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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung, die auf Fabrikeinrichtungen,
verschiedene industrielle Maschinen oder dergleichen anwendbar ist
und durch die Drehung eines Elektromotors angetrieben wird und eine
Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandelt, so daß ein Ausgangsteil
linear bewegt werden kann.
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Stand der Technik
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Auf verschiedenen technischen Gebieten wurde üblicherweise
eine Kugelumlaufspindel, die durch die Drehung eines Elektromotors
angetrieben wird, so daß ein
Ausgangsteil eine geradlinige Bewegung ausführen kann, als Antriebsmechanismus
verwendet. Dieser Typ einer Kugelumlaufspindel ist so aufgebaut,
daß ein
weiblicher Schraubenblock über zahlreiche
Lager auf den Außenbereich
einer Schraubenwelle geschraubt ist, wobei die Schraubenwelle durch
die Drehung eines Elektromotors so angetrieben wird, daß der weibliche
Schraubenblock in Achsenrichtung linear bewegt wird. Bei der Kugelumlaufspindel
ist jedoch zum Bearbeiten der Schraubenwelle und des weiblichen
Schraubenblocks eine hohe Genauigkeit erforderlich. Daher ergibt
sich das Problem hoher Herstellungskosten und eines hohen Preises.
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Zum Lösen des oben angegebenen Problems
hat der Erfinder eine in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
(Kokai) 8-219248 offenbarte Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung vorgeschlagen. Die Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung ist so aufgebaut, daß eine
zylindrische Schraubenfeder zwischen einem Zylinder mit einem in
Achsenrichtung gebildeten Schlitz und einer Welle unter einem vorgegebenen
Winkel zur Achsenrichtung angeordnet ist und der Außenbereich
des Zylinders zum Anbringen durch einen Ring geklemmt ist.
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Bei der Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung
tritt jedoch das folgende Problem auf. Wenn eine Innenfläche des
Zylinders insbesondere eine unvollkommene Kreisform (eine Abweichung von
der Kreisform) aufweist und nicht mit hoher Genauigkeit als echter
Kreis ausgebildet ist, ändert
sich die auf den Zylinder und die Welle wirkende Druckkontaktkraft
entsprechend der Drehposition der zylindrischen Schraubenfeder.
Es ist daher schwierigß eine
stabile geradlinige Bewegung zu erhalten.
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Weiterhin erfolgt die Kraftübertragung
durch eine Reibungskraft der zylindrischen Schraubenfeder vom Zylinder
auf die Welle oder von der Welle auf den Zylinder. In diesem Fall
berühren
ihre gekrümmten
Oberflächen
aus Metall einander jedoch, und es tritt daher beim Antreiben ein
Schlupf zwischen der zylindrischen Schraubenfeder und dem Zylinder
oder der Welle auf. Der Schlupf wird in Achsenrichtung erzeugtß und wenn
der axiale Schlupf dann wiederholt auftrittß wird die Position der zylindrischen
Schraubenfeder durch den oben erwähnten summierten Schlupf in
eine Richtung verschoben. Daher ergibt sich das Problemß daß der Bewegungshub
der Welle allmählich
abnimmt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
dementsprechend darinß eine
Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung bereitzustellenß die im
Vergleich zu einer Kugelumlaufspindel zu geringen Kosten hergestellt
werden kann und eine stabile geradlinige Bewegung ausführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht weiterhin
darin, eine Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung bereitzustellenß wodurch
eine Positionsverschiebung einer zylindrischen Wickelrolle durch
einen summierten Schlupf verhindert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Zum Lösen der oben erwähnten Aufgabe sieht
die vorliegende Erfindung eine Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung vor. Bei der Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung
ist eine Welle in einem koaxialen Zustand in einen zylindrischen Körper eingepaßt, und
mehrere zylindrische Wickelrollen sind durch einen Preßsitz zwischen
dem zylindrischen Körper
und der Welle angeordnetß so
daß sie
unter einem vorgegebenen Neigungswinkel zur Achsenrichtung rollen.
Weiterhin berühren
diese zylindrischen Wickelrollen die äußere Umfangsfläche der
Welle und die innere Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers
mit einer Druckkontaktkraftß und
der zylindrische Körper
oder die Welle werden so gedreht, daß die Welle oder der zylindrische
Körper eine
geradlinige Bewegung in Achsenrichtung ausführt. Die zylindrische Wickelrolle
ist so angeordnetß daß sie auf
dem äußeren Umfangsabschnitt
der Welle rolltß und
sie ist unter einem Neigungswinkel zur Achsenrichtung der Welle
und des zylindrischen Körpers
angeordnet. Daher wird die auf beide Flächen der zwischen der inneren
Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers
und der äußeren Umfangsfläche der Welle
gehaltenen zylindrischen Wickelrolle wirkende Druckkontaktkraft
in der Umgebung des Endabschnitts des zylindrischen Körpers oder
der Welle auf einen höheren
Wert gelegt oder in der Umgebung des Endabschnitts des zylindrischen
Körpers
oder der Welle auf einen niedrigeren Wert gelegt. Dadurch ist es
möglich,
eine durch den summierten Schlupf hervorgerufene Positionsverschiebung
der zylindrischen Wickelrolle zu korrigieren.
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Um die auf beide Flächen der
zwischen der inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers und
der äußeren Umfangsfläche der
Welle gehaltenen zylindrischen Wickelrolle wirkende Druckkontaktkraft
in der Umgebung des Endabschnitts des zylindrischen Körpers oder
der Welle zu erhöhen,
kann der Endabschnitt des zylindrischen Körpers in diesem Fall dicker gemacht
werden als sein Mittelabschnitt. Um weiterhin die auf beide Flächen der
zwischen der inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers
und der äußeren Umfangsfläche der
Welle gehaltenen zylindrischen Wickelrolle wirkende Druckkontaktkraft
in der Umgebung des Endabschnitts des zylindrischen Körpers oder
der Welle auf einen niedrigeren Wert zu legen, kann der Endabschnitt
der Welle mit einem sich verjüngenden Abschnitt
versehen werdenß der
so ausgebildet istß daß der Außendurchmesser
des Endabschnitts der Welle allmählich
abnimmt. Weiterhin besteht der zylindrische Körper aus einem Rohr mit einer
verhältnismäßig geringen
Wanddicke, und beide Enden des Rohrs können dann so miteinander verbunden
sein, daß in
radialer Richtung keine Verformung auftritt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine axiale Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II aus 1,
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3 ist
eine Seitenansicht einer zylindrischen Wickelrollenanordnung,
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4 ist
eine Vorderansicht der zylindrischen Wickelrollenanordnung,
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5 ist
eine Teilschnittansicht einer Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 ist
eine axiale Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
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7 ist
eine Schnittansicht einer zylindrischen Wickelrollenanordnung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Wie
in 1 dargestellt istß wird ein
zylindrischer Körper 4,
der ein drehbares Antriebsteil der Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung ist, so getragen, daß ein
Ende an einem drehbaren Element 12 befestigt ist und das
andere Ende an einem drehbaren Tragelement 13 befestigt
ist, und er ist drehbar in einem zylindrischen Gehäuse 9 montiert.
Ein Mittelabschnitt des zylindrischen Körpers 4 ist dünner ausgebildet
als ein dünnwandiger
Abschnitt 4a, und der obere und der untere Abschnitt von
ihm sind dicker ausgebildet als ein dickwandiger Abschnitt 4b.
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Ein Elektromotor 25 ist
an einem unteren Ende des Gehäuses 9 befestigt,
und eine Drehwelle des Elektromotors 25 ist mit einem drehbaren
Element 12 verbunden. Das drehbare Element 12 wird so
getragenß daß es im
Gehäuse 9 über ein Schräglager 8 drehbar
istß und
es ist so angebrachtß daß es nicht
in Achsenrichtung beweglich ist. Ebenso wird das drehbare Tragelement 13 so
getragenß daß es im
Gehäuse 9 über das
Schräglager 8 drehbar
istß und
es ist so angebrachtß daß es nicht
in Achsenrichtung beweglich ist.
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Eine Welle 6 ist koaxial
in das Gehäuse 9 eingeführtß und sie
wird durch ein Führungsmetall 14 getragenß das mit
dem zylindrischen Körper 4 konzentrisch
ist, der am oberen Abschnitt des Gehäuses 9 ausgebildet
ist, so daß sie
in Achsenrichtung gleitfähig
ist. Weiterhin ist die Welle 6 in Achsenrichtung mit einem
zentralen Loch versehen, und eine zentrale Welle 15 ist
in das zentrale Loch eingeführt.
Das obere und das untere Ende der zentralen Welle 15 stehen
aus der Welle 6 hervor, wobei ein Anschlag 16 an
ihrem unteren Ende befestigt ist und ein Anschlag 17 an
ihrem oberen Ende befestigt ist. Eine Schraubenfeder 18 ist
zwischen dem Anschlag 16 und dem unteren Ende der Welle 6 montiertß und eine
Schraubenfeder 19 ist zwischen dem Anschlag 17 und
einem Ausgangsblock 20 montiert.
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Der Ausgangsblock 20 ist
durch Einpassen eines Dreh-Blockierkeils 26 in
das obere Ende der Welle 6 befestigtß weshalb die zentrale Welle 15 in Achsenrichtung
um eine kleine Strecke in der Welle 6 beweglich ist. Weiterhin
ist ein Dreh-Blockierstab 22 zur Seite des Gehäuses 9 hin
am Ausgangsblock 20 befestigt. Der Dreh-Blockierstab 22 ist
in ein Einpaßloch
einer am oberen Ende des Gehäuses 9 bereitgestellten
Gleithalterung eingeführt,
und ein Anschlag 21 ist am fernen Ende des Dreh-Blockierstabs 22 befestigt.
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Eine zylindrische Wickelrollenanordnung 3 ist
zwischen dem zylindrischen Körper 4 und
der Welle 6 angeordnet. Die zylindrische Wickelrollenanordnung 3 ist
folgendermaßen
aufgebaut. Wie in den 2 bis 4 dargestellt istß sind insbesondere
zwei kurze zylindrische Halteringe 23 mit acht (8) geneigten
Rillen 23a versehen, die in Winkelabständen von 45° an ihrem äußeren Umfang um einen vorgegebenen
Winkel (beispielsweise ein Grad) gegen die Achsenrichtung geneigt
sind. Weiterhin ist eine zylindrische Wickelrolle 3a außerhalb
eines Haltestifts 24 angebrachtß und beide Enden des Haltestifts 24 sind in
die geneigte Rille 23a eingepaßt. Jede der acht zylindrischen
Wickelrollen 3a besteht aus einer zylindrischen Schraubenfeder.
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Beide Enden des Haltestifts 24 sind
zur Achsenrichtung hin flach abgeschrägtß und der Haltestift 24 weist
einen verformten Querschnitt auf. Weiterhin sind beide Enden des
Haltestifts 24 in die geneigte Rille 23a eingepaßt, so daß die Drehung
blockiert wird. Die zylindrische Wickelrolle 3a ist mit
einem kleinen Zwischenraum lose in den äußeren Umfangsabschnitt des
Haltestifts 24 eingepaßt.
Ein Federring 3b ist von beiden Seiten des Haltestifts 24 bis zu
einer vorgegebenen Position eingepaßt, weshalb die zylindrische
Wickelrolle 3a so am äußeren Umfangsabschnitt
des Haltestifts 24 montiert istß daß sie zwischen den auf beiden
Seiten bereitgestellten Federringen 3b gehalten wird.
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Wie in 2 dargestellt
ist, ist der Haltestift 24 am äußeren und inneren Umfangsabschnitt
der zylindrischen Wickelrolle 3a mit einem flach abgeschrägten Abschnitt
versehen, und es ist daher ein kleiner Zwischenraum zwischen der
Innenseite jeder zylindrischen Wickelrolle 3a und dem Haltestift 24 ausgebildet.
Demgemäß wird jede
zylindrische Wickelrolle 3a durch den äußeren Umfangsabschnitt der
Welle 6 leicht gebogen und ist um den Haltestift 24 drehbar.
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Die wie oben beschrieben aufgebaute
zylindrische Wickelrollenanordnung 3 wird durch einen Preßsitz zwischen
der Welle 6 und dem zylindrischen Körper 4 gehalten. Hierbei
berührt
jede zylindrische Wickelrolle 3a der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 eine
innere Umfangsfläche 4c des
zylindrischen Körpers 4 und
eine äußere Umfangsfläche 6a der
Welle 6 mit einer Druckkontaktkraft und kann rollen. Die
Druckkontaktkraft wird durch elastische Verformung jeder zylindrischen
Wickelrolle 3a und des zylindrischen Körpers 4 erzeugt. Der
Neigungswinkel jeder zylindrischen Wickelrolle 3a der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 gegenüber der
Welle 6 oder der Achse des zylindrischen Körpers 4 ist
beispielsweise auf etwa ein Grad gelegt.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise
der dieß oben
erwähnte
Konstruktion aufweisenden Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung
beschrieben. Wenn der Elektromotor 25 anläuftß dreht
sich das mit der Abtriebswelle des Motors verbundene drehbare Element 12,
und der zylindrische Körper 4,
der in Achsenrichtung vertikal mit dem drehbaren Element 12 und
dem drehbaren Tragelement 13 verbunden istß dreht
sich dadurch im Gehäuse 9.
In diesem Fall wird die Drehung der Welle 6 blockiertß und jede
zylindrische Wickelrolle 3a rollt, während sie sich in Achsenrichtung
bewegt, zwischen der inneren Umfangsfläche 4c des zylindrischen
Körpers 4 und
der äußeren Umfangsfläche 6a der
Welle 6. Daher wird die Welle 6 durch das Drehen
und Rollen der zylindrischen Wickelrolle 3a bei einer zweimal
so großen Geschwindigkeit
wie die zylindrische Wickelrollenanordnung 3 in Achsenrichtung
bewegt.
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In diesem Fall wird der Vortrieb
der Welle 6 über
eine komprimierende Kraft der Schraubenfeder 18 oder der
Schraubenfeder 19 auf den Ausgangsblock 20 übertragen,
und der Ausgangsblock 20 führt dann eine geradlinige Bewegung
nach außen
aus.
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Wenn der Ausgangsblock 20 vorgeschoben oder
zurückgezogen
wird und durch eine äußere Kraft
angehalten wirdß bewegt
sich die Welle 6 leicht in Achsenrichtung, bis sie durch
den Anschlag 16 oder 17 völlig angehalten wird, während die
Schraubenfeder 18 oder die Schraubenfeder 19 komprimiert wird.
Wenn die Welle 6 angehalten wird, nimmt der Drehwiderstand
des zylindrischen Körpers 4 schnell zuß und die
Drehung des Elektromotors 25 wird daher unterbrochen. Selbst
wenn die Leistung des Elektromotors 25 in diesem Zustand
abgeschaltet wirdß bleibt
der Vortrieb der Welle 6 erhalten. Insbesondere ist der
Neigungswinkel der Achsenrichtung jeder zylindrischen Wickelrolle 3a der
zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 auf einen sehr kleinen
Wert gelegt (beispielsweise ein Grad). Selbst wenn daher von außen in einem
angehaltenen Zustand ein Vortrieb auf die Welle 6 einwirkt,
wird der zylindrische Körper 4 nicht
gedreht, und es wird ein entgegengesetzter Betrieb verhindert, weshalb
der Vortrieb der Welle 6 erhalten bleiben kann.
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Als nächstes wird der Elektromotor 25 aus dem
oben angegebenen angehaltenen Zustand entgegengesetzt gedreht, und
der zylindrische Körper 4 wird
dann entgegengesetzt der oben erwähnten Richtung gedreht, so
daß die
Welle 6 in Gegenrichtung bewegt wird. Hierbei wirkt eine
Kompressions-Federkraft der Schraubenfeder 18 oder der Schraubenfeder 19 in
eine die Drehung erleichternde Richtung, und der Elektromotor 25 kann
dadurch so anlaufen, daß er
durch eine Drehkraft bewegt wird, die kleiner ist als die Drehkraft
im angehaltenen Zustand.
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Wie oben beschrieben wurdeß wird der
Elektromotor 25 in normaler Richtung bzw. in Gegenrichtung
gedrehtß so
daß der
zylindrische Körper 4 in normaler
Richtung bzw. in Gegenrichtung gedreht wird, und die Welle 6 wird
vorgeschoben oder zurückgezogen.
Bei diesem Typ einer Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung
wird die Drehbewegung durch Reibungs übertragung zwischen der zylindrischen
Wickelrolle 3a und der inneren Umfangsfläche 4c des
zylindrischen Körpers 4 und
der äußeren Umfangsfläche 6a der
Welle 6 in eine geradlinige Bewegung umgewandelt. Wenn
der Motor daher anhält oder
anläuftß tritt
an einer Reibungsübertragungsfläche leicht
ein Schlupf auf, wenngleich er gering ist. Der Schlupf wird in Achsenrichtung
der Welle 6 erzeugt. Wenn der axiale Schlupf durch einen
wiederholten Betrieb mit einer normalen Drehung bzw. einer Gegendrehung
summiert wird, wird die Halteposition der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 in
einer Richtung verschoben, und der Bewegungshub der Welle nimmt
daher allmählich
ab.
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Bei der Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ändert sich
die Druckkontaktkraft der Reibungsübertragungsfläche jedoch
folgendermaßen
in Achsenrichtung. Es ist hierdurch möglich, den summierten Schlupf
zwischen der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 und
der inneren Umfangsfläche 4c des
zylindrischen Körpers 4 und
zwischen dieser und der äußeren Umfangsfläche 6a der
Welle 6 auf einen zulässigen
Bereich zu verringern.
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Wenn insbesondere die Druckkontaktfläche der
zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 gleitet, wird in
einer Richtung, in der die Druckkontaktkraft verringert wird, ein
axialer Schlupf der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 erzeugt.
Daher ist, wie in 1 dargestellt
ist, bei der Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung gemäß der vorliegenden
Erfindung die Wanddicke des zylindrischen Körpers 4 in der Umgebung
seiner beiden Enden erhöht,
und der zylindrische Körper 4 ist
am oberen und am unteren Abschnitt (an beiden Endabschnitten) mit
einem dicken Wandabschnitt 4b versehen. Wenn sich die zylindrische
Wickelrollenanordnung 3 dabei mit beiden Enden dem zylindrischen
Körper 4 nähert, steigt
die Druckkontaktkraft an, so daß verhindert
werden kann, daß der
Schlupf summiert wird. Wenn daher eine Halteposition der zylindrischen
Wickelrollenanordnung 3 zu stark zu einem Ende verschoben
wird, gleitet die zylindrische Wickelrollenanordnung 3 in die
entgegengesetzte Richtung, wodurch die axiale Halteposition der
zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 in einem zulässigen Bereich
gehalten werden kann.
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Es sei bemerkt, daß es dannß wenn der summierte
Schlupf gering ist und die Korrektur der Halteposition klein ist,
selbst dann möglich
ist, die Verschiebung der Halteposition innerhalb eines zulässigen Bereichs
zu halten, wenn der zylindrische Körper 4 insgesamt dünn ist,
ohne daß der
dicke Wandabschnitt ausgebildet wäre. In diesem Fall ist der
Mittelabschnitt des zylindrischen Körpers 4 dünn ausgebildet,
weshalb es leicht ist, ihn flexibel zu gestalten. Dagegen sind beide
Endabschnitte des zylindrischen Körpers 4 durch das
drehbare Element 12 und das drehbare Tragelement 13 befestigt
und daher fest durch diese verbunden. Es ist daher möglichß die Druckkontaktkraft
am Endabschnitt zwischen der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 und
der inneren Umfangsfläche 4c des
zylindrischen Körpers 4 und
zwischen dieser und der äußeren Umfangsfläche 6a der
Welle 6 weiter zu erhöhen.
Es ist weiterhin möglich,
das Summieren eines Schlupfs zu verhindern, um das Verschieben der
Halteposition auf einen zulässigen
Bereich zu verringern.
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Weiterhin kann der Neigungswinkel
jeder zylindrischen Wickelrolle 3a der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 gegenüber der
Welle 6 oder der Achsenrichtung des zylindrischen Körpers 4 beliebig festgelegt
werden. Je kleiner der Neigungswinkel festgelegt wird, umso stärker wird
die Vorschubrate (Geschwindigkeit) der Welle 6 verringert.
Je größer der
Neigungswinkel festgelegt wird, umso stärker wird die Zuführrate der
Welle 6 erhöht.
Daher wird der Neigungswinkel der zylindrischen Wickelrolle 3a geändert, und
es ist dadurch möglich,
das Untersetzungsverhältnis
beliebig zu ändern,
weshalb für
den Motor kein Untersetzungsgetriebe erforderlich ist.
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Als nächstes wird eine Ausführungsform
beschrieben, die ausgeführt
wird, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erklären. Bei
dieser Ausführungsform
wurde jede Komponente mit den folgenden Materialien und Abmessungen
hergestelltß und
eine die oben angegebene Konstruktion aufweisende Antriebsvorrichtung
mit geradliniger Bewegung wurde experimentell hergestellt, und es
wurde danach ein Testbetrieb der so hergestellten Vorrichtung ausgeführt.
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Materialien und Abmessungen:
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Welle 6: Außendurchmesser
3,0 mm, die äußere Umfangsfläche aus
stabartigem Stahl wurde induktionsgehärtet und danach mit hartem
Chrom überzogen.
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Zylindrischer Körper 4: die Oberfläche des Stahlrohrs
aus kalt gezogenem Edelstahl mit einem Innendurchmesser von 50 mm
wurde einem Honen und einem Nitrieren unterzogen, und der dünne Wandabschnitt 4a hatte
eine Wanddicke von 0,8 mm, und der dicke Wandabschnitt 4b hatte
weiterhin eine Dicke von 1,5 mm.
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Zylindrische Wickelrolle 3a:
es wurde ein Klavierdraht mit einem Durchmesser von 2,0 mm (Außendurchmesser,
nicht zentrierte Endbearbeitung) verwendet, und sie wies eine Teilung
von 2,1 mm, einen äußeren Spulendurchmesser
von 10,2 mmß einen
inneren Spulendurchmesser von 6,2 mm, eine freie Länge von
39 mm und einen Neigungswinkel von einem Grad zur Achsenrichtung
der zylindrischen Wickelrolle 3a auf.
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Elektromotor: es wurde ein Motor
mit einem Gleichstrom von 24 V und 5 A verwendet, der eine Drehgeschwindigkeit
von 3000 U/min und ein Nenndrehmoment von 25 N·cm aufwies.
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Die Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung mit der oben angegebenen Konstruktion wurde experimentell
hergestellt und danach einem Testbetrieb unterzogen. Es wurde dadurch
bestätigtß daß die Antriebsvorrichtung
mit geradliniger Bewegung einen Vorschub von 500 N ausgeben kann
und daß der
Vorschub der Welle nach dem Ausschalten der Leistung des Elektromotors
erhalten blieb. Es ist weiterhin möglich, die Verschiebung der
Halteposition durch einen summierten Schlupf am vorgeschobenen und
am zurückgezogenen
Ende der Welle 6 auf einen zulässigen Bereich zu verringern.
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5 zeigt
eine Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
ist das untere Ende der Welle 6 mit einem sich verjüngenden
Abschnitt 6b versehenß der
so ausgebildet ist, daß der Außendurchmesser
der Welle 6 allmählich
abnimmt. Andere Teile gleichen denen bei der oben angegebenen Ausführungsform,
und es werden die gleichen Bezugszahlen wie bei der oben angegebenen
Ausführungsform
zum Bezeichnen der gleichen Teile verwendet, und es sind weiterhin
die Einzelheiten fortgelassen.
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Insbesondere ist der sich verjüngende Abschnitt 6b auf
der Seite des Anschlags 16 am unteren Ende der Welle 6 ausgebildetß so daß die äußere Umfangsform,
also der Außendurchmesser
der Welle 6 allmählich
zum unteren Ende hin abnimmt. Wenn sich die zylindrische Wickelrollenanordnung 3 dabei dreht
und sich die Welle 6 in Vorschubrichtung bewegt, nähert sich
der Anschlag 16 der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3.
Es ist daher möglich,
die Druckkontaktkraft zwischen der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 und
der inneren Umfangsfläche 4c des
zylindrischen Körpers 4 und
zwischen dieser und der äußeren Umfangsfläche 6a der
Welle 6 zu verringern.
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Daher gleitet die zylindrische Wickelrollenanordnung 3 zum
Anschlag 16 hin, und sie gleitet dann, bis der Haltering 23 den
Anschlag 16 erreicht. Wie in 5 dargestellt
ist, ist es demgemäß bei einer Struktur,
bei der die Welle 6 durch den inneren Anschlag 16 am vorstehenden
Ende der Welle 6 an einer vorgegebenen Position angehalten
wird, möglich, die
Verschiebung der Halteposition der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 zur
vorgegebenen Position hin zu korrigieren.
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In 6 ist
eine Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
ist die Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung so aufgebaut,
daß die
Beziehung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle der
oben angegebenen Ausführungsform
entgegengesetzt ist. Insbesondere wird eine Welle 36 durch
die Drehung des Elektromotors 25 so angetriebenß daß ein zylindrischer
Körper 34 in
Achsenrichtung angetrieben wird.
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Genauer gesagt wird der zylindrische
Körper 34 in
einem Gehäuse 39 so
getragen, daß er
in einem Zustand, in dem die Drehung des zylindrischen Körpers 34 blockiert
wird, in Achsenrichtung beweglich ist. Weiterhin ist eine Drehwelle
des Elektromotors 25 mit einem Endabschnitt der Welle 36 verbundenß der durch
ein Lager 37 innerhalb des zylindrischen Körpers 34 drehbar
getragen wird. Die zylindrische Wickelrollenanordnung 3,
die die gleiche Konstruktion wie die oben erwähnte aufweistß ist durch einen
Preßsitz
zwischen dem zylindrischen Körper 34 und
der Welle 36 angeordnet. Die zylindrische Wickelrollenanordnung 3 ist
so eingepaßt,
daß sie
zwischen einer inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers 34 und
einer äußeren Umfangsfläche der
Welle 36 gehalten wird. Weiterhin ist die zylindrische
Wickelrollenanordnung 3 so angeordnet, daß sie so
rollt, daß die
innere und die äußere Umfangsfläche der
zylindrischen Wickelrolle 3a gegen die innere Umfangsfläche des
zylindrischen Körpers 34 bzw.
die äußere Umfangsfläche der
Welle 36 stoßen. Der
Ausgangsblock 20 steht aufwärts aus dem Gehäuse 39 heraus
und ist über
einen am fernen Ende bereitgestellten Anschlag 38 am oberen
Abschnitt des zylindrischen Körpers 34 befestigt.
Ein Mittelabschnitt des zylindrischen Körpers 34 ist als ein
dünner
Wandabschnitt ausgebildet, und sein oberer und sein unterer Abschnitt
sind als ein dicker Wandabschnitt ausgebildet.
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Wenn der Elektromotor 25 anläuftß wird die mit
der Drehwelle des Motors verbundene Welle 36 gedreht, und
die Drehung wird dann auf jede zylindrische Wickelrolle 3a um die
Welle 36 herum übertragen,
und demgemäß wird jede
zylindrische Wickelrolle 3a gedreht und gerollt. Jede zylindrische Wickelrolle 3a ist
in einem geneigten Zustand zur Achsenrichtung der Welle 36 angeordnet
und berührt
mit einer Druckkontaktkraft die innere Umfangsfläche des zylindrischen Körpers 34.
Daher wird verhindert, daß sich
der zylindrische Körper 34 drehtß und er
wird so getragen, daß er
in Achsenrichtung beweglich ist, und er wird dadurch in Achsenrichtung
bewegt. Andererseits wird der Ausgangsblock 20 entsprechend der
Drehrichtung der Welle 36 linear vorgeschoben oder zurückgezogen.
In diesem Fall sind der obere und der untere Abschnitt (beide Enden)
des zylindrischen Körpers 4 mit
einem dicken Wandabschnitt versehen, und wenn sich die zylindrische
Wickelrollenanordnung 3 nähert, wird daher die Druckkontaktkraft
erhöht,
und es kann das Summieren eines Schlupfs verhindert werden. Wenn
die Halteposition der zylindrischen Wickelrollenanordnung 3 mit
anderen Worten zu sehr zu einem Ende verschoben ist, gleitet sie
in Gegenrichtung, und die axiale Halteposition der zylindrischen
Wickelrollenanordnung 3 kann auf diese Weise innerhalb
eines zulässigen
Bereichs gehalten werden.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform (ein
modifiziertes Beispiel) der zylindrischen Wickelrollenanordnung.
Jede zylindrische Wickelrolle 33a der zylindrischen Wickelrollenanordnung 33 ist
so angeordnet, daß sie
drehbar vom äußeren Umfangsabschnitt
getragen wird, wobei dadurch das Tragen durch den Haltestift ersetzt
wird.
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Insbesondere ist die zylindrische
Wickelrollenanordnung 33 mit einer Halterung 33b versehen, so
daß acht
(8) zylindrische Wickelrollen 33a in einem vorgegebenen
Abstand am Außenbereich
und am äußeren Umfangsabschnitt
der Halterung 33b drehbar getragen werden. Die zylindrische
Halterung 33b ist mit acht (8) Vertiefungsabschnitten zum
drehbaren Tragen dieser acht (8) zylindrischen Wickelrollen 33a in
einem Winkelabstand von etwa 45° versehen.
Weiterhin ist der Vertiefungsabschnitt unter einem Neigungswinkel
von einem Grad zur Achsenrichtung gebildet. Wie oben beschrieben
wurde, kann die zylindrische Wickelrolle durch die Halterung 33b vom äußeren Umfangsabschnitt
drehbar getragen werden.
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Industrielle Anwendbarkeit Wie anhand
der oben angegebenen Beschreibung ersichtlich istß ist es
bei der Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
unter Verwendung der Drehung eines Motors als Antriebsquelle eine
stabile geradlinige Bewegung zu erhalten. Weiterhin ist es nicht
erforderlich, eine Schraubenwelle und einen weiblichen Schraubenblock
mit einer hohen Genauigkeit in der Art der Kugelumlaufspindel herzustellen,
und die zylindrische Wickelrollenanordnung ist so aufgebaut, daß mehrere
zylindrische Wickelrollen unter einem vorgegebenen Neigungswinkel
zur Achsenrichtung angeordnet sind. Die so aufgebaute zylindrische
Wickelrollenanordnung wird mit einer Druckkontaktkraft zwischen dem
zylindrischen Körper
und der Welle eingeführt. Es
ist daher möglich,
die Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung kostengünstig mit
einem einfachen Aufbau herzustellen.
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Weiterhin wird der zylindrische Körper in
einem Zustand, in dem der Motor angehalten ist, selbst dann nicht
gedreht, wenn von außen
ein Vorschub auf die Welle einwirkt, und es wird dadurch ein entgegengesetzter
Betrieb verhindert. Es ist daher möglichß den Vorschub der Welle in
einem angehaltenen Zustand zu erhalten. Weiterhin wird die Druckkontaktkraft
der Innenfläche
und der Außenfläche der
zylindrischen Wickelrolle stärker
erhöht
oder verringert als im Mittelabschnitt des zylindrischen Körpers und am
Endabschnitt der Welle, und es ist dadurch möglich, das Summieren eines
Schlupfs zu verhindern und die Verschiebung der Halteposition weitgehend zu
verringern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Antriebsvorrichtung mit geradliniger
Bewegung Bei einer Antriebsvorrichtung mit geradliniger Bewegung
ist eine Welle (6) in einem koaxialen Zustand in einen
zylindrischen Körper
(4) eingepaßt, und
mehrere zylindrische Wickelrollen (3a) sind durch einen
Preßsitz
zwischen dem zylindrischen Körper
und der Welle angeordnet, so daß sie
unter einem vorgegebenen Neigungswinkel zur Achsenrichtung rollen.
Weiterhin berühren
diese zylindrischen Wickelrollen (3a) die äußere Umfangsfläche der
Welle und die innere Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers
mit einer Druckkontaktkraft, und der zylindrische Körper oder
die Welle wird so gedreht, daß die Welle
oder der zylindrische Körper
eine geradlinige Bewegung in Achsenrichtung ausführt. Die auf den zylindrischen
Körper
(4) und die Welle (6) wirkende Druckkontaktkraft
der Innenfläche
und der Außenfläche der
zylindrischen Wickelrolle (3a) ist auf einen höheren Wert
gelegt als diejenige im Mittelabschnitt des zylindrischen Körpers (4)
in der Umgebung seines Endabschnitts, oder sie ist in der Umgebung
des Endabschnitts des zylindrischen Körpers (4) auf einen
niedrigeren Wert gelegt als in seinem Mittelabschnitt. Wenn sich
die zylindrische Wickelrolle (3a) dabei beiden Enden des
zylindrischen Körpers
nähert,
nimmt die Druckkontaktkraft zu oder ab. Daher wird das Summieren
eines Schlupfs verhindert. Wenn die Halteposition der zylindrischen
Wickelrolle (3a) mit anderen Worten zu sehr zu einem Ende
hin verschoben ist, gleitet sie in Gegenrichtung, und die axiale
Halteposition der zylindrischen Wickelrolle (3a) kann dadurch
innerhalb eines zulässigen
Bereichs gehalten werden.