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Die Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Stellglied oder eine mechanische Stellvorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stellvorrichtung aufzuzeigen, die bei einer vielseitigen Verwendbarkeit und hoher Betriebssicherheit einen äußerst präzisen Verstellhub ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Stellvorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung ist vielseitig verwendbar, auch unter rauen Bedingungen, insbesondere auch als Stellglied in Fertigungsanlagen oder -straßen, sowie überall dort, wo eine präzise Hub- oder Stellbewegung erforderlich ist, und zwar vorzugsweise in Form wenigstens eines gröberen ersten Einzelhubes, beispielsweise in Form einer Grobeinstellung, z. B. im Millimeter-Bereich, und in Form wenigstens eines feineren oder reduzierten zweiten Einzelhubes, beispielsweise in Form einer Feineinstellung, z. B. im Zehntel-Millimeter-Bereich, wobei sich der Gesamthub der Hub- oder Stellbewegung additiv aus den Einzelhübe zusammensetzt.
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Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung eignet sich u. a. besonders als Stellglied zum Antrieb und/oder zur Positionierung von Vorrichtungskomponenten im Fahrzeugbau, z. B. in dortigen Karosseriebau- oder Karosseriemontage-Anlagen, z. B. als Stellglied bei Spannzangen oder Kniehebelspannern zum Halten und/oder Verspannen von Werkstücken oder Blechen, bei Stiftziehzylindern oder bei Werkstück- oder Bauelementeauflagen usw.
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Da der Gesamthub jeweils von der Summe wenigstens zwei Einzelhübe gebildet ist, ist mit der Stellvorrichtung bei vereinfachter Ansteuerung ein schnelles Ver- und/oder Zustellen möglich. Da die Einzelhübe jeweils in Hubschritten erfolgen ist es auch möglich, bei vereinfachter Konstruktion eine Selbsthemmung der jeweiligen Einstellung zu erreichen, d. h. zu erreichen, dass die jeweils getroffene Einstellung gegenüber Kräften, die in der Hubachse der Hubbewegung entgegenwirken, stabil ist.
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Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Stellvorrichtung gemäß der Erfindung in Seitenansicht bei geöffneten Gehäuse;
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2 einen Längsschnitt durch die Stellvorrichtung der 1;
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3 eine Unteransicht der Stellvorrichtung bei geöffnetem Gehäuse;
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4–7 in Einzeldarstellung und in verschiedenen Ansichten eine der beiden Steuerkurven bzw. Steuerringe der Stellvorrichtung der 1;
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8–11 ein Stirnrad eines Planetengetriebes der Stellvorrichtung der 1 in verschiedenen Ansichten.
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Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Stellvorrichtung dient zur Erzeugung eines Gesamthubes A eines oberen Gehäuseteils 2 relativ zu einem unteren Gehäuseteil 3 in einer Hubachse X. Der Gesamthub A setzt sich dabei additiv aus zwei Einzelhüben A1 und A2 zusammen, von denen der Einzelhub A1 in Hubschritten x1 und der Einzelhub A2 in Hubschritten x2 erfolgt, von denen die Hubschritte x2 kleiner sind als die Hubschritte x1 und einem Bruchteil des jeweiligen Hubschrittes x1 entsprechen, beispielsweise einem Neuntel eines Hubsschrittes x1. Der Gesamthub A ist also die Summe der beiden Einzelhübe A1 und A2. Die Hubschritte x1 sind jeweils gleich groß. Ebenso sind auch die Hubschritte x2 gleich groß. Der in den 1 und 2 untere Steuerring 4 ist dem unteren Gehäuseteil 3 benachbart. Der in den 1 und 2 obere Steuerring 5 befindet sich an der dem Gehäuseteil 3 abgewandten Stirnseite des Steuerrings 4.
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Zur Erzeugung der Einzelhübe A1 und A2 bzw. deren Hubschritte x1 bzw. x2 sind zwei die Hubachse X konzentrisch umschließende Steuerkurven oder Steuerringe 4 und 5 vorgesehen, und zwar der Steuerring 4 zur Erzeugung des Einzelhubes A1 bzw. der Hubschritte x1 und der Steuerring 5 zur Erzeugung des Einzelhubes A2 bzw. der Hubschritte x2. Beide Steuerringe 4 und 5 sind bei der dargestellten Ausführungsform gegen Drehen um die Hubachse X gesichert, und zwar der untere Steuerring 4 durch parallel zur Hubachse X orientierte und radial zur Hubachse X versetzte Führungsstifte 6, die teils in das untere Gehäuseteil 3 und teils in den Steuerring 4 eingreifen, und der obere Steuerring durch Führungsstifte 7, die wiederum parallel zur X-Achse orientiert sowie radial zur Hubachse X versetzt sind und teilweise in den unteren Steuerring 4 und in den oberen Steuerring 5 eingreifen. Weiterhin sind beide Steuerringe 4 und 5 in Richtung der Hubachse X axial bewegbar.
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Der Steuerring 4 ist am Umfang mit einer Steuerkurve 4.1 in Form einer den stufenförmigen Hub A1 bzw. die Hubschritte x1 erzeugenden Stufenkurve ausgebildet. Der Steuerring 5 ist in analoger Weise mit einer den stufenförmigen Hub A2 bzw. die Hubschritte x2 erzeugenden und als Stufenkurve ausgebildeten Hubkurve 5.1 ausgebildet. Die Stufen der Steuerkurven 4.1 und 5.1 besitzen in Richtung der Hubachse jeweils den selben Abstand, der einem Hubschritt x1 bzw. x2 entspricht.
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Mit der Hubkurve 4.1 wirkt eine in dieser Hubkurve geführte Kurvenrolle 8 zusammen, die an einem Lagerelement in Form einer von dem Steuerring 4 umschlossenen Hohlwelle 9 vorgesehen ist und um eine Achse radial zur Hubachse X frei drehbar gelagert ist. Durch Drehen der Hohlwelle 9 in der einen oder anderen Drehrichtung und in vorgegebenen Winkelschritten um die Achse X, die (Winkelschritte) dem Abstand der Stufen der als Stufenkurve ausgebildeten Hubkurve 4.1 entspricht, wird der Steuerring 4 in den Hubschritten x1 in der Hubachse X gesteuert auf und ab bewegt. Der Steuerring 5 stützt sich an seinem in der 2 unteren, d. h. dem unteren Gehäuseteil 3 zugewandten Ende am Steuerring 4, sodass der obere Steuerring 5 bei der stufenförmigen Hubbewegung des Steuerrings 4 mit diesem in der Achsrichtung X mitbewegt wird.
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Die Hubkurve 5.1 wirkt mit einer Kurvenrolle 11 zusammen, die in der Hubkurve 5.1 aufgenommen und an einem Lagerkörper 12 frei drehbar gelagert ist, und zwar um eine Achse, die radial zur Hubachse X orientiert ist. Der Lagerkörper 12 ist am oberen Ende der Stellvorrichtung 1, d. h. unterhalb des Gehäuseteils 2 an einer zentralen, achsgleich mit der Hubachse X angeordneten Welle 13 vorgesehen ist. Der Lagerkörper 12, der hohlwellenartig ausgeführt und von dem Steuerring 5 umschlossen ist, ist relativ zu der Welle 13 axial bewegbar, aber drehfest mit der Welle 13 verbunden. Durch Drehen der Welle 13 in der einen oder anderen Drehrichtung in Drehschritten, die dem Stufenabstand der Stufen der Hubkurve 5.1 entsprechen, wird der Lagerkörper 12 in den diesen Stufen entsprechenden Hubschritten x2 auf und ab bewegt. Der Lagerkörper 12 ist mit dem oberen Gehäuseteil 2 verbunden oder wirkt auf diese in der Hubachse X axial bewegbare Gehäuseteil 2 ein oder bildet dieses Gehäuseteil.
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Es versteht sich, dass die Hubkurven 4.1 und 5.1 jeweils beidseitig mit Stufen ausgeführt sind, so dass bei in die Hubkurven 4.1 und 5.1 eingreifenden Kurvenrollen 8 und 11 in beiden Richtungen, d. h. bei der Darstellung der 1 und 2 sowohl aufwärts, als auch abwärts exakt gesteuerte Einzelhübe A1 und A2 möglich sind. Bevorzugt sind die Hubkurven 4.1 und 5.1 an ihren Stufen mit Kerben versehen, in die die Kurvenrollen 8 und 11 einrasten und somit die jeweilige Einstellung der Einzelhübe A1 und A2 sichern.
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Das gesteuerte Drehen der Hohlwelle 9 zur Erzeugung der Hubschritte x1 sowie das gesteuerte Drehen der Welle 13 zur Erzeugung der sich zu dem jeweiligen Hubschritt x1 summierenden Hubschritte x2 erfolgt durch einen nicht dargestellten Antrieb, der mit einer achsgleich mit der Hubachse X angeordneten und im unteren Gehäuseteil 3 drehbar gelagerten Welle 14 verbunden ist, und zwar über ein Planetenradgetriebe 15, welches ebenfalls im unteren Gehäuseteil 3 untergebracht ist. Wie insbesondere auch die 3 zeigt, besteht das Planetenradgetriebe 15 aus einem auf der Welle 14 angeordneten Sonnenrad 16, aus einem um die Hubachse X drehbaren Planetenradträger 17 mit drei Planetenrädern 18 und aus einem um die Hubachse X drehbaren äußeren Stirnrad 19, wobei die Planetenräder 18 mit der Verzahnung des Sonnenrades 16 sowie mit der Innenverzahnung des Stirnrades 19 kämmen. Der Planetenradträger 17 ist mit dem unteren Ende der Welle 13 verbunden. Das äußere Stirnrad 19 ist mit der auf der Welle 13 drehbar gelagerten Hohlwelle 9 verbunden. Durch das Planetenradgetriebe 15 ist es möglich, den Gesamthub A der Stellvorrichtung 1 mit einem einzigen Antriebsmotor einzustellen, und zwar beispielsweise zunächst in einer Grobeinstellung den erforderlichen Einzelhub A1 in den notwendigen gröberen Hubschritten x1 durch Drehen der Hohlwelle 9 mit dem Stirnrad 19 bei gesperrtem Planetenradträger 17 und dann für eine Feineinstellung den erforderlichen Einzelhub A2 in den erforderlichen Hubschritten x2 durch Drehen der Welle 13 mit dem Planetenradträger 17 bei gesperrtem Stirnrad 19.
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Für dieses separate Drehen der Hohlwelle 9 und Welle 13 sind beispielsweise pneumatisch betätigbare und individuell ansteuerbare Blockiereinrichtungen 20 für den Planetenradträger 17 bzw. die Welle 13 und das Stirnrad 19 bzw. die Hohlwelle 9 vorgesehen. Die Blockiereinrichtungen 20 wirken beispielsweise mit Rasten 19.1 am Stirnrad 19 sowie mit ähnlichen Rasten am Planetenradträger 17 so zusammen, dass ein Blockieren jeweils in Winkelstellungen erfolgt, in denen sich die Kurvenrollen 8 bzw. 11 auf einer Stufe der entsprechenden Hubkurve 4.1 bzw. 5.1 befindet. Die Steuerung der Blockier- oder Bremseinrichtung 20 erfolgt weiterhin gesteuert durch Sensoren 21, beispielsweise durch Näherungssensoren, mit denen die jeweilige Drehstellung des Stirnrades 19 und des Planetenradträgers 17 erfasst wird und die hierfür beispielsweise mit Vorsprüngen 21 am Stirnrad 19 sowie mit ähnlichen Vorsprüngen am Planetenradträger 17. zusammenwirken.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Welle 13 am Steuerring 4 gegen eine axiale Bewegung zu sichern, so dass die Welle 13 mit dem Hub des Steuerrings 4 mitbewegt wird, wobei dann das Lagerstück 12 axial nicht verschiebbar an der Welle 13 vorgesehen ist und das Gehäuseteil 2 von dem Steuerring 5 gebildet und/oder mit diesem verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellvorrichtung
- 2, 3
- Gehäuseteil
- 4
- Steuerring
- 4.1
- Hubkurve
- 5
- Steuerring
- 5.1
- Hubkurve
- 6, 7
- Führungsstift
- 8
- Kurvenrolle
- 9
- Hohlwelle
- 11
- Kurvenrolle
- 12
- Lagerelement
- 13
- Welle
- 14
- Welle
- 15
- Planetenradgetriebe
- 16
- Sonnenrad
- 17
- Planetenradträger
- 18
- Planetenrad
- 19
- Stirnrad
- 19.1
- Rast oder Kerbe
- 19.2
- Vorsprung
- 20
- Bremseinrichtung
- 21
- Sensor
- A
- Gesamthub
- A1, A2
- Einzelhub
- x1, x2
- Hubschritt
- X
- Hubachse
