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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen linearen Bewegungsmechanismus vom Welttyp, um einen teilweisen Eingriff einer ringförmigen Mutter (festes Innengewinde) und einer flexiblen Schraube (flexibles Außengewinde) mit unterschiedlichen Steigungen zu bewirken, und um die Eingriffpositionen in Umfangsrichtung zu bewegen, um eine relative lineare Bewegung zwischen den Elementen zu erzeugen.
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Es ist bekannt, lineare Bewegungsmechanismen vom Welttyp als Linearaktuatoren zu benutzen. Lineare Bewegungsmechanismen vom Welttyp weisen eine ringförmige Mutter, die aus einem festen Element gemacht ist, eine flexible Schraube, die aus einem flexiblen Element gemacht ist, welches in der Lage ist, sich in radialer Richtung zu deformieren, und einen Wellgenerator auf, der bewirkt, dass sich die flexible Schraube in radialer Richtung deformiert und teilweise in die ringförmige Mutter eingreift. Die flexible Schraube und die ringförmige Mutter haben verschiedene Steigungen. Wenn der Wellgenerator in Rotation versetzt wird, bewegen sich die Eingriffspositionen in Umfangsrichtung und zwischen ihnen wird eine lineare Bewegung in axialer Richtung erzeugt. Wenn entweder die Mutter oder die Schraube festgehalten werden, wird sich das andere Element linear in axialer Richtung bewegen. Lineare Bewegungsmechanismen vom Welltyp, die wie zuvor beschrieben aufgebaut sind, sind in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart.
Patentdokument 1:
Japanische Veröffentlichung eines geprüften Gebrauchsmusters 6-38195 Patentdokument 2:
JP-A 2007-154955 -
Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
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Wenn ein linearer Bewegungsmechanismus vom Welltyp benutzt wird, um einen Haltemechanismus zum Öffnen oder Schließen eines Paares von Halteelementen, wie z. B. Fingerelementen oder Armelementen, zu konstruieren, sind zwei Linearbewegungsmechanismen vom Welltyp erforderlich, um die Halteelemente zu bewegen. Dies vergrößert die Größe des Mechanismus und die Komplexität des Mechanismus zum Übertragen der Kraft von einem Motor oder einer anderen Rotationsantriebsquelle.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Linearbewegungsmechanismus vom Welltyp vorzuschlagen, der es ermöglicht, einen Haltemechanismus zum Öffnen und Schließen eines Paares von Halteelementen in der Größe kleiner und kompakter zu machen.
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Mittel zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe
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Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Linearbewegungsmechanismus vom Welltyp gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
eine flexible Schraube mit einem in radialer Richtung deformierbaren, flexiblen Zylinder und einem ersten Außengewinde und einem zweiten Außengewinde, die an verschiedenen axialen Positionen auf einer äußeren Umfangsfläche des flexiblen Zylinders ausgebildet sind, wobei das erste und das zweite Außengewinde in entgegengesetzte Richtungen geschnitten sind;
eine erste ringförmige Mutter mit einem ersten festen Zylinder, der einen Bereich der flexiblen Schraube, auf der das erste Außengewinde ausgebildet ist, koaxial umschließt, und einem ersten Innengewinde, das auf einer inneren Umfangsfläche des ersten festen Zylinders ausgebildet ist, wobei das erste Innengewinde in Eingriff mit dem ersten Außengewinde bringbar ist und eine andere Steigung als das erste Außengewinde hat;
eine zweite ringförmige Mutter mit einem zweiten festen Zylinder, der einen Bereich der flexiblen Schraube, auf der das zweite Außengewinde ausgebildet ist, koaxial einschließt und ein zweites Innengewinde hat, das auf einer inneren Umfangsfläche des zweiten festen Zylinders ausgebildet ist, wobei das zweite Innengewinde in Eingriff mit dem zweiten Außengewinde bringbar ist und eine andere Steigung als das zweite Außengewinde aufweist;
einen ersten Wellgenerator mit einer nicht kreisförmigen Kontur, der koaxial in den Bereich der flexiblen Schraube eingepasst ist, auf dem das erste Außengewinde ausgebildet ist;
einen zweiten Wellgenerator mit einer nicht kreisförmigen Kontur, der koaxial in den Bereich der flexiblen Schraube eingepasst ist, auf dem das zweite Außengewinde ausgebildet ist; und
eine Eingangswelle an der der erste Wellgenerator und der zweite Wellgenerator koaxial befestigt sind;
wobei die flexible Schraube in einem Zustand gehalten wird, in dem sie weder zu einer axialen Bewegung noch zu einer Rotation um ihre Mittelachse in der Lage ist, und wobei die erste und die zweite ringförmige Mutter in einem Zustand gehalten werden, in dem sie zu axialer Bewegung, nicht aber zur Rotation um ihre Mittelachse in der Lage sind;
wobei der Bereich der flexiblen Schraube, auf dem das erste Außengewinde ausgebildet ist, durch den ersten Wellgenerator in eine nicht kreisförmige Form deformiert und in einen Zustand gebracht wird, in dem das erste Außengewinde in der Umfangsrichtung teilweise im Eingriff mit dem ersten Innengewinde ist;
wobei der Bereich der flexiblen Schraube, auf dem das zweite Außengewinde ausgebildet ist, durch den zweiten Wellgenerator in eine nicht kreisförmige Form deformiert und in einen Zustand gebracht wird, in dem das zweite Außengewinde in Umfangsrichtung teilweise in Eingriff mit dem zweiten Innengewinde ist; und
wobei sich die Eingriffposition des ersten Außengewindes und des ersten Innengewindes und die Eingriffsposition des zweiten Außengewindes und des zweiten Innengewindes jeweils in Umfangsrichtung bewegen und sich die erste und die zweite ringförmige Mutter in axialer Richtung in entgegengesetzten Richtungen zueinander bewegen, wenn die Eingangswelle rotiert, um zu bewirken, dass der erste und der zweite Wellgenerator rotieren.
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In dem Fall, dass der erste Wellgenerator und der zweite Wellgenerator eine elliptische Kontur haben, wird der Bereich der flexiblen Schraube, auf dem das Außengewinde ausgebildet ist, durch den Wellgenerator in eine elliptische Form deformiert und in einen Zustand gebracht, in dem Bereiche des ersten Außengewindes, die in Richtung der Hauptachse an jedem Ende der elliptischen Form angeordnet sind, in Eingriff mit dem ersten Innengewinde gebracht. Der Bereich der flexiblen Schraube, auf dem das zweite Außengewinde ausgebildet ist, wird durch den zweiten Wellgenerator in eine elliptische Form deformiert und in einen Zustand gebracht, in dem die Bereiche des zweiten Außengewindes, die in Richtung der Hauptachse an jedem Ende der elliptischen Form angeordnet sind, teilweise in Eingriff mit dem zweiten Innengewinde gebracht werden.
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Wenn der Linearbewegungsmechanismus vom Welltyp gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird, um einen Haltemechanismus zu konstruieren, wird das erste Halteelement an der ersten ringförmigen Mutter des Linearbewegungsmechanismus vom Welltyp befestigt und das zweite Halteelement wird an der zweiten ringförmigen Mutter befestigt. Dadurch wird ein Haltemechanismus geschaffen, bei dem das erste und das zweite Halteelement in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung der Eingangswelle eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung durchführen.
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Ergebnis der Erfindung
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Bei einem linearen Bewegungsmechanismus vom Welltyp gemäß der vorliegenden Erfindung wird die flexible Schraube, auf der das erste Außengewinde und das zweite Außengewinde auf der äußeren Umfangsfläche des flexiblen Zylinders ausgebildet sind, durch den ersten und zweiten Wellgenerator, die an der gemeinsamen Eingangswelle befestigt sind, radial deformiert, und die erste ringförmige Mutter und die zweite ringförmige Mutter sind teilweise im Eingriff. Wenn bewirkt wird, dass die Eingangswelle rotiert, bewegen sich die erste und die zweite ringförmige Mutter aufeinander zu oder voneinander weg. Daher wird es möglich, einen Haltemechanismus zum Öffnen oder Schließen des ersten und zweiten Halteelements zu erhalten, wenn das erste und das zweite Halteelement jeweils an der ersten und zweiten ringförmigen Mutter angebracht sind. Dementsprechend ist es möglich, einen Haltemechanismus zu erhalten, der kleiner und kompakter als im Stand der Technik ist, wo zwei Linearbewegungsmechanismen vom Welltyp benutzt werden, um den Haltemechanismus aufzubauen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein allgemeines schematisches Diagramm der wichtigsten Teile des Haltemechanismus, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haltemechanismus
- 2
- Gehäuse
- 3
- Motor
- 4
- Linearbewegungsmechanismus vom Welttyp
- 5
- erstes Halteelement
- 6
- zweites Halteelement
- 11
- Eingangswelle
- 12
- erster Wellgenerator
- 13
- zweiter Wellgenerator
- 14
- flexible Schraube
- 15
- erste ringförmige Mutter
- 16
- zweite ringförmige Mutter
- 32
- erstes Außengewinde
- 33
- zweites Außengewinde
- 42
- erstes Innengewinde
- 44
- zweites Außengewinde
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Beste Art, die Erfindung auszuführen
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Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Haltemechanismus 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 2, einen an dem Gehäuse 2 befestigten Motor 3, einen an dem Gehäuse 2 befestigten linearen Bewegungsmechanismus vom Welltyp und ein Paar Halteelementen 5, 6 auf, die durch den Linearbewegungsmechanismus 4 vom Welltyp geöffnet und geschlossen werden. Eine Rotation des Motors 3 wird über einen Energieübertragungsmechanismus, der z. B. einen Antriebsriemen 7, Rollen 8, 9 und Ähnliches aufweist, an den Linearbewegungsmechanismus 4 vom Welltyp übertragen.
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Der Linearbewegungsmechanismus 4 vom Welltyp hat eine Eingangswelle 11, einen ersten und einen zweiten Wellgenerator 12, 13, eine flexible Schraube 14 sowie eine erste und eine zweite ringförmige Mutter 15, 16. Die Eingangswelle 11 ist durch Lager 21, 22 rotierbar an dem Gehäuse 2 abgestützt. Ein Wellenende 11a der Eingangswelle 11 erstreckt sich vom Inneren des Gehäuses 2 nach außen und die Rotationskraft des Motors wird an das Wellenende 11a übertragen.
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Der erste Wellgenerator 12 und der zweite Wellgenerator 13 sind an der Eingangswelle 11 befestigt. Der erste Wellgenerator 12 weist eine feste Kurvenplatte 23 mit elliptischer Kontur, die koaxial an der Eingangswelle 11 befestigt ist oder integral mit dieser ausgebildet ist, und ein Welllager 24 auf, das an einer externen äußeren elliptischen Fläche der festen Kurvenplatte 23 angebracht ist. Das Welllager 24 ist aus einer flexiblen inneren und äußeren Lauffläche und mehreren Kugeln oder anderen rollenden Elementen, die zwischen die Laufflächen eingefügt sind, zusammengesetzt. Der zweite Wellgenerator 13 hat denselben Aufbau und weist eine feste Kurvenplatte 25 mit elliptischer Kontur, die koaxial an einer Stelle, die in axialer Richtung der Eingangswelle 11 in einem vorgegebenen Abstand von dem ersten Wellgenerator 12 angeordnet ist, an der Eingangswelle 11 befestigt oder integral mit dieser ausgebildet ist, und ein Welllager 26 auf, das an einer äußeren, elliptischen Umfangsfläche der festen Kurvenscheibe 25 angebracht ist.
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Die flexible Schraube 14 hat einen in radialer Richtung deformierbaren flexiblen Zylinder 31, in dessen Schaftlänge der erste Wellgenerator 12 und der zweite Wellgenerator 13 aufgenommen sind; sowie ein erstes Außengewinde 32 und ein zweites Außengewinde 33, die auf einer äußeren Umfangsfläche des flexiblen Zylinders 31 ausgebildet sind. Die flexible Schraube 14 ist in einem Zustand an dem Gehäuse 2 befestigt, in dem sie nicht in der Lage ist, sich entlang ihrer Mittelachse zu bewegen oder um ihre Mittelachse zu rotieren.
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Das erste Außengewinde 32 und das zweite Außengewinde 33 sind in entgegengesetzte Richtungen geschnitten. Das erste Außengewinde 32 ist auf einer äußeren Umfangsfläche 31a des flexiblen Zylinders 31 entlang der axialen Richtung des Zylinders in Richtung der Position des ersten Wellgenerators 12 ausgebildet, und das zweite Außengewinde 33 ist in Richtung der Position des zweiten Wellgenerators 13 ausgebildet. Im vorliegenden Beispiel ist das erste Außengewinde 32 von der Mittelposition in axialer Richtung der äußeren Umfangsfläche 31a zu einem Ende davon ausgebildet, und das zweite Außengewinde 33 ist von der Mittelposition in axialer Richtung auf der äußeren Umfangsfläche 31a zu ihrem anderen Ende ausgebildet. Es ist möglich, dass das erste und zweite Außengewinde 32, 33 nur auf einem Teilbereich der äußeren Umfangsfläche 31a ausgebildet sind.
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Die Eingangswelle 11, an der der erste und der zweite Wellgenerator 12, 13 angebracht sind, ist koaxial an einer Innenseite der flexiblen Schraube 14 angebracht. Die flexible Schraube 14 wird durch den ersten und zweiten Wellgenerator 12, 13 in eine elliptische Form deformiert.
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Die erste ringförmige Mutter 15 hat einen ersten festen Zylinder 41, der koaxial den Bereich der flexiblen Schraube 14 einschließt, auf dem das erste Außengewinde 32 ausgebildet ist, und ein erstes Innengewinde 42, das entlang der gesamten inneren ringförmigen Umfangsfläche des ersten steifen Zylinders 41 ausgebildet ist. Das erste Innengewinde 42 ist in der Lage, in das erste Außengewinde 32 einzugreifen und hat eine Steigung, die sich von der des ersten Außengewindes 32 unterscheidet. Genauso hat die zweite ringförmige Mutter 16 einen zweiten festen Zylinder 43, der koaxial den Bereich der flexiblen Schraube 14 einschließt, auf dem das zweite Außengewinde 33 ausgebildet ist, und ein zweites Innengewinde 44, das entlang der gesamten ringförmigen Umfangsfläche des zweiten festen Zylinders 43 ausgebildet ist. Das zweite Innengewinde 44 ist in der Lage, in das zweite Außengewinde 33 einzugreifen und hat eine Steigung, die sich von der des zweiten Außengewindes 33 unterscheidet.
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Die erste und die zweite ringförmige Mutter 15, 16 werden durch das Gehäuse 2 nicht daran gehindert, sich in axialer Richtung zu bewegen, werden aber in einem Zustand gehalten, in dem sie nicht in der Lage sind, um ihre Zentralachsen zu rotieren.
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Bei dem Linearbewegungsmechanismus 4 vom Welttyp mit dem zuvor beschriebenen Aufbau ist der Bereich der flexiblen Schraube 14, der durch den ersten Wellgenerator 12 in eine elliptische Form deformiert wird, und auf dem das erste Außengewinde 32 ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem er an beiden Enden in Richtung der Hauptachse der Ellipse im Eingriff mit dem ersten Innengewinde 42 der ersten ringförmigen Mutter 15 ist. Genauso ist der Bereich der flexiblen Schraube 14, der durch den zweiten Wellgenerator 13 in eine elliptische Form verformt ist und auf dem das zweite Außengewinde 33 ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem er an beiden Enden in Richtung der Hauptachse der Ellipse im Eingriff mit dem zweiten Innengewinde 44 der zweiten ringförmigen Mutter 16 ist. Wenn die Eingangswelle 11 rotiert und der erste und der zweite Wellgenerator 12, 13 rotieren, bewegt sich die Eingriffsposition zwischen dem ersten Außengewinde 32 und dem ersten Innengewinde 42 und die Eingriffsposition zwischen dem zweiten Außengewinde 33 und dem zweiten Innengewinde 44 in Umfangsrichtung und die erste und die zweite ringförmige Mutter 15, 16 bewegen sich in axialer Richtung in entgegengesetzten Richtungen.
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Ein erstes Halteelement 5 ist an einem äußeren Umfangsbereich der ersten ringförmigen Mutter 15, der durch das Gehäuse 2 freigelegt ist, befestigt und erstreckt sich in radialer Richtung von der ringförmigen Mutter 15. Genauso ist ein zweites Halteelement 6 an der zweiten ringförmigen Mutter 16 befestigt, wobei sich das zweite Halteelement 6 parallel in einem Zustand erstreckt, in dem es dem ersten Halteelement 5 gegenüber liegt.
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Die Funktion des Haltemechanismus 1 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wird nun beschrieben. Wenn der Motor 3 angetrieben wird und bewirkt wird, dass sich die Eingangswelle 11 dreht, wie es zuvor beschrieben worden ist, wird die Rotation des Motors 3 durch den Linearbewegungsmechanismus 4 vom Welltyp in eine lineare Bewegung der ersten ringförmigen Mutter 15 und der zweiten ringförmigen Mutter 16 umgesetzt. Die erste ringförmige Mutter 15 und die zweite ringförmige Mutter 16 bewegen sich entlang der Richtung der Mittelachse 4a in entgegengesetzte Richtungen. Daher öffnen und schließen sich das erste Halteelement 5 und das zweite Halteelement 6, die daran befestigt sind, auf relative Art und Weise. Wenn z. B. das erste Außengewinde 32 und das zweite Außengewinde 33 mit gegenseitiger Symmetrie ausgebildet sind und das erste Innengewinde 52 und das zweite Innengewinde 44 mit gegenseitiger Symmetrie ausgebildet sind, bewegen sich das erste und das zweite Halteelement 5, 6 in entgegengesetzte Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit über dieselbe Distanz. Daher können sich das erste und das zweite Halteelement 5, 6 zwischen einer Objekt-Freigabeposition, die in der Figur durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, und einer Objekt-Halteposition, welche durch die imaginäre Linie gezeigt ist, öffnen und schließen und können das Objekt W halten oder freigeben.
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Zusammenfassung
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Bei einem linearen Bewegungsmechanismus (4) vom Welttyp für einen Haltemechanismus (1) werden diejenigen Bereiche einer flexiblen Schraube (14), an denen erste und zweite Außengewinde (32, 33) ausgebildet sind, durch einen ersten und zweiten Wellgenerator (12, 13), die an einer Eingangswelle (11) befestigt sind, elliptisch deformiert, und das erste und das zweite Außengewinde (32, 33) werden jeweils teilweise in Eingriff mit einem ersten und einem zweiten Innengewinde (42, 44) der ersten und zweiten ringförmigen Mutter (15, 16) gebracht. Ein erstes und ein zweites Halteelement (5, 6) sind jeweils an der ersten und zweiten ringförmigen Mutter (15, 16) angebracht. Wenn die Eingangswelle (11) durch einen Motor (3) rotiert wird, werden das erste und das zweite Halteelement (5, 6) in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung geöffnet oder geschlossen, um ein Objekt (W) zu halten oder freizugeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 6-38195 [0002]
- JP 2007-154955 A [0002]
