DE3828617A1

DE3828617A1 - Hydrostatic nut for a screw mechanism

Info

Publication number: DE3828617A1
Application number: DE19883828617
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Eisenmann
Original assignee: FUERSTLICH HOHENZOLLERNSCHE WE
Current assignee: FUERSTLICH HOHENZOLLERNSCHE WE
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1990-03-01

Abstract

A hydrostatic nut for a screw mechanism with a plurality of component nuts which are arranged so as to be fixed against rotation relative to one another and with hydrostatic bearing pockets machined into the thread flanks of the component nuts and uniformly distributed on the circumference has component nuts, each of which consists of just one complete, 360@ thread turn; the axial spacing of the plane boundary surfaces of each component nut is exactly equal to the pitch of the screw.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Mutter für ein Schrauben spindelgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a hydrostatic nut for a screw Spindle gear of the type specified in the preamble of claim 1.

Schraubenspindelgewinde haben eine hohe Steifigkeit in Bewegungsrich tung, verbunden mit hoher Dämpfung und können hohe Drehzahlen der Spin del erreichen, so daß sie bei Schlitten, insbesondere Werkzeugmaschi nenschlitten, die eine Vorschubgeschwindigkeit erreichen müssen, sowie bei oszillierenden Bewegungen von Bearbeitungseinrichtungen eingesetzt werden können. Sie eignen sich aber auch als hochgenauer Antrieb von Verschiebebewegungen, bei denen kein Unterschied in der Reibung bei Ruhe und Bewegung auftreten darf und gleichzeitig eine absolute Spiel freiheit gegeben sein muß. Screw threads have a high degree of rigidity in the direction of motion tion, combined with high damping and high spin speeds del reach, so that they on sledges, especially machine tools sledges that must reach a feed speed, and used in oscillating movements of machining equipment can be. But they are also suitable as high-precision drives from Sliding movements where there is no difference in friction Calm and movement may occur and at the same time an absolute game freedom must be given.

Ein weiteres Anwendungsgebiet von Schraubenspindelgetrieben ist der Be reich der Prüfmaschinen mit Oszillationsantrieb, wo hohe Hubfrequenzen mit entsprechenden Kraftamplituden bei gleichzeitig langer Lebensdauer gefordert werden.Another area of application for screw drives is the Be range of testing machines with oscillation drive, where high stroke frequencies with corresponding force amplitudes with a long service life be required.

Am Umfang der Gewindeflanken einer hydrostatischen Mutter befindet sich eine Vielzahl von hydrostatischen Trag- oder Lagertaschen, die mit ei ner Druckflüssigkeit, insbesondere Drucköl, versorgt werden müssen. Zur Erzielung der angestrebten hohen Steifigkeit muß jede Tasche getrennt entweder mit einer eigenen Pumpe mit konstantem Förderstrom oder zumin dest bei gemeinsamer Druckpumpe für mehrere Taschen mit über Vordros seln vermindertem Pumpendruck mit Druckflüssigkeit versorgt werden, damit bei Belastung Taschendruck-Unterschiede entstehen, die ein Kräftefeld erzeugen.There is a hydrostatic nut on the circumference of the thread flanks a variety of hydrostatic carrier or storage bags with egg ner pressure fluid, especially pressure oil, must be supplied. To To achieve the desired high rigidity, each pocket must be separated either with your own pump with constant flow or at least least with a common pressure pump for several bags with over Vordros be supplied with hydraulic fluid under reduced pump pressure, so that there are pocket pressure differences when loaded, the one Generate force field.

Die Ausbildung einer Vielzahl von Taschen an den Flanken eines Innenge windes, wie es bei einer hydrostatischen Mutter vorliegt, ist recht problematisch. Es ist hierzu schon vorgeschlagen worden, die aktive Flankenoberfläche aus einem aushärtbaren Reaktionsharz herzustellen und auf einer Hilfsspindel die Negativformen, z.B. aus Wachs, der Taschen lösbar aufzukleben, wodurch sich die Lagertaschen durch Formgießen er zeugen lassen. Nach Aushärten des Reaktionsharzes wird dann die Hilfs spindel über ein Trennmittel aus der Mutter herausgedreht und die Ta schen von den Negativ-Formstücken gesäubert. Dieses Verfahren ist au ßergewöhnlich aufwendig und muß außerdem in mühsamer Handarbeit durch geführt werden. Wegen der nicht zu vermeidenden Fertigungs- und Tei lungsfehler ist das Einhalten eines definierten Druckflüssigkeitspaltes zwischen den Flanken der Bewegungsspindel und der hydrostatischen Mutter nur mit großem Aufwand möglich. Außerdem hat sich herausge stellt, daß die Bindungsfestigkeit zwischen dem verwendeten Reaktions harz, im allgemeinen einem synthetischen Harz, und dem Trägermaterial der hydrostatischen Mutter für den praktischen Anwendungsfall in keiner Weise ausreicht.The formation of a variety of pockets on the flanks of an inner rim winds, as is the case with a hydrostatic mother, is right problematic. The active one has already been proposed To produce flank surface from a curable reactive resin and the negative forms on an auxiliary spindle, e.g. made of wax, the bags releasably to stick, whereby the storage pockets by molding have a father. After the reaction resin has hardened, the auxiliary becomes screwed out of the nut using a release agent and the Ta cleaned from the negative fittings. This procedure is au extraordinarily complex and also has to be laboriously done by hand be performed. Because of the unavoidable manufacturing and part The maintenance error is compliance with a defined hydraulic fluid gap between the flanks of the motion spindle and the hydrostatic Mother only possible with great effort. It also turned out represents the bond strength between the reaction used resin, generally a synthetic resin, and the substrate the hydrostatic nut for practical use in none Way is enough.

Es kommt noch hinzu, daß diese Reaktionsharze stark hygroskopisch und deshalb nicht maßhaltig und vor allem nicht wärmefest sind. In addition, these reactive resins are highly hygroscopic and therefore not true to size and, above all, not heat-resistant.

Bei dieser bekannten Konstruktion sind die Vordrosseln als Kapillare ausgebildet, nämlich in Form einer Vielzahl von eingefrästen Nuten, die über ebensoviele Kanäle mit den Lagertaschen verbunden und außen durch eine Schrumpfbüchse verschlossen sind. Da wegen der Fertigungstoleran zen stets von Gewindegang zu Gewindegang, vor allem aber von Mutter zu Mutter, sehr unterschiedliche Druckflüssigkeits-Spalte zwischen den Ge windeflanken der Schraubenspindel und der hydrostatischen Mutter auf treten, müssen die Kapillaren stets in ihrer Länge oder in ihrem Quer schnitt auf den jeweiligen zugehörigen Taschenspalt abgestimmt werden, was bei dieser Konstruktion mit vertretbarem Aufwand nicht möglich ist.In this known construction, the pre-chokes are capillaries formed, namely in the form of a plurality of milled grooves, the connected to the storage pockets via as many channels and through the outside a shrink sleeve are closed. Because of the manufacturing tolerance zen always from thread to thread, but especially from nut to nut Mother, very different hydraulic fluid column between the Ge the flank of the screw spindle and the hydrostatic nut step, the capillaries must always be in their length or in their cross be matched to the respective associated pocket gap, which is not possible with reasonable effort in this construction.

Eine hydrostatische Mutter für ein Schraubenspindelgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung geht aus der DE-OS 28 21 726 hervor und weist mehrere, gegeneinander verdrehfest angeordnete Teilmuttern sowie in die Gewindeflanken eingearbeitete, im Umfang gleichmäßig verteilte hydrostatische Lagertaschen auf. Die Teil muttern sind axial elastisch über hydrostatische Axiallager gelagert. Trotz des Aufbaus der Mutter aus mehreren Teilmuttern treten die oben erwähnten Probleme mit der Ausgestaltung der Taschen an den Flanken des Innengewindes der hydrostatischen Mutter auf, so daß sich eine sehr aufwendige Herstellung ergibt.A hydrostatic nut for a screw spindle gear in the Preamble of claim 1 specified genus goes from the DE-OS 28 21 726 and has several, against each other twist arranged part nuts as well as in the thread flanks, in Scope of evenly distributed hydrostatic bearing pockets. The part nuts are axially elastically supported by hydrostatic thrust bearings. Despite the fact that the nut is made up of several partial nuts, they step up mentioned problems with the design of the pockets on the flanks of the Internal thread of the hydrostatic nut, so that there is a very complex production results.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Mutter für ein Schraubenspindelgetriebe der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten. Insbe sondere soll eine hydrostatische Mutter vorgeschlagen werden, die mit einem Höchstmaß an automatischer Herstellung mit entsprechender Wiederholbarkeit an Genauigkeit mit modernen, bahngesteuerten Werkzeug maschinen gefertigt werden kann.The invention is therefore based on the object of a hydrostatic Nut for a screw spindle gear of the specified type create, in which the disadvantages mentioned above do not occur. In particular In particular, a hydrostatic nut should be proposed, which with a maximum of automatic production with the corresponding Repeatability for accuracy with modern, path-controlled tool machines can be manufactured.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.This is according to the invention by the in the characterizing part of the achieved 1 specified characteristics.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteran sprüche definiert. Appropriate embodiments are characterized by the features of the sub sayings defined.

Da jede Teilmutter nur aus genau einem kompletten Gewindegang besteht und keine Hinterschneidungen auftreten können, lassen sich sämtliche Formen und Zulaufkanäle auf den beiden Seiten der Gewindeflanken der hydrostatischen Mutter auf einer Werkzeugmaschine mit 4-Bahnsteuerung vollautomatisch herstellen. Dabei läßt sich insbesondere die Form der Gewindeflanken der Schraubenspindel exakt auf die Form der Gewindeflan ken der hydrostatischen Mutter übertragen, und zwar mit Hilfe von bahn gesteuerten Maschinen. Außerdem kann nun auch die Steigung der hydro statischen Mutter exakt auf die Steigung der Schraubenspindel einge stellt werden.Because each part nut consists of exactly one complete thread and no undercuts can occur, all can Forms and inlet channels on both sides of the thread flanks of the hydrostatic nut on a machine tool with 4-path control Manufacture fully automatically. In particular, the shape of the Thread flanks of the screw spindle exactly to the shape of the thread flange transferred to the hydrostatic nut by means of a train controlled machines. In addition, the slope of the hydro static nut exactly on the pitch of the screw spindle be put.

Indem nun die beiden vorher genau eben und parallel hergestellten Planflächen der Teilmuttern exakt den Abstand der Gewindesteigung auf weisen, sind für die NC-Fertigung der Figuren auf den Gewindeflanken und auch für die Fertigung der Gewindeflanken selbst sehr genaue Be zugsflächen vorhanden, so daß "auf Umschlag" gearbeitet werden kann.By making the two previously exactly flat and parallel Flat surfaces of the partial nuts exactly the distance of the thread pitch have, are for the NC production of the figures on the thread flanks and also for the manufacture of the thread flanks themselves very precise loading Zugsflächen available so that "on cover" can be worked.

Dies gilt inbesondere dann, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungs form die im Abstand der Steigung liegenden planen Trennflächen einer Teilmutter in axialer Richtung gesehen symmetrisch zum Gewindegang lie gen, wodurch die beiden Enden des Gewindegangs etwa zu gleichen Teilen links und rechts aus der Teilmutter herausragen, und zwar um die halbe Gewindegangdicke; dies ist darauf zurückzuführen, daß die Axialerstrec kung eines Gewindegangs wegen seiner Dicke insgesamt etwas größer als die Steigung ist.This applies in particular if, according to a preferred embodiment shape the planar dividing surfaces at a distance from the slope Partial nut seen in the axial direction symmetrical to the thread gene, causing the two ends of the thread to be roughly equal parts protrude left and right of the partial nut, by half Thread thickness; this is due to the fact that the Axialerstrec kung a thread because of its thickness overall somewhat larger than the slope is.

Auch das Drosselsystem für jede Lagertasche läßt sich sehr rationell ebenfalls in NC-Fertigung herstellen. Dabei wird nach einer bevorzugten Ausführungsform die Vordrossel für die Lagertasche vom Lagerspalt der gegenüberliegenden Gewindeflanke gebildet, wie es bereits aus der EU-PS 1 05 050 bekannt ist, wodurch eine sogenannte "Laufspalt-Drossel" entsteht. Die die Vordrosseln bildenden Bereiche des Lagerspaltes auf der Gewindeflanke werden jeweils in Durchströmrichtung von mit der Druckflüssigkeitsquelle in Verbindung stehenden Zuführnuten und von mit der gegenüberliegenden Lagertasche in Verbindung stehenden Abführnuten begrenzt. The throttle system for each storage pocket can also be very efficiently also manufacture in NC production. It is a preferred Embodiment the choke for the storage pocket from the bearing gap opposite thread flank formed, as it already from the EU-PS 1 05 050 is known, whereby a so-called "running gap throttle" arises. The areas of the bearing gap forming the pre-throttles the thread flank are each in the flow direction from with Hydraulic fluid source related feed grooves and with the opposite storage pocket in related discharge grooves limited.

Durch die Gegenkopplung der Drossel-Taschensysteme entsteht eine beson ders gute Steifigkeit des hydrostatischen Axiallagers, insbesondere in der axial zentrischen Lage des Gewindeganges der Schraubenspindel im Ge windegang der Mutter. Außerdem kann das bisher übliche Abstimmen der Vordrosseln auf den Druckflüssigkeits-Spalt zwischen den Gewindeflanken von hydrostatischer Mutter und Schraubenspindel entfallen.The negative feedback of the throttle-pocket systems creates a special one good stiffness of the hydrostatic thrust bearing, especially in the axially central position of the thread of the screw spindle in the Ge wind of the mother. In addition, the usual tuning of the Pre-throttling on the hydraulic fluid gap between the thread flanks there is no need for a hydrostatic nut and screw spindle.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dieser Drosselform er strecken sich die Zu- und Abführnuten in Bewegungs-Umfangsrichtung, wo bei jede Zuführnut zwischen zwei Abführnuten sitzt. Die Zuführ- und Abführnuten sind in Bereiche der Gewindeflanken eingearbeitet, die durch quer dazu verlaufende, mit dem drucklosen Bereich der Mutter in Verbin dung stehende Nuten von den Bereichen der Lagertaschen getrennt sind. Dadurch läßt sich der Druckflüssigkeits-Bedarf der hydrostatischen Mut ter minimieren, während gleichzeitig eine gute Kühlung der Gleitflächen und eine gute Entsorgung der Laufspalte von der Druckflüssigkeit gewähr leistet ist.According to a particularly advantageous embodiment of this choke shape, he the feed and discharge grooves extend in the circumferential direction of movement, where sits between two discharge grooves for each feed groove. The feed and Leakage grooves are worked into areas of the thread flanks that are transverse to it, with the unpressurized area of the mother in verbin standing grooves are separated from the areas of the storage pockets. This allows the hydrostatic courage to meet the pressure fluid requirements minimize ter, while at the same time good cooling of the sliding surfaces and ensure good disposal of the running gaps from the hydraulic fluid is accomplished.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind in den Bereichen des Gewin degangauslaufs, der axialen Verschraubungen und der Druckflüssig keits-Zuführkanäle Freiräume vorgesehen; dadurch lassen sich die Teil muttern im geringen Maße gegeneinander verdrehbar einjustieren und dann miteinander verschrauben, wodurch Fertigungstoleranzen ohne wesentliche Zusatzkosten ausgeglichen werden können. Insbesondere ist eine für die genaue Spaltgeometrie abgleichbare Steigung der hydrostatischen Mutter zur Steigung der zugehörigen Schraubenspindel möglich. Dabei werden unter diesen "Freiräumen" beispielsweise in Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher für die Verschraubung und eine ausreichende Verstellmöglich keit innerhalb der Zuführbohrungen für die Druckflüssigkeit verstanden. Die Verdrehbarkeit der Teilmuttern gegeneinander beläuft sich nur auf wenige Winkelminuten, so daß in der Regel nur etwas größer dimensionier te Durchgangslöcher ausreichen.According to a preferred embodiment are in the areas of profit outlet, the axial screw connections and the hydraulic fluid free supply channels provided; this allows the part Adjust the nuts so they can be rotated against each other to a small extent and then screw together, creating manufacturing tolerances without significant Additional costs can be compensated. In particular, one is for the exact gap geometry, adjustable slope of the hydrostatic nut possible to increase the associated screw spindle. In doing so among these "free spaces", for example, extending in the circumferential direction Elongated holes for screwing and sufficient adjustment possible speed understood within the supply holes for the hydraulic fluid. The rotatability of the part nuts against each other only amounts to few angular minutes, so that usually only a little larger through holes are sufficient.

Zweckmäßigerweise sind dabei Taschendruck-Meßanschlüsse vorgesehen, die es erlauben, während des Einjustierens die Taschendrücke bei nicht be lasteter Schraubenspindel über Manometer möglichst genau gleich zu hal ten. Ist die Mutter eingestellt, werden die Teilmuttern fest verschraubt und die Meßanschlüsse verschlossen.Pocket pressure measuring connections are expediently provided, which allow the pocket pressures to not be during the adjustment loaded screw spindle is as close as possible to half using a manometer If the nut is adjusted, the partial nuts are screwed tight and closed the measuring connections.

Es liegt in der Natur eines solchen Schraubenspindelgetriebes, daß es im wesentlichen nur eine axiale Tragfähigkeit hat. Quer bzw. radial zur axialen Richtung ist keine hohe Steifigkeit vorhanden, und zwar selbst dann nicht, wenn die Gewindeflanken in Trapezform mit einer kleinen Kraftkomponente senkrecht zur Schraubenspindelachse ausgebildet sind. Bei langen und insbesondere waagerecht liegenden Schraubenspindeln wird jedoch oft angestrebt, eine Durchbiegung der Schraubenspindel zumindest im Eingriffsbereich der hydrostatischen Mutter zu verhindern, damit keine unzulässigen Störungen der Laufspaltgeometrie und keine Vor schub-Ungenauigkeiten auftreten können. Bei höheren Drehzahlen der Schraubenspindel müssen auch übermäßige Unwuchten vermieden werden. Deshalb wird nach einer bevorzugten Ausführungsform zumindest an einem Ende der hydrostatischen Mutter ein hydrostatisches Radiallager vorge sehen, das die Schraubenspindel in der hydrostatischen Mutter zentriert. Dabei ist es zweckmäßig, daß die als Kapillaren ausgebildeten Vordros seln für die Lagertaschen des Radiallagers in den Zuführkanälen der Druckflüssigkeit für die Teilmuttern angeordnet sind.It is in the nature of such a screw spindle gear that it essentially only has an axial load capacity. Transversely or radially to There is no high rigidity in the axial direction, itself not if the thread flanks are trapezoidal with a small Force components are formed perpendicular to the screw axis. With long and in particular horizontal screw spindles however, often strives to deflect the screw at least to prevent in the engagement area of the hydrostatic nut no impermissible disturbances in the running gap geometry and no pre thrust inaccuracies can occur. At higher speeds the Screw spindles must also be avoided from excessive imbalance. Therefore, according to a preferred embodiment, at least one End of the hydrostatic nut a hydrostatic radial bearing featured see that the screw centered in the hydrostatic nut. It is appropriate that the Vordros designed as capillaries seln for the bearing pockets of the radial bearing in the feed channels of the Hydraulic fluid for the nuts are arranged.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments Reference to the accompanying schematic drawings, in more detail tert. Show it:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Ausführungsform einer hydrostatischen Mutter, wobei wegen der besseren Anschau lichkeit die Schraubenspindel nicht dargestellt ist, Fig. 1 shows a partial longitudinal section through an embodiment of a hydrostatic nut being not shown because of the better Anschau friendliness the screw spindle,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Teilmutter längs der Schnittlinie A-A von Fig. 4, Fig. 2 is a longitudinal section through a nut element along the section line AA of Fig. 4,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung X von Fig. 2, Fig. 3 is a view in direction X of Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung Y von Fig. 2, Fig. 4 is a view in direction Y of Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 4, Fig. 5 shows a section along the line BB of Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie C-C von Fig. 4, Fig. 6 shows a section along the line CC of Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie D-D von Fig. 4, Fig. 7 is a section along the line DD of Fig. 4,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie E-E von Fig. 4, und Fig. 8 is a section along the line EE of Fig. 4, and

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Teilmutter mit deutlich sichtbaren Taschenfiguren auf einer Gewindeflanke. Fig. 9 is a perspective view of a partial nut with clearly visible pocket figures on a thread flank.

Wie erwähnt, ist in den Figuren die Schraubenspindel nicht dargestellt, die jedoch für die Funktionsweise eines solchen Schraubenspindelgetrie bes unbedingt erforderlich ist.As mentioned, the screw spindle is not shown in the figures, which, however, for the functioning of such a screw spindle gear bes is absolutely necessary.

Das aus den Figuren ersichtliche Schraubenspindelgewinde weist neben der nicht gezeigten Schraubenspindel eine hydrostatische Mutter aus mehreren Teilmuttern 1 auf, die axial durch Plantrennflächen 2 im Abstand der Teilung P begrenzt werden. Diese Plantrennflächen 2 sind exakt planpa rallel geschliffen und mit möglichst geringer Differenz zur Teilung der Schraubenspindel gefertigt. Zusammen mit einem eventuell vorgesehenen Radiallager sind diese Teilmuttern 1 durch Schrauben 3 zu der hydrosta tischen Gesamtmutter verschraubt.The screw spindle thread shown in the figures has, in addition to the screw spindle, not shown, a hydrostatic nut made up of a plurality of part nuts 1 , which are axially delimited by face separating surfaces 2 at a distance from the pitch P. These plan parting surfaces 2 are ground exactly planpa rallel and made with as little difference as possible for the pitch of the screw spindle. Together with a possibly provided radial bearing these nuts 1 are screwed by screws 3 to the hydrostatic overall nut.

Einstückig mit jeder Teilmutter 1 ist ein kompletter Gewindegang 4 aus gebildet, der sich etwa über 358° erstreckt. Dieser Gewindegang 4 be ginnt an einer Schnittfläche 5, die sich in der Zeichenebene von Fig. 1 befindet, und endet an einer Schnittfläche 6 (siehe Fig. 3), die von der Schnittfläche 5 einen Abstand von etwa 3 mm hat.In one piece with each part nut 1 , a complete thread 4 is formed, which extends approximately over 358 °. This thread 4 starts at a cutting surface 5 , which is located in the drawing plane of FIG. 1, and ends at a cutting surface 6 (see FIG. 3), which has a distance of about 3 mm from the cutting surface 5 .

Als Druckflüssigkeit für die Betätigung der hydrostatischen Mutter wird im allgemeinen Drucköl verwendet, so daß im folgenden nur noch von Drucköl gesprochen werden soll.As a hydraulic fluid for the actuation of the hydrostatic nut generally used pressure oil, so that in the following only from Pressure oil should be spoken.

Die Druckölversorgung erfolgt über einen in axialer Richtung der hydro statischen Mutter verlaufenden ersten Kanal 7, von dem ein zweiter Kanal 8 radial nach innen abzweigt und in einer Pumpendruckkammer 9 in einer Gewindeflanke der Teilmutter 1 endet. Dadurch wird die Pumpendruckkammer 9 mit Drucköl versorgt, das unter ungedrosseltem Pumpendruck steht. Das Drucköl fließt nun durch einen Drosselspalt zwischen der in den Zeich nungen nicht dargestellten Gewindeflanke der Spindel und einem durch die Gewindeflanke der Teilmutter 1 gebildeten Drosselsteg 10 und 11 von der Pumpendruckkammer 9 nach beiden Seiten in Taschendruckkammern 12, 13, die ebenfalls in der Gewindeflanke der Teilmutter 1 ausgebildet sind, wie man in Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 5 erkennt.The pressure oil supply takes place via a first channel 7 running in the axial direction of the hydrostatic nut, from which a second channel 8 branches radially inwards and ends in a pump pressure chamber 9 in a thread flank of the partial nut 1 . As a result, the pump pressure chamber 9 is supplied with pressure oil which is under unrestricted pump pressure. The pressure oil now flows through a throttle gap between the thread flank of the spindle, not shown in the drawing, and a throttle web 10 and 11 formed by the thread flank of the part nut 1 from the pump pressure chamber 9 on both sides in pocket pressure chambers 12 , 13 , which are also in the thread flank of the Part nut 1 are formed, as can be seen in Fig. 1 in connection with Fig. 5.

Die Länge und die Breite des Drosselspaltes, also des Spaltes zwischen den Drosselstegen 10, 11 an der Gewindeflanke der Teilmutter 11 und der gegenüberliegenden Gewindeflanke der Schraubenspindel, sind so dimen sioniert, daß in jeder Taschendruckkammer 12, 13 etwa halber Pumpen druck anliegt. Wie man aus den Fig. 1 und 5 erkennt, sind die Ta schendruckkammern 12, 13 etwa symmetrisch in der Gewindeflanke der Teil mutter 1 auf beiden Seiten der Pumpendruckkammer 9 angeordnet.The length and width of the throttle gap, that is, the gap between the throttle webs 10 , 11 on the thread flank of the part nut 11 and the opposite thread flank of the screw spindle, are dimensioned such that approximately half the pump pressure is present in each pocket pressure chamber 12 , 13 . As can be seen from FIGS . 1 and 5, the Ta pressure chambers 12 , 13 are arranged approximately symmetrically in the thread flank of the part nut 1 on both sides of the pump pressure chamber 9 .

Von den Taschendruckkammern 12, 13 strömt das auf halben Pumpendruck ge drosselte Drucköl über Kanäle 14, 15 im Gewindegang 4 (siehe Fig. 1 und 5) in eine Lager- bzw.Tragtasche 16 auf der Gegenflanke des Gewin degangs 4 der Teilmutter 1, wobei diese Lagertasche 16 in axialer Rich tung gesehen wieder durch die entsprechende Gegenflanke des Spindelge windegangs verschlossen ist. Von der Lagertasche 16 strömt das Drucköl im Laufspalt zwischen der Gewindeflanke der Teilmutter 1 und der Gewin deflanke der Schraubenspindel in den drucklosen Raum zwischen der Schraubenspindel und der Teilmutter 1. Dieser Raum muß mit ausreichenden Strömungsquerschnitten ins Freie bzw. in das Druckölversorgungsaggregat entsorgt werden.From the pocket pressure chambers 12 , 13 , the pressure oil, which is throttled at half the pump pressure, flows via channels 14 , 15 in the thread 4 (see FIGS. 1 and 5) into a bearing or carrying pocket 16 on the opposite flank of the thread 4 of the partial nut 1 , whereby this bearing pocket 16 seen in the axial direction Rich is again closed by the corresponding counter flank of the spindle thread. The pressure oil flows from the bearing pocket 16 in the running gap between the thread flank of the part nut 1 and the thread deflank of the screw spindle into the unpressurized space between the screw spindle and the part nut 1 . This area must be disposed of with sufficient flow cross-sections into the open or into the pressure oil supply unit.

Die räumliche Anordnung des gegengekoppelten Drossel-Taschensystems, das eine besonders hohe Steifigkeit der hydrostatischen Mutter in axialer Richtung bewirkt, ist insbesondere aus den Fig. 5 bis 8 ersichtlich. Es läßt sich ein weitgehend symmetrischer Aufbau erkennen, so daß sich insbesondere in der axial zentrischen Lage des Gewindeganges der Schrau benspindel im Gewindegang der durch die Teilmuttern 1 gebildeten hydro statischen Mutter eine gute Steifigkeit des hydrostatischen Axiallagers ergibt. The spatial arrangement of the negative feedback throttle-pocket system, which brings about a particularly high rigidity of the hydrostatic nut in the axial direction, can be seen in particular from FIGS. 5 to 8. It can be seen a largely symmetrical structure, so that in particular in the axially central position of the thread of the screw benspindel in the thread of the hydrostatic nut formed by the nuts 1 results in a good rigidity of the hydrostatic axial bearing.

Um die möglichst drosselfreie Entsorgung des Drucköls zu ermöglichen, sind zwischen den Drosselsystemen und den Taschensystemen radiale Nuten 17 und 18 (siehe Fig. 2) und zwischen den Gewindeflanken und dem Grund körper der Teilmutter 1 Umfangsnuten 19 (siehe Fig. 2, 3 und 4) einge dreht.In order to enable the throttle-free disposal of the pressure oil, radial grooves 17 and 18 (see Fig. 2) are between the throttle systems and the pocket systems and between the thread flanks and the base body of the nut 1 circumferential grooves 19 (see Fig. 2, 3 and 4 ) turned on.

Die Funktionsweise des gegengekoppelten Drossel-Taschensystems und die damit verbundene Entstehung eines Kräftefeldes soll im folgenden anhand von Fig. 5 bis 8 erläutert werden. Auch dabei muß man sich eine in die aus den Teilmuttern 1 bestehende hydrostatische Mutter einge schraubte Schraubenspindel vorstellen, deren Flankenform in der Weise genau an die Flankenform der Gewindegänge der Teilmuttern 1 angepaßt ist, daß ein Spalt ausreichender Breite zwischen den Gewindegängen von Schraubenspindel und hydrostatischer Mutter entsteht. Die Gewindeflan ken der Schraubenspindel verschließen also die Pumpendruckkammer 9 und die Taschendruckkammern 12, 13 auf der einen Seite des Gewindegangs der Teilmuttern 1 sowie die Lagertasche 16 auf der anderen Seite des Gewin deganges 4 der Teilmuttern 1, lassen jedoch einen Laufspalt in der Grö ßenordnung zwischen 20 und 50 µm offen; die exakte Breite des Laufspal tes hängt von der Größe des Spindeldurchmessers ab.The operation of the negative feedback throttle-pocket system and the associated creation of a force field will be explained below with reference to FIGS. 5 to 8. Also, you have to imagine a screw spindle screwed into the existing hydrostatic nut 1 , the flank shape of which is precisely adapted to the flank shape of the threads of the partial nuts 1 , that a gap of sufficient width between the threads of the screw spindle and the hydrostatic nut arises. The threaded flanges of the screw spindle thus close the pump pressure chamber 9 and the pocket pressure chambers 12 , 13 on one side of the thread of the partial nuts 1 and the bearing pocket 16 on the other side of the thread deganges 4 of the partial nuts 1 , but leave a running gap of the order of magnitude between 20 and 50 µm open; the exact width of the running gap depends on the size of the spindle diameter.

Bei nichtbelasteter Schraubenspindel sind die Laufspalte links und rechts des Gewindeganges 4 der hydrostatischen Mutter gleich, so daß gemäß Auslegung der Drosselgeometrie die Öldrücke in den Lagertaschen 16 links und rechts des Gewindegangs 4 der Teilmuttern 1 gleich sind. Wird die Schraubenspindel nun belastet, und zwar gemäß der Darstellung in Fig. 1, gesehen von links nach rechts, dann wird (siehe Fig. 5) der Laufspalt am Drosselsystem, also an den Kammern 9, 12, 13 und den Dros selstegen 10, 11, enger und an der Lagertasche 16 in der gegenüberlie genden Gewindeflanke weiter.When the screw spindle is not loaded, the running gaps on the left and right of the thread 4 of the hydrostatic nut are the same, so that, according to the design of the throttle geometry, the oil pressures in the bearing pockets 16 on the left and right of the thread 4 of the partial nuts 1 are the same. If the screw spindle is now loaded, specifically as shown in FIG. 1, seen from left to right, then (see FIG. 5) the running gap on the throttle system, that is to say on the chambers 9 , 12 , 13 and the throttles 10 , 11 , closer and further to the storage pocket 16 in the opposite thread flank.

Wie man aus Fig. 6 erkennt, die einen benachbarten Schnitt durch das Drosselsystem darstellt, wird der Druckölstrom aus der Pumpendruck kammer 9 über die Drosselstege 10, 11 durch den so hervorgerufenen, verengten Spalt stärker gedrosselt als bei unbelasteter Schraubenspin del. Dadurch fällt der Öldruck in den Taschendruckkammern 12, 13 und damit in der Lagertasche 16 ab. As can be seen from Fig. 6, which represents an adjacent section through the throttle system, the pressure oil flow from the pump pressure chamber 9 via the throttle webs 10 , 11 is throttled more by the narrowed gap thus produced than when the screw spindle del is not loaded. As a result, the oil pressure drops in the pocket pressure chambers 12 , 13 and thus in the storage pocket 16 .

Beim Gegendrosselsystem, dargestellt in Fig. 8, tritt bei einer solchen Belastung der umgekehrte Effekt auf. Dort wird an den Drosselstegen 10 und 11 der Drosselspalt infolge der gleichsinnigen Axialverschiebung der Schraubenspindel relativ zu den Teilmuttern 1 weiter, so daß der Druck in den Taschendruckkammern 12 und 13, und damit in der Lager tasche 16 in der gegenüberliegenden Gewindeflanke ansteigt.In the counter-throttle system shown in Fig. 8, the reverse effect occurs under such a load. There is at the throttle webs 10 and 11 of the throttle gap due to the same axial displacement of the screw relative to the nuts 1 , so that the pressure in the pocket pressure chambers 12 and 13 , and thus in the bearing pocket 16 increases in the opposite thread flank.

Diese Funktionsweise ergibt sich an allen am Umfang des Gewindegangs 4 der Teilmuttern 1 gleichmäßig verteilten Gesamt-Drosseltaschensysteme und damit, sofern die Laufspaltgeometrie überall gleich ist, auch bei allen Teilmuttern 1.This mode of operation results from all of the overall throttle-pocket systems evenly distributed on the circumference of the thread 4 of the partial nuts 1 and, if the running gap geometry is the same everywhere, also with all partial nuts 1 .

Damit sich bei allen Teilmuttern 1 gleiche Taschendruck-Entwicklungs tendenzen über der Belastung ergeben, sollten bei nichtbelasteter und somit im Sinne der axialen Bewegung zentrisch liegender Schraubenspin del die Taschendrücke aller beteiligten Systeme in etwa gleich sein. Es muß deshalb dafür gesorgt werden, daß bei nicht belasteter Schrauben spindel die Teilmuttern 1 solange gegeneinander verdreht werden, bis alle Taschendrücke gleich sind. Ist dies der Fall, dann können die Teilmuttern 1 gegeneinander verschraubt und die Taschendruckmesser-An schlüsse, die hier im einzelnen nicht dargestellt sind, verschlossen werden.So that there are the same pocket pressure development tendencies above the load for all partial nuts 1, the pocket pressures of all systems involved should be roughly the same when the screw spindle del is not loaded and thus centrally in the sense of the axial movement. It must therefore be ensured that, when the screw is not loaded, the partial nuts 1 are rotated against each other until all pocket pressures are the same. If this is the case, the partial nuts 1 can be screwed together and the pocket pressure meter connections, which are not shown in detail here, can be closed.

Wie man in Fig. 1 auf der linken Seite erkennen kann, ist am Ende der linken Teilmutter 1 ein radiales hydrostatisches Lager mit am Umfang gleichmäßig verteilten, jedoch der Gewindesteigung entsprechend ver laufenden Taschen 20 befestigt, die von den Drucköl-Versorgungskanälen 7 aus über Kapillaren 21 ebenfalls mit Drucköl versorgt werden. Die Länge und die Durchmesser der Kapillaren 21 sind so dimensioniert, daß in den Taschen 20 des radialen hydrostatischen Lagers bei radial nicht belasteter Schraubenspindel ebenfalls ein Taschendruck entsteht, der etwa gleich dem halben Pumpendruck ist.As can be seen in Fig. 1 on the left, at the end of the left part nut 1 is a radial hydrostatic bearing with evenly distributed around the circumference, but the thread pitch corresponding to ver running pockets 20 attached from the pressure oil supply channels 7 via capillaries 21 can also be supplied with pressure oil. The length and the diameter of the capillaries 21 are dimensioned such that a pocket pressure, which is approximately equal to half the pump pressure, also arises in the pockets 20 of the radial hydrostatic bearing when the screw spindle is not loaded radially.

Bei radialer Verschiebung der Schraubenspindel in der hydrostatischen Mutter tritt entsprechend der bekannten Wirkungen eines Hydrostatik-La gers eine Druckdifferenz in den Taschen auf, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Verschiebung und der damit verbundenen Spaltveren gung. Diese bekannte Wirkung eines hydrostatischen Lagers soll hier nicht nochmals näher erläutert werden. Wichtig ist nur, daß die Kapil lare 21 an einer Stelle 22 (siehe Fig. 1) druckdicht in den Grundkörper des hydrostatischen radialen Lagers eingesetzt ist, was bevorzugt durch Löten geschieht. Man kann die Kapillare 21 jedoch auch in ein Gewinde stück einlöten und in axialer Montagerichtung über einen Gewindever schluß einsetzen.With radial displacement of the screw spindle in the hydrostatic nut, a pressure difference occurs in the pockets in accordance with the known effects of a hydrostatic bearing, depending on the extent of the displacement and the associated gap narrowing. This known effect of a hydrostatic bearing will not be explained again here. It is only important that the capillary 21 at a point 22 (see FIG. 1) is inserted pressure-tight in the base body of the hydrostatic radial bearing, which is preferably done by soldering. However, you can also solder the capillary 21 into a threaded piece and use it in the axial mounting direction via a threaded connection.

Wie man insbesondere aus Fig. 9 erkennt, liegen alle das Drossel- und das Taschen-System bildenden Figuren an den Flanken des Gewindegangs 4 der Teilmuttern 1 nach oben hin offen. Ebenso sind die Bohrungen für die Verbindungskanäle 8 zwischen den Druckölversorgungskanälen 7 und den Pumpendruckkammern 9 sowie für die Verbindungskanäle 14, 15 zwi schen den Taschendruckkammern 12 und den Lagertaschen 16 zur Bearbei tung frei zugänglich, so daß die gesamte Fertigung einschließlich der Ausbildung der Ölentsorgungsnuten 17, 18, 19 auf einer 4-Bahn-gesteu erten Maschine durchgeführt werden kann. Hierbei wird eine Teilmutter 1 beispielsweise auf einer axialen Trennfläche 2 in einer entsprechenden Vorrichtung aufgespannt. Die Aufspanngegenfläche muß ebenfalls sehr genau geschliffen sein und gilt als 0-Bezugsfläche für die Bearbeitung. Hierbei könnte theoretisch auch die nach oben liegende Flanke des Gewindeganges mit einem entsprechenden Formfräser bearbeitet werden.As can be seen in particular from FIG. 9, all the figures forming the throttle and the pocket system are open on the flanks of the thread 4 of the partial nuts 1 . Likewise, the holes for the connecting channels 8 between the pressure oil supply channels 7 and the pump pressure chambers 9 and for the connecting channels 14 , 15 between the pocket pressure chambers 12 and the bearing pockets 16 for processing are freely accessible, so that the entire production including the formation of the oil disposal grooves 17 , 18 , 19 can be carried out on a 4-lane controlled machine. Here, a partial nut 1 is clamped, for example, on an axial separating surface 2 in a corresponding device. The clamping counter surface must also be ground very precisely and is the 0 reference surface for machining. In theory, the upward flank of the thread could also be machined with an appropriate form cutter.

Bei Beendigung der Fertigung wird nun die Teilmutter 1 um 180° um die Symmetrieebene A-A von Fig. 4 gedreht und mit der gegenüberliegenden, axialen Plantrennfläche 2 der Teilmutter 1 auf die Vorrichtung aufge spannt. Mit den gleichen Einstellmaßen kann nun dieses auf Umschlag aufgespannte Werkstück auf der Gegenseite, also der gegenüberliegenden Plantrennfläche 2, bearbeitet werden, wodurch ein Höchstmaß an Genauig keit gegeben ist. Wie man aus den Fig. 3 und 4 erkennen kann, sind die Bearbeitungsbilder genau gleich.At the end of production, the part nut 1 is now rotated by 180 ° about the plane of symmetry AA of FIG. 4 and clamped onto the device with the opposite, axial plane parting surface 2 of the part nut 1 . With the same setting dimensions, this workpiece clamped on the envelope can now be machined on the opposite side, that is, the opposite plan separating surface 2 , which ensures maximum accuracy. As can be seen from FIGS. 3 and 4, the processing images are exactly the same.

Für die Bearbeitung der Flanken des Gewindegangs 4 der Teilmuttern 1 ist es auch möglich, jede Teilmutter 1 auf einer NC-gesteuerten Drehbank mit Gewindeschneideinrichtung herzustellen. Da diese Maschinen bahnge steuert sind, läßt sich eine inkrementale Anpassung der Flankenform an die Gewindespindel realisieren, sofern der Kurvenverlauf der Gewinde flanke der Schraubenspindel in digitaler Form, beispielsweise aus einer Tabelle, bekannt ist. Es ist also nicht erforderlich, daß man bei spielsweise diese Gewindeflanke mit einem Formstahl herstellt.For machining the flanks of the thread 4 of the partial nuts 1 , it is also possible to produce each partial nut 1 on an NC-controlled lathe with a thread cutting device. Since these machines are controlled by the railway, an incremental adaptation of the flank shape to the threaded spindle can be realized, provided the curve of the thread flank of the screw spindle is known in digital form, for example from a table. It is therefore not necessary that this thread flank is produced with a shaped steel for example.

Theoretisch ist es auch hier möglich, die beiden Gewindeflanken auf Um schlag zu bearbeiten. Dabei muß jedoch darauf geachtet werden, daß das Werkstück auch exakt in der gleichen Winkellage aufgespannt wird, damit sich jeweils der Gewindeanfang an der gleichen Stelle befindet. Es emp fiehlt sich deshalb, den durch das Bezugszeichen 23 angedeuteten Zen trierdurchmesser der Teilmutter 1 in enger Toleranz herzustellen und zumindest eins der Durchgangslöcher für die Verschraubung der Teilmut tern 1 als Paßbohrung auszuführen, damit eine exakte Verdrehjustierung in der Aufspannvorrichtung möglich wird. Hierfür bietet sich das durch das Bezugszeichen 24 in Fig. 4 angedeutete Durchgangsloch an.In theory, it is also possible to edit the two flanks of the thread on the flap. However, care must be taken to ensure that the workpiece is clamped in exactly the same angular position so that the thread start is always in the same place. It is therefore advisable to manufacture the trier diameter of the part nut 1 indicated by the reference numeral 23 in close tolerance and to carry out at least one of the through holes for screwing the part nut 1 as a fitting bore so that an exact twist adjustment in the clamping device is possible. The through hole indicated by reference numeral 24 in FIG. 4 is suitable for this.

Damit die Teilmuttern 1 im geringen Maß gegeneinander verdreht ver schraubt werden können, sind in den Bereichen des Auslaufs des Ge windegangs 4, der axialen Verschraubungen und der Zuführkanäle 7, 8, 14, 15 für das Drucköl "Freiräume" vorgesehen. Darunter werden bei spielsweise in Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher für die Ver schraubung und eine ausreichende Verstellmöglichkeit innerhalb der Zu führkanäle 7, 8, 14, 15 für das Drucköl verstanden. Da sich die Ver drehbarkeit der Teilmuttern 1 gegeneinander nur auf wenige Winkelmi nuten beläuft, reichen zur Erzielung dieses Zweckes dem Grunde nach etwas größer dimensionierte Durchgangslöcher für die Verschraubung aus. In den Zeichnungen sind deshalb keine Langlöcher dargestellt, sondern nur die üblichen Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt, die entweder etwas überdimensioniert oder in Extremfällen auch als Langlöcher aus gestaltet werden.So that the partial nuts 1 can be screwed rotated against each other to a small extent, thread areas 4 , the axial screw connections and the feed channels 7 , 8 , 14 , 15 are provided for the pressure oil “clearances” in the regions of the outlet. This includes, for example in the circumferential direction, elongated holes for the screw connection and a sufficient adjustment option within the guide channels 7 , 8 , 14 , 15 for the pressure oil. Since the ver rotatability of the nuts 1 against each other amounts to only a few Winkelmi, enough to achieve this purpose, the reason for somewhat larger through holes for screwing. Therefore, no elongated holes are shown in the drawings, but only the usual holes with a circular cross section, which are either somewhat oversized or, in extreme cases, also designed as elongated holes.

Claims

1. Hydrostatic nut for a screw spindle gear

a) with a plurality of partial nuts arranged in a rotationally fixed manner, and
b) with hydrostatic bearing pockets incorporated into the thread flanks of the part nuts and evenly distributed around the circumference,

characterized in that

c) each nut ( 1 ) consists of only one complete, 360 ° thread ( 4 ), and that
d) the axial distance of the face parting surfaces ( 2 ) of each nut ( 1 ) is exactly the same as the pitch ( P ) of the screw spindle.

2. Hydrostatic nut according to claim 1, characterized in that the plan separating surfaces ( 2 ) of each part nut ( 1 ) in the axial direction are symmetrical to the thread ( 4 ) so that the two ends of the thread ( 4 ) are roughly equal parts on the left and protrude from the part nut ( 1 ) on the right.

3. Hydrostatic nut according to one of claims 1 or 2, characterized in that pre-chokes ( 10 , 11 ) for the hydrostatic bearing pockets ( 16 ) are provided.

4. Hydrostatic nut according to claim 3, characterized in that the pre-throttles ( 10 , 11 ) through the bearing gap of the bearing pockets ( 16 ) opposite thread flank of each part nut ( 1 ) are formed.

5. hydrostatic nut according to claim 4, characterized in that the restrictors (10, 11) forming throttle webs (10, 11) of the bearing gap on the thread flank in each case in the flow direction of supply grooves (9) communicating with a pressurized fluid source in communication, and be limited by discharge grooves ( 12 , 13 ) which are connected to the opposite hydrostatic bearing pocket ( 16 ).

6. Hydrostatic nut according to claim 5, characterized in that the feed and discharge grooves ( 9 , 12 , 13 ) extend in the circumferential direction of movement, and that each feed groove ( 9 ) is arranged between two discharge grooves ( 12 , 13 ).

7. Hydrostatic nut according to one of claims 5 or 6, characterized in that the feed and discharge grooves ( 9 , 12 , 13 ) are incorporated into areas of the thread flanks, which run transversely thereto, with the unpressurized area of each part nut ( 1st ) related Nu ten ( 17 , 18 ) from the areas of the storage pockets ( 16 ) are separated.

8. Hydrostatic nut according to one of claims 4 to 7, characterized in that seen in the circumferential direction, the areas of the throttles before ( 10 , 11 ) and the bearing pockets ( 16 ) alternate.

9. Hydrostatic nut according to one of claims 1 to 8, characterized in that spaces are provided for the hydraulic fluid in the areas of the thread outlet, the axial screw connection and the feed channels ( 7 ), so that the partial nuts ( 1 ) are to a small extent screwed against each other.

10. Hydrostatic nut according to claim 9, characterized in that the free spaces through somewhat oversized through holes and / or Screw holes are formed.

11. Hydrostatic nut according to one of claims 1 to 10, characterized in that a hydrostatic radial bearing (pockets 20 ) acting on the outer diameter of the screw spindle is provided at least at one end.

12. Hydrostatic bearing according to claim 11, characterized in that pre-throttles designed as capillaries ( 21 ) for the bearing pockets ( 20 ) of the hydrostatic radial bearing in the hydraulic fluid supply channels ( 7 ) of the partial nuts ( 1 ) are arranged.