-
Vorrichtung zur Ausführung geradliniger Verstellbewegung Es sind Vorrichtungen
zur Ausführung geradliniger Verstellbewegungen in einer Richtung oder in zwei entgegengesetzten
.Richtungen bekannt. Bei einem Teil dieser Geräte ist eine Mutter vorhanden, innerhalb
deren eine axial verschiebbare, jedoch undrehbare Stellspindel angeordnet ist, die
gleichfalls Gewinde trägt. Bei diesen bekannten, teils mit elektromotori schem Antrieb
versehenen Verstellgeräten greifen die Gewindegänge der Stellspindel in die Gewindegänge
der Mutter ein, die bei elektromotorischem Antrieb mit dem Rotor gekuppelt ist,
so daß das Gerät in Achsrichtung der Stellspindel als starr angesehen werden muß.
Es hat also nicht wie z. B. ein Luftzylinder eine federnde Wirkung.
-
Es sind ferner Verschraubungen bekannt, bei denen sowohl auf dem Schraubenbolzen
als auch in den Muttern in Längsrichtung des Gewindes Gangteile fehlen, so daß man
in einer bestimmten Stellung die Muttern -- deren Innendurchmesser dann den Außendurchmesser
des Gewindebolzens geringfügig übersteigt - ohne Drehbewegung rein axial verschieben
kann. Diese Schraubenverbindungen haben jedoch den Nachteil, daß sie zur freien
Axialverschiebung eine bestimmte Drehstellung der Muttern voraussetzen. Außerdem
wird durch Fortlassen von Gewindeteilen die tragende Gewindefläche stark vermindert.
Es ist außerdem an sich bereits bekannt, Maschinenteile durch Magnetfelder miteinander
zu kuppeln. Dabei handelt es sich aber um Zahnradgetriebe, bei denen die miteinander
zu kuppelnden Teile ausschließlich Drehbewegungen ausführen, nicht aber kombinierte
Dreh- und Axialbewegungen wie beim Erfindungsgegenstand.
-
Ausgehend von diesem Stande der Technik hat sich die Erfindung die
Aufgabe gestellt, ein Verstellgerät der eingangs erwähnten Art zu verbessern, und
zwar im Sinne einer Vereinfachung des Betriebes sowie einer Sicherung gegen Überlastung.
Erreicht ist dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß die Mutter und die Stellspindel
in von Zahnradgetrieben her bekannter Art durch Magnetkraft miteinander gekuppelt
sind., indem Mutter und Spindel mit gewindeartigen, zur Achse der Stellspindel geneigten
Gängen versehen sind.
-
Diese Magnetkupplung stellt also praktisch eine Art Verschraubung
dar, bei der jedoch die Gewindegänge nicht ineinandergreifen. Vielmehr bleibt zwischen
Mutter und Stellspindel ein kleiner ringförmiger Luftspalt, so daß mechanische Reibung
und damit jeglicher Verschleiß ausgeschaltet sind.
-
Das Gerät erhält ferner eine einem Luftzylinder entsprechende federnde
Wirkung insofern, als die Steilspindel durch die Magnetfelder hindurchgedrückt werden
kann, sobald die auf die Steilspindel in axialer 2 Richtung wirkenden Kräfte die
Haltekräfte des Magnetfeldes oder der Magnetfelder überschreiten: Außerdem bietet
das neue Gerät die Möglichkeit, bei Stromausfall die zu betätigenden Organe in ihre
Ausgangsstellung zurückführen zu können.
-
Ein weiterer Vorteil des neuen Gerätes ist darin zu sehen, daß man
die Stellspindelbewegung besonders günstig steuern kann; und zwar läßt sich die
Stellspindelbewegung durch Steuern und Schalten des Antriebsmotors beeinflussen.
Namentlich bei schnell laufenden Motoren bietet sich jedoch die besonders elegante
Lösung, den Motor durchlaufen zu lassen und nur die Erregung der in .diesem. Fall
als Elektromagnete ausgebildeten Magnete zu ändern oder zu schalten.
-
Weitere kennzeichnende Merkmale und Vorteile sind den Patentansprüchen
und der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsformen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. einen Längsschnitt durch ein Verstellgerät nach
der ersten Ausführungsform und Fig.2 einen Längsschnitt durch ein etwas anders ausgebildetes
Gerät.
-
In beiden Fällen bezeichnen 10, 11, 12 ein durch stirnseitige Deckel
11, 12 verschlossenes, im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 10, welches einen vorzugsweise
in beiden Drehrichtungen antreibb aren Elektromotor 13, 14 aufnimmt, dessen Stator
13 fest im Gehäuse 10 sitzt, während der Rotor 14 auf einer hohlen Rotorwelle 15
befestigt ist, die mit ihren beiden Enden drehbar und längs verschiebbar in den
Gehäusedeckeln 11, 12 geführt ist. Innerhalb der hohlen Rotorwelle 15 ist axial
verschiebbar, jedoch gegen Drehen gesichert, eine Steilspindel 16 angeordnet, die
zu beiden Seiten aus den Gehäusedeckeln austritt.
Die hohle Rotorwelle
15 ist seitlich des Rotors 14 mit einem im Durchmesser erweiterten Hohlraum 17 versehen,
der mehrere ringförmige Magnetspulen 18 aufnimmt. Die Spulen 18 sind nach außen
durch Ringscheiben 19 begrenzt und ferner durch weitere Ringscheiben 19 voneinander
getrennt, wobei die Ringscheiben am Innenrand ihrer zentrischen Öffnung wenigstens
je einen Gewindegang 20 aufweisen. Die Ausbildung, d. h. Richtung und Steigung dieses
Gewindes, entspricht dem vorzugsweise als Flach- oder Trapezgewinde ausgebildeten
Gewindeschaft 16' der Stellspindel 16, wobei die Anordnung so getroffen ist. daß
der Außendurchmesser des Spindelgewindes 16' etwas kleiner ist als der Innendurchmesser
der Gewindegänge 20 der Trennscheiben 19 zwischen den mit dem Rotor 14 auf Mitdrehen
verbundenen Magnetspulen 18.
-
Die Spindel 16, 16' läßt sich bei Fehlen einer Erregung der Magnetspulen
18 bzw. bei einem Axialdruck, der die Haltekraft der Magnetfelder übersteigt, mechanisch
oder von Hand verschieben und/oder drehen. Umgekehrt wird die Spindel
16, 16' axial verschoben, wenn bei erregten Magnetspulen 18 der Rotor 14
umläuft und dabei die Magnetmutter 18, 20 mitdreht. Die Magnetspülen 18 erhalten
ihren Erregerstrom über Schleifringe 21, wobei der Erregerstrom unabhängig vom Antriebsstrom
des Elektromotors 13, 14 regelbar und schaltbar ist.
-
Die Ausführungsform- nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß hier der Rotor 14 mitsamt seiner
Rotorwelle 15 und der Magnetmutter 18, 20 nicht nur drehbar, sondern in geringen
Grenzen auch axial verschiebbar ist. Dabei wirkt der Rotor 14 bzw. die Rotorwelle
15 mit an beiden Enden des Gehäuses 10, 11, 12 vorgesehenen Abschaltkontakten 22
zusammen, und zwar in folgender Weise: Bei laufendem Elektromotor 13, 14 und eingeschalteter
Erregung wird die Spindel 16, 16' axial verstellt. Erreicht sie ihre Endstellung
oder bleibt sie infolge einer Hemmung im zü verstellenden Gestänge hängen, dann
verschraubt sich der weiterlaufende Rotor 14 auf der nunmehr stehenden Stellspindel
16, 16' mit der Folge, daß der Rotor 14 nach einer Richtung und zwar je nach Drehrichtung
des Rotors -aus seiner Mittelstellung, in der er durch beiderseits angeordnete Axialdruckfedern
gehalten ist, aus, wobei er nach kurzer zeit einen der Abschaltkontakte 22 und damit
den Arbeitsstromkreis des Motors trennt. Bei beiden Ausführungsformen kann man die
Stellspindel 16, 16' zurückholen, indem man die Drehrichtung des Motors 13, 14 umkehrt.
Es isst aber auch möglich, die Erregung der Magnetspulen 18 zu unterbrechen. In
diesem Falle läßt sich die Stellspindel mechanisch, z. B. durch eine Rückholfeder,
zurücksetellen. Eine solche Feder hat den weiteren Vorteil, daß man mit der Vorrichtung
oszillierende Bewegungen ausführen kann, indem man die Stellspindel in der einen
Richtung durch die Magnetverschraubung 16', 18, 20 axial verschiebt und sie dann
durch Abschalten des Erregerstromes unter Federwirkung in die Ausgangsstellung zurückkehren
läßt. Durch entsprechende Wahl der Federcharakteristik, unter Umständen auch durch
entsprechende Wahl der Federart, wie Luftpuffer, Gummipuffer, magnetische Feder,
elektrische Federung durch Induktion, kann die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen
der Stellspindel16, 16' in weiteren Grenzen geregelt werden.
-
Ähnliche Schwingbewegungen können erzielt werden, wenn man an der
Stellspindel 16, 16' keine schraubengangförmigen Gewindegänge, sondern geneigt zur
Achse stehende, jedoch in sich zurückkehrende Gänge anordnet, beispielsweise zur
Achse geneigt angeordnete Ellipsen. In diesem Falle wird die oszillierende Bewegung
unmittelbar durch die magnetische Kupplung bewirkt.
-
Der Verstellhub der Spindel 16, 16' läßt sich namentlich bei langsamer
Drehbewegung des Motors durch Regeln und Schalten des Motors selbst steuern. Bei
schnell laufendem Motor läßt sich jedoch die Stellspindelbewegung eleganter und
genauer regeln, indem man den Motor durchlaufen läßt und die magnetische Erregung
steuert oder schaltet.
-
Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
nur Beispiele für die Verwirklichung der Erfindung, und diese ist nicht darauf beschränkt,
vielmehr sind im Rahmen der Erfindung noch mancherlei andere Ausführungen möglich.
So könnte man die zur magnetischen Bewegungskupplung zwischen Spindel 16, 16' und
Rotor 14 erforderlichen Magnete 18 -die unter Umständen permanent sein könnten -
statt am Rotor auch an der Spindel oder gewünschtenfalls auch an beiden anbringen.
Jedenfalls hat die Verwendung einer Magnetkupplung zwischen Stellspindel und Rotor
gemäß der Erfindung eine Reihe erheblicher Vorteile, die in der magnetischen Pufferwirkung,
der Überlastsicherung und in der günstigen Steuerungsmöglichkeit des Gerätes zu
sehen sind. Dabei unterliegt das Gerät praktisch keinem Verschleiß.
-
Die Erfindung läßt sich für alle diejenigen Fälle verwenden, in denen
geradlinige Verstellbewegungen kraftschlüssig in einer oder in beiden Bewegungsrichtungen
der Spindel ausgeführt werden sollen, und zwar ebenso im Einzelhub als auch in mehr
oder weniger langen Hubfolgen der verschiedensten Amplituden bzw. Frequenzen.
-
Statt die Magnetmutter elektromotorisch anzutreiben, könnte man auch
jeden anderen Antrieb vorsehen. So ließe sich beispielsweise ein vorbeschriebenes
Verstellgerät als Fahrzeugbremse verwenden, indem man die Mutter mit einem umlaufenden
Rad des Fahrzeuges kuppelt, während die Stellspindel das Brermsgestänge betätigt.
In diesem Falle kann man durch Schalten und Steuern der magnetischen Erregung eine
Bremse erzielen, die feinfühlig einstellbar und regelbar ist.