DE102007037376B3

DE102007037376B3 - actuator

Info

Publication number: DE102007037376B3
Application number: DE200710037376
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Staab; Christof Hieger; Arne Sonnenburg
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: WO2009018793A3; WO2009018793A2

Abstract

Beschrieben wird ein Aktor mit einem eine Welle in Rotation versetzenden Wellenantrieb, um dessen Welle wenigstens ein band- oder seilartiges Element, im Folgenden Seil genannt, auf- und/oder abwickelbar ist, das über eine Seillänge verfügt und zwei Seilenden aufweist, wobei die Seilenden jeweils mit einem Seilbefestigungslager verbindbar sind, die Seilbefestigungslager relativ zu der Welle weitgehend diametral gegenüberliegen, das mit der Welle verbundene Seil zwischen beiden Seilbefestigungslagern einen straffen Zustand einnimmt und das Seil längs seiner Seillänge in einem lokal begrenztem Seilbereich zwischen beiden Seilenden an einer Seilbefestigungsstelle mit der Welle verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereich der Seilbefestigungsstelle ein Mittel vorgesehen ist, durch das die längs der Seile wirkenden Seilkräfte jeweils an bezüglich einer Wellenachse der Welle diametral gegenüberliegenden Tangentenpunkten angreifen, dass bei einer Rotation der Welle zum Zwecke des Aufwickelns des Seils auf die Welle beide von der Welle beabstandete Seilenden relativ zur Welle auf die Welle mit gleichen Geschwindigkeiten zu bewegbar sind, und dass die Seile beim Aufwickeln durch das Mittel einlagig und in helikaler Anordnung um die Welle in Anlage gebracht werden oder mehrlagig, bei gleichbleibender axialer Lage relativ zur Welle sowie mit einem zunehmenden Wickelradius um die Welle zur Anlage gebracht werden.An actuator is described with a shaft drive which rotates a shaft about whose shaft at least one belt-like or rope-like element, referred to below as rope, can be wound up and / or unwound, which has a cable length and has two cable ends, the cable ends are each connectable to a cable mounting bearing, the cable mounting bearing relative to the shaft are substantially diametrically opposite, connected to the shaft rope between two rope mounting bearings a taut state and the rope along its rope length in a localized rope area between the two cable ends at a cable attachment point with the shaft connected is. The invention is characterized in that in the region of the cable attachment point a means is provided by which the rope forces acting along the ropes attack respectively with respect to a shaft axis of the shaft diametrically opposite tangent points that upon rotation of the shaft for the purpose of winding the rope on the shaft both spaced from the shaft shaft ends are movable relative to the shaft on the shaft at the same speeds, and that the ropes when winding by the means are brought in one layer and in a helical arrangement around the shaft in abutment or multi-layer, with a constant axial position relative be brought to the shaft and with an increasing winding radius around the shaft to the plant.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aktor mit einem eine Welle in Rotation versetzenden Wellenantrieb, um dessen Welle wenigstens ein band- oder seilartiges Element, im folgenden Seil genannt, auf- und/oder abwickelbar ist, das über eine Seillänge verfügt und zwei Seilenden aufweist, wobei die Seilenden jeweils mit einem Seilbefestigungslager verbindbar sind, die Seilbefestigungslager relativ zu der Welle weitgehend diametral gegenüberliegen, das mit der Welle verbundene Seil zwischen beiden Seilbefestigungslagern einen straffen Zustand einnimmt und das Seil längs seiner Seillänge in einem lokal begrenzten Seilbereich zwischen beiden Seilenden an einer Seilbefestigungsstelle mit der Welle verbunden ist. The The invention relates to an actuator with a shaft in rotation staggering shaft drive to the shaft at least one band or rope-like element, called rope in the following, up and / or unwound is that over a rope length has and two rope ends, the rope ends each with a Rope mounting bearings are connectable, the rope mounting bearing relatively diametrically opposed to the shaft, with the shaft connected rope between two rope mounting bearings tighten Condition takes and the rope along his rope length in a localized rope area between both ends of the rope connected to the shaft at a cable attachment point.

Stand der TechnikState of the art

Aktoren zur Übertragung in erster Linie von Zugkräften, beispielsweise zwischen einem mechanichen festen Gegenlager und einem gegenüber dem Gegenlager beweglich gelagerten Objekt, sind in mannigfaltiger Vielfalt bekannt. Eine sehr einfache Ausführungsform eines derartigen Aktors stellt eine mit einem festen Gegenlager verbundene, motorisch angetriebene Welle dar, um die ein Zugmittel, beispielsweise in Form eines Seils, bei entsprechender Wellendrehung aufgewickelt wird. Ist das lose Ende des Seils beispielsweise mit einem ansonsten lose gelagerten Objekt fest verbunden, so wird durch die motorunterstützte Seilaufwicklung das Objekt in Richtung des festen Gegenlagers gezogen. Nachteilhaft bei einer derartigen Aktoranordnung ist die direkte Lasteinwirkung unmittelbar auf die Welle, die es gilt, geeignet stabil auszubilden und/oder stabil zu lagern. Selbstverständlich sind darüber hinaus derartige Aktorsysteme aus dem Bereich der mechanischen Antriebstechnik sowie im Hinblick auf die Ausbildung mikromechanischer Aktorsysteme aus dem Bereich der Feinwerk- und Mikromechanik beliebig kompliziert aufgebaute, motorisch unterstützte Zugspannungen zwischen entsprechenden Gegenlagern erzeugende Aktoren bekannt, die dem Antrieb bzw. der Lokomotion kinematischer Systeme dienen. actuators for transmission primarily by tensile forces, for example, between a mechanichen fixed abutment and one opposite the Anvil movable object, are in manifold variety known. A very simple embodiment such an actuator provides one with a fixed counter bearing connected, motor-driven shaft to which a traction means, for example in the form of a rope, with appropriate shaft rotation is wound up. Is the loose end of the rope, for example, with firmly connected to an otherwise loosely mounted object, so is by the motor assisted Rope winding pulled the object in the direction of the fixed abutment. A disadvantage of such an actuator arrangement is the direct Load effect directly on the shaft, which it applies, suitable stable form and / or stable storage. Of course they are about that In addition, such actuator systems from the field of mechanical drive technology and with regard to the formation of micromechanical actuator systems from the field of precision mechanics and micromechanics arbitrarily complicated constructed, motor assisted Tensile stresses between corresponding abutment generating actuators known, the drive or the Lokomotion kinematic systems serve.

Von besonderem Interesse für die Ansteuerung beweglicher Mechaniken und deren Betrieb im industriellen Umfeld, beispielsweise der Betätigung von Greifer, Hebel, Klappen, Schieber etc. aber insbesondere auch für die Realisierung beweglicher Prothesen zum Zwecke der Nachbildung beispielsweise einer menschlichen Hand, oder für die Realisierung beliebig artikulierter Roboterkinematiken, wie sie bei Industrieroboterarmen oder künstlichen Fortbewegungsmechanismen eingesetzt werden, sind so genannte muskelähnliche Aktoren, die in der Lage sind sich unter großer Kraftgenerierung zusammenzuziehen und lediglich nur geringe Rückstellkräfte zu erzeugen vermögen, so dass ein entsprechendes Auseinanderziehen derartiger muskelähnlicher, in den komprimierten Zustand überführter Aktoren in den elongierten Zustand den lediglich durch äußere Krafteinwirkung erreicht werden kann. From special interest for the control of movable mechanisms and their operation in industrial Environment, for example the actuation of Grippers, levers, flaps, slides, etc. but especially for the realization movable prostheses for the purpose of replication, for example a human hand, or for the realization of arbitrarily articulated robot kinematics like them in industrial robotic arms or artificial Locomotion mechanisms are used, so-called muscle-like Actuators capable of contracting with great power generation and only generate low restoring forces capital, so that a corresponding pulling apart of such muscle-like, in the compressed state transferred actuators in the elongated state reached only by external force can be.

In der DE 2300104 B2 wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der ein Maschendrahtzaun gespannt werden kann. Dazu ist ein hohler Pfosten mit radialen Bohrungen vorgesehen, in dem eine Wickelwelle gelagert ist. Einzelne Maschendrahtzaunsegmente sind mittels Spanndrähten, die durch die radialen Bohrungen im Pfosten und durch diametrale Bohrungen der Wickelwelle geführt sind, miteinander verbunden. Der Maschendrahtzaun kann derart gespannt werden, indem die Wickelwelle manuell gedreht wird. Dabei wickelt sich der Spanndraht auf die Wickelwelle. Im Unterschied zum nachfolgend beschriebenen Aktor erfolgt die Aufwicklung des Spanndrahtes vollständig unkontrolliert, so dass längs zur Wickelwelle auftretende Kippmomente zu Durchbiegungen der Wickelwelle führen können. Dem wird dadurch begegnet, dass längs der Wickelwelle Stützscheiben vorgesehen sind und die Welle mit ihrem im Vergleich zum Draht großen Durchmesser mechanisch robust ist. Weiterhin ist diese Vorrichtung konstruktiv und funktional nicht für ständiges Auf- und Abwickeln geeignet sondern nur für einmaliges verspannen und gelegentliches Nachspannen.In the DE 2300104 B2 a device is described with which a chain link fence can be stretched. For this purpose, a hollow post with radial bores is provided, in which a winding shaft is mounted. Individual wire mesh fence segments are interconnected by means of tension wires, which are guided by the radial holes in the post and by diametrical holes of the winding shaft. The chain link fence can be tensioned by turning the winding shaft manually. The tensioning wire winds on the winding shaft. In contrast to the actuator described below, the winding of the tension wire is completely uncontrolled, so that occurring along the winding shaft tilting moments can lead to deflections of the winding shaft. This is counteracted by the fact that support disks are provided along the winding shaft and the shaft is mechanically robust with its large diameter compared to the wire. Furthermore, this device is structurally and functionally not suitable for continuous winding and unwinding but only for one-time clamping and occasional retightening.

Der im weiteren beschriebene Aktor, der Eigenschaften beispielsweise hinsichtlich einer muskelähnlichen Funktion in sich vereinen soll, vereint ein mechanisch sehr einfaches Konstruktions- und Wirkprinzip, und verfügt zudem über ein Höchstmaß an Integrationsfähigkeit in mechanisch komplexe Systeme und läßt sich überdies in seiner Größe nahezu beliebig skalieren.Of the in the further described actuator, the properties, for example in terms of a muscle-like Combining function in one unites a mechanically very simple one Design and action principle, and also has a high degree of integration capability in mechanically complex systems and can also be almost arbitrarily in size scale.

Ein derartiger Aktor ist in der DE 10 2006 012 431 A1 beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt an dieser Stelle ausdrücklich hingewiesen wird. Der Aktor weist einen, eine Welle in Rotation versetzenden Wellenantrieb auf, um dessen Welle wenigstens ein band- oder seilartiges Element auf- und/oder abwickelbar ist, das über eine Länge sowie zwei Element- bzw. Seilenden verfügt. Das band- oder seilartige Element verfügt über eine hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung sowie Querelastizität um auf Wellen mit möglichst engen Radien aufgewickelt werden zu können. Grundsätzlich eignen sich hierzu handelsübliche Stahlseile bzw. Stahlseildrähte, wie sie in Form von Saiten von Saiteninstrumenten aus dem Musikbereich her bekannt sind. Auch können ganze Bündel aus feinen Stahldrahtfasern in geeigneter Weise verwendet werden, wie sie beispielsweise als „Vorfach" im Angelsport eingesetzt werden. Auch eignen sich aus Kunststoff bzw. Nylon gefertigte Seile, wie sie als handelsübliche Angel- oder Drachenschnüre erhältlich sind. Diese weisen eine höhere Elastizität im Hinblick auf ein Aufwickeln der Seile um eine im Durchmesser kleindimensionierte Welle auf, vergleichbar zu Stahlseildrähten, verfügen jedoch ebenso über eine hohe Abriebfestigkeit und hohe Reißfestigkeit. Auch können anstelle handelsüblicher Stahlseildrähte oder Kunststoffschnüre dünne Stahlbänder eingesetzt werden, mittels derer sowohl hohe Zugkräfte als auch beträchtliche Schubkräfte übertragbar sind. Ohne die Vielzahl der vorstehend in nicht abschließender Form erläuterten möglichen Ausbildungsformen für die in der Anspruchsformulierung gewählte Formulierung „band- oder seilartiges Element" einschränken zu wollen, wird im weiteren aus Gründen einer einfacheren Beschreibung der Begriff „Seil" verwendet.Such an actuator is in the DE 10 2006 012 431 A1 The contents of which are expressly referred to here. The actuator has a shaft drive which sets a shaft in rotation about whose shaft at least one band-shaped or rope-like element can be wound up and / or unwound, which has a length and two element or cable ends. The ribbon or rope-like element has a high tensile strength in the longitudinal direction and transverse elasticity to be wound on waves with the smallest possible radii. Basically suitable for this purpose are commercially available steel cables or steel wire wires, as they are known in the form of strings of stringed instruments from the field of music. Also, whole bundles of fine steel wire fibers may be suitably used, such as those used as a "leader" in fishing, or plastic or nylon ropes, such as those described herein commercially available fishing or kite cords are available. These have a higher elasticity with respect to a winding of the cables around a small diameter in diameter shaft, comparable to steel wire, but also have a high abrasion resistance and high tensile strength. Also, instead of commercial steel wire or plastic cords thin steel bands can be used, by means of which both high tensile forces and considerable thrust forces are transferable. Without wishing to limit the multitude of possible forms of embodiment for the formulation "tape or rope-like element" selected in the claim formulation, the term "rope" will be used hereinafter for reasons of simpler description.

Das Seil ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und weist eine von zwei Seilenden begrenzte Seillänge auf. In einem nicht notwendigerweise mittigen, zwischen den zwei Seilenden befindlichen, lokal begrenzten Seilbereich ist das Seil mit der Welle verbunden. Die Verbindung des Seils mit der Welle ist vorzugsweise in Form einer festen Verbindung ausgebildet, so dass das Seil bspw. längs seiner Erstreckung punktuell an der Welle fixiert ist.The Rope is preferably in one piece trained and has a limited of two rope ends rope length. In a not necessarily central, between the two rope ends located, localized rope area is the rope with the Wave connected. The connection of the rope to the shaft is preferred formed in the form of a solid connection, so that the rope, for example. along his Extension is selectively fixed to the shaft.

Die beiden Seilenden sind jeweils mit einem Seilbefestigungslager verbindbar, die der Welle weitgehend diametral gegenüberliegen, so dass das Seil stets einen gespannten Zustand einnimmt. Der Begriff „Seilbefestigungslager" ist allgemein zu verstehen und soll einen Kraftangriffspunkt beschreiben, an dem eine längs zur Seilerstreckung generierbare Kraft auf einen mit dem Kraftangriffspunkt verbundenen beliebigen Bereich oder auf ein mit dem Kraftangriffspunkt verbundenes beliebiges Objekt übertragen werden kann. So kann die Seilkraft am Seilbefestigungslager entweder Zug- oder Schubkräfte übertragen und somit in Abhängigkeit der Ausbildung des Lagers bspw. durch Anbringen an einem peripheren Rand einer Drehscheibe ein Drehmoment erzeugen.The both ends of the rope can each be connected to a cable fixing bearing, the diametrically opposed to the shaft, so that the rope always assumes a tensioned state. The term "cable fixing bearing" is generally too understand and should describe a force application point at which one longitudinal force that can be generated to extend the cable to one with the force application point connected any area or on with the force application point transferred connected any object can be. So the rope force at the rope mounting camp can either Transmitted tensile or shear forces and thus in dependence the training of the camp eg. By attaching to a peripheral edge generate a torque for a turntable.

Durch Rotation der Welle beginnt sich das Seil auf die Welle aufzuwickeln, wodurch die mit dem Seilbefestigungslagern verbundenen Seilenden in Richtung der Welle gezogen werden. Wird hingegen die Welle durch den Wellenantrieb in die entgegengesetzt zur Aufwickelrichtung orientierte Richtung gedreht, so erfolgt eine entsprechende Abwicklung des Seils von der Welle. Denkbar wäre es auch zwei Seilstücke mit ihren jeweiligen Enden an der Welle zu verbinden, derart, als würde das Seil einstückig, wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein. Auch ist es möglich mehr als ein Seil an einer Welle eines Wellenantriebes anzubringen, um die längs der Seilstränge übertragbaren Zug- und gegebenenfalls Schubkräfte in der Summe zu erhöhen oder Seilenden aus mehreren jeweils gegenüberliegenden Richtungen kommend zusammenzuziehen.By Rotation of the shaft, the rope starts to wind up on the shaft, whereby the cable ends connected to the cable fixing bearings be pulled in the direction of the shaft. If, however, the wave goes through the shaft drive oriented in the opposite direction to the winding Turned direction, so there is a corresponding development of the rope from the wave. It would be possible it also has two pieces of rope with their respective ends to connect to the shaft, such as that would be Rope in one piece, be formed as described above. It is also possible more as a rope to attach to a shaft of a shaft drive to the longitudinal the rope strands transferable Tensile and optionally shear forces to increase in total or rope ends coming from several opposite directions contract.

Sei beispielsweise angenommen, dass beide Seilbefestigungslager relativ zum Wellenantrieb, der beispielsweise an einer mechanischen Tragstruktur oder einem festem mechanischen Gegenlager räumlich fixiert ist, lose gelagert sind, so bewegen sich die lose gelagerten Seilbefestigungslager jeweils mit gleicher Geschwindigkeit auf die Welle zu.Be For example, suppose both cable fixing bearings are relative for shaft drive, for example, on a mechanical support structure or a fixed mechanical abutment is spatially fixed, loosely stored are, so move the loosely mounted cable mounting bearings each at the same speed on the shaft.

Ebenso ist es möglich, den Wellenantrieb samt Welle sowie eines der beiden Befestigungslager relativ zu dem anderen Befestigungslager, das beispielsweise an einem mechanischen Gegenlager bzw. auf einer geeignet ausgebildeten Tragstruktur fixiert ist, lose zu führen, so dass bei Wellenrotation sowohl der Wellenantrieb samt Welle als auch das lose geführte Seilbefestigungslager im Falle einer Seilaufwicklung auf die Welle in Richtung des fixierten Seilbefestigungslagers bewegt werden.As well Is it possible, the shaft drive including shaft and one of the two mounting bearings relative to the other mounting bearing, for example a mechanical counter bearing or on a suitably trained Support structure is fixed, loose, so when shaft rotation both the shaft drive including shaft as well as the loosely guided rope mounting bearing in the case of a cable reel on the shaft in the direction of the fixed Rope mounting bearing to be moved.

Unabhängig von den vorstehend beschriebenen Lagerungsmöglichkeiten des Wellenantriebes relativ zu den zwei Seilbefestigungslagern wird das durch den Wellenantrieb längs der Welle auf das Seil wirkende Kraftmoment nahezu verlustfrei in eine auf die beiden Seilbefestigungslager wirkende Kraft umgewandelt, wobei, und dies ist der besondere Vorteil des Aktorprinzips, die längs der Seile auftretenden Seilkräfte F nicht von der Welle des Wellenantriebes aufgenommen werden. Aus diesem Grunde kann die Welle überaus kleine Durchmesser aufweisen und selbst leistungsschwache Wellenantriebe vermögen auf diese Weise große Seilkräfte zu erzeugen. Dies ist letztlich auch der Grund dafür, dass der Aktor selbst klein- und leichtbauend ausgebildet werden kann und sich hierdurch ideal zu Zwecken der Miniaturisierung eignet.Independent of the storage possibilities of the shaft drive described above relative This is achieved by the shaft drive to the two rope mounting bearings along the Wave on the rope acting moment of force almost lossless in one converted to the two rope mounting bearing force, being, and this is the particular advantage of the Aktorprinzips, the along the Ropes occurring rope forces F can not be absorbed by the shaft of the shaft drive. Out For this reason, the wave can be overwhelming have small diameter and even low-power shaft drives able on that way big rope forces to create. This is ultimately the reason that The actuator itself can be made small and lightweight and thereby ideally suited for miniaturization purposes.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Einsatz des vorstehenden Aktorprinzips hat gezeigt, dass der wesentliche Erfolg des Aktors davon abhängt, wie gleichmäßig das Seil bzw. die wenigstens zwei der Welle diametral gegenüberliegenden Seilstränge auf die Welle auf- und von dieser wieder abgewickelt werden. So können nur dann auf die Welle wirkende Kraftmomente ausgeschlossen werden, wenn die Seilstränge stets in Bezug zur Wellenachse an zwei diametral gegenüberliegenden Berührpunkten zur Anlage gebracht werden. Hierfür gilt es besondere Vorsorge zu treffen, insbesondere in Fällen, in denen bereits eine beträchtliche Seillänge auf die Welle aufgewickelt ist.Of the Use of the above actuator principle has shown that the essential Success of the actor depends on how even that Rope or the at least two of the shaft diametrically opposite cable strands on the shaft up and be unwound from this again. So can only moments of force acting on the shaft are excluded, when the rope strands always in relation to the shaft axis at two diametrically opposite contact points be brought to the plant. There is special provision for this to meet, especially in cases where already a considerable Rope length up the shaft is wound up.

Lösungsgemäß zeichnet sich somit ein Aktor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch aus, dass im Bereich der Seilbefestigungsstelle ein Mittel vorgesehen ist, durch das die längs der Seile wirkenden Seilkräfte jeweils an bezüglich einer Wellenachse der Welle diametral gegenüberliegenden Tangentenpunkten angreifen, dass bei einer Rotation der Welle zum Zwecke des Aufwickelns des Seils auf die Welle beide von der Welle beabstandete Seilenden relativ zur Welle auf die Welle mit gleichen Geschwindigkeiten zu bewegbar sind, und dass die Seile beim Aufwickeln durch das Mittel einlagig und in helikaler Anordnung um die Welle in Anlage gebracht werden oder mehrlagig, bei gleich bleibender axialer Lage relativ zur Welle mit zunehmenden Wickelradius um die Welle.According to the solution, therefore, an actuator with the features of the preamble of claim 1 is characterized in that a means is provided in the region of the cable attachment point, through which the cable forces acting along the cables are in each case to be attacking a wave axis of the shaft diametrically opposite tangent points that upon rotation of the shaft for the purpose of winding the rope on the shaft both shaft ends spaced from the shaft relative to the shaft to the shaft at equal speeds are movable, and that the ropes when winding single-layered by the means and placed in a helical arrangement around the shaft in abutment or multilayer, with constant axial position relative to the shaft with increasing winding radius around the shaft.

Der Vorteil des lösungsgemäßen Aktors ist darin zu sehen, dass durch das im Bereich der Seilbefestigungsstelle vorgesehene Mittel dafür gesorgt wird, dass das Seil geordnet, d. h. zwangsgeführt unter Ausbildung eines durch das Mittel festgelegtes Anlegemuster um die Welle geführt wird. Im Weiteren sei zur vereinfachten Erläuterung des lösungsgemäßen Aktors davon ausgegangen, dass um die Welle jeweils zwei Seilstränge auf bzw. abgewickelt werden, gleichwohl es grundsätzlich möglich ist, mehr als zwei Seilstränge, d. h. 3, 4 und mehr Seilstränge in entsprechend äquivalenter Weise um die Welle, entsprechend zwangsgeführt auf bzw. abzuwickeln. In allen Fällen sorgt das im Weiteren näher zu spezifizierende Mittel dafür, dass die Anlagepunkte der Seilstränge längs des Umfangsrandes der Welle bezüglich der Wellenachse diametral gegenüberliegen bzw. am Umfangsrand jeweils gleich verteilt sind, so dass sich die über die einzelnen Seilstränge auf die Welle wirkenden Zugkräfte am Ort der Welle weitgehend vollständig kompensieren, so dass die Welle keinerlei Kraftmomenten ausgesetzt ist. Zur erleichterten Erläuterung des lösungsgemäßen Aktors sei im Weiteren auf konkrete Ausführungsbeispiele verwiesen, die in den nachfolgenden Figuren illustriert sind. Der dem Aktor zugrunde liegende allgemeine Erfindungsgedanke soll jedoch durch die konkreten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt sein.Of the Advantage of the actuator according to the invention is to be seen in that by the in the area of the cable attachment point provided funds for it taking care that the rope is arranged, d. H. forced under Formation of a fixed by the means of the landing pattern to the Wave guided becomes. In addition, for a simplified explanation of the actuator according to the invention assumed that there are two rope strands around the shaft and, although it is in principle possible, more than two strands, d. H. 3, 4 and more rope strands in correspondingly equivalent Way to the shaft, according to forcibly guided on or unwind. In all cases this will be further explained below means to be specified for that the contact points of the cable strands along the peripheral edge of the shaft in terms of the shaft axis diametrically opposite or are distributed equally at the peripheral edge, so that the on the individual rope strands Tensile forces acting on the shaft largely fully compensate at the location of the wave, so that the shaft is exposed to no force moments. To facilitate explanation of the actuator according to the invention reference is made in the following to specific embodiments, which are illustrated in the following figures. The actor However, underlying general inventive concept is intended by the concrete embodiments not limited be.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:

1 Aktor mit Welle und Seilzug (allgemeine Prinziperläuterung), 1 Actuator with shaft and cable (general explanation of the principle),

2a, b Darstellung bevorzugter Aufwickelmethoden längs der Weile mit a) zwei Seilsträngen und b) vier Seilsträngen, 2a , b depiction of preferred winding methods along the length of time with a) two cable strands and b) four cable strands,

3a–e Ausführungsformen zur Seilbefestigung an bzw. längs einer Weile, 3a -E embodiments for rope attachment to or along a while,

4 Darstellung einer Aufwickelvorrichtung mit einem längs zur Welle beweglich angeordneten Führungsring, 4 Representation of a winding device with a longitudinally to the shaft movably arranged guide ring,

5 Ausführungsbeispiel mit einer doppelhelikalen Führungskontur längs der Welle, 5 Embodiment with a double-helical guide contour along the shaft,

6 Ausführungsbeispiel mit spiralfederartig ausgebildeter Führungs-Kulisse, 6 Embodiment with helical spring-like trained guide scenery,

7 Darstellung einer geordneten Aufwicklung zweier Seilstränge längs einer Welle im Wege räumlich geführter Seilbefestigungslager sowie 7 Representation of an orderly winding of two cable strands along a shaft by way of spatially guided cable fixing bearing and

8a, b Aktordarstellung mit Sicherung zum Spannen der Seilstränge. 8a , b Actuator with safety device for tensioning the cable strands.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability

1 zeigt schematisiert einen Aktor, der in der DE 10 2006 012 431 A1 beschrieben ist und einen aus einem Elektromotor bestehenden Wellenantrieb 1, eine motorisch angetriebene Welle 2 und ein mit der Welle 2 verbundenes Seil 3 vorsieht, wobei das Seil 3 zwei Seilenden 3' aufweist, die jeweils mit Seilbefestigungslagern 4, 5 verbunden sind. Die Seilbefestigungslager 4, 5 befinden sich relativ zur Welle 2 diametral gegenüberliegend und stellen Befestigungspunkte für die Seilenden 3' dar. Der als Elektromotor ausgebildete Wellenantrieb 1 wird über ein elektronisches Steuergerät 6 bezüglich Drehsinn und Drehgeschwindigkeit der Welle 2 angesteuert. Zur Befestigung und Aufnahme des Eigengewichtes des Wellenantriebes 1, im Folgenden kurz Motor bezeichnet, ist der Motor 1 mit einer entsprechenden Tragstruktur 7 abgestützt. 1 schematically shows an actuator, which in the DE 10 2006 012 431 A1 is described and consisting of an electric motor shaft drive 1 , a motor driven shaft 2 and one with the wave 2 connected rope 3 Provides, taking the rope 3 two rope ends 3 ' each having cable attachment bearings 4 . 5 are connected. The rope mounting camp 4 . 5 are relative to the shaft 2 diametrically opposite and provide attachment points for the rope ends 3 ' dar. The trained as an electric motor shaft drive 1 is via an electronic control unit 6 with regard to the direction of rotation and the rotational speed of the shaft 2 driven. For attachment and absorption of the dead weight of the shaft drive 1 , hereafter referred to as motor, is the engine 1 with a corresponding support structure 7 supported.

Durch die räumliche Anordnung der relativ zur Welle 2 diametral gegenüberliegenden Seilbefestigungslager 4, 5 wird das Seil 3 bei Rotation der Welle 2 in der in 1 dargestellten Wicklungsweise auf die Welle 2 aufgewickelt. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Seil 3 stets einen zumindest leicht gespannten Zustand zwischen den entsprechenden Seilbefestigungslagern 4, 5 einnimmt. Das mit der Welle 2 erzeugte Abtriebsmoment M wird jeweils in eine auf die Seilbefestigungslager 4, 5 wirkende Kraft F nahezu verlustfrei umgewandelt. Aufgrund der auf die Welle 2 jeweils aus entgegen gesetzten Richtungen einwirkenden und gleichgroßen Kräfte F verbleibt die Welle 2 nahezu kraftlos, so dass sie mit sehr kleinem Durchmesser ausgebildet und mittels leistungsschwacher Motoren angetrieben werden kann, obgleich sie dennoch große Seilkräfte zu erzeugen in der Lage ist.Due to the spatial arrangement of the relative to the shaft 2 diametrically opposed rope mounting bearings 4 . 5 becomes the rope 3 during rotation of the shaft 2 in the in 1 shown winding manner on the shaft 2 wound. It is important to make sure that the rope 3 always an at least slightly tensioned state between the corresponding cable mounting bearings 4 . 5 occupies. That with the wave 2 generated output torque M is in each case in one of the cable mounting bearing 4 . 5 acting force F almost lossless converted. Because of the wave 2 each acting from opposite directions and equal forces F remains the wave 2 almost powerless, so that it can be formed with a very small diameter and driven by low-power engines, although it is still able to generate large rope forces.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sorgt die Tragstruktur 7 zur Aufnahme des Eigengewichtes des Motors 1 sowie des durch die Wellenrotation und den damit verbundenen Aufwickelvorgang erzeugten Drehmomentes M.In the embodiment according to 1 ensures the support structure 7 for absorbing the dead weight of the engine 1 as well as that generated by the shaft rotation and the associated winding process Torque M.

Um zu gewährleisten, dass das Seil 3 mit seinen zwei zur Welle 2 diametral gegenüberliegenden Seilabschnitten möglichst einlagig um die Welle 2 gewickelt wird und dies in einer Weise, bei der die zwei Seilabschnitte des Seils 3 stets an jeweils zwei zur Wellenachse gegenüberliegenden Tangentialpunkten der Welle 2 anliegen, wird das Seil 3 mit Hilfe eines Befestigungsringes 12 fest anliegend an der Welle 2 fixiert, so dass die um die Welle 2 gespannten Seilabschnitte jeweils eine Seillängserstreckung aufweisen, die mit der Welle einen Winkel β mit 90° < β < 0° vorzugsweise 70° ≤ β ≤ 20° einschließen (siehe hierzu 2a, obere Darstellung). In 2a, untere Darstellung, ist eine Sicht in Wellenlängsrichtung gezeigt, anhand der die diametral zur Welle 2 gegenüberliegenden Anlagepunkte P1 und P2 der Seilabschnitte 3 illustriert werden. Es liegt auf der Hand, dass bei einer im Durchmesser genügend gering dimensionierten Welle 2 sich die auf die Welle 2 einwirkenden Kräfte bzw. Kraftmomente gegenseitig aufheben bzw. vernachlässigbar klein sind.To ensure that the rope 3 with his two to the shaft 2 diametrically opposite rope sections as single layer around the shaft 2 is wound and this in a way in which the two rope sections of the rope 3 always at two opposite to the shaft axis tangential points of the shaft 2 abut, the rope becomes 3 with the help of a fastening ring 12 firmly attached to the shaft 2 fixed so that around the shaft 2 strained rope sections each have a rope longitudinal extension, which enclose with the shaft an angle β with 90 ° <β <0 °, preferably 70 ° ≤ β ≤ 20 ° (see 2a , upper illustration). In 2a , bottom illustration, is a view in the wavelength direction shown by the diametrical to the shaft 2 opposite contact points P1 and P2 of the cable sections 3 to be illustrated. It is obvious that with a sufficiently small dimensioned in diameter shaft 2 the ones on the wave 2 acting forces or moments of force cancel each other or are negligible.

Entsprechend der Ausführung und Anordnung mit zwei Seilabschnitten zur Umwicklung um die Welle 2 ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2b auch möglich, jeweils vier Seilstränge in entsprechender Anordnung um die Welle 2 anzuordnen und aufzuwickeln, wobei auch in diesem Fall die Längserstreckungen der einzelnen Seilstränge relativ zur Wellenlängsachse der Welle 2 einen Winkel β in der vorstehend beschriebenen Größenordnung einschließen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Seilabschnitte entsprechend helikal um die Welle 2 in einlagiger Abfolge in Anlage gebracht werden können. Auch in 2b, untere Darstellung, kann ersehen werden, dass die jeweils vier Anlagepunkte P1 bis P4 paarweise in diametraler Gegenüberstellung zu einer vollständigen Kraftkompensation am Ort der Welle 2 beitragen.According to the design and arrangement with two cable sections to wrap around the shaft 2 it is according to the embodiment in 2 B also possible, in each case four cable strands in a corresponding arrangement around the shaft 2 to arrange and wind up, in which case the longitudinal extent of the individual cable strands relative to the shaft longitudinal axis of the shaft 2 include an angle β in the order of magnitude described above. In this way it can be ensured that the cable sections corresponding helically around the shaft 2 can be brought into contact in one-layer sequence. Also in 2 B In the lower illustration, it can be seen that the four contact points P1 to P4 in pairs diametrically opposed to a complete force compensation at the location of the shaft 2 contribute.

Zur geordneten Anlage des Seils 3 in der in 2 dargestellten einlagig, helikalen Weise ist es vorteilhaft, Seile zu verwenden, die über eine gewisse Formstabilität verfügen, so dass beim Aufwickeln ein jeweils aufzuwickelnder Seilabschnitt längs einer Seitenflanke eines bereits auf die Welle 2 aufgewickelten Seilstückes selbstzentrierend abgleiten kann.For the orderly installation of the rope 3 in the in 2 shown single-layer, helical way, it is advantageous to use cables that have a certain dimensional stability, so that when winding a respective aufzuwickelnder cable section along a side edge of an already on the shaft 2 wound rope piece can slide off self-centering.

Grundsätzlich ist es möglich, die Welle 2 mit einer glatten Wellenoberfläche auszubilden, gleichwohl ist eine nicht weiter dargestellte Ausführungsform denkbar, bei der die Welle 2 nutförmige Vertiefungen vorsieht, die gleichsam helikal um die Welle 2 umlaufen, in die sich die Seile 3 beim Aufwickeln selbstständig ablegen. Im Falle einer Anordnung gemäß 2a sieht die Welle zwei doppelhelikal nutförmig oder konkav ausgeformte Ausnehmungen vor, wohin im Falle der 2b die Welle jeweils vier nutförmig ausgeformte Ausnehmungsbahnen vorsieht.Basically, it is possible the shaft 2 form with a smooth shaft surface, however, a non-illustrated embodiment is conceivable in which the shaft 2 groove-like depressions provides, as it were helically around the shaft 2 run around, in which the ropes 3 store independently when winding up. In the case of an arrangement according to 2a The shaft provides two double - helical groove - shaped or concave shaped recesses, where in the case of 2 B the shaft each provides four groove-shaped Ausnehmungsbahnen.

In den 3a bis e sind unterschiedliche Ausbildungsformen für eine Fixierung des Seils 3 an der Welle 2 dargestellt. 3a, linke Darstellung verdeutlicht, dass das Seil 3 nicht notwendigerweise durchgängig sondern auch in geteilter Form an der Welle 2 befestigt werden kann. So sind die losen Seilenden 112 der beiden Seilabschnitte mit einem durch eine Arretierschraube 13 gesicherten Befestigungsring 12 fest an der Welle 2 fixiert, wobei die Seilenden 112 in vorteilhafter Weise verdickt ausgebildet sind, beispielsweise mittels eines Knotens oder durch Aufschmelzen der Seilenden, so dass ein Durchrutschen der Seilenden 112 durch den Befestigungsring 12 ausgeschlossen werden kann. 3a rechte Darstellung zeigt eine alternative Befestigungsweise des Seils 3 längs zur Welle 2, indem das Seil 3 einstückig im Bereich des Befestigungsringes 12 um die Welle 2, halb umschlingend herumgeführt und mit dem Befestigungsring 12 fest gegen die Welle 2 verpresst wird.In the 3a to e are different forms of training for a fixation of the rope 3 on the shaft 2 shown. 3a , left illustration illustrates that the rope 3 not necessarily continuous but also in split form on the shaft 2 can be attached. Such are the loose ends of the rope 112 the two cable sections with a through a locking screw 13 secured mounting ring 12 stuck to the shaft 2 fixed, with the rope ends 112 formed thickened in an advantageous manner, for example by means of a knot or by melting the rope ends, so that slipping of the rope ends 112 through the fastening ring 12 can be excluded. 3a right illustration shows an alternative way of fastening the rope 3 along the shaft 2 by the rope 3 in one piece in the area of the fastening ring 12 around the shaft 2 with a wrap around and with the fastening ring 12 firmly against the wave 2 is pressed.

In der in 3c dargestellten Ausführungsform weist die Welle 2 einen Durchführungskanal 10 auf, durch den das Seil 3 hindurchgefädelt ist. Um zu vermeiden, dass das Seil 3 Quetschungen, insbesondere in Randbereichen der Welle 2 erfährt und somit Schaden erleiden könnte, sind die Randbereiche des Durchführungskanals 10 verrundet.In the in 3c illustrated embodiment, the shaft 2 a feedthrough channel 10 on, through which the rope 3 threaded through. To avoid the rope 3 Bruising, especially in marginal areas of the shaft 2 experiences and thus could suffer damage, are the edge areas of the feedthrough channel 10 rounded.

In 3d in Verbindung mit 3e ist eine bevorzugte Ausführungsform zur Befestigung des Seils 3 an einem stirnseitigen Ende der Welle 2 dargestellt, die zugleich mit der Antriebswelle 113 eines Elektromotors 3 lösbar fest verbunden wird. So weist die Antriebswelle 113 gleichsam der Prinzipsskizze in 3c einen Durchführungskanal 10 auf, durch den das Seil 3 in der in 3e dargestellten Weise hindurchgefädelt ist. Zusätzlich weist die Antriebswelle 113 eine sacklochartig ausgebildete Aufnahmeöffnung für das stirnseitige Ende der Welle 2 auf, die mit Hilfe einer Madenschraube 13 zur Antriebswelle 113 lösbar fest fixiert werden kann. Ein deckelartig ausgebildeter Befestigungsring 12 wird dabei in der in 3e dargestellten Weise über die Antriebswelle 113 gestülpt und mit der vorstehend beschriebenen Madenschraube 13 gegen die Welle 2 gesichert. Sämtliche Kanten, über die das Seil 3 innerhalb der in den 3d und e dargestellten Befestigungsvorrichtung verläuft, sind verrundet ausgebildet, so dass das Seil 3 keinerlei Knickgefahr unterliegt. Auch die stirnseitige Öffnung 114 innerhalb des deckelartig ausgebildeten Befestigungsringes 12 ist verrundet ausgebildet und sorgt für einen möglichst großen Biege- bzw. Krümmungsradius des Seils. Auch dient die orthogonal zur Wellenlängserstreckung orientierte Stirnfläche des Befestigungsringes 12 dazu, dass sich das Seil 3 beginnend am Ort des Seilaustrittes an der stirnseitigen Öffnung 114 längs der Welle 2 in doppelhelikaler, einlagiger Anordnung unmittelbar längs der Wellenoberfläche anschmiegt.In 3d combined with 3e is a preferred embodiment for attaching the rope 3 at a front end of the shaft 2 shown at the same time as the drive shaft 113 an electric motor 3 releasably firmly connected. This is how the drive shaft points 113 as it were the principle sketch in 3c a feedthrough channel 10 on, through which the rope 3 in the in 3e threaded manner shown. In addition, the drive shaft 113 a blind hole-like receiving opening for the front end of the shaft 2 on, with the help of a grub screw 13 to the drive shaft 113 can be fixed releasably fixed. A lid-like trained mounting ring 12 is doing in the in 3e shown manner via the drive shaft 113 slipped over and with the grub screw described above 13 against the wave 2 secured. All edges over which the rope 3 within the in the 3d and e fastening device shown, are rounded, so that the rope 3 no risk of buckling. Also the front opening 114 within the lid-like fastening ring 12 is rounded and ensures the largest possible bending or radius of curvature of the rope. Also, the orthogonal to the wavelength extension oriented face of the mounting ring is used 12 to that the rope 3 starting at the location of the rope outlet at the frontal opening 114 along the shaft 2 in Doppelhelikaler, one-layer arrangement immediately along the shaft surface snuggles.

In 4 ist in perspektivischer Sichtweise die Welle 2 dargestellt, längs der ein bandförmiges Seil 9 mittels eines Befestigungsrings 12 fixiert ist und in doppelhelikaler Anordnung um die Welle 2 in der dargestellten Weise aufgewickelt wird. Damit sich das bandförmige Seil 9 nicht übereinander wickelt und die Bandanlegebereiche beider diametral gegenüberstehender Bandabschnitte axial in gleicher Höhe auf die Welle 2 treffen ist eine lose, axial zur Welle 2 beweglich angeordnete Führungshülse bzw. ein Führungsring 14 vorgesehen, der jeweils zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen vorsieht, durch die bandförmige Seil 9 hindurchläuft.In 4 is a perspective view of the wave 2 represented, along which a band-shaped rope 9 by means of a fastening ring 12 is fixed and in double helical arrangement around the shaft 2 is wound in the manner shown. So that the band-shaped rope 9 does not wrap over each other and the band application areas of both diametrically opposed band sections axially at the same height on the shaft 2 hit is a loose, axial to the shaft 2 movably arranged guide sleeve or a guide ring 14 provided, each providing two diametrically opposite openings, through the band-shaped rope 9 passes.

Selbstverständlich ist es möglich den in 4 dargestellten axial beweglichen Führungsring 14 für drei, vier und mehr Seilzuführungen entsprechend mit Öffnungen zu versehen, deren Form und Größe jeweils an das auf die Welle 2 aufzuwickelnde Seil angepasst sind. Das in der 4 dargestellte bandförmige Seil 9 ist vorzugsweise als einrundendes Stahlband ausgeführt, mit dem beim Aufwickeln auf die Weile 2 hohe Zug- und beim Abwickeln kleinere Schubkräfte übertragen werden können.Of course it is possible the in 4 illustrated axially movable guide ring 14 for three, four or more rope feeds according to provide openings, the shape and size of each of which on the shaft 2 rope to be wound up are adjusted. That in the 4 illustrated band-shaped rope 9 is preferably designed as einrundendes steel strip, with the while winding on the while 2 high tensile and smaller unwinding shear forces can be transmitted.

In 5 ist ein Ausführungsbeispiel zur kontrollierten Seilführung in Form einer doppelhelikal ausgebildeten Spiralfeder dargestellt, die die Welle 2 radial, vorzugsweise leicht beabstandet umfasst. Die Welle 2 ist in 5 endseitig mit einem Elektromotor 1 verbunden und wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen sorgt der Befestigungsring 12 für die Fixierung des Seils 3 längs zur Welle, die zugleich auch zur Fixierung der doppelhelikalen als Spiralfeder ausgebildeten Führungskulisse 104 dient. Zur besseren Unterscheidung der Seilführungen sind die linke Seilhälfte grau und die rechte Seilhälfte schwarz eingefärbt, es handelt sich jedoch um denselben Seiltyp bzw. um dasselbe Seil. Mit einer derartigen die Seilaufwicklung zwangsführenden Vorrichtung ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Seil 3 immer straff ist. So gewährleistet die vorzugsweise aus handelsüblichen Druckfedern bzw. aus Stahl herstellbare doppelhelikale Führungskulisse 104, dass die Aufwickelpunkte gleichmäßig und immer diametral gegenüberliegend axial entlang der Welle 2 zu liegen kommen.In 5 an embodiment of the controlled cable guide is shown in the form of a double helical coil spring, which is the shaft 2 includes radially, preferably slightly spaced. The wave 2 is in 5 end with an electric motor 1 connected and as in the preceding embodiments, the attachment ring provides 12 for the fixation of the rope 3 along the shaft, at the same time also for fixing the doppelhelikalen trained as a spiral spring guide slot 104 serves. To better distinguish the rope guides, the left half of the rope is gray and the right half of the rope black, but it is the same type of rope or the same rope. With such a cable winder forcing device, it is not mandatory that the rope 3 always taut. Thus, the preferably made of standard compression springs or steel producible double helical guide slot 104 in that the winding points are uniform and always diametrically opposed axially along the shaft 2 to come to rest.

Demgegenüber ist im Ausführungsbeispiel gemäß 6 lediglich eine einfache spiralförmig ausgebildete Führungskulisse 104 dargestellt, längs der zusätzlich ein hülsenartiger Führungsring 14 axial gleitend gelagert ist, das wenigstens zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen 101 jeweils zur Seildurchführung aufweist. Zur gleitenden Auflage des hülsenartigen Führungsringes 14 dient ein den Umfangsrand des Führungsringes 14 radial überragender Gleitnocken 102, der im gleitenden Eingriff mit der Spiralfederanordnung steht, wodurch diese beim Auf- und Abwickelvorgang in definierter Weise in axialer Richtung relativ zur Welle 2 verschoben wird. Zusätzlich dienen zwei stegartige Fortsätze 103, die in Anlage mit den jeweiligen Seilabschnitten geraten, wodurch verhindert wird, dass sich einerseits das hülsenartige Führungsring 14 verklemmt und andererseits das Seil 3 um die Hülse wickelt.In contrast, in the embodiment according to 6 only a simple spiral-shaped guide slot 104 shown along the addition of a sleeve-like guide ring 14 is axially slidably mounted, the at least two diametrically opposite openings 101 each has to the rope feedthrough. For sliding support of the sleeve-like guide ring 14 serves a the peripheral edge of the guide ring 14 radially superior sliding cam 102 which is in sliding engagement with the spiral spring arrangement, whereby these during the winding and unwinding in a defined manner in the axial direction relative to the shaft 2 is moved. In addition serve two web-like extensions 103 , which come into contact with the respective cable sections, thereby preventing, on the one hand, the sleeve-like guide ring 14 jammed and on the other hand the rope 3 wraps around the sleeve.

Selbstverständlich ist es möglich, die vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur kontrollierten Aufwicklung des Seils 3 längs der Welle 2 in geeigneter Form zu kombinieren. So kann die Welle 2 in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen in der eingangs erläuterten Weise mit jeweils nutförmigen, die Welle helikal umlaufenden Vertiefungen versehen sein, in die sich die Seilabschnitte beim Aufwickeln zu schmiegen vermögen.Of course, it is possible, the measures described above for the controlled winding of the rope 3 along the shaft 2 to combine in a suitable form. That's how the wave can be 2 In all the described embodiments in the manner explained above, each with groove-shaped, the shaft helically encircling recesses be provided, in which the cable sections are able to nestle during winding.

Einen alternativen Ansatz für ein kontrolliertes Aufwickeln des Seils 3 längs der Welle 2 verfolgt das in 7 dargestellte Ausführungsbeispiel, das einen Aufwickelvorgang eines Seils 3 längs einer Welle 2 in jeweils drei unterschiedlichen Aufwickelpositionen I, II und III zeigt. So ist hier ein Antriebsmotor 1 mit einer daran angebrachten Welle 2 dargestellt, an der ein Seil 3 mittels eines Befestigungsringes 12 fest angebracht ist. Zur besseren Unterscheidung der jeweiligen Aufwickelpositionen sind die linke Seilhälfte grau und die rechte Seilhälfte schwarz eingefärbt, wobei es sich jedoch um denselben Seiltyp bzw. Seil handelt. Die jeweils drei unterschiedlichen Aufwickelpositionen betreffen in der Position I die vollständig abgewickelte Stellung, in der Position III die vollständig aufgewickelte Stellung sowie in der Position II eine entsprechende Mittelposition. Ein geordnetes Aufwickeln des Seils 3 längs der Welle 2 kann dadurch gewährleistet werden, indem der Seilzug stets unter einem Winkel α relativ zur Orthogonalen bezüglich der Wellenlängserstreckung angeordnet bleibt. Dies setzt voraus, dass das Seilbefestigungslager, an dem die jeweiligen Seilenden geführt sind, während des Aufwickelvorganges längs der strichliert eingezeichneten Geraden G geführt werden.An alternative approach for a controlled winding of the rope 3 along the shaft 2 follow this in 7 illustrated embodiment, a winding process of a rope 3 along a wave 2 in each case three different winding positions I, II and III shows. So here is a drive motor 1 with a wave attached to it 2 represented by a rope 3 by means of a fastening ring 12 firmly attached. For better differentiation of the respective winding positions, the left half of the rope is gray and the right half of the rope colored black, but this is the same type of rope or rope. The three different winding positions relate to the fully developed position in position I, in position III the fully wound position and in position II a corresponding center position. An orderly winding up of the rope 3 along the shaft 2 This can be ensured by the cable always remains at an angle α relative to the orthogonal with respect to the wavelength extension is arranged. This requires that the cable fixing bearing, on which the respective cable ends are guided, are guided during the winding process along the straight line G drawn in dashed lines.

Der Winkel α ist zugleich der Steigungswinkel, der die Welle 2 umlaufenden doppelten Helix des Aufwickelmusters. Idealerweise berechnet sich dieser Winkel durch Vorgabe des Wellendurchmessers sowie der Querschnittsmaße des unter Last aufgewickelten Seils auf der Welle in der nachstehenden Form:

wobei d_S der Wellendurchmesser und d_Ce die Höhe und d_Cc die Breite des unter Spannung auf der Welle 2 aufliegenden Seils sind.The angle α is at the same time the pitch angle of the shaft 2 Winding pattern surrounding double helix. Ideally, this angle is calculated by specifying the shaft diameter and the cross-sectional dimensions of the rope wound on load on the shaft in the following form:

where d _{S is} the shaft diameter and d _{Ce is} the height and d _{cc is} the width of the tension on the shaft 2 are resting rope.

In 8 ist ein Aktor dargestellt, der eine Zusatzvorrichtung für eine dauerhafte Seilvorspannung vorsieht. Der Aktor sieht, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 einen Elektromotor 1 vor, an dessen Welle 2 ein Seil 3 aufgewickelt wird, das über einen Befestigungsring 12 an der Welle 2 befestigt ist. Die Welle 2 durchragt den Elektromotor 1 rückseitig, siehe hierzu Bezugsziffer 117. Anhand der rechten Darstellung in 8 ist eine Draufsicht in Wellenrichtung dargestellt, die eine Feder 116 zeigt, deren Enden einerseits fest mit dem Gehäuse des Elektromotors 1 und andererseits an einer Schleifscheibe 115 fixiert sind, die ihrerseits an der Welle 117 befestigt ist. Die Verbindung zwischen Schleifscheibe 115 und der Welle 117 ist entweder kraftschlüssig oder über eine Reibkupplung mit definiertem Reibmoment vorgenommen. Durch Abwickeln des Seils 3 wird die Feder 116 gespannt. Erschlafft das Seil 3, dreht das in der Feder 116 gespeicherte Moment die Welle 2 solange, bis das Seil 3 gespannt ist und die Seilkraft ein Weiterdrehen verhindert.In 8th an actuator is shown, which provides an additional device for a permanent rope pretension. The actuator sees, as in the embodiment according to 1 an electric motor 1 before, on its shaft 2 a rope 3 is wound over a fastening ring 12 on the shaft 2 is attached. The wave 2 protrudes through the electric motor 1 on the back, see reference number 117 , Based on the right representation in 8th is a plan view in the shaft direction, which is a spring 116 shows, the ends on the one hand firmly with the housing of the electric motor 1 and on the other hand on a grinding wheel 115 are fixed, in turn, to the shaft 117 is attached. The connection between grinding wheel 115 and the wave 117 is either made non-positively or via a friction clutch with a defined friction torque. By unwinding the rope 3 becomes the spring 116 curious; excited. Relaxed the rope 3 , that turns in the spring 116 stored moment the wave 2 until the rope 3 is stretched and the cable force prevents further rotation.

11: Wellenantrieb, MotorShaft drive, engine
22: Wellewave
33: Seilrope
3'3 ': Seilenderope end
4, 54, 5: SeilbefestigungslagerRope attachment bearing
66: elektronisches Steuergerätelectronic control unit
77: Tragstruktursupporting structure
99: bandförmiges Seil, Stahlbandband-shaped rope, steel strip
1010: DurchführungskanalThrough channel
1212: Befestigungsringfixing ring
1313: Madenschraubegrub screw
1414: Führungsringguide ring
101101: Öffnungopening
102102: Gleitnockensliding cam
103103: stegartiger Fortsatzweb-like extension
104104: Führungskulisseguide link
112112: Seilenderope end
113113: Antriebswelledrive shaft
114114: stirnseitige Öffnungfrontal opening
115115: Schleifscheibegrinding wheel
116116: Federfeather
117117: Wellewave

Claims

Actuator with a wave rotation in a staggering shaft drive to the shaft at least one band or rope-like element, hereinafter referred rope, up and / or unwound, which has a rope length and has two cable ends, the rope ends each with a Rope mounting bearings are connectable, the cable mounting bearings are substantially diametrically opposed relative to the shaft, the rope connected to the shaft between two cable mounting bearings takes a tight state and the rope is connected along its rope length in a localized rope area between the two cable ends at a Seilbefestigungsort with the shaft, wherein a limiting element is formed and placed at the cable attachment location such that tensile forces each engage with respect to a shaft axis of the shaft diametrically opposed tangent points and that upon rotation of the shaft for the purpose of winding the rope on the shaft both of the Wel le spaced rope ends are movable relative to the shaft on the shaft at the same speeds, characterized in that the cable ends when winding by the limiting element in one layer and placed in a helical arrangement around the shaft in abutment or multi-layer, with constant axial position relative to the shaft as well as being brought to bear with an increasing winding radius around the shaft.

Actuator according to claim 1, characterized in that the means in the form of a limiting element a fastening ring has, which surrounds the shaft at the cable attachment point and the rope is fixed relative to the shaft so that the around the shaft stretched rope ends rope extension have, with the shaft at an angle β with 90 ° <β <0 °, preferably 70 ° ≤ β ≤ 20 °.

Actuator according to Claim 1 or 2, characterized that the means comprises a guide ring enclosing the shaft, the axial longitudinally movable to the shaft is mounted and at least two diametrically opposite openings has, through each of which a Seilendelose is performed.

Actuator according to one of Claims 1 to 3, characterized that means a longitudinal the shaft provided guide slot Includes the rope ends when winding on the shaft for training a single-layer loop formed in a helical arrangement forcing the wave.

Actuator according to claim 4, characterized in that the leadership backdrop in the form of a double-helical guide contour is formed, which in the form of two groove-shaped depressions, the shaft helically surrounds.

Actuator according to Claim 4 or 5, characterized that the leadership backdrop is formed spiral spring-like and the shaft in doppelhelikaler training circulates.

Actuator according to claim 4, characterized in that the guide slot provides the shaft at least partially axially helical comprehensive coil spring arrangement which has a shaft radially and axially surrounding helical gear, in in which a sleeve-like guide means is mounted in an axially sliding manner, which has at least two diametrically opposite openings in each case for the cable feedthrough.

Actuator according to claim 7, characterized in that at the radially outer peripheral edge of the sleeve-like trained guidance means a peripheral cam radially projecting Gleitnocken is provided which in sliding engagement with the coil spring assembly can be brought.

Actuator according to Claim 7 or 8, characterized that in each case in the area of an opening the peripheral edge radially superior web-like projection is provided, on which in each case the guided through the opening side slips in and is prevented from uncontrolled around the peripheral edge of the sleeve-like guide means to wrap.

Actuator according to one of Claims 4 to 9, characterized that the guideway a axial extent along the shaft provides and unilaterally at the site of the rope attachment point adjacent firmly connected to the shaft.

Actuator according to one of Claims 1 to 10, characterized that the cable fixing bearing relative to the fixed to a support structure attached shaft drive including shaft are loosely mounted or that the shaft drive including shaft and one of the rope mounting bearings relative to the other, fixed to a support structure attached rope mounting bearing loose are stored.

Actuator according to Claims 2 and 11, characterized that the cable fixing bearings along a orthogonal to the shaft oriented linear guide are guided so that the angle β in a developed state of the shaft is selected so that β during the Winding remains virtually unchanged and approximately equal to the pitch angle of the helical winding on the Wave is.

Actuator according to one of Claims 1 to 11, characterized that the shaft drive including shaft along a linear guide so linearly mounted is that the weight of the shaft drive from the linear guide is receivable, and that a first cable fixing bearing and the Shaft drive including shaft linearly movable relative to the other rope mounting bearing, which is fixedly mounted on a support structure are stored.

Actuator according to Claim 13, characterized that the linear guide is firmly connected to the support structure.

Actuator according to one of Claims 1 to 14, characterized that the rope in the form of a steel rope, steel wire, a Plastic or nylon cord, a steel or plastic band formed is.

Actuator according to one of Claims 1 to 15, characterized that the shaft drive as an electric motor with an output shaft is trained.

Actuator according to one of Claims 1 to 16, characterized that the rope for attachment to the shaft passing through the shaft Radial hole protrudes.

Actuator according to one of Claims 1 to 16, characterized that the rope for attachment to the shaft by means of a fastener on the outer circumference the shaft is fixable.

Actuator according to one of claims 2 to 18, characterized in that the rope is fixed relative to the shaft so that the rope longitudinal extent relative to the shaft includes an optimum angle α:

where d _{S is} the shaft diameter and d _{Ce is} the height and d _{Cc is} the width of the rope resting under tension on the shaft.