Gehäuse mit dem Schalter oder Fühler ihrerseits nicht genau radial, sondern schräg verläuft, kann der Verdrängungskörper einer solchen Führung gut folgen.

Es sei noch erwähnt, daß zum Verstellen der Reib- und Feder­ kraft die Federn in einer relativ zu dem Gehäuse axial ver­ stellbaren Hülse angeordnet sein können und die Hülse und das Gehäuse insbesondere für die Axialverstellung zusammenwirkende Gewinde haben können. Somit genügt es, diese verstellbare Hülse über die Gewinde mehr oder weniger stark gegenüber dem Gehäuse axial zu verstellen, um die Federkraft und dadurch die Reibkraft zu erhöhen oder zu verringern. Somit kann die schon erwähnte Einstellung der Reibkraft der Mutter gegenüber ihrem Gehäuse oder ihrer Halterung, die zweckmäßigerweise über Federn bewirkt wird, sehr einfach eingestellt oder nachgestellt werden.

Eine abgewandelte Ausführungsform sieht vor, daß bei der Kugelrollmutter stirnseitig angeordnete Dreh- Schubübertragungsmittel angeordnet sind, die bei einem Verdrehen der Mutter relativ zur Halterung eine Axialbewegung auf den Fühler und/oder Schalter oder das Schaltelement übertragen.

Die Auslösebewegung zur Betätigung zum Beispiel eines Schalters erfolgt bei dieser Ausführungsform in Axialrichtung, so daß eine andere Anordnung des zu betätigenden Schalters in Anpassung an unterschiedliche Konstruktionen des Kugelgewindetriebes möglich ist.

Zur Betätigung eines Schalters, Fühlers oder dergleichen oder eines Zwischenelementes können die Dreh- Schubübertragungsmittel Auflaufschrägen aufweisen. Diese bewirken bei einer Verdrehung der Mutter relativ zu einem drehfesten Teil der Anordnung eine Axialverstellung, die zum Betätigen verwendet werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Dreh­ schubübertragungsmittel eine kraftschlüssige Rastkupplung mit einem sich stirnseitig an die Mutter anschließenden, drehfesten Schaltteil aufweist, und daß zwischen den einander zugewandten Stirnseiten von Schaltteil und Mutter mit den Auflaufschrägen zusammenarbeitende Druckelemente vorgesehen sind.

Bei Überschreiten des vorgegebenen Auslösedrehmomentes erfolgt eine Verdrehung der Mutter relativ zu dem Schaltteil und somit ein Auskuppeln der Rastkupplung, so daß durch die mit den Auflaufschrägen zusammenarbeitenden Druckelemente der Abstand zwischen Mutter und Schaltteil vergrößert wird. Von dem Schaltteil kann dann die Auslösebewegung auf einen Schalter oder dergleichen übertragen werden.

Insbesondere bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich die Möglichkeit, eine Beschädigung an den Kugeln oder an den Laufbahnen des Kugelgewindetriebes über das sich dann erhöhende Drehmoment von der Spindel zur Mutter hin auszunutzen und eine Relativverdrehung der Mutter in ihrem Gehäuse zu bewirken, die als Störmeldung ausgewertet oder zur Betätigung eines Endschalters benutzt werden kann. Es ergibt sich somit auf konstruktiv einfache aber dennoch effektive Weise eine Sicherheitseinrichtung für die Kugelumlaufmutter beziehungsweise den Kugelgewindetrieb, bei welcher die Kugelumlaufmutter gegen ihr Axiallager vorgespannt ist und eine Reibkraft die Mutter im Normalfall stärker festlegt, als sie durch das Antriebsdrehmoment belastet wird. Sowie aber durch eine der erwähnten Beschädigungen der Widerstand zwischen Spindel und Mutter zunimmt, kann die Mutter eine Relativverdrehung erfahren und dadurch die Sicher­ heitseinrichtung auslösen.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schemati­ sierter Darstellung:

Fig. 1 einen Kugelgewindetrieb mit einer Gewindespindel, die durch einen Elektromotor und dessen Getriebe ange­ trieben wird und ihrerseits auf eine Kugel-Mutter wirkt,

Fig. 2 im vergrößerten Maßstab einen Teillängsschnitt durch das Gehäuse der Mutter des Kugelgewindetriebes, wobei auch die Mutter teilweise geschnitten ist und in ih­ rem Inneren Kugeln und einen Teil der Spindel zeigt und wobei an der Außenseite der Mutter eine Nut und ein teilweise in diese Nut eingreifender, im übrigen im Gehäuse angeordneter Verdrängungskörper für einen an der Außenseite des Gehäuses angeordneten Schalter vorgesehen sind,

Fig. 3 einen schematisierten Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2 mit dem Schalter und dem diesen be­ aufschlagenden, als Kugel ausgebildeten Verdrängungs­ körper,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer ab­ gewandelten Ausführungsform, bei welcher statt des mechanisch durch einen Verdrängungskörper beauf­ schlagten Schalters ein Näherungsschalter vorgesehen ist,

Fig. 5 eine im Längsschnitt gehaltene Seitenansicht eines gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsbeispieles eines Kugelgewindetriebes,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines mit der Kugelrollmutter verbundenen Führungsrohres mit daran angebrachtem Schalter und

Fig. 7 eine Detailansicht im Bereich der Rastkupplung des in Fig. 5 gezeigten Kugelgewindetriebes.

Ein im Ganzen mit 1 bezeichneter Kugelgewindetrieb, im folgen­ den auch Spindeltrieb 1 genannt, weist eine Gewindespindel 2 und eine davon durchsetzte Mutter 3 auf, wobei in dem gemein­ samen Gewindebereich von Spindel 2 und Mutter 3 Kugeln 4 ange­ ordnet sind.

Gemäß Fig. 1 wird die Spindel 2 von einem Getriebemotor 5 an­ getrieben und bewirkt aufgrund ihrer Rotation eine Axialver­ stellung der Mutter 3, eines die Mutter 3 enthaltenden Gehäu­ ses oder einer Halterung 6 und eines anzutreibenden Gerätetei­ les 7. In bekannter Weise bewirkt also eine Verdrehung der Ge­ windespindel 2 gegenüber der Mutter 3 eine axiale Relativbewe­ gung zwischen diesen beiden Teilen. Die durch die Rotation der Gewindespindel 2 bewirkten Hin- und Herbewegungen sind in Fig. 1 durch den Doppelpfeil Pf1 für das Geräteteil 7 angedeu­ tet.

Insbesondere in den Fig. 1, 2, 4 und 5 erkennt man, daß die Mutter 3 kraft- oder reibschlüssig gegen ein Mitdrehen mit der Spindel 2 gegenüber dem Gehäuse oder der Halterung 6 festge­ legt ist, so daß bei normalem Betrieb die Mutter 3 mit dem Ge­ häuse 6 und dem Geräteteil 7 durch die Drehung der Spindel 2 in axialer Richtung dieser Spindel bewegt und verstellt wird.

Ferner erkennt man, daß zwischen der Mutter 3 und ihrer Halterung 6 ein Fühler oder Schalter oder Schaltelement 8 angeordnet ist, womit durch eine Verdrehung der Mutter 3 bei Überschreiten des Kraft- oder Reibschlusses in ihrer Halterung 6 eine Anzeige oder der Schalter 9 betätigbar sind. Dadurch können entweder eine Anzeige oder auch eine Bremse an dem Spindeltrieb 1 oder dem Geräteteil 7 oder dessen Fortsetzung ausgelöst und/oder der Getriebemotor 5 stillgesetzt werden.

Um zu erreichen, daß der Schalter 9 oder dergleichen erst ab einer bestimmten Gegenkraft zwischen Spindel 2 und Mutter 3, also im Falle einer ernsten Störung, ansprechen kann, ist die Reibkraft der Mutter 3 gegenüber ihrem Gehäuse oder ihrer Hal­ terung 6 einstellbar oder nachstellbar. Es kann also eine ge­ wünschte Differenz zwischen dem üblichen Reibmoment zwischen Mutter 3 und Spindel 2 und demjenigen Reibmoment eingestellt werden, bei welchem die Mutter 3 in Drehrichtung der Spindel mitgenommen wird.

Die der axialen Belastung gemäß dem Pfeil Pf2 in Fig. 1 zu­ gewandte Stirnseite der Mutter 3, mittels welcher die bei der Drehung der Spindel 2 entstehende Axialkraft auf das zu ver­ schiebende Geräteteil 7 übertragbar ist, ist im Ausführungs­ beispiel über ein Axiallager 10 gegenüber dem Gehäuse oder der Halterung 6 abgestützt. Dabei handelt es sich bei diesem Axi­ allager 10 um ein Wälzlager, nämlich ein Kugellager. Entspre­ chend geringe Reibkräfte entstehen an dieser Stelle, so daß die Reibkraft zwischen Mutter 3 und Gehäuse 6 gezielt an einer bestimmten Stelle und somit auch in vorbestimmter Größe er­ zeugt werden kann.

Zur reibschlüssigen Halterung der Mutter 3 greifen an dieser im Ausführungsbeispiel mehrere Federn an, die in der Halterung 6 für die Mutter 3 einerseits und an der Mutter 3 selbst ande­ rerseits abgestützt sind. Dabei erkennt man im Ausführungsbei­ spiel, daß in dem Gehäuse oder der Halterung 6 der Mutter 3 an der dem Axiallager 10 entgegengesetzten Stirnseite mehrere, als Tellerfedern ausgebildete Druckfedern 11 angeordnet sind. Dies ergibt eine relativ hohe Federkraft auf eine relativ kurze Baulänge. Es könnte auch in dem Fall, daß eine schlan­ kere Ausführungsform gewünscht wird, eine oder mehrere Schraubfedern eingesetzt werden, bei denen sich dann aller­ dings eine etwas größere Baulänge ergäbe. Die Spindel 2 durch­ setzt dabei die zentrale Öffnung der Federn 11 mit Spiel.

Für eine gezielte Erzeugung der Reib- und Haltekraft für die Mutter 3 in ihrer Halterung oder ihrem Gehäuse 6 stützen sich die Federn 11 in dem Gehäuse 6 an einem Reibbelag 12 ab, der sich auf der der Mutter 3 und ihrer Stirnseite abgewandten Seite in dem Gehäuse 6 befindet.

Für die schon erwähnte Verstellung der Reib- und Federkraft sind die Federn 11 in einer relativ zu dem Gehäuse 6 axial verstellbaren, dem Gehäuse 6 zugehörenden Hülse 13 angeordnet, welche Hülse 13 mit Hilfe eines an dem Gehäuse 6 angeordneten Gewindes 14 in axialer Richtung verstellbar ist und an ihrem dem Gewinde 14 abgewandten Endbereich einen nach innen gerichteten Flansch 15 aufweist, der die Federn 11 übergreift und den Reibbelag 12 für die Federn 11 trägt. Durch eine Verdrehung dieser Hülse 13 wird sie aufgrund ihrer Gewin­ deverbindung mit der Außenseite des Gehäuses 6 in axialer Richtung verstellt, was eine Verstärkung oder Verminderung der Federkraft - je nach Drehrichtung und entsprechender axialer Verstellung - bewirkt. Je nach Außendurchmesser der Federn ist dabei das Gewinde 14 seinerseits an einem Bund 15a des Gehäu­ ses 6 von entsprechendem Durchmesser angeordnet.

In den Fig. 2 und 4 erkennt man noch, daß an wenigstens einer Stirnseite der Mutter 3, in beiden Ausführungsbeispielen an beiden Stirnseiten, Anlauf- oder Führungsscheiben 15 ange­ ordnet sind, die bis nahe an oder auf die Spindel 2 reichen und den zwischen Mutter 3 und Spindel 2 befindlichen Spalt weitgehend abschließen, so daß im Falle einer Zerstörung von Kugeln 4 diese nicht aus dem Bereich zwischen Mutter 3 und Spindel 2 herausfallen und die axiale Kupplung der beiden Teile miteinander aufheben können. Die Federn 11 und das Axi­ allager 10 sind jeweils an diesen Führungsscheiben 15 abge­ stützt.

Das Schaltelement 8 oder an dessen Stelle ein Fühler oder Sen­ sor oder die Bestandteile eines Näherungsschalters 9 (Fig. 4) sind in der Halterung oder dem Gehäuse 6 der Mutter 3 im Be­ reich von deren äußerer Mantelfläche angeordnet. Dabei ist vorgesehen, daß der Schalter 9 in oder an einer Aussparung 16 des die Mutter 3 enthaltenden Gehäuses 6 angeordnet ist und daß an der diese Aussparung 16 benachbarten Stelle an der Außenseite der Mutter 3 ein Auslöse- oder Betätigungsglied als Schaltelement 8 für den Schalter 9 angreift oder angeordnet ist, wobei es sich bei dem Betätigungsglied entweder um ein mechanisches Teil oder aber um den entsprechenden Teil des Nä­ herungsschalters handeln kann.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 ist in der Aussparung 16 des Gehäuses 6 als Betätigungsglied für den Schalter 9 ein Verdrängungskörper gelagert, der mit einem Teil seines Querschnittes in eine an der Außenseite der Mutter 3 angeordnete Aussparung oder Nut 17 ragt, die eine Wandung 18 oder Begrenzung auf der Seite des Verdrängungskörpers hat, die bei einer Relativverdrehung der Mutter 3 gegenüber ihrem Ge­ häuse 6 in Drehrichtung der Spindel 2 beaufschlagt wird. In diesem Falle ist also das Schaltelement 8 der erwähnte Ver­ drängungskörper, der bei einer entsprechenden Relativverdre­ hung der Mutter 3 etwa in radialer Richtung nach außen angeho­ ben oder verstellt wird und dadurch den elektrischen Schalter 9 betätigt. Der Verdrängungskörper ist dabei sich verjüngend ausgebildet, damit bei einer Relativverdrehung der Mutter 3 seine dadurch bewirkte Auswärtsverstellung mit einem allmähli­ chen Übergang erfolgt. Im Ausführungsbeispiel ist als Verdrän­ gungskörper eine Walze oder noch besser eine Kugel vorgesehen, von welcher in Ausgangslage weniger als die Hälfte des Quer­ schnittes in die Aussparung oder Nut 17 an der Außenseite der Mutter 3 ragt. Vor allem anhand der Fig. 3 erkennt man deut­ lich, daß bei einer Relativverdrehung der Mutter 3 gegenüber ihrem Gehäuse 6 diese Kugel als Schaltelement 8 radial in der Ausnehmung 16 nach außen bewegt wird, wodurch der Schalter 9 aktiviert wird. Dadurch kann zum Beispiel der Getriebemotor 5 abgeschaltet und/oder eine Bremse ausgelöst oder zumindest eine Warnanzeige eingeschaltet werden, so daß ein Störfall im Bereich zwischen Spindel 2 und Mutter 3, beispielsweise eine Zerstörung von Kugeln 4, rechtzeitig bemerkt werden kann und eine Absturzsicherung und/oder Störmeldung automatisch erfol­ gen kann.

In den Fig. 5 bis 7 ist noch eine andere Ausführungsform eines Kugelgewindetriebes 1a (Fig. 5) dargestellt, bei dem der Schalter 9 nicht im Bereich der Mantelfläche der Mutter 3 sondern stirnseitig vor dieser angebracht ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Mutter 3 in einem Muttergehäuse 6a axial eingespannt gehalten. Innerhalb des Muttergehäuses 6a stützt sich die Mutter 3 an einem Ende an dem Axiallager 10 ab und auf der anderen Seite ist eine Rastkupplung 24 vorgesehen, die mittels Druckfedern 11 vorgespannt ist.

Bei Drehung der Spindel 2 verschiebt sich die Mutter 3 in axialer Richtung und nimmt dabei das Muttergehäuse 6a. Mit diesem ist auch noch ein Führungsrohr 23 verbunden, an dessen äußeren Ende sich ein Abtriebs- bzw. Kupplungselement 25 befindet.

Durch die vorgespannte Rastkupplung 24 wird die Mutter 3 für den Normalbetrieb gegen Mitdrehen gehalten. Die Vorspannung der Rastkupplung 24 und dabei insbesondere die axiale Verspannung der Mutter 3 innerhalb ihres Gehäuses 6a kann mit Hilfe eines am Axiallager 10 anliegenden Gewinderinges 26 eingestellt werden. Wird das eingestellte Rast-Drehmoment überschritten, kuppelt die Rastkupplung 24 aus und betätigt, wie nachfolgend beschrieben, den Schalter 9.

Die Rastkupplung 24 weist Dreh-Schubübertragungsmittel 18 auf, durch die beim Verdrehen der Mutter 3 relativ zu ihrem Gehäuse 6 eine Axialbewegung bewirkt wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Mutter 3 einen stirnseitig sich an die Mutter 3 anschließenden Druckflansch 21 auf, der das eine Rastkupplungsteil bildet. Das andere Rastkupplungsteil ist im wesentlichen durch ein Schaltteil 19 gebildet, das stirnseitig dem Druckflansch 21 gegenübersteht. Zwischen Druckflansch 21 und Schaltteil 19 sind in Vertiefungen 27 (vgl. Fig. 7) gelagerte Druckelemente 20 angeordnet. Diese Druckelemente sind als Kugeln ausgebildet und greifen teilweise in die Vertiefungen 27 ein, so daß beim Ausrasten der Rastkupplung 24 durch Verdrehen der beiden Kupplungsteile - Schaltteil 19 und mit der Mutter 3 verbundener Druckflansch 21 - die Druckelemente 20 aus den Vertiefungen 27 gelangen, und somit der Abstand zwischen den Kupplungsteilen vergrößert wird. Da der Druckflansch 21 über die Mutter 3 und das Axiallager 10 verschiebefest innerhalb des Muttergehäuses 6a abgestützt ist, weicht das Schaltteil 19 gegen die Kraft der Druckfedern axial aus. Diese Axialbewegung bei Überschreiten des Haltemomentes der Rastkupplung 24 wird zum Betätigen des Schalters 9 verwendet. Das Schaltteil 19 weist eine hülsenartige, aus dem Muttergehäuse herausragendes Ende 28 auf, bei dem der Schalter 9 am Führungsrohr 23 angebracht ist. Das Führungsrohr 23 ist mit dem Muttergehäuse 6a verbunden, so daß sich beim Auslösen der Rastkupplung 24 eine Relativbewegung zwischen Führungsrohr 23 und dem Schaltteil 19 ergibt.

Damit sich das Schaltteil 19 über die kraftschlüssige Verbindung der Rastkupplung 24 mit der Mutter 3 nicht mitdreht, ist das Schaltteil 19 drehfest und axial verschiebbar in dem Muttergehäuse 6a gelagert. Als Verdrehsicherung kann ein Keilnabenprofil 29 vorgesehen sein.

Die Rastkupplung 24 weist wenigstens zwei diametral gegenüberliegende Druckelemente 20 (Kugeln) auf. Je nach vorgesehenem Auslöse-Drehmoment und der zur Verfügung stehenden Druckkraft der Tellerfedern 11 können aber auch mehr als zwei Druckelemente 20 vorgesehen sein.

Zweckmäßigerweise sind die als Kugeln oder dergleichen ausgebildeten Druckelemente 20 in einem Käfig 22 geführt, wie dies beispielsweise auch von Axial-Kugellagern her bekannt ist.

Die Anordnung des Schalters 9 am Führungsrohr 23 ist in Fig. 6 dargestellt. Von diesem Schalter 9 führen Drähte 30 beispielsweise zu einer Überwachungseinrichtung, über die der Antrieb abgeschaltet werden kann. In Fig. 7 ist noch bei dem Schalter 9 dessen Schaltkante 31 erkennbar, die vom äußeren Ende des Schaltteiles 9 betätigbar ist.

Die in Fig. 5 bis 7 gezeigte Ausführungsform eines Kugelgewindetriebes 1a mit Überwachung des auf die Mutter 3 übertragenen Drehmomentes und dem in axialer Verlängerung der Mutter angeordnetem Schalter 9 wird insbesondere dann vorgesehen, wenn eine Anordnung des Schalters 9 im radialen Außenbereich bzw. Mantelbereich der Mutter stören würde.

Der Kugelgewinde- oder Spindeltrieb 1, 1a mit einer Gewindespindel 2, einer Mutter 3 und zwischen diesen in Gewindegängen angeordneten Kugeln 4 sieht vor, daß die Mutter 3 gegenüber einem sie enthaltenden Gehäuse 6 gegen ein Mitdrehen mit der Gewindespindel 2 nur durch Reibkraft festgelegt ist, so daß sich die Mutter in einem Störfall, in welchem ein vergrößertes Mitnahmemoment zwischen Spindel 2 und Mutter 3 auftritt, mitgedreht werden kann. Mit Hilfe eines zwischen Mutter 3 und ihrer Halterung 6 angeordneten Fühlers und/oder Schalters oder Schaltelementes 8 kann diese Relativverdrehung der Mutter zum Auslösen einer Störmeldung und/oder Absturzsicherung ausgenutzt werden.

Claims (22)

1. Kugelgewindetrieb (1) mit einer Gewindespindel (2) und einer Mutter (3), welche in einem Muttergehäuse (6) oder dergleichen Halterung angeordnet ist, wobei eine Verdrehung der Gewindespindel (2) gegenüber der Mutter (3) oder umgekehrt eine axiale Relativbewegung zwischen Gewindespindel (2) und Mutter (3) beziehungsweise Halterung (6) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (3) kraft- oder reibschlüssig gegen ein Mitdrehen mit der Spindel (2) gegenüber dem Gehäuse oder der Halterung (6) festgelegt ist, und daß zwischen der Mutter (3) und ihrer Halterung (6) oder dergleichen ein mit einer Anzeige- und/oder Steuereinrichtung verbundener Fühler und/oder Schalter (9) oder Schaltelement (8) angeordnet ist, welcher/welches bei Überschreiten des Kraft- oder Reibschlusses zwischen Mutter und der Halterung (6) durch eine Verdrehung der Mutter (3) gegenüber ihrer Ausgangs- und Gebrauchslage betätigbar ist.

2. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkraft der Mutter (3) gegenüber ihrem Muttergehäuse (6) oder dergleichen Halterung einstellbar oder nachstellbar ist.

3. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der axialen Druckbelastung durch die Spindel (2) zugewandte Stirnseite der Mutter, mittels welcher die bei der Drehung der Spindel (2) entstehende Axialkraft auf ein zu verschiebendes Teil (7) übertragbar ist, über ein Axiallager (10) gegenüber dem Muttergehäuse (6) abgestützt ist.

4. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Axialkraft der Mutter (3) übertragende Axiallager (10) ein Wälzlager oder Kugellager ist.

5. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur reibschlüssigen Halterung der Mutter (3) an dieser eine oder mehrere Federn angreifen, die in dem Gehäuse (6) oder dergleichen für die Mutter (3) abgestützt ist/sind.

6. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (6) der Mutter (3) an der dem Axiallager (10) der Mutter (3) entgegengesetzten Stirnseite eine oder mehrere Druckfedern (11), insbesondere wenigstens eine Tellerfeder oder ein Tellerfeder-Paket angeordnet sind und daß die Spindel (2) vorzugsweise eine zentrale Öffnung der Feder(n) (11) mit Spiel durchsetzt.

7. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder(n) (11) in dem Gehäuse (6) der Mutter (3), insbesondere auf ihrer der Mutter (3) abgewandten Seite, z. B. an einem Reibbelag (12) abgestützt ist (sind).

8. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stirnseite der Mutter (3), vorzugsweise an beiden Stirnseiten, Anlauf- oder Führungsscheiben (15) angeordnet sind, die bis nahe an oder auf die Spindel (2) reichen und den zwischen Mutter (3) und Spindel (2) befindlichen Spalt weitgehend abschließen, wobei sich die Federn (11) und/oder das Axiallager (10) insbesondere an diesen Führungsscheiben (15) abstützen.

9. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler, Sensor, Schalter oder Schaltelement (8) an oder in dem eine Halterung bildenden Gehäuse (6) der Mutter (3) im Bereich von deren Mantelfläche angeordnet ist.

10. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (9) in oder an einer Aussparung (16) des die Mutter (3) enthaltenden Gehäuses (6) angeordnet ist und an der diese Aussparung (16) benachbarten Stelle an der Außenseite der Mutter (3) ein Auslöse- oder Betätigungsglied (Schaltelement 8) für den Schalter (9) angreift oder angeordnet ist.

11. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aussparung (16) des Gehäuses (6) als Betätigungsglied für den Schalter (9) ein Verdrängungskörper gelagert ist, der mit einem Teil seines Querschnittes in eine an der Außenseite der Mutter (3) angeordnete, mit der Aussparung (16) korrespondierende Aussparung oder Nut (17) ragt, die eine Wandung (18) oder Begrenzung auf der Seite des Verdrängungskörpers hat, die bei einer Relativ-Verdrehung der Mutter (3) in Drehrich­ tung der Spindel (2) beaufschlagt ist.

12. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper und/oder die ihn beaufschlagende Wandung der Nut (17) konisch sich verjüngend oder konisch ausgebildet ist/sind, wobei die Schrägung von innen nach außen entgegen der Drehrichtung zurückweichend verläuft.

13. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrängungskörper eine Walze oder Kugel vorgesehen ist, von welcher weniger als die Hälfte des Querschnittes in die Aussparung oder Nut (17) an der Außenseite der Mutter (3) ragt.

14. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen der Reib- und Federkraft die Federn (11) in einer relativ zu dem Gehäuse (6) axial verstellbaren Hülse (13) angeordnet sind und die Hülse und das Gehäuse (6) insbesondere für die Axialver­ stellung zusammenwirkende Gewinde (14) haben.

15. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der (Kugelroll-)Mutter (3) stirnseitig angeordnete Dreh-Schubübertragungsmittel (18) angeordnet sind, die bei einem Verdrehen der Mutter (3) relativ zur Halterung (6) eine Axialbewegung auf den Fühler und/oder Schalter oder das Schaltelement übertragen.

16. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Schubübertragungsmittel (18) Auflaufschrägen aufweisen.

17. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Schubübertragungsmittel (18) eine kraftschlüssige Rastkupplung mit einem sich stirnseitig an die Mutter anschließenden, drehfesten Schaltteil (19) aufweisen, und daß zwischen den einander zugewandten Stirnseiten von Schaltteil (19) und Mutter (3) mit den Auflaufschrägen zusammenarbeitende Druckelemente (20) vorgesehen sind.

18. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (19) und/oder die Mutter (3) oder ein mit der Mutter verbundener Druckflansch (21) Vertiefungen zur teilweisen Aufnahme der Druckelemente aufweist bzw. aufweisen, und daß die Druckelemente (20) insbesondere als Kugeln ausgebildet sind.

19. Kugelgewindetrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kugeln ausgebildeten Druckelemente (20) in einem sie haltenden Käfig (22) geführt sind.

20. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltteil (19) drehfest und axial verschiebbar in dem Muttergehäuse (6a) oder dergleichen Halterung gelagert ist und stirnseitig, der Mutter abgewandt, gegen das Muttergehäuse über Federn (11), vorzugsweise Tellerfedern abgestützt ist.

21. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler, Sensor, Schalter oder Schaltelement (8) im Bereich des Schaltteiles (19) vorzugsweise an einem mit dem Muttergehäuse (6a) verbundenen Führungsrohr (23) angeordnet und von einem aus dem Muttergehäuse ragenden Ende des Schaltteiles (19) betätigbar ist.

22. Kugelgewindetrieb nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung zwischen dem Schaltteil (19) und dem Muttergehäuse (6a) ein Keilnabenprofil vorgesehen ist.