DE3923131A1 - Befestigungselement, insbesondere fuer eine kugel-gewindespindel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement mit einer Mutter mit einem mit einem Innengewinde versehenen Mantel zur Aufnahme einer Schraube, mit einem ersten, in einer vorgegebenen Winkelstellung an dem Mantel der Mutter angeordneten Element, mit einem mit einem Gewinde versehenen Ansatz, der starr mit dem Mantel verbunden ist und über das eine Ende desselben vorsteht, wobei der Außendurchmesser des Ansatzes kleiner ist als der Außendurchmesser des Mantels, so daß sich am Übergang von Mantel und Ansatz eine ringförmige Schulter ergibt, mit einem Befestigungsteil, insbesondere einem Montageflansch, der auf den Ansatz aufgeschraubt ist und eine Stirnfläche besitzt, welche der Fläche der Schulter gegenüberliegt, und mit einem zweiten Element, welches an dem Befestigungsteil in einer vorgegebenen Winkelstellung angeordnet ist.

Speziell befaßt sich die Erfindung mit einer Kugel-Gewindespindel, bei der eine Mutter über ein oder mehere Kugelreihen von umlaufenden Kugeln mit einer Gewindespindel gekoppelt ist. Wenn bei einer derartigen Kugel-Gewindespindelanordnung die Mutter und die Spindel relativ zueinander verdreht werden, bewegt sich die Mutter aufgrund der umlaufenden Kugeln zwischen den Gewindegängen der Mutter und der Spindel mit geringer Reibung in axialer Richtung. Dabei sind auf der Außenseite der Mutter ein oder mehrere Rückführrohre angeordnet, um ein oder mehrere geschlossene Laufwege für die umlaufenden Kugeln zu bilden.

In den meisten Fällen wird bei einer derartigen Anordnung die Spindel gedreht, während die Mutter drehfest gehaltert ist. Um ein Drehen der Mutter zu verhindern, ist mit der Mutter ein Befestigungsteil, insbesondere ein Montageflansch verschraubt, welcher mit Öffnungen zur Aufnahme von Verbindungselementen, insbesondere Schrauben, versehen ist, die dazu dienen, die Mutter an einem Maschinenelement oder dergleichen zu befestigen, welches durch Drehen der Spindel verstellt werden soll.

In vielen Fällen ist es erwünscht, zwischen der Mutter und dem Befestigungsteil bzw. dem Montageflansch eine vorgegebene gegenseitige winkelmäßige Ausrichtung aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Öffnungen in dem Befestigungsteil in einer vorgegebenen Winkelstellung bezüglich der Rückführrohre festzulegen. Bei konvenionellen Muttern für Kugel-Gewindespindeln kann dies nur durch Verwendung von Unterlag- bzw. Ausgleichsscheiben ausgewählter Dicke zwischen der Mutter und dem Befestigungsteil erreicht werden oder durch wiederholte Montage und Demontage von Mutter und Befestigungsteil in Verbindung mit einer iterativen maschinellen Bearbeitung der Teile.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Befestigungselement anzugeben, bei dem es möglich ist, ein Befestigungsteil an einer Mutter in einer vorgegebenen Winkelstellung schneller und genauer festzulegen als dies bisher möglich war.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Befestigungselement gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an der einen Stirnfläche des Befestigungsteils federnde, kompressible Mittel vorgesehen sind, die beim Anziehen des Befestigungsteiles auf dem Ansatz mit der Schulter in Eingriff bringbar und beim Positionieren des Befestigungsteils zur gegenseitigen winkelmäßigen Ausrichtung des an dem Befestigungsteil vorgesehenen zweiten Elements und des an dem Mantel vorgesehenen ersten Elements verformbar sind.

Gemäß der Erfindung werden also federnde, kompressible Mittel bzw. Einlagen zwischen der Mutter und dem Befestigungsteil verwendet, wobei sich diese Mittel bzw. Einlagen beim Anziehen des Befestigungsteils derart zusammenpressen lassen, daß das Befestigungsteil bezüglich der Mutter in eine vorgegebene Winkelstellung gedreht und an dieser festgelegt werden kann.

Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion, daß der Befestigungsteil bezüglich der Mutter in der gewünschten Winkelstellung schnell und genau festgelegt werden kann, wobei sich zusätzlich der Vorteil ergibt, daß der Befestigungsteil, insbesondere ein Montageflansch, sehr genau in einer zur Längsachse der Mutter senkrechten Ebene gehalten wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kugel-Gewindespindel mit einer bevorzugten Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der Erfindung, wobei einige Teile weggebrochen und andere im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Mutter und des Befestigungsteils eines Befestigungselements gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die eine Stirnfläche des Befestigungsteils gemäß Fig. 2, gesehen von der Linie 3-3 in dieser Figur;

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch den Befestigungsteil gemäß Fig. 3 längs der Linie 4-4 in dieser Figur und

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 4.

Im einzelnen zeigen die Zeichnungen, insbesondere Fig. 1 eine Kugel-Gewindespindelanordnung mit einer Mutter 10, welche längs einer Spindel 11 verfahrbar ist, wenn letztere gedreht wird. Die Mutter 10 besitzt einen Mantel 12 und eine Mittelbohrung, welche mit einer wendel- bzw. schraubenförmigen Nut 13 versehen ist, die dieselbe Ganghöhe hat wie die wendelförmige Nut 14 der Spindel 11.

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel sind zwei Reihen von Kugeln 15 vorgesehen, welche bei rotierender Spindel 11 in den Nuten 13 und 14 umlaufen, während die Mutter 10 längs der Spindel 11 eine lineare Bewegung ausführt. Jeder Kugelreihe ist ein Rückführrohr 16 zugeordnet, welches dazu dient, Kugeln 15 von einem Ende der Nut 13 bzw. des Gewindes der Mutter 10 zum anderen Ende derselben zurückzuführen. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß erfindungsgemäß auch eine einzige Kugelreihe vorgesehen sein kann, welche über ein einziges Rückführrohr zurückgeführt wird. Jedes der Rückführrohre 16 ist auf der Außenseite des Mantels 12 angeordnet, während die Rohrenden teleskopartig in Öffnungen 17 des Mantels 12 eingesetzt sind (vergl. Fig. 2). Ein Sicherungsstreifen 18 läuft quer über die Rückführrohre 16 hinweg und ist an dem Mantel 12 mittels Schrauben 19 befestigt, welche den Sicherungsstreifen 18 durchgreifen und in Gewindebohrungen 20 (Fig. 2) des Mantels 12 eingeschraubt sind. Die Enden des Sicherungsstreifens 18 werden dabei von einer längs der Außenseite des Mantels 12 verlaufenden Längsnut 21 aufgenommen.

Die Mutter 10 kann an einem weiteren Bauteil, wie z.B. einem Schlitten bzw. Wagen W einer Werkzeugmaschine befestigt sein, welcher durch Drehen der Spindel 11 linear verstellbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Mutter 10 einen Kragen bzw. einen Montageflansch 25, der einerseits an dem Mantel 12 und andererseits an dem Wagen W befestigt werden kann. Zum Verbinden des Montageflansches 25 mit der Mutter 10 ist ein Ansatz 26 des Mantels 12 mit einem Außengewinde 27 versehen, wobei der einstückig angeformte Ansatz 26 in axialer Richtung vom Rest des Mantels 12 absteht. Der Montageflansch 25 ist mit einer Mittelbohrung mit einem Innengewinde 28 versehen, welches auf das Außengewinde 27 des Ansatzes 26 aufschraubbar ist. Der Außendurchmesser des Ansatzes 26 ist dabei kleiner als der Außendurchmesser des übrigen Teils des Mantels 12, so daß sich am Übergang von dem Mantel 12 in den Ansatz 26 eine umlaufende Schulter 30 ergibt. Wenn der Montageflansch 25 auf den Ansatz 26 aufgeschraubt ist, dann ist die eine Stirnfläche des Montageflansches 25 dicht angrenzend an die Schulter 30 angeordnet.

Beim Ausführungsbeispiel ist der Montageflansch 25 quadratisch ausgebildet und an seinen Ecken mit Öffnungen 31 versehen. Befestigungselemente in Form von Schrauben 32 (Fig. 1) durchgreifen die Öffnungen 31 und sind in Gewindebohrungen 33 des Wagens W eingeschraubt, um den Montageflansch 25 mit dem Wagen W zu verbinden.

In gewissen Fällen ist es erforderlich, daß die Öffnungen 31 oder andere Elemente an dem quadratischen Montageflansch 25 in einer vorgegebenen Winkellage bezüglich eines Elementes des Mantels 12 angeordnet sind, wenn der Montageflansch 25 auf dem Ansatz 26 voll angezogen wird.

Gemäß der Erfindung sind daher zwischen der Stirnfläche 30 des Mantels 12 und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Montageflansches 25 kompressible Mittel 35 vorgesehen, die es ermöglichen, den Montageflansch 25 auf dem Ansatz 26 fest anzuziehen und trotzdem eine Position zu erreichen, in der der Montageflansch eine vorgegebene Winkelstellung bezüglich des Mantels 12 einnimmt. Folglich kann die Notwendigkeit für eine iterative maschinelle Bearbeitung und die Verwendung von Beilagscheiben ausgewählter Dicke vollständig vermieden werden.

Speziell sind die kompressiblen Mittel 35 als federnde kompressible Mittel 35 ausgebildet und beim Ausführungsbeispiel ringförmig gestaltet, insbesondere in Form von drei winkelmäßig im Abstand voneinander angeordneten bogenförmigen Einlagen oder Segmenten (vergl. Fig. 3). Wie die Zeichnung zeigt, ist jedes der die kompressiblen Mittel bildenden Segmente 35 aus einem Stück runden Drahts hergestellt, der beispielweise aus Stahl, Kupfer, Aluminium, Kunststoff oder einem anderen Material bestehen kann, welches elastisch kompressibel ist.

Wie in Fig. 3 und 4 besonders deutlich gezeigt, sind die drei Drahtsegmente 35 in Umfangsrichtung im Abstand voneinander in einer ringförmigen Nut 36 mit im wesentlichen V-förmigen Querschnitt angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Nut 36 an der Stirnfläche des Montageflansches 25 angeordnet, welche der Schulter 30 gegenüberliegt. Form und Tiefe der Nut 36 werden ferner so gewählt, daß ein Teil jedes der Drahtsegmente 35 in axialer Richtung über diese Stirnfläche des Flansches 25 vorsteht, wie dies aus Fig. 4 deutlich wird.

Die Drahtsegmente 35 sind in der Nut 36 eingeklemmt und auf diese Weise an dem Montageflansch 25 gehaltert, bis dieser auf den Ansatz 26 aufgeschraubt wird. Vorzugsweise werden die bogenförmigen Drahtsegmente 35 in der Nut 36 festgeklemmt, indem man mit einer runden Punze, die etwa denselben Durchmesser hat wie der Draht auf einen Punkt 37 des Segmentes schlägt, der sich etwa in der Mitte dieses Segmentes befindet. Dieses Einschlagen eines Teilstücks jedes der Segmente 35 bewirkt, daß das Drahtmaterial fließt und fest gegen die Wände der Nut 36 gedrückt wird, so daß das Segment 35 dadurch sicher in der Nut 36 festgelegt wird.

Nachdem die Drahtsegmente 35 in der beschriebenen Weise sicher in der Nut 36 des Montageflansches 35 festgelegt sind, wird dieser auf den Ansatz 26 aufgeschraubt, bis die Segmente 35 die Schulter 30 berühren. Nunmehr beginnt das Anziehen des Montageflansches 25 auf dem Ansatz 26. Wenn der Flansch sich dann nicht in der richtigen Winkellage bezüglich des Mantes 12 befindet, kann er noch weiter verdreht werden. Bei diesem Weiterdrehen werden die Segmente 35 zusammengepreßt und verhindern ein Sperren des Montageflansches 25 auf dem Ansatz 26. Der Montageflansch 25 kann daher stets um einen solchen Winkel verdreht werden, daß die gewünschte winkelmäßige Ausrichtung gegenüber dem Mantel 12 erreicht wird. Nachdem der Montageflansch 25 angezogen und winkelmäßig exakt ausgerichtet ist, kann er in dieser Lage mittels einer Madenschraube (nicht gezeigt) gesichert werden, welche in eine Gewindebohrung 30 (Fig. 3) des Flansches eingeschraubt wird. In entsprechender Weise könnte auch ein Sicherungsstift in eine entsprechende Bohrung eingeschlagen werden.

Die Segmente 35 ermöglichen nicht nur ein kontinuierliches Weiterdrehen des Flansches 25 nach dem Anziehen desselben sondern fördern auch die senkrechte Ausrichtung des Flansches zur Längsachse des Ansatzes 26. Aufgrund ihrer Federwirkung drücken die zusammengepreßten Segmente 35 nämlich den Flansch 25 von der Schulter 30 weg. Dies hat zur Folge, daß die rechten Flanken des Gewindes 28 des Flansches 25 kontinuierlich federnd gegen die linken Flanken des Außengewindes 27 des Ansatzes 26 vorgespannt werden. Dies führt zu einer Ausrichtung des Flansches 25 bezüglich der Gewinde und gestattet ein genaues Einhalten einer senkrechten Orientierung des Montageflansches 25 bezüglich der Achse der Mutter 10 ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Maschinenoperationen. Außerdem unterstützt das Vorspannen der Gewindeflanken gegeneinander das Beibehalten einer senkrechten Orientierung des Flansches zur Achse der Mutter 10 während des Betriebes.

Claims (6)

1. Befestigungselement mit einer Mutter mit einem mit einem Innengewinde versehenen Mantel zur Aufnahme einer Schraube, mit einem ersten, in einer vorgegebenen Winkelstellung an dem Mantel der Mutter angeordneten Element, mit einem mit einem Gewinde versehenen Ansatz, der starr mit dem Mantel verbunden ist und über das eine Ende desselben vorsteht, wobei der Außendurchmesser des Ansatzes kleiner ist als der Außendurchmesser des Mantels, so daß sich am Übergang von Mantel und Ansatz eine ringförmige Schulter ergibt, mit einem Befestigungsteil, insbesondere einem Montageflansch, der auf den Ansatz aufgeschraubt ist und eine Stirnfläche besitzt, welche der Fläche der Schulter gegenüberliegt, und mit einem zweiten Element, welches an dem Befestigungsteil in einer vorgegebenen Winkelstellung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Stirnfläche des Befestigungsteils (25) federnde, kompressive Mittel (35) vorgesehen sind, die beim Anziehen des Befestigungsteiles (25) auf dem Ansatz (26) mit der Schulter (30) in Eingriff bringbar und beim Positionieren des Befestigungsteils (25) zur gegenseitigen winkelmäßigen Ausrüstung des an dem Befestigungsteil (25) vorgesehenen zweiten Elements (31) und des an dem Mantel (12) vorgesehenen ersten Elements (17) verformbar sind.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd kompressiblen Mittel (35) ringartig ausgebildet sind und daß in der einen Stirnfläche des Befestigungsteils (25) eine axiale Nut (36) zur Aufnahme und Halterung der ringförmig angeordneten federnden, kompressiblen Mittel (35) vorgesehen ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig angeordneten kompressiblen Mittel eine Anzahl von winkelmäßig im Abstand voneinander angeordneten bogenförmigen Elementen (35) umfassen.

4. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (35) aus rundem Drahtmaterial hergestellt sind.

5. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden, kompressiblen Mittel (35) eine Anzahl von winkelmäßig im Abstand voneinander angeordneten Einlagen (35) umfassen, daß der Ansatz (26) mit einem Außengewinde versehen ist, daß der Befestigungsteil (25) mit einem Innengewinde versehen und auf den Ansatz (26) aufgeschraubt ist und daß der Befestigungsteil (25) mit einer die Einsätze (35) aufnehmenden Nut (36) versehen ist.

6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mutter (10) als Mutter einer Kugel-Gewindespindel ausgebildet und zur Aufnahme einer Gewindespindel (11) und mehrerer Kugeln (15) geeignet ist, daß die Mutter (10) winkelmäßig gegeneinander versetzte, den Mantel (12) in radialer Richtung durchgreifende Öffnungen (17) aufweist, daß an dem Mantel (12) ein Rückführrohr (16) befestigt ist, dessen Enden in diesen Öffnungen (17) angeordnet sind, daß der Befestigungsteil als Montageflansch (25) mit mehreren in vorgegebenen Winkelstellungen angeordneten durchgehenden Öffnungen (31) ausgebildet ist, die zur Aufnahme von Verbindungselementen (32) zur drehfesten Halterung der Mutter (10) ausgebildet sind, und daß die Einlagen (35) derart ausgebildet sind, daß sie ein Verdrehen des Montageflansches (25) in eine solche Winkelstellung ermöglichen, daß sich eine vorgegebene gegenseitige winkelmäßige Orientierung der Öffnungen (31) in dem Montageflansch (25) bezüglich der Öffnungen (17) in dem Mantel (12) ergibt.