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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung, und insbesondere eine Verbesserung einer Rollelement-Schraubspindelvorrichtung eines Typs, welcher einen Kafigring verwendet und der mit einem Verlagerungs-Verhinderungs-Mechanismus zum Verhindern der Verlagerung des Käfigrings versehen ist.
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Stand der Technik
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Herkommlich sind Rollelement-Schraubspindelvorrichtungen bekannt, bei welchen jeweils eine Mehrzahl von Rollelementen zwischen einer spindelseitigen Schraubennut, die an der Außenumfangsfläche einer Schraubspindel ausgebildet ist, und einer mutternseitigen Schraubennut, die an der Innenumfangsfläche einer Spindelmutter ausgebildet ist, angeordnet ist, zum Umwandeln einer Schubkraft der Schraubspindel in ein Drehmoment der Spindelmutter oder umgekehrt. Diese Rollelement-Schraubspindelvorrichtungen umfassen einen Typ, der mit einem Kafigring zum Halten der Rollelemente zwischen der Schraubspindel und der Spindelmutter ausgerüstet ist, um eine stabile Drehmoment-Schub-Umwandlung durch Ausrichten der Rollelemente mittels eines Kafigrings durchzuführen.
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Die Funktionsweise einer Rollelement-Schraubspindelvorrichtung des Typs, der den Käfigring wie oben ausgeführt verwendet, wird nachfolgend erläutert. Zum Beispiel, wenn die Spindelmutter der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gedreht wird, rollen die zwischen der Spindelmutter und der Schraubspindel angeordneten Rollelemente und gleichzeitig wird der Kafigring, der Halteaussparungen hat, in welcher jeweils das Rollelement aufgenommen ist, von den Rollelementen geschoben, so dass der Käfigring einer Axialrichtung bewegt wird, während er wie die Spindelmutter entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Rollelemente gedreht wird.
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Wenn die Rollelemente wahrend eines solchen Betriebs regelgerecht rollen und keine unregelmäßige Verschiebebewegung bewirkt wird, wird der Kafigring entsprechend der Umdrehungsanzahl und der Steigung der Schraubennut in Axialrichtung bewegt, während er mit einer Geschwindigkeit dreht, die gleich der theoretischen Umlaufgeschwindigkeit der Rollelemente ist. Jedoch hat der Kafigring ein Verzögerungsverhalten von einem vorbestimmten Wert mit Bezug auf die Drehphase der Spindelmutter. Dies ist eine bekannte Sache, die auf der Rotationsfunktionstheorie des Käfigrings in einem üblichen Wälzlager basiert.
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Allerdings gibt es bei einem tatsächlichen Betrieb den Fall, bei dem die Rollelemente nicht regelgerecht rollen und eine unregelmäßige Verschiebebewegung bewirkt wird, und dementsprechend kann, wie oben genannt, die Drehphase des Käfigrings als Reaktion auf die unregelmäßige Verschiebebewegung in Bezug auf die ideale Bewegung voreilen oder im Verzug sein. Insbesondere weicht ein solcher Vorlaufwert oder Verzogerungswert in Axialrichtung der Spindelmutter von der Bewegungsrichtung oder dem Bewegungsbetrag ab.
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Aus diesem Grund wird, wenn die Spindelmutter wiederholt in umgekehrte Richtung gedreht wird, der Vorlaufwert oder der Verzögerungswert in der Drehphase des Kafigrings akkumuliert und der Käfigring wird in eine seiner beiden Axialrichtungen verlagert. Wenn solch eine einseitige Verlagerung bewirkt wird und fortschreitet, kann die Rollelementaussparung des Kafigrings über ein wellenseitiges Ende der Spindelmutter hinausragen und als ein Ergebnis davon kann der Fall eintreten, dass das Rollelement aus der Rollelementaussparung des Kafigrings herausfallt.
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Daher wurde bei der herkömmlichen Technologie beispielsweise an die Schraubspindel ein Hemmglied anmontiert, wie beispielsweise ein Stift oder Anschlagring, das den Bewegungsbereich des Käfigrings in Axialrichtung auf jedes der beiden Endabschnitte des Bewegungshubbereichs der Spindelmutter begrenzt.
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Bei einer Struktur jedoch, bei der der axiale Bewegungsbereich des Käfigrings mittels eines Hemmgliedes begrenzt ist, wird, wenn der Käfigring gegen das Hemmglied anstößt, die Bewegung des Käfigrings gestoppt, und die Rollelemente gleiten wahrend sie drehen aber nicht umlaufen, so dass sich das Antriebsmoment der Spindelmutter während dieser Gleitzeit extrem vergroßert und die Spindelmutter nicht gleichförmig bewegt wird, wodurch ein Problem geschaffen wird.
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Um das Problem zu losen wurde dann eine Technologie vorgeschlagen, die in dem nachfolgenden Patentdokument 1 offenbart ist. Das heißt, in dem folgenden Patentdokument 1 ist die Technologie vorgeschlagen, bei welcher für eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung des Typs, der einen Kafigring verwendet, das einseitige Verlagern in Axialrichtung des Käfigrings beseitigt und das bei der herkömmlichen Technologie auftretende Problem gelöst sind.
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Speziell ist die im nachfolgenden Patentdokument 1 offenbarte Technologie gekennzeichnet durch eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung, die einen Kafigring 104 verwendet, wie in 6 gezeigt, welche mit einem Energieübertragungsmechanismus bereitgestellt ist, der zusammengesetzt ist aus einer Innenverzahnung 107, die an einem Anschlussbereich benachbart zu einer Schraubennut 101a einer Spindelmutter 101 ausgebildet ist, einer Außenverzahnung 108, die im gleichen Intervall in Wendelrichtung an einem Anschlussbereich benachbart zu einer Schraubennut 102a einer Spindelmutter 102 ausgebildet ist, und ein Planetenrad 109, das an einer vorbestimmten Position in Umfangsrichtung des Käfigrings 104 in einem Zustand drehbar gehalten wird, in dem es mit der Innenverzahnung 107 und der Außenverzahnung 108 in Eingriff steht.
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Bei dem Patentdokument 1 (
JP 2002-323 108 A ) ist der Energieübertragungsmechanismus mit der oben genannten Struktur fur die Kugel-Schraubspindelvorrichtung bereitgestellt, und dementsprechend steht das Planetenrad
109 mit der Innenverzahnung
107 und der Außenverzahnung
108 in Eingriff und wird in diesem Zustand bewegt, so dass der Käfigring
104 ein konstantes Verhältnis beibehält bezüglich der Drehphase des rotatorisch angetriebenen Elements (d. h., Spindelmutter
101 oder Schraubspindel
102) und dadurch der Bewegungsbetrag in beide Axialrichtungen des Käfigrings
104 immer konstant gehalten wird. Das heißt, dass gemäß der im Patentdokument 1 offenbarten Technologie als Mittel zur Begrenzung der Axialbewegung des Käfigrings
104 ein Hemmglied mit herkömmlicher Struktur verwendet wird, um das Phänomen wie jenes der Vergrößerung des Antriebmoments zu vermeiden, wenn der Kafigring
104 an das Hemmglied anstößt, und um ein gleichmäßiges Betreiben der Vorrichtung durchzuführen, um dadurch zur Verbesserung der Zuverlässigkeit beizutragen.
- Patentdokument 1: Offengelegte Japanische Patentanmeldung JP 2002-323 108 A
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Jedoch bringt die im Patentdokument 1 offenbarte Technologie unterschiedliche Gestaltungsgrenzen mit sich, und dementsprechend ist diese nicht einfach bei allen Typen von Rollelement-Schraubspindelvorrichtungen anwendbar. Insbesondere sind gemäß der im Patentdokument 1 offenbarten Technologie die Innenverzahnung 107 und die Außenverzahnung 108, die mit dem Planetenrad 109 in Eingriff stehen, an dem benachbarten Anschlussabschnitt ausgebildet. Eine solche Anordnung der Zahne an dem Anschlussabschnitt verursacht einen nachteiligen Einfluss auf die Schraubennuten 101a, 102a, welche wiederholt der Betriebslast und Laufbelastung von den Kugeln ausgesetzt sind, was daher zu einer Verringerung der Eigensteifigkeit der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung führt. Diese Tatsache bedeutet, dass die Bereitstellung des Energieubertragungsmechanismus bei Beibehaltung der Steifigkeit die Gestaltungsbegrenzungen heraufsetzt, und bedeutet ferner, dass der Anwendungsbereich der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie sehr begrenzt ist.
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Außerdem besteht bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie eine Gestaltungseinschrankung derart, dass die Anzahl der anzuordnenden Kugeln reduziert werden muss, um in Drehrichtung zwischen den Kugeln einen Zwischenraum für das Anordnen des Planetenrades 109 bereitzustellen. Diese Struktur führt ebenfalls zu einer Verringerung der Eigensteifigkeit der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung.
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Darüber hinaus verursachen die Ausbildung der Schraubennut 101a an der Innenumfangsflache der Spindelmutter 101 und die Ausbildung der Innenverzahnung 107 an dem Anschlussabschnitt, der die Schraubennut 101a kontaktiert, Schwierigkeiten beim Bearbeitungsverfahren. Dementsprechend erhöht die Rollelement-Schraubspindelvorrichtung, die die in dem Patentdokument 1 offenbarte Technologie anwendet, die Herstellungskosten und erzeugt folglich ein Problem.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht, und ein Ziel davon ist, eine Technologie bereitzustellen, die geeignet ist, ein Phänomen der Vergrößerung des Antriebsmoments zu der Zeit, wenn ein Kafigring der herkommlichen Struktur gegen eine Hemmglied anstößt, zu vermeiden, bei der Anwendung fur weniger Gestaltungsbeschrankungen zu sorgen, und die Struktur, bei der der Bewegungsbetrag eines Käfigrings in beiden Axialrichtungen immer konstant gehalten werden kann, leicht und mit weniger Kosten zu verwirklichen, ohne die Steifigkeit der Vorrichtung zu beeinträchtigen.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Erfindung weist auf: eine Schraubspindel, die an ihrer Außenumfangsfläche mit einer spindelseitigen Schraubennut ausgebildet ist, eine Spindelmutter, die an ihrer Innenumfangsfläche mit einer mutternseitigen Schraubennut ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Rollelementen, die zwischen der spindelseitigen Schraubennut und der mutternseitigen Schraubennut rollbar angeordnet ist, einen Kafigring, der in einem Ringraum zwischen Schraubspindel und Spindelmutter, die einander gegenüberliegen, angeordnet und zum rollbaren Halten einer Mehrzahl von Rollelementen in vorbestimmten Positionen eingerichtet ist, und einen Energieübertragungsmechanismus, von dem, unter der Voraussetzung, dass entweder die Schraubspindel oder die Spindelmutter als rotatorisch angetriebenes Element eingerichtet ist, der Käfigring in eine Axialrichtung entsprechend der Steigungswinkel der spindelseitigen Schraubennut und der mutternseitigen Schraubennut bewegt wird, wahrend der Käfigring unter Beibehalten eines konstanten Verhaltnisses mit Bezug auf die Drehphase des rotatorisch angetriebenen Elements entsprechend der Drehung des rotatorisch angetriebenen Elements gedreht wird, und wobei der Energieübertragungsmechanismus aufweist: eine Außenverzahnung, die an der Schraubspindel ausgebildet ist, eine Innenverzahnung, die an der Spindelmutter ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von Planetenrädern, die an peripher vorbestimmten Positionen des Käfigrings in einem Zustand drehbar gehalten werden, in dem sie jeweils mit der Außenverzahnung und der Innenverzahnung in Zahneingriff sind, wobei die Außenverzahnung in einem Bereich ausgebildet ist, der in Axialrichtung von der spindelseitigen Schraubennut getrennt ist, so dass sie sich nicht mit der an der Schraubspindel ausgebildeten spindelseitigen Schraubennut überschneidet, und die Innenverzahnung in einem Bereich ausgebildet ist, der in Axialrichtung von der mutternseitigen Schraubennut getrennt ist, so dass sie sich nicht mit der an der Spindelmutter ausgebildeten mutternseitigen Schraubennut überschneidet.
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Bei der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung nach der Erfindung kann die Schraubspindel einen Schraubspindelkorper, an welchem die spindelseitige Schraubennut ausgebildet ist, und einen Außenverzahnungsteil aufweisen, an welchem die Außenverzahnung ausgebildet ist, und weist die Spindelmutter einen Spindelmutternkörper, an welchem die mutternseitige Schraubennut ausgebildet ist, und einen Innenverzahnungsteil auf, an welchem die Innenverzahnung ausgebildet ist.
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Ferner kann es bei der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemaß der Erfindung erwunscht sein, dass die Eingriffswinkel der Außenverzahnung, der Innenverzahnung und der Planetenrader derart ausgebildet sind, dass sie dem Steigungswinkel der spindelseitigen Schraubennut bzw. der mutternseitigen Schraubennut entsprechen.
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Außerdem kann es bei der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Erfindung erwünscht sein, dass das Planetenrad eine Mittelachse hat, welche an einem Wälzkreis einer Mehrzahl von Rollelementen positioniert ist.
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Ferner ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung der oben genannten Struktur nicht mit allen wesentlichen Gegenstandsmerkmalen der Erfindung versehen ist und eine Unterkombination dieser Gegenstandsmerkmale die vorliegende Erfindung bilden kann.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung bereitgestellt, die geeignet ist ein solches Phänomen zu vermeiden, gemäß dem das Antriebsmoment vergroßert wird zu der Zeit des Anstoßens eines Kafigrinas einer herkommlichen Struktur gegen ein Hemmglied, die geringere Gestaltungseinschränkung zu der Zeit der Verwendung hat, und bei der der Bewegungsbetrag in beiden Axialrichtungen des Kafigrings immer konstant aufrechterhalten werden kann. Außerdem wird es gemäß der Erfindung möglich, die Rollelement-Schraubspindelvorrichtung leicht und zu verringerten Kosten herzustellen, ohne die Zuverlassigkeit der Vorrichtung zu beeinträchtigen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist eine perspektivische Ansicht zur Erlauterung der Gesamtstruktur einer Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemaß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine Explosions-Perspektive zum Erläutern der Struktur der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
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3 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern der Struktur eines Kafigrings gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Ansicht, in der ein Beispiel einer bevorzugten Modifikation einer Schraubspindel gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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5 ist eine Ansicht, in der ein Beispiel einer bevorzugten Modifikation einer Spindelmutter gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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6 ist eine perspektivische Explosions-Ansicht, in der eine Struktur einer in Patentdokument 1 offenbarten herkömmlichen Kugel-Schraubspindelvorrichtung gezeigt ist.
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Beste Art zur Ausfuhrung der Erfindung
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Figuren zum Darstellen der Erfindung erlautert. Ferner werden die Erfindungen aus den jeweiligen Ansprüchen nicht von der nachfolgenden Ausfuhrungsform beschränkt, und die Gesamtkombination der Merkmale, die in der Ausführungsform erlautert werden, sind nicht wesentlich fur die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Probleme.
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1 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern der Gesamtstruktur einer Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemaß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung und 2 ist eine Explosions-Perspektive zum Erläutern der Struktur der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
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Die Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Schraubspindel 11, die an ihrer Außenumfangsfläche mit einer spindelseitigen Schraubennut 11a ausgebildet ist, eine Spindelmutter 12, die an ihrer Innenumfangsfläche mit einer mutternseitigen Schraubennut 12a ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Kugeln 13 als Rollelemente, die zwischen der spindelseitigen Schraubennut 11a und der mutternseitigen Schraubennut 12a rollbar angeordnet ist, und einen Kafigring 14, der in einem Ringraum zwischen Schraubspindel 11 und Spindelmutter 12, die einander gegenuberliegen, angeordnet ist, um eine Mehrzahl von Kugeln 13 in vorbestimmten Positionen rollbar zu halten. Diese Rollelement-Schraubspindelvorrichtung ist als eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung mit begrenzter Hubstruktur ausgebildet, ein sogenannter Nicht-Umlauf Typ, bei welcher eine Mehrzahl von Kugeln 13 von dem Käfigring 14 rollbar aber nicht zirkulierend gehalten wird.
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Die Schraubspindel 11 hat einen Endabschnitt (die linke untere Seite in den 1 und 2), der als „Wellenende” ausgebildet ist, an welches ein Motor als eine Antriebsquelle angeschlossen wird oder ein zu betatigendes Element anmontiert wird. An einem von dem Wellenende fortlaufenden zentralen Abschnitt ist ein Kugelaufnahmeabschnitt ausgebildet, wobei der Kugelaufnahmeabschnitt die spindelseitige Schraubennut 11a aufweist. Der andere, von dem zentralen Abschnitt fortlaufende Endabschnitt der Schraubspindel 11 weist die Außenverzahnung 17 auf.
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Die Spindelmutter 12 hat einen Endabschnitt (die linke untere Seite in den 1 und 2), welcher mit der mutternseitigen Schraubennut 12a versehen ist, wobei der von dem einen Endabschnitt fortlaufende Endabschnitt an der anderen Seite die Innenverzahnung 18 aufweist. An die Spindelmutter 12 ist ein zu betätigendes Element anmontiert, oder ein Motor als Antriebsquelle zum Drehen der Spindelmutter 12 ist mit der Spindelmutter 12 gekuppelt.
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Die Außenverzahnung 17 ist in einem abgesonderten Bereich in Axialrichtung der spindelseitigen Schraubennut 11a ausgebildet, so dass sie sich nicht mit der an der Schraubspindel 11 ausgebildeten spindelseitigen Schraubennut 11a uberschneidet. Die Innenverzahnung 18 ist ebenso in einem separaten Bereich in Axialrichtung der mutternseitigen Schraubennut 12a ausgebildet, so dass sie sich nicht mit der an der Spindelmutter 12 ausgebildeten mutternseitigen Schraubennut 12a überschneidet. Ferner sind die spindelseitige Schraubennut 11a, die an der Außenumfangsflache der Schraubspindel 11 ausgebildet ist, und die mutternseitige Schraubennut 12a, die an der Innenumfangsflache de Spindelmutter 12 ausgebildet ist, derart gestaltet, dass sie den gleichen Steigungswinkel haben. Andererseits sind beide, die Außenverzahnung 17, die an der Außenumfangsfläche der Schraubspindel 11 ausgebildet ist, und die Innenverzahnung 18, die an der Innenumfangsfläche der Spindelmutter 12 ausgebildet ist, derart gestaltet, dass sie eine Zahnanzahl in Ubereinstimmung mit der Bewegungsdifferenz des Kafigrings 14 und der Spindelmutter 12 haben.
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Der Käfigring 14 ist aus einem Harzmaterial derart hergestellt, dass er in einer zylindrischen Form bereitgestellt ist, und dient zum rollbaren Halten der Kugeln 13 an einer Mehrzahl von Abschnitten an der Zylinderflache. Die genaue Struktur des Käfigrings 14 wird mit Bezug auf 3 beschrieben, welche eine perspektivische Ansicht ist, in der der Kafigring gemaß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
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Wie in 3 im Einzelnen gezeigt, ist eine Mehrzahl von Kugelaussparungen 14a, in denen jeweils eine Kugel 13 gehalten werden kann, an einer Mehrzahl von Abschnitten in der Zylinderfläche des Käfigrings 14 ausgebildet. Jeder der Kugelaussparungen 14a hat einen Durchmesser, der leicht größer ist als der Außendurchmesser der Kugel 13, so dass eine gleichmaßige Rollbewegung der Kugel in der Kugelaussparung 14a erreicht wird.
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Fernerhin ist der Kafigring 14 an einem Endabschnitt (rechte obere Seite in 3 der Zeichnung) mit einer Mehrzahl von Zahnradaussparungen 14b versehen. Jeder der Zahnradaussparungen 14b ist, den Käfigring 14 in Durchmesserrichtung durchdringend, zum Aufnehmen der Planetenräder 19 ausgebildet, die zwischen die Innenverzahnung 17 und die Außenverzahnung 18 drehbar eingesetzt sind.
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Jedes der Planetenrader 19 weist an seinen beiden Seiten einen Schaftabschnitt 19a, 19a mit kleinem Durchmesser auf (siehe 2) und wird um diese Schaftabschnitte 19a, 19a gedreht.
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Das Planetenrad 19 hat eine Mittelachse, die parallel zu den Mittelachsen der Schraubspindel 11 und der Spindelmutter 12 angeordnet und an oder nahe dem Wälzkreis der Kugel 13 positioniert ist. Aufgrund dieser Struktur wird die Kugel 13, da die Planetenrader 19 und der Kafigring 14 mit im Wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie jene der Kugel 13 schraubenartig bewegt werden, von der Kugelaussparung 14a des Käfigrings 14 kaum beeinträchtigt.
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Darüber hinaus hat die Zahnradaussparung 14b eine Form, die annahernd übereinstimmt mit der Form des Planetenrades 19 in Draufsicht. Die axiale Weite eines breiten Weitenabschnitts an einer Mittelposition in Umfangsrichtung der Zahnradaussparung 14b ist etwas größer ausgebildet als die Längslange des Schaftabschnitts 19a mit kleinem Durchmesser des Planetenrades 19, und andererseits ist die axiale Weite des schmaleren Weitenabschnitts an beiden Enden in Umfangsrichtung der Zahnradaussparung 14b ausreichend größer als die Dickenabmessung des Planetenrades 19 ausgebildet.
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Entsprechend der oben genannten Struktur ist der Käfigring 14 mit Bezug auf das Planetenrad 19 in Axialrichtung etwas verlagert. Jedoch kontaktiert das Planetenrad 19 nicht die Innenwand des schmaleren Weitenabschnitts der Zahnradaussparung 14b, und durch Festlegen, dass der Durchmesser des Planetenrades 19 großer ist als die Dicke des Käfigrings 14, steht das Planetenrad 19 in Durchmesserrichtung des Planetenrades 19 nach innen und nach außen über den Käfigring 14 vor.
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Wie oben erwahnt, ist die Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung versehen mit: der an der Schraubspindel 11 ausgebildeten Außenverzahnung 17, der an der Spindelmutter 12 ausgebildeten Innenverzahnung 18 und einer Mehrzahl von Planetenrädern 19 (drei bei dieser Ausführungsform), die an den vorbestimmten Positionen in Umfangsrichtung des Kafigrings 14 in einem Zustand drehbar gehalten werden, in welchem sie jeweils mit der Außenverzahnung 17 und der Innenverzahlung in Eingriff stehen.
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Die Außenverzahnung 17, die Innenverzahnung 18 und die Planetenrader 19 bilden einen Energieübertragungsmechanismus. Entsprechend der Funktion des Energieubertragungsmechanismus kann bei der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Erfindung die Verschiebung (Bewegungsbetrag) des Käfigrings 14 in Axialrichtung immer konstant beibehalten werden. Das heißt bei dieser Ausführungsform, bei der der aus der Außenverzahnung 17, der Innenverzahnung 18 und den Planetenradern 19 zusammengesetzte Energieübertragungsmechanismus angeordnet wird, dass, wenn eines von der Schraubspindel 11 und der Spindelmutter 12 als rotatorisch angetriebenes Element gestaltet ist, der Käfigring 14 entsprechend dem Steigungswinkel der spindelseitigen Schraubennut 11a und der mutternseitigen Schraubennut 12a in Axialrichtung bewegt werden kann, während der Kafigring 14 in einem konstanten Verhältnis mit Bezug auf die Drehphase des rotatorisch angetriebenen Elements entsprechend der Drehung des rotatorisch angetriebenen Elements gedreht wird.
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Als nächstes wird die Arbeitsweise der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der oben beschriebenen Struktur nachfolgend erläutert. Ferner wird die nachfolgende Erlauterung an einem Beispiel eines Falls beschrieben, bei dem der Motor mit einem endseitigen Schaftabschnitt der Schraubspindel 11 gekuppelt ist und die Spindelmutter 12 mit einem zu bearbeitenden Gegenstand in einem Zustand gekuppelt ist, in welchem die Betätigung in Drehrichtung der Spindelmutter 12 eingeschrankt ist.
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Erstens, wenn der Motor, nicht gezeigt, zum Drehen der Schraubspindel 11 angetrieben wird, wird die Drehbewegung der Schraubspindel 11 mittels einer Mehrzahl von Kugeln 13 auf die Spindelmutter 12 übertragen und die Spindelmutter 12 wird linear zu einer der axialen Seiten der Schraubspindel 11 bewegt. In der Zeit, wenn der Motor in eine entgegengesetzte Richtung gedreht wird, wird die Schraubspindel 11 in die zu der oben genannten Richtung entgegengesetzte Richtung gedreht, und dementsprechend wird die Spindelmutter 12 in die zu der oben genannten Richtung entgegengesetzte Richtung linear bewegt. Auf diese Weise kann durch Antreiben des Motors in die eine oder die entgegengesetzte Richtung die Spindelmutter 12 wechselseitig in Axialrichtung bewegt werden.
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Ferner, wenn die Spindelmutter 12 in Axialrichtung bewegt wird, während die Schraubspindel 11 dreht, laufen die Planetenrader 19, die in Eingriff stehen mit der Außenverzahnung 17, welche an der Schraubspindel 11 ausgebildet ist, die drehbar aber in Axialrichtung nicht bewegbar ist, und in Eingriff stehen mit der Innenverzahnung 18 der Spindelmutter, welche an der Spindelmutter 12 ausgebildet ist, die in Axialrichtung bewegbar jedoch nicht drehbar ist, jeweils an der Außenumfangsseite der Schraubspindel 11 und der Innenumfangsseite der Spindelmutter 12 um. Zu dieser Zeit bewegt sich der Käfigring 14 in Axialrichtung solange, wie er durch die Bewegung der Kugeln 13 gedreht wird, so dass die Planetenrader 19 ebenfalls in die Axialrichtung der Schraubspindel 11 bewegt werden.
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Das heißt, wenn der Käfigring 14 und die Planetenräder 19 der oben erwähnten Anordnung betrieben werden, wird der Kafigring 14 entsprechend dem Steigungswinkel der spindelseitigen Schraubennut 11a und der mutternseitigen Schraubennut 12a in Axialrichtung bewegt, während er sich um die Schraubspindel mit konstanter Phasenwinkelverzogerung in Bezug auf die Drehphase der Schraubspindel 11 dreht.
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Wie oben erwähnt, werden bei der vorliegenden Ausführungsform aufgrund dessen, dass die Planetenräder 19 mit der Schraubspindel 11 und der Spindelmutter 12 in Eingriff stehen und der Käfigring 14 in Bezug auf die Planetenräder gehalten wird, selbst wenn die Spindelmutter 12 wiederholt wechselseitig in Axialrichtung bewegt wird, die Drehphase der Spindelmutter 12 und die Drehphase des Käfigrings 14 immer in einem konstanten Verhältnis aufrechterhalten und die Verstellung des Kafigrings 14 in beide axiale Richtungen wird immer konstant aufrechterhalten. Bei dem Vorgang wechselseitiger Bewegung innerhalb eines vorbestimmten Bewegungshubes der Spindelmutter 12 kann demnach durch vorher festgelegtes Bemessen des Drehungs-Verzögerungswertes des Kafigrings 14 in Bezug auf die Schraubspindel 11 derart, dass die Kugelaussparungen 14a des Käfigrings 14 daran gehindert werden, aus dem gegenüberliegenden Ringraum rauszufliegen, das Phänomen sicher vermieden werden, gemäß welchem die Kugeln 13 aus dem Raum zwischen der spindelseitigen Schraubennut 11a und der mutternseitigen Schraubennut 12a rausfliegen.
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Ferner wird als der am meisten charakteristische Punkt der vorliegenden Erfindung auf die Struktur hingewiesen, bei der die Außenverzahnung 17, die bei der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung bereitgestellt ist, in dem von der spindelseitigen Schraubennut 11a in Axialrichtung abgetrennten Bereich ausgebildet ist, so dass sich die Außenverzahnung 17 nicht mit der an der Schraubspindel 11 ausgebildeten spindelseitigen Schraubennut 11a überschneidet, und andererseits ist die Innenverzahnung 18 in dem von der mutternseitigen Schraubennut 12a in Axialrichtung abgetrennten Bereich ausgebildet, so dass sich die Innenverzahnung nicht mit der an der Spindelmutter 12 ausgebildeten mutternseitigen Schraubennut 12a überschneidet. Eine derartige Struktur kann die Schwierigkeiten, die bei der herkommlichen Technologie und bei der in dem zitierten Patentdokument 1 offenbarten Technologie angetroffen werden, überwinden, und da die Außenverzahnung 17 und die Innenverzahnung 18 an Abschnitten ausgebildet sind, die keinen Einfluss auf die Schraubennut haben, welche die Last der Kugel 13 aufnimmt, gibt es weniger Gestaltungseinschränkungen, wenn die Außenverzahnung 17 und die Innenverzahnung bereitgestellt werden, und demzufolge ist die vorliegende Erfindung bei verschiedenen Arten von Rollelement-Schraubspindelvorrichtungen anwendbar.
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Außerdem ist es nicht wie bei der im zitierten Patentdokument 1 offenbarten Technologie notwendig, die Außenverzahnung 17 und die Innenverzahnung 18 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an einem an die Schraubennut anstoßenden Anschlussabschnitt auszubilden, so dass das Bearbeitungsverfahren sehr einfach erledigt werden kann, und dementsprechend können die Herstellungskosten beachtlich reduziert werden im Vergleich mit den Kosten, die die im zitierten Patentdokument 1 offenbarten Technologie zur Folge hat.
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Um die Herstellungskosten noch weiter zu reduzieren, kann es im Ubrigen möglich sein, das Formgebungsverfahren der Außenverzahnung 17 und der Innenverzahnung 18 neu zu gestalten. Ein solches neu gestaltetes Verfahren wird mit Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert. Wie beispielgebend in 4 gezeigt, ist es bevorzugt, dass die Schraubspindel 11 aus einer Verbindung von verschiedenen Teilen gebildet wird, wie beispielsweise aus einem Schraubspindelkorper 11b, an dem die spindelseitige Schraubennut 11a ausgebildet ist, und einem Außenverzahnungsteil 11c, an welchem die Außenverzahnung 17 ausgebildet ist, und andererseits, wie beispielgebend in 5 gezeigt, ist es bevorzugt, dass die Spindelmutter 12 aus einer Verbindung von verschiedenen Teilen gebildet wird, wie beispielsweise aus einem Spindelmutternkörper 12b, an dem die mutternseitige Schraubennut 12a ausgebildet ist, und einem Innenverzahnungsteil 12c, an dem die Innenverzahnung 18 ausgebildet ist.
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Die Verwendung der Verbindung von verschiedenen Teilen, wie in den 4 und 5 gezeigt, macht die Verarbeitung leicht und macht das Herstellen der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung mit reduzierten Kosten möglich. Es ist notwendig, die mutternseitige Schraubennut 12a an der Innenumfangsfläche des Mutternkörpers 12 auszubilden, an welcher die Bearbeitung sehr schwierig ist, so dass der Herstellungskosten-Reduzierungseffekt durch separates Bereitstellen des Innenverzahnungsteils vorteilhaft erreicht werden kann.
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Bei der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der derzeitigen Ausführungsform wird es durch Vergrößern oder Verringern des Bereichs, in welchem die Außenverzahnung 17 und die Innenverzahnung 18 ausgebildet sind, möglich, den Hub auf einen gewünschten Wert festzulegen. Das ist so, weil die Struktur derart angepasst ausgebildet ist, dass die Außenverzahnung 17 und die Innenverzahnung 18 mit der spindelseitigen Schraubennut 11a bzw. der mutternseitigen Schraubennut 12a nicht uberlappt sind, und da der Hub innerhalb eines optionalen Wertes festgesetzt werden kann, ohne einen Einfluss auf die Struktur der Kugelbeladungsposition, auf die Last aufgebracht wird, zu nehmen, ist das extrem wünschenswert.
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Außerdem hat der obige vorteilhafte Gesichtspunkt eine effektive Wirkung im Vergleich mit der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie, welche im Wesentlichen mit der Struktur bereitgestellt ist, bei der zum Vorsehen der Planetenräder 109 die Anzahl der Lagerorte für die Kugeln reduziert werden muss, wobei entsprechend der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung es moglich gemacht wird, den Energieübertragungsmechanismus anzuordnen und dabei die Stabilität der Vorrichtung aufrechtzuerhalten.
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Obwohl weiter oben die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist der technische Anwendungsbereich nicht auf den Umfang der Beschreibung der geschilderten Ausführungsform beschränkt. Es ist möglich, der obigen Ausfuhrungsform verschiedene Veränderungen oder Modifikationen hinzuzufugen.
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Beispielsweise verwendet die Rollelement-Schraubspindelvorrichtung der beschriebenen Ausführungsform die Kugeln 13 als Rollelemente, es ist jedoch auch möglich andere Rollelemente, wie beispielsweise Walzen, zu benutzen.
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Außerdem kann, obwohl beschrieben ist, dass als Voraussetzung für die Gestaltung der Außenverzahnung 17 und der Innenverzahnung 18 diese mit einer Zahnanzahl entsprechend der Bewegungsdifferenz zwischen dem Käfigring 14 und der Spindelmutter 12 bereitgestellt werden, bevorzugt sein, dass der Eingriffswinkel der Außenverzahnung 17, der Innenverzahnung 18 und der Planetenräder 19 so gestaltet ist, dass sie mit dem Steigungswinkel der spindelseitigen Schraubennut 17 und der mutternseitigen Schraubennut 18 konform sind. Bei der Verwendung einer solchen Struktur wird es möglich, den Verschiebeweg zwischen der Außenverzahnung 17 und den Planetenrädern 19 und zwischen der Innenverzahnung 18 und den Planetenrädern 19 extrem gering zu halten, so dass eine Rollelement-Schraubspindelvorrichtung mit einer verbesserten Betriebszuverlässigkeit verwirklicht wird.
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Außerdem soll, obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform drei Planetenräder 19 vorgesehen sind, die Anzahl der Planetenrader nicht auf diese Anzahl beschränkt sein, und es kann möglich sein, dass die Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Mehrzahl von Planetenrädern, zwei oder mehr als zwei, zum Verwirklichen der Rollelement-Schraubspindelvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet wird.
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Außerdem kann, obwohl bei der beschriebenen Ausfuhrungsform das Beispiel gezeigt ist, gemäß welchem der Käfigring 14 aus Harzmaterial geschaffen ist, der Käfigring 14 aus einem Metallmaterial gebildet sein. In solch einem Fall kann der Kafigring 14 durch das Umformen einer Metallplatte in eine zylindrische Form gefertigt werden.
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Vom Umfang der beigefügten Ansprüche ist es ersichtlich, dass solche Veränderungen und Modifikationen wie oben genannt, vom technischen Umfang der Erfindung umfasst sind.
