DE1173758B - Elektromotorische Verstellvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 06 h

Deutsche Kl.: 47 h-20

Nummer: 1173 758

Aktenzeichen: K 46117 XII / 47 h

Anmeldetag: 8. März 1962

Auslegetag: 9. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorische Verstellvorrichtung, bei der die Drehbewegung des Rotors eines in einer bestimmten Drehrichtung angetriebenen Elektromotors in eine axial geradlinige Schub- oder Zugbewegung einer gegen Drehung gesicherten Spindel umgewandelt wird, die mit einer durch den Elektromotor betätigten Spindelmutter zusammenwirkt, und mit einer auf die Spindelmutter einwirkenden Magnetbremse.

Es sind bereits Elektromotoren zur Erzeugung geradlinig schiebender und ziehender Bewegungen bekanntgeworden, die die ziehende und schiebende lineare Bewegung dadurch erzielen, daß der Rotor des Motors statt der üblichen Motorachse eine als Spindelmutter ausgebildete Hohlwelle aufweist. Die durch die Spindelmutter hindurchgeführte Spindel ist beiderseits des Spindelgewindes als glatte Stange ausgebildet. Um die geradlinig schiebende oder ziehende Bewegung dieser Spindel zu erreichen, wird ein Ende der glatten Spindelstange mit einer Längsnut versehen, in der ein Führungskeil gleitet, der mit der Führungsbuchse fest verbunden ist, die dieses Stangenende an dem Gehäusedurchtritt führt.

Es ist ferner bekannt, den Rotor samt Spindelmutter in dem Gehäuse längsverschieblich zu lagern und durch beiderseits des Rotors angebrachte Federpakete in der Mittellage zu halten. Übersteigt die Gegenkraft die ziehende oder drückende Kraft der Spindel, dann wird die Spindelmutter in Richtung der hemmenden Kraft im Gehäuse verschoben und das zugehörige Federpaket zusammengedrückt. Gleichzeitig betätigt die sich in Längsrichtung verschiebende Spindelmutter ein Kontaktpaar, das geöffnet wird, und damit über das zugehörige Motorschütz den Strom des Motors abschaltet, so daß dieser zum Stillstand kommt.

Diese bekannten Vorrichtungen haben aber den Nachteil, daß die Federpakete, die den Höchstdruck bestimmen, mit dem die Spindel drücken kann, in ihrer Kraft im Laufe der Zeit nachlassen, so daß damit nicht auf die Dauer gesehen ein maximaler ausübbarer Druck sichergestellt ist. Außer dieser Ermüdung der Federpakete besteht weiterhin die Gefahr von Federbrüchen und somit Störungen an dieser Vorrichtung. Es ist natürlich denkbar, die Feder nachstellbar zu machen. Dies bedeutet aber, da die Federn innerhalb des Gehäuses angeordnet sein müssen, daß sie schwer zugänglich sind und jeweils zur Neueinstellung der Federkräfte die Federpakete zugänglich sein müssen.

Bei der bekannten Anordnung wird ferner der Weg durch das mit einem Anschlag versehene Spin-Elektromotorische Verstellvorrichtung

Anmelder:
Helmut Korthaus,
Wuppertal-Barmen, Fernblick 3,
Dipl.-Ing. Richard Wilke,
Gelsenkirchen-Buer, Eschfeldstr. 11

Als Erfinder benannt:

Helmut Korthaus, Wuppertal-Bannen,

Dipl.-Ing. Richard Wilke, Gelsenkirchen-Buer

delgewinde begrenzt. Läuft die Spindel bis in diese Stellung, dann wird das entsprechende Federpaket zusammengedrückt und der Motor abgeschaltet. Gleichzeitig ist eine mechanische Bremse angeordnet, die den Rotor samt Spindelmutter in dieser Endstellung festhalten soll, um ein Zurückwandern der Mutter auf der nunmehr in der Endstellung feststehenden Spindel zu verhindern. Nachteilig bei dieser mechanischen Bremsanordnung ist, daß eine Bremswirkung nur so lange erreicht wird, wie ein Bremsdruck vorhanden ist. Dieser Bremsdruck hört aber in dem Augenblick auf, in dem der Rotor durch den abgeschalteten Motor kein Drehmoment mehr ausübt und zum Stillstand gekommen ist. Es kann also bei entsprechend großem Gegendruck und genügend geringer Reibung zwischen Spindelmutter bzw. Spindelmutterrotor und Spindelstange geschehen, daß durch diesen Gegendruck der Rotor in entgegengesetzte Drehung versetzt wird und die Spindelstange durch diesen Gegendruck wieder in das Gehäuse zurückgedrückt wird; dies muß aber vermieden werden.

Ferner ist es nachteilig, daß, wenn der Motor während der Verschiebebewegung willkürlich abgeschaltet wird, die Bremse überhaupt nicht wirksam werden kann, sofern der Gegendruck nicht höher ist als der von dem Gerät maximal abgebbare Druck; und das ist der Normalfall. Es ist also bei der bisherigen bekannten Vorrichtung wohl möglich, die Bewegung der Spindel unterwegs anzuhalten, es ist aber nicht möglich, die Spindel in dieser Stellung, d. h. im Augenblick des Abschaltens des Motors unverrückbar festzulegen, eben weil eine wirksame Bremse, die eine Verdrehung des Rotors samt Spindelmutter auf der Spindel verhindert, nicht vorhanden ist.

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Überdies hat die übliche Anordnung des Rotors den Nachteil, daß die durch die Reibung zwischen Spindelmutter und Spindel erzeugte Wärme unmittelbar in die Bleche des Rotors geleitet wird und damit zu einer unerwünschten zusätzlichen Erwärmung des Gesamtmotors führt. Diese zusätzliche, unmittelbar über den Rotor dem Motor zugeführte Wärme setzt die für den Motor zulässige Schalthäufigkeit herab und begrenzt somit die Häufigkeit der Arbeitsspiele der gesamten Vorrichtung in unerwünschter Weise.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine elektromotorische Vorrichtung zu schaffen, die infolge ihrer schlanken Bauart als Ersatz für hydraulische oder pneumatische Verstellvorrichtungen dienen. Die hierdurch erzielten Vorteile der einfacheren elektrischen Energiezuführung an Stelle der Hydraulik oder Pneumatik sind einleuchtend.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll ebenso wie bei hydraulischen und pneumatischen Einrichtungen einen Höchstdruck abgeben können, bei dessen Überschreitung das Gerät sich selbst abschaltet. Dieser abgebbare Höchstdruck soll in einfacher Weise durch Regelung der Gleichstrom- oder Wechselstrommagnetisierung eines Magnetsystems leicht und genau einstellbar sein, wobei sich der Vorteil der einfacheren elektrischen Regelung gegenüber den bei der Hydraulik verwendeten Überdruckventilen mit fast immer unvermeidlichen Leckverlusten oder bei pneumatischen Überdruckventilen mit Druckluftverlusten ergibt. Durch die einfache elektrische Regelmöglichkeit der abgebbaren Maximaldrücke dieser Vorrichtung läßt sich gleichzeitig auch eine Automatisierung oder Programmsteuerung erreichen, indem der gewünschte Druck in den Regelkreis über elektrische Werte nach einem vorgegebenen Programm übertragen wird. Gleichzeitig kann durch eine weitere Programmsteuerung der motorische Antrieb zu jedem beliebigen oder programmierten Zeitpunkt ab- und eingeschaltet werden und somit die Verstellvorrichtung an jeder beliebigen Stelle zum Stillstand gebracht werden.

Eine weitere Eigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll darin bestehen, daß bei Abschalten der Verstellvorrichtung möglichst kein Nachlaufen der Schub-Zug-Stange entsteht und daß außerdem auch kein Rücklauf derselben möglich ist. Durch diese Eigenschaften soll die Vorrichtung mindestens eine gleiche oder nach höhere Einstellgenauigkeit erhalten, als sie bei Preßluft und teilweise hydraulischen Verstellvorrichtungen erreicht werden können. Alle diese Bedingungen sind beipielsweise an Verstell- oder Vorschubeinrichtungen für Werkzeugmaschinen erforderlich.

Um in Störungsfällen an Verstellvorrichtungen eine möglichst schnelle und kurze Reparaturzeit zu erreichen, hat die Vorrichtung einen besonders zweckmäßigen Aufbau aus einzelnen Baugruppen, die schnell ersetzt werden können, so daß die Störungszeiten sehr kurz gehalten werden können. Es ist bekannt, daß bei pneumatischen und hydraulischen Anlagen die Störungsbeseitigung oft erhebliche Betriebsausfälle verursacht, da die Energiezufuhren zunächst abgesperrt werden müssen, wohingegen die Abschaltung der Ströme und Spannungen für den Erfindungsgegenstand in kürzester Zeit möglich ist, ohne daß hierbei Leckverluste an hydraulischer Flüssigkeit oder Luft entstehen.

Von den bekannten Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art unterscheidet sich die Erfindung zunächst in vorteilhafter Weise dadurch, daß innerhalb eines Gehäuses dem Elektromotor einerseits eine auf die Spindelmutter einwirkende und in bezug auf den Höchstdruck oder -zug einstell- und bzw. regelbare Kupplungsmagnetanordnung als baulich für sich selbständige, bevorzugt in Scheibenbauweise ausgebildete Baueinheit axial vorgeordnet ist und daß sich

ίο andererseits an diese Kupplungsmagnetanordnung in axialer Richtung die ebenfalls eine besondere Baueinheit darstellende Magnetbremse anschließt.

Dabei kann die Spindel, wenn die Spindelmutter in bekannter Weise gleichachsig mit dem Rotor vor

iS diesem angeordnet ist, sich bis in den Bereich des dem Rotor gegenüberliegenden Gehäusedeckels erstreckt und hierin gelagert ist, auf ihrem Umfang den oder die Spindelmutter-Antriebskörper tragen, die hierauf mit der Mutter auf Mitnahme kuppelbar

ao und/oder fest auf dieser vorgesehen sind.

Gemäß der Erfindung werden hierbei die üblichen Federpakete durch die vorgeschlagene Kupplungsmagnetanordnung ersetzt, so daß die Zugkraft eines Magneten an Stelle der Federpakete wirksam wird.

Durch Ersatz der mechanisch wirkenden Reibungsbremse durch eine Magnetbremse wird das Festhalten der Spindelmutter in jeder Stellung erreicht. Die bei der bisherigen Anordnung auftretende unerwünschte Erwärmung des Motors wird dadurch vermieden, daß die Spindelmutter nicht mehr innerhalb des Rotors angebracht ist, sondern außerhalb des Rotors in einem getrennten Gehäuseteil untergebracht ist. Dadurch, daß nunmehr lediglich nur noch die Spindel durch den hohlen Rotor geführt zu werden braucht, kann die Bohrung des Rotors ebenfalls kleiner gewählt werden. Hieraus ergibt sich vorteilhafterweise eine Vergrößerung des nutzbaren Blechquerschnittes des Rotors bzw. eine mögliche Verringerung des Durchmessers des Rotors und damit eine mögliche Verringerung des Gesamtdurchmessers des Motors. Es wird auf diese Weise durch Fortfall der zusätzlichen unmittelbaren Erwärmung des Motors eine höhere zulässige Schalthäufigkeit erreicht, die außerdem noch gesteigert wird durch die bessere Ausnutzung des Rotorblechquerschnittes infolge Verringerung des Durchmessers der Bohrung im Rotor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung samt ihren Vorzügen versteht sich am besten an Hand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen, in

denen Ausführungsbeispiele wiedergegeben sind, und zwar zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung in einer Längsschnittdarstellung,
F i g. 2 eine Teilschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform und

F i g. 3 eine weitere Teilschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform.

Dabei ist im unteren Teil der F i g. 1 der Motor wiedergegeben. Dieser besteht aus dem Stator 2 mit

seiner Wicklung, dem Rotor 3 und dem Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist mit dem Statorpaket als Ganzes hergestellt, wobei das Gehäuse 1 beispielsweise aus Aluminiumdruckguß bestehen kann. Der Rotor 3 besitzt eine Bohrung, durch die die Spindel 18 mit

dem Gewinde 18 α frei hindurchtreten kann. Die Rotorbleche sind durchbohrt und tragen auf beiden Seiten Flansche 5, die bereits bei der Herstellung des Rotorkörpers miteingepreßt werden und durch die

aus Aluminium bestehenden Kurzschlußringe 6 gehalten werden. An die Flansche 5 ist einerseits der Hohlkörper? und auf der anderen Seite der Hohlkörper 28 angesetzt. Die angeflanschten Hohlkörper 7 und 28 sind mit dem Rotor durch mehrere auf dem Umfang verteilte durchgehende Bolzen 4 fest verbunden. Der Körper 7 stellt also die angeflanschte eine Seite der Hohlwelle des Rotors dar und ist in dem Gehäusedeckel 9 mittels der Kugellager 8 gelagert. Der Teil 10 schließt die Kugellager 8 und diese Hohlwelle 7 nach außen ab und verhindert das Eindringen von Schmutz in das Lager. Die auf der anderen Seite des Rotors liegende Hohlwelle 28 ist ebenfalls in Kugellagern 8 a in einem Gehäusezwischenteil 17 gelagert. Dieser obere Gehäusedeckel 17 des Motorgehäuses stellt gleichzeitig den unteren Gehäusedeckel des anschließenden Gehäuses dar, das durch den Deckel 19 abgeschlossen wird.

In diesem Gehäuseteil befindet sich die Kupplungsmagnetanordnung, die den von dem Gerät abgebbaren Druck oder Zug bestimmt und begrenzt. Der obere Gehäusedeckel 19 stellt gleichzeitig den unteren Gehäusedeckel eines weiteren Teiles dar, der durch den oberen Gehäusedeckel 13 abgeschlossen wird. Dieser Gehäuseteil enthält eine Magnetbremse, die an Stelle der bereits erwähnten mechanisch wirkenden Bremsanordnung tritt.

Die Spindelmutter 11 durchdringt diese beiden Gehäuseteile. Sie ist einerseits in den Wälzlagern 12, in dem Gehäuseflansch 13 und dem Teil 14 gelagert. Diese Wälzlager gestatten eine Längsverschiebung dieser Mutter 11. Eine aus den Teilen 14, 14 a, 21, 22 und 23 bestehende rotationssymmetrische Kupplungsmagnetanordnung ist mittels der Druckkugellager 20 in den Gehäuseflanschen 19 und 17 gehalten. Die ringförmige Mittelscheibe 21 stellt einen Ringmagnet dar, dessen Erregerwicklung 23 sein soll. Diese Mittelscheibe 21 ist mittels der Abstandsbolzen 22 mit den Scheibenkörpern 14 und 14 a ebenfalls durch nicht eingezeichnete Bolzen starr verbunden. Eine als Steckachse ausgebildete Kupplung 28 α verbindet den Hohlmotor-Wellenstumpf 28 mit diesem zusammengesetzten Teil 14, 21 und 14 a.

Auf der Spindelmutter 11 ist zwischen den Ringen 27, 27 a und 27 & jeweils ein Freilauf 25 bzw. 25 a angebracht. Sie haben die Eigenschaft, daß sie in einer Drehrichtung sperren und in der entgegengesetzten Richtung keine Kraft übertragen. Der Freilauf 25 sperrt im entgegengesetzten Sinne wie der Freilauf 25 a. Jeder dieser beiden Freiläufe trägt eine Eisenscheibe 24 bzw. 24 a. Diese Scheiben stützen sich gegen die Ringe 27, 27 a und 27 & durch die Drucklager 26 ab.

Der obere, zwischen den Lagerdeckeln 19 und 13 liegende Gehäuseraum enthält eine Magnetbremse 30 mit der Magnetspule 31 und die auf der Spindelmutter durch Sicherungsringe unverschieblich und unverdrehbar fest verbundene Eisenscheibe 29. Der die Erregerspule 31 tragende Magnetring 30 ist mittels der Kugeln 32 in der Nut 33 frei längsbeweglich angeordnet und wird durch gleichmäßig über den Umfang verteilte Federn 34 in der Ruhelage gegen den Gehäuseflansch 13 gedrückt. Der Teil 29 trägt den mit ihm fest verbundenen Ringkragen 35 a, der bei der Längsbewegung der Spindelmutter 11 und damit des Teiles 29 den Kontakt 35 betätigt.

Das gesamte dreiteilige Gehäuse wird durch die gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Schraubenbolzen 15 zusammengehalten. Diese Scheibenbauweise und Verwendung der Bolzen 15 gestattet eine flüssige und leichte Montage der gesamten einzelnen Teile.

Die Fig. 1 gibt den Ruhezustand der gesamten Anordnung wieder, wie er entstanden ist, nachdem die aufwärts gehende Spindel gegen eine ihre Schubkraft übersteigende Kraft angelaufen ist. Vor Erreichen dieses dargestellten Zustandes war die Eisenscheibe 24 α von der Mittelscheibe 21 mit dem Ringmagnet 23 angezogen, und der in dieser Drehrichtung kraftschlüssige Freilauf 25 a hat die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Scheibe 24 a, der Mittelscheibe 21 und damit der Spindelmutter 11 und dem Motor hergestellt. Die Vorschubkraft der Spindel ist bestimmt durch die Anziehungskraft zwischen dem Ringmagnet 23 und der anliegenden Scheibe 24 a. Da, wie angenommen, die Gegenkraft, gegen die die Spindel gelaufen ist, größer ist als die Anzugskraft dieses Magnets, ist die Spindel zum Stillstand gekommen, hat die Spindelmutter in entgegengesetzter Richtung bewegt und damit die Scheibe 24 a gegen die Haftkraft des Magnets von dem Ringmagnet 21 abgerissen. Die Längsbewegung dieser Spindelmutter in entgegengesetzter Richtung findet ihre Begrenzung durch Anschlagen der Scheibe 24 gegen die Mittelscheibe 21, wobei als besonderes Kennzeichen festgestellt werden muß, daß diese Scheibe 24 über den Freilauf 25 nicht kraftschlüssig mit der Spindelmutter verbunden ist, so daß über die Druckkugellager 26 lediglich die Spindelmutter zum Stillstand kommt. Da die Scheibe 24 mit der Spindelmutter über den Freilauf 25 a in dieser Drehrichtung nicht kraftschlüssig verbunden ist, kann die Scheibe 24, indem sie an den Ringmagnet 23 angezogen und von diesem gehalten wird, zusammen mit dem Rotor frei weiterlaufen, während andererseits die Spindelmutter selbst in Ruhestellung steht.

Gleichzeitig mit der Längsverschiebung dieser Spindel wird auch über den Ringkörper 35 α, der an der Scheibe 29 sitzt, der Kontakt 35 geöffnet, damit wird über das zugehörige Motorschütz der Motor stromlos und damit der Motor abgeschaltet. Gleichzeitig wird bei diesem Schaltvorgang über einen weiteren Kontakt des Motorschützes der Ringmagnet 31 mit Gleichstrom erregt und zieht sich gegen die Federkraft 34 an den Ringkörper 29. Da der Ringmagnet 30 zufolge der Kugelführung in der Nut 33

keine Drehung vollbringen kann, wird also die Scheibe 29 durch diesen Magnet an einer Drehung gehandert und hält somit die Spindelmutter und über dieselbe die Spindelstange in der durch die Abschaltung gegebenen Stellung fest. Es wird also ein Rücklaufen der Spindel verhindert.

Es sei erwähnt, daß die Schwungmasse der Spindelmutter gegenüber der früheren Anordnung, in der die Spindelmutter unmittelbar mit dem Rotor des Motors verbunden war, jetzt erheblich kleiner ist, so daß dadurch der Auslauf infolge der in Bewegung befindlichen Massen für die Spindel erheblich geringer ist. Die Magnetbremse braucht lediglich diese geringere Masse festzuhalten. Da lediglich eine Haftung des Magnets 30 an der Scheibe 29 notwen-

dig ist, entfällt hier im Gegensatz zu der früheren Anordnung die Notwendigkeit, einen Bremsring vorsehen, der verschleißmindernd wirkt, da hier ein Bremsen nur durch Haftreibung zweier nicht

daß eine gewisse Verzahnung der jeweils angezogenen Scheibe 24, 24 a mit der Mittelscheibe 21 stattfindet. Die Verzahnung verhindert eine Relativbewegung zwischen den angezogenen Scheiben. 5 Auch hier wird also nur eine Anzugskraft des Magnets benötigt, die, da die Relativbewegung beider Scheiben durch die Erhöhungen und Vertiefungen unterbunden ist, verhältnismäßig kleiner sein kann, als sie bei glatten Scheiben sein müßte.

Wird, wie vorher geschildert, die Schubkraft der Spindelstange durch die Gegenkraft überwunden, tritt eine Verschiebebewegung der Spindelmutter ein, und die an dem Bremsring haftende Scheibe wird durch die Spindelmutter über die Druckkugellager

daß die Scheibe 29, obwohl sie von der Magnetkraft
angezogen wird, sich trotz der Haftreibung auf dem
Magnetring 30 drehen kann.

Es ist einleuchtend, daß nunmehr die Haftkraft
der Magnetbremse schwächer sein kann, da die 25
korrespondierenden Erhöhungen und Vertiefungen
eine Verdrehung verhindern. Diese Verdrehung ist
erst möglich, wenn die Magnetbremse stromlos geworden ist und durch die Druckfedern 34 in ihre

mehr gegeneinander sich bewegender Teile bewirkt
wird.

Da, wie bereits geschildert, die Magnetbremse 30,
31 auf die Scheibe 29 durch Magnetkraft gezogen
wird, wobei beide Teile gar keine oder nur eine geringfügige Drehung gegeneinander ausführen, die
durch den Stillstand der Spindel und der Spindelmutter beendet wird, ergibt sich eine besonders
zweckmäßige Ausbildungsform der Teile 30 und 29,
wenn beide auf den sich berührenden Seiten mit 10
beispielsweise radial verlaufenden, korrespondierenden Erhöhungen und Vertiefungen versehen sind.
Dies entspräche der Ausführungsform einer ebenen
Verzahnung.

Statt dieser vielfachen Verzahnung genügen aber 15 26 in axialer Richtung von dem Bremsring fortbewegt, auch einzelne Erhöhungen und Vertiefungen. Diese Die ähnlich wie bei einer normalen Verzahnung

Erhöhungen und Vertiefungen, die mit genügendem ausgeführten und bereits bei dem Bremssystem be-Spiel ausgerüstet sein können, also eine Relativ- schriebenen Erhöhungen und Vertiefungen bewirken, Verdrehung der beiden Seiten gegeneinander in etwa daß die dann über den Freilauf nicht kraftschlüssig zulassen, verhindern — und das ist der Zweck —, 20 verbundene Scheibe 24 a, da sie eine Relativbewegung zur Mittelscheibe 21 ohne Zwang ausführen kann, durch die Magnetkraft so angezogen wird, daß sich ebenfalls wieder Erhöhungen und Vertiefungen ineinanderfügen.

Es ist ohne weiteres einleuchtend und daher in der Fig. 1 nicht besonders dargestellt, daß die Wicklung des Ringmagnets 23 über Schleifring mit Gleichstrom versorgt werden kann. Den für die Versorgung dieses Ringmagnets und ebenso für die Versor-Ruhestellung gedrückt wird. Um den Entkupplungs- 30 gung des Ringmagnets 30 mit seiner Spule 31 erforvorgang dieser beiden Teile nicht durch Reibung derlichen Gleichstrom erhält man in einfacher Weise, dieser ineinandergreifenden Erhöhungen und Vertie- z. B. indem diese Spulen zwischen zwei Phasen des fungen zu behindern, sind die Erhöhungen und Ver- Drehstromnetzes angeschlossen werden können, wotiefungen zweckmäßig ähnlich wie die Zähne eines bei zwecks Erzielung des Gleichstroms ein Vierweg-Zahnrades auszubilden, d. h., die Erhöhungen sind 35 trockengleichrichter benutzt werden kann. Für im Grunde stärker und zu den Spitzen konisch zu- diesen Fall ist angenommen, daß es sich bei dem anlaufend, wobei die Spitzen abgeflacht sein können, treibenden Motor um einen Drehstrommotor handelt, wie bei einem Zahnrad, und die Vertiefungen um- Sollte als antreibender Motor ein Gleichstrommotor gekehrt. Verwendung finden, dann ist die Versorgung der

Völlig unbedeutend ist hier im Gegensatz zu der 40 Magnetspule mit Gleichstrom sowieso gegeben. Es früheren Anordnung die Zeit, die der Rotor zu- braucht nicht besonders erwähnt zu werden, daß sammen mit der mit ihm verbundenen Kupplungs- der Motor auch ein Allstrom- oder Wechselstrommagnetanordnung 14, 14 α, 21, 22 und 23 benötigt, motor sein kann. Wird in den die Magnetspule 23 um zum Stillstand zu kommen. In der früheren An- speisenden Gleichstromkreis ein Widerstand geordnung mußten die Federpakete und die mecha- 45 schaltet, dann löst sich durch Vergrößerung oder nischen Bremsen dagegen die gesamte Schwungmasse Verkleinerung dieses Widerstandes die Haftkraft des Rotors samt Spindelmutter auffangen. Als Folge der Mittelscheibe 21 in einfacher Weise regeln. Die davon ergab sich eine Stillsetzzeit des Verschiebe- Größe dieser Haft- oder Zugkraft des Magnets ist Vorganges, die nicht eindeutig und jeweils kurz genug ein unmittelbares Maß für die höchste Schub- oder sein konnte. Die nach dem Erfindungsgedanken jetzt 50 Zugkraft, die die Spindel ausüben kann, bei Überschreitung der Zug- oder Druckkraft statt- Es ergibt sich somit die Möglichkeit, durch Regefindende Trennung der mit kleinerer Masse ausge- lung der Magnetstromstärke die Schub- oder Zugrüsteten Spindelmutter von den viel größeren Massen kraft der Spindel ebenfalls regelbar zu machen. Es des Rotors samt der mit ihm verbundenen Kupp- versteht sich, daß diese Regelung sowohl willkürlungsmagnetanordnurfg erlaubt also eine viel ge- 55 lieh von Hand, z. B. durch Widerstandsänderungen nauere und kürzere Stillsetzzeit der Spindel, da die geschehen kann als auch durch eine automatische Hauptschwungmassen im Augenblick des Über- Regelung des Widerstandswertes. Die Regelung der schreitens der Höchstdruckkraft von der Spindel- Haftkraft kann also beispielsweise von dem zu bemutter getrennt werden und frei auslaufen können. wegenden Gegenstand her automatisch geregelt wer-Im Sinne der vorher über die Ausbildung des 60 den. Sie kann entsprechend den Möglichkeiten der Magnetbremssystems gemachten Ausführungen ist es Regeltechnik auch von beliebigen anderen Einflüsvorteilhaft und stellt eine wesentliche Verbesserung sen abhängig gemacht werden. Es ist beispielsweise der zur Kraftübertragung dienenden Magnetanord- auch denkbar, diese Haftkraft in Abhängigkeit von nung dar, wenn auch die beiden Scheiben 24 und der Stromstärke des antreibenden Motors zu regeln 24 α auf ihren der Mittelscheibe 21 zugekehrten 65 und mit steigender Stromaufnahme eine beispiels-Flächen und die Mittelscheibe 21 auf ihren beiden weise größere oder kleinere Haftkraft zu erreichen. Flächen mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Wie aus der Beschreibung der Wirkungsweise her-

Erhöhungen und Vertiefungen so ausgebildet sind, vorgeht und wie man aus der Betrachtung der

F i g. 1 ersehen kann, die den Augenblick wiedergibt, in dem der Gegendruck größer als der Druck der Spindel ist, so daß die Spindel abgeschaltet wird und stehenbleibt, indem die Haftkraft der Scheibe 24« überschritten wird, ist es nicht ohne weiteres möglich, durch nochmaliges Einschalten des Motors im gleichen Drehsinn eine weitere Bewegung der Spindel gegen die größere Gegendruckkraft zu erreichen. Um ein nochmaliges Anfahren der Spindel gegen diesen größeren Gegendruck, mit dem Versuch, diesen zu überwinden, zu erreichen, ist es daher notwendig, diesen Motor zunächst in umgekehrter Richtung einzuschalten, so daß die jetzt an der Mittelscheibe 21 anliegende Scheibe 24 kraftschlüssig wird und die Spindel zurückfährt. Es ist dann notwendig, daß die Spindel so weit zurückfährt, daß sie ihren natürlichen Anschlag findet, der durch die Länge der Gewindespindel bedingt ist. Fährt die Spindel bis in diese Stellung und läuft sie gegen ihren Anschlag, dann wird die Scheibe 24 von der Mittelscheibe 21 abgedrückt, und die Scheibe 24 a wird dann durch die Längsbewegung der Spindelmutter wieder zum Anliegen an die Mittelscheibe 21 gebracht. Jetzt ist es wieder möglich, den Motor in der ursprünglichen Richtung laufen und die Spindel gegen die zu bewegende Masse anlaufen zu lassen.

Wie ohne weiteres aus der Wirkungsweise zu erkennen ist, ist dieser Fall aber nur dann vorhanden, wenn der Gegendruck der Spindel größer ist als der Maximaldruck, den die Spindel abnehmen kann. In allen anderen Fällen, in denen der zu bewegende Gegenstand einen geringeren Druckbedarf hat, als ihn die Spindel maximal ausüben kann, ist es ohne weiteres möglich, die Spindel in jeder Stellung anzuhalten, da die Haftkraft des Magnets nicht überschritten wird. Die Spindel wird in dieser Stellung, in der sie abgeschaltet wird, dann ihrerseits durch den Magnetring 30 festgehalten, der gegen die Eisenscheibe 29 gezogen wird und damit die Spindel arretiert.

In der F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, die es ermöglicht, den Gegendruck elastisch abzufangen, die nicht unmittelbar zu einem Abschalten des Motors bei steigendem Gegendruck führt. In der in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsform sind nicht mehr zwei ringförmig ausgebildete Teile 24 und 24 a vorhanden, die mit zwei entgegengesetzt wirkenden Freilauf sperren mit der Spindelmutter verbunden sind, sondern es ist lediglich ein fest auf der Spindelmutter mittels Sicherungsringen unverschieblich und undrehbar angeordneter Teil 27 vorgesehen. Dieser Teil 27 stellt ebenfalls eine ringförmige Scheibe dar, die auf ihren Umfang verteilt beispielsweise abwechselnd Nord- und Südpole eines Dauermagnetsystems trägt. Ihr gegenüber mit geringem Luftspalt sind ebenfalls verteilte Nord- und Südpole, die entweder als Dauermagnete ausgebildet oder einzelne Elektromagnete sein können.

Nach Kenntnis der Wirkungsweise der Ausführung, wie sie in Fig. 1 dargestellt wird, ist es ohne weiteres verständlich, daß der Teil 27 bei Überschreiten eines gewissen Druckes, den die Spindel ausübt, sowohl die Spindelmutter als auch das auf ihr unverschieblich und undrehbar befestigte Magnetsystem auf der Scheibe 27 aus der Mittelstellung entweder nach rechts oder links, je nach der Bewegungsrichtung der Spindel, auswandert.

Wandert aber die Scheibe mit den auf ihr befindlichen Magneten aus, dann wird damit der Kraftschluß zwischen dem aus den Teilen 14, 22 und dem Magnetsystem 23 gebildeten Körper, der ja mit dem Rotor in der vorbeschriebenen Weise gekuppelt ist, geschwächt. Durch diese Schwächung des Kraftschlusses wird auch das übertragene Drehmoment vom Motor über das System 14, 23 auf die Scheibe 27 kleiner. Wandert die Scheibe 27 durch den Gegendruck in die äußerste rechte oder linke Stellung aus, dann ist das übertragene Drehmoment auf seinem geringsten Wert, und der antreibende Elektromotor nimmt dementsprechend eine geringe Leistung auf.

Sollte der Gegendruck durch irgendwelche Ursachen verschwinden, dann wird die Scheibe 27 wieder in ihre Mittelstellung gezogen, und die Spindel arbeitet wieder mit ihrem vollen Druck. Durch diese Anordnung gemäß F i g. 2 erhält man also eine druckelastische Spindel, die nicht erforderlich macht, daß nach Erreichen des Höchstdruckes der Motor abgschaltet werden muß, sondern der Motor kann frei durchlaufen, weil die über das Magnetsystem übertragenen Drehmomente in beiden Drehrichtungen dann, wenn der Gegendruck zu groß wird, entsprechend sich so verringern, daß der Motor nicht mehr unter seiner normalen Last läuft, infolgedessen also durchlaufen kann. Bei dieser Anordnung würde sich auch die in Fig. 1 dargestellte Magnetbremse 30, 31 mit der Scheibe 29 und das Kontaktpaar 35 erübrigen.

Im übrigen besteht auch bei dieser Anordnung die Möglichkeit, die Scheibe 27 und den Körper 23 miteinander zu verzahnen. Diese Verzahnung kann ebenfalls wieder mit reichlichem Spiel erfolgen und bewirkt, daß nunmehr die auf dem Außen- und Innenumfang beider Teile angeordneten Magnete schwächer gehalten werden könnten, da in dieser Anordnung das Drehmoment durch die lose Verzahnung übertragen wird. Da sich bei Stillstand der Spindelstange die innere Scheibe 27 infolge der sich verschiebenden Spindelmutter aus dieser Verzahnung in axialer Richtung herausschiebt, wird die Verzahnung dieser beiden Teile zweckmäßig so ausgebildet, daß sie ein leichtes Abgleiten der Zähne voneinander bewirkt, indem beispielsweise die Zähne der Scheibe 27 ballig ausgeführt werden, wogegen die Innenverzahnung des Körpers 23 gerade Flanken besitzt (ballig und gerade in axialer Richtung gesehen). Es ist auch möglich, beispielsweise statt der Innenverzahnung im Körper 23 Gleitkugeln vorzusehen, wie sie bereits als Teil 32 in der Nut 33 laufend dargestellt sind.

In der F i g. 3 ist schließlich ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt, das ebenfalls nicht auf die Anwendung von zwei entgegengesetzt sperrenden Freiläufen angewiesen ist. In dieser Ausführungsform ist ebenfalls wieder nur eine Scheibe 27 vorgesehen, die mit der Spindelmutter beispielsweise über Sicherungsringe unverschieblich und unverdrehbar verbunden ist. Diese Scheibe 27 trägt im Gegensatz zur Scheibe in der F i g. 2 jetzt auf dem Umfang verteilte Magnete, die sowohl Dauermagnete sein können als auch Elektromagnete, denn es ist ohne weiteres denkbar, dieser sich drehenden Scheibe über entsprechende Schleifringe den erforderlichen Gleichstrom zuzuführen. Diese an sich mögliche und bekannte Ausführungsform der Zuführung von

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Strom zu einem rotierenden Körper ist in der F i g. 3 der Einfachheit halber nicht gezeichnet. Es ist auch möglich, diese Scheibe 27 nur aus Weicheisen herzustellen und die Magnete in den Teilen 14 unterzubringen. Auch diese Magnete können entweder Dauermagnete oder elektromagnetisch erregte Magnete sein, wobei auch hier wieder über besondere Schleifringe der Strom zugeführt werden muß, was ebenfalls nicht eingezeichnet ist.

Die Übertragung des Drehmomentes des angekuppelten Motors an die Teile 14, 22 auf die Spindel über die Spindelmutter geschieht ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 durch die Haftkraft der Scheibe 27 an den Körper 14, wobei einer von beiden das Magnetsystem trägt. Ebenso wie in der Anordnung der F i g. 1 wird auch hier in der F i g. 3 erreicht, daß bei Überschreiten eines gewissen Gegendruckes die Spindel selbst zum Stillstand kommt und die Spindelmutter sich in Längsrichtung zurückbewegt, wobei die Scheibe 27 von dem Teil 14 abgerissen wird. Wird im gleichen Moment durch die Längsbewegung der Spindehnutter das Kontaktpaar 35 wie in der F i g. 1 geöffnet, dann wird durch das sich öffnende Kontaktpaar in der ebenfalls vorbeschriebenen Weise der Motor im gleichen Augenblick stromlos. Der nunmehr leer auslaufende Motor wird zum Stillstand kommen, wenn die abgerissene Eisenscheibe 27 gegen das andere Teil 14 anläuft. Infolge der ziemlich hohen Übersetzung zwischen der Motordrehzahl und der Geschwindigkeit der Spindelbewegung verliert der Motor inzwischen so viel an seiner Drehzahl, daß sich die Bewegung der Scheibe 27 verlangsamt und nicht mehr mit voller Geschwindigkeit gegen das gegenüberliegende Teil 14 aufläuft. Es ist also nicht notwendig, hier noch eine besondere, den Verschluß vermindernde Bremse anzuordnen.

Diese Ausbildungsform gemäß F i g. 3 eignet sich insbesondere für Motoren mit geringerer Schwungkraft und kleinerer Leistung, d. h. also für Verschiebevorrichtungen der geschilderten Art mit niedrigen Drücken, Ebenso wie bei den beiden vorbeschriebenen Ausführungen ist es auch in der Ausführung gemäß Fig. 3 möglich, die Eisenscheibe27 und die Scheiben 14 mit einer Verzahnung auszuführen, wie bereits für Fig. 1 beschrieben.

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Elektromotorische Verstellvorrichtung, bei der die Drehbewegung des Rotors eines in einer bestimmten Drehrichtung angetriebenen Elektromotors in eine axiale geradlinige Schub- oder Zugbewegung einer gegen Drehung gesicherten Spindel umgewandelt wird, die mit einer durch den Elektromotor betätigten Spindelmutter zusammenwirkt und mit einer auf die Spindelmutter einwirkenden Magnetbremse, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Gehäuses (1) dem Elektromotor einerseits eine auf die Spindehnutter (11) einwirkende und in bezug auf den Höchstdruck oder -zug einstell- und bzw. regelbare Kupplungsmagnetanordnung (21, 23, 24, 24 a) als baulich für sich selbständige, vorzugsweise in Scheibenbauweise ausgebildete Baueinheit axial vorgeordnet ist und daß sich andererseits an diese Kupplungsmagnetanordnung in axialer Richtung die ebenfalls eine besondere Baueinheit darstellende Magnetbremse (29, 30, 31) anschließt.

2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spindehnutter gleichachsig mit dem Rotor vor diesem angeordnet ist, sich bis in den Bereich des dem Rotor gegenüberliegenden Gehäusedeckels erstreckt und hierin gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindehnutter (11) auf ihrem Umfang den oder die Spindel,-mutter-Antriebskörper (24, 24a, 25, 25 a, 26, 27, 27 a, 27 b) trägt, die hierauf mit der Spindelmutter auf Mitnahme kuppelbar und/oder fest auf dieser vorgesehen sind.

3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) auf jeder Stirnseite je einen Hohlflansch (5, 7, 28) aufweist, die durch den Rotor (3) in axialer Richtung durchsetzende Befestigungsbolzen (4) miteinander verbunden und rotorstirnseitig zentriert sind, wobei der eine Hohlfiansch (7) innerhalb des rotorseitigen Gehäusedeckels (9) gelagert ist, während der andere Hohlflansch (28) als Steckkupplung (28 a) ausgebildet ist, wobei beide Hohlflansche im Sinne einer Axialsicherung des Rotors kugelgelagert sind, und daß schließlich der Rotor einen den Durchmesser der Verstellspindel (18, 18 a) nur geringfügig überschreitenden unbearbeiteten Innendurchlaß aufweist.

4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kraftübertragung zwischen Rotor (3) und Spindehnutter (11) bewirkende Kupplungsmagnetanordnung (14, 14 a, 21, 22 und 23) als innerhalb eines vom Motor getrennten, zweiteiligen Gehäuses vorgesehener rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist, der einen Magnet (23) trägt, der rotorseitig Steckmittel (28 a) besitzt, die mit den Steckkupplungsmitteln des Hohlflansches (28) zusammenwirken, wobei der Kraftübertragungskörper aus zwei im Gehäuse gelagerten Endscheiben (14, 14 a) und einer gleichzeitig den Magnet bildenden Mittelscheibe (21) besteht, die untereinander durch Abstandsbolzen (22) verbunden sind.

5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (21) aus gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Dauermagneten (23) gebildet ist.

6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (21) und die Scheiben (24, 24 a) auf ihrem gegenüberliegenden Umfang mit gleichmäßig verteilten Erhöhungen und Vertiefungen etwa nach Art einer radialen Verzahnung versehen ist.

7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Mittelscheibe (21) auf der Spindehnutter (11) je ein jeweils nur in einer Richtung Drehmomente übertragendes Freilaufgetriebe (25, 25 α) axial gesichert vorgesehen ist, wobei jeder Freilauf eine rotationssymmetrische Eisenscheibe (24, 24 a) trägt, deren Abstand untereinander derart bemessen ist, daß eine Eisenscheibe (24 oder 24 a) mit der Mittelscheibe zusammenwirkt, während die andere Scheibe (24 a oder 24) mit Abstand axial vor dieser angeordnet ist, und dabei das axiale Spiel der Spindelmutter bestimmbar ist,

indem die Eisensoheiben beim Anschlagen an die Mittelscheibe jeweils den Anschlag und die Begrenzung des Weges der Spindelmutter ergeben, und wobei schließlich diese Eisenscheiben auf ihrer der Mittelscheibe zugekehrten Fläche gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Erhöhungen und Vertiefungen nach Art einer Radialverzahnung besitzen, die mit einer entsprechenden Verzahnung der Mittelscheibe zusammenwirken.

8. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haft- bzw. Haltekraft des Ringmagneten (23) z. B. durch automatische Steuerung der Erregerstromstärke, vornehmlich durch die Stromstärke des Elektromotors veränderbar ist.

9. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindelmutter (11) im Bereich des sich an die Kupplungsmagnetanordnung (14, 14 a) anschließenden Ge- ao häuseteiles eine auf Mitnahme mit der Mutter gekuppelte und axial gesicherte Eisenscheibe (29) vorgesehen ist, die mit einem ebenfalls in diesem Bereich angeordneten, im Gehäuse in Kugeln (32) längsbeweglichen und durch Druckfedern (24) in seiner Ruhelage gehaltenen Magnetring (30) zusammenwirkt, wobei sowohl die Eisenscheibe als auch der Magnetring zum gegenseitigen Zusammenwirken auf einander zugekehrten Seiten auf dem Umfang verteilte Erhöhungen und Vertiefungen nach Art einer Radialverzahnung aufweisen.

10. Verstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetring (30) als zweckmäßig durch Gleichstrom erregte Magnetbremse (31) ausgebildet ist, deren Erregerstrom bei Ausschaltung des Motors einschaltbar ist, wobei zur Ausschaltung des Motorstromes ein axialer Ringkragen (35 a) der Eisenscheibe (29) mit einem Schalter (35) zusammenwirkt, der gleichzeitig den Gleichstrom für den Bremsmagnet einschaltet.

11. Verstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedliche Erregung des Ringmagnets (23) sowohl für die Hin- als auch für die Herbewegung unterschiedliche Kraft vorbestimmbar ist.

12. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines Ringmagnets (23) auf dem Umfang verteilte Nord-Süd-Pole eines Permanentmagnets vorgesehen sind.

13. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Kupplungsmagnetanordnung derart, daß auf der Spindelmutter (11) mit dieser auf Mitnahme gekuppelt und axial gesichert eine ringförmige Eisenscheibe (27) vorgesehen ist, die auf ihrem Umfang verteilt abwechselnd Nordpole (23) und Südpole (24) eines Permanentmagnets aufweist, wobei gegebenenfalls an Stelle der Permanentmagnete auf dem äußeren Magnetring z. B. über Schleifring fremderregte Gleichstrommagnete vorsehbar sind und wobei schließlich gegebenenfalls die Eisenscheibe (27) auf ihrem äußeren Umfang und der Magnetring auf seiner Innenseite eine Verzahnung besitzt, die mit Spiel ineinandergreifen, indem einer der Zahnkränze eine ballige und der andere eine gerade Rankenform besitzt.

14. Verstellvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des balligen Zahnkranzes zur Verminderung der Reibung zwischen den Zahnkränzen eine Kugelführung vorgesehen ist, wobei die Kugeln in entsprechenden Führungen die Rolle eines Zahnkranzes bilden.

15. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der rotationssymmetrischen Kupplungsmagnetanordnung lediglich ein aus zwei rotationssymmetrischen Eisenscheiben (14) zusammengesetzter Körper gebildet ist, die durch Abstandsbolzen (22) untereinander unverrückbar gehalten sind.

16. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der auf der Spindelmutter (11) fest angebrachten Eisenscheibe (27) gleichmäßig auf dem Umfang dieser Scheibe (14) verteilte Dauermagnete angeordnet sind, wobei die zwei Scheiben (14) auf ihrer Innenseite eine Verzahnung aufweisen, während die feste Scheibe auf der Spindelmutter eine korrespondierende Verzahnung besitzt.

17. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Eisenscheiben (14) der rotationssymmetrischen Kupplungsmagnetanordnung derart bemessen ist, daß beim Überschreiten der Haftkraft der Eisenscheibe (27) mit Permanentmagneten an eine der Eisenscheiben (14) und bei der erwirkten Verschiebung der Spindehnuttern (11) und gleichzeitiger Kontaktbetätigung ein Ausschalten des Motors ebenso bewirkt wird wie übersetzt auf die Spindelsteigung und Längsbewegung der Eisenscheibe ein langsames Anlaufen an die entgegengesetzte Eisenscheibe (14).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 013 767;
britische Patentschrift Nr. 843 891;
USA.-Patentschrift Nr. 2 366 739.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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