DE1216058B

DE1216058B - Rolling ring drive for converting a rotating movement into a reciprocating movement

Info

Publication number: DE1216058B
Application number: DEST16342A
Authority: DE
Inventors: Carl-Bruno Strandgren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-03-31
Filing date: 1960-03-28
Publication date: 1966-05-05

Description

Rollringgetriebe zur Umwandlung einer drehenden in eine hin- und hergehende Bewegung Die Erfindung bezieht sich auf ein Rollringgetriebe zur Umwandlung einer drehenden in eine hin- und hergehende Bewegung mit einer in mindestens einem Ring abrollenden rotierenden Welle, wobei der Ring um seinen durch den Abrollpunkt zwischen Ring und Welle gehenden Durchmesser drehbar ist.Rolling ring drive for converting a rotating into a reciprocating one Movement The invention relates to a rolling ring drive for converting a rotating in a reciprocating motion with one in at least one ring rolling rotating shaft, with the ring around its through the rolling point between Ring and shaft going diameter is rotatable.

Derartige Rollringgetriebe sind bereits bekannt und finden bei den verschiedensten Maschinenarten, beispielsweise an Werkzeugmaschinen, Textilmaschinen u. dgl. Verwendung; insbesondere dienen derartige Rollringgetriebe auch als stufenlos regelbare Vorschubvorrichtungen.Such rolling ring drives are already known and can be found in the various types of machines, for example on machine tools, textile machines and the like use; In particular, such rolling ring drives are also used as continuously variable adjustable feed devices.

Bei diesen bisher bekannten Rollringgetrieben hängt jedoch die zu übertragende Schubkraft bei gegebenem Reibungskoeffizienten zwischen Ring und Welle allein von der Kraft ab, mit der die Ringe radial gegen die Welle gedrückt werden. Diese Kraft kann jedoch im allgemeinen nicht sehr groß gewählt werden, wenn man nicht unter Inkaufnahme eines großen Vorrichtungsaufwandes besonders stabile Drucklager vorsieht.In these previously known rolling ring drives, however, depends on Transferring thrust for a given coefficient of friction between ring and shaft solely on the force with which the rings are pressed radially against the shaft. In general, however, this force cannot be selected to be very large if one not particularly stable thrust bearings at the expense of a large amount of equipment provides.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Rollringgetriebe derart zu verbessern, daß bei gleichen, im Ruhezustand der Maschine auf die Welle bzw. die Ringe wirkenden Kräften die erzielbare Schubkraft wesentlich größer ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Rollringgetriebe nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Ring außerdem mit seinem Lager in einer durch die Achse der Welle und den Abrollpunkt zwischen Ring und Welle gehenden Ebene um eine erste oder um eine zweite von zwei beiderseits der den Abrollpunkt enthaltenden diametralen Ebene gelegenen Schwenkachsen schwenkbar ist, wobei die Resultierende der auf den Ring ausgeübten Kräfte kleiner als die durch den Reibungswinkel zwischen Ring und Welle bestimmte Reibungskraft bleibt und die erwähnte Schwenkbewegung durch eine axiale Verschiebung der Welle erzeugt wird, wodurch die Welle eingeklemmt und der Axialverschiebung entgegengewirkt wird.The invention is based on the object of this known rolling ring drive to improve so that at the same, when the machine is at rest on the shaft or the forces acting on the rings, the achievable thrust is much greater. To solve this problem, the rolling ring drive according to the invention is characterized in that that the ring also with its bearing in a through the axis of the shaft and the Roll-off point between ring and shaft around a first or around a second plane of two located on either side of the diametrical plane containing the roll-off point Pivot axes is pivotable, the resultant being exerted on the ring Forces smaller than those determined by the angle of friction between ring and shaft Frictional force remains and the mentioned pivoting movement by an axial displacement the shaft is generated, thereby pinching the shaft and causing axial displacement is counteracted.

Dadurch wird erreicht, daß die.Andrückkraft auf die rotierende Welle durch die zusätzliche Verschwenkung der Ringe und die dadurch erzeugte Einklemmung der Welle verstärkt wird.This ensures that the pressing force on the rotating shaft by the additional pivoting of the rings and the resulting entrapment the wave is amplified.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Getriebes im Längsschnitt, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-I1 nach F i g. 1, F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2, F i g. 4, 5 und 6 die Wirkungsweise der Vorrichtung veranschaulichende Darstellungen der Welle und der diese führenden Ringe, F i g. 7 die Teilansicht einer zweiten Ausführungsform im Schnitt, F i g. 8 die Teilansicht einer dritten Ausführungsform im Schnitt, R i g. 9 die Teilansicht einer vierten Ausführungsform im Schnitt, F i g. 10 und 11 zwei Gesamtansichten einer an einer Werkzeugmaschine montierten Vorrichtung nach der Erfindung und F i g. 12 ein Diagramm der an der Vorrichtung angreifenden Kräfte.The invention is based on the drawings of several exemplary embodiments explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a first embodiment of the transmission in longitudinal section, F i g. 2 shows a section along the line II-I1 according to FIG. 1, Fig. 3 a perspective Partial view of the device according to FIGS. 1 and 2, FIG. 4, 5 and 6 the mode of operation the device illustrative representations of the shaft and these leading Rings, F i g. 7 shows the partial view of a second embodiment in section, FIG. 8 shows the partial view of a third embodiment in section, R i g. 9 the partial view a fourth embodiment in section, FIG. 10 and 11 two overall views a device according to the invention mounted on a machine tool, and F i g. 12 is a diagram of the forces acting on the device.

Nach den F i g. 1, 2 und 3 weist die Vorrichtung eine drehbare Welle 1 auf, die in drei in einem Gehäuse angeordneten Kugellagern 2, 3 und 4 geführt ist. Jede der inneren Wälzbahnen 6 der Kugellager bildet eine öffnung, in der ein Ring 7 mit einem Durchmesser R befestigt ist, der größer als der Außendurchmesser r der Welle 1 ist. Das mittlere Kugellager 3 ist gegenüber den beiden anderen Lagern etwas versetzt, derart, daß die Welle 1 zwischen drei Punkten eingespannt ist. Die auf jeden Ring 7 wirkende resultierende Kraft R' wird, wie später an Hand der F i g. 12 noch näher erläutert, durch Anziehen der Schrauben 30 eingestellt. Während einer Umdrehung läuft die Welle 1 daher in den Kugellagern und nimmt dabei die Ringe mit. Mit o ist der Reibungswinkel bezeichnet, der bei Längsverschiebung der Welle zwischen dieser und einem der Ringe 7 auftritt.According to the F i g. 1, 2 and 3, the device has a rotatable shaft 1, which is guided in three ball bearings 2, 3 and 4 arranged in a housing is. Each of the inner rolling tracks 6 of the ball bearings forms an opening in which a Ring 7 is attached with a diameter R which is greater than the outer diameter r of wave 1 is. The middle ball bearing 3 is opposite the other two bearings slightly offset, so that the shaft 1 is clamped between three points. the The resultant force R 'acting on each ring 7 is, as will be seen later with reference to F. i g. 12 explained in more detail, set by tightening the screws 30. While one revolution, the shaft 1 therefore runs in the ball bearings and takes with the rings. With o the angle of friction is referred to, that in the case of longitudinal displacement the shaft between this and one of the rings 7 occurs.

Die äußere Wälzbahn 8 jedes Kugellagers liegt in einer halbkreisförmigen Ausnehmung einer Halterung 9, die über zwei als Schwenkachsen dienende Zylinder 10 auf einem drehbar im Gehäuse 5 gelagerten Teil 12 ruht. Die. Gegenflächen für die Zylinder 10 werden von den Stirnflächen 11 der Lagerteile 12 gebildet und sind senkrecht zu einer Ebene orientiert, die durch die drei Berührungspunkte der Welle 1 mit den Ringen 7 verläuft. Die Zylinder 10 liegen in auf den Gegenflächen 11 eingelassenen Nuten, die zueinander und zu einer durch den Ring 7 gehenden Ebene parallel orientiert sind.The outer rolling track 8 of each ball bearing lies in a semicircular Recess of a holder 9, the cylinder serving as pivot axes via two 10 rests on a part 12 rotatably mounted in the housing 5. The. Mating surfaces for the cylinders 10 are formed by the end faces 11 of the bearing parts 12 and are oriented perpendicular to a plane passing through the three points of contact of the shaft 1 runs with the rings 7. The cylinders 10 are recessed on the mating surfaces 11 Grooves which are oriented parallel to one another and to a plane passing through the ring 7 are.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß jede Halterung 9 und damit der betreffende Ring 7 um den einen oder den anderen der beiden Zylinder 10-verschwenkbar ist. Mit ß ist der Winkel des Berührungsbogens des Abrollpunkts auf den Zylindern 10 bezeichnet.This arrangement ensures that each holder 9 and thus the relevant ring 7 can be pivoted about one or the other of the two cylinders 10 is. With ß is the angle of the contact arc of the roll-off point on the cylinders 10 designated.

Das Lagerteil 12 bildet einen zu den Gegenflächen 11 senkrecht orientierten und mittels eines Kugellagers 13 in einer Ausnehmung des Gehäuses 5 gelagerten zylindrischen Körper. Mit Hilfe eines Betätigungshebels 14, dessen Bewegung durch zwei einstellbare Anschläge 15 begrenzt ist, lassen sich über die weiteren Hebel 16 und 17 die Lagerteile 12 um senkrecht zur Welle 1 orientierte Achsen, wie auf F i g. 3 durch Doppelpfeile angedeutet, drehen, wobei sich jeweils die beiden äußeren Lagerteile 12 in entgegengesetzter Richtung zum mittleren Lagerteil 12 bewegen und sich bei dieser Drehung die Winkelstellung der Ringe 7 in bezug auf die Welle 1 ändert.The bearing part 12 forms a perpendicular to the mating surfaces 11 and by means of a ball bearing 13 mounted in a recess of the housing 5 cylindrical Body. With the help of an operating lever 14, the movement of which is adjustable by two Stops 15 is limited, the bearing parts can be via the further levers 16 and 17 12 about axes oriented perpendicular to the shaft 1, as shown in FIG. 3 by double arrows indicated, rotate, with each of the two outer bearing parts 12 in opposite directions Move towards the middle bearing part 12 and the angular position during this rotation the rings 7 with respect to the shaft 1 changes.

Da sich die Welle 1 gegenüber dem Gehäuse 5 dreht, rollt sie in den Ringen 7, nimmt dabei die Kugellager mit und verschiebt sich mehr oder weniger schnell in Abhängigkeit von der Neigung der Kugellager in der einen oder anderen Richtung. In der Darstellung nach F i g. 4 beträgt die Axialgeschwindigkeit der Welle null, während die Welle in den Darstellungen nach F i g. 5 bzw. nach F i g. 6 einen axialen Vorschub in Richtung des Pfeiles f 1 bzw. f 2 erfährt. Die Geschwindigkeit der axialen Verschiebung kann somit innerhalb eines maximalen Winkels a eingestellt werden, um den sich die Kugellager mit ihren Halterungen verschwenden lassen.Since the shaft 1 rotates relative to the housing 5, it rolls into the Rings 7, takes the ball bearings with it and moves more or less quickly depending on the inclination of the ball bearings in one direction or the other. In the illustration according to FIG. 4 the axial speed of the shaft is zero, while the wave in the representations according to FIG. 5 or according to FIG. 6 an axial Feed in the direction of arrow f 1 or f 2 is experienced. The speed of the axial Displacement can thus be set within a maximum angle a, around which the ball bearings with their brackets can be wasted.

Die Oberfläche der Welle 1 ist vorzugsweise gehärtet, so daß elastische Deformationen infolge der erhöhten radialen Drucke, denen die Welle ausgesetzt ist, vermieden werden. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die beiden Durchmesser r der Welle und R der Ringe 7 so weit als möglich einander genähert werden und wenn der Querschnitt der Ringe 7 verhältnismäßig groß gemacht wird.The surface of the shaft 1 is preferably hardened so that elastic Deformations due to the increased radial pressures to which the shaft is subjected, be avoided. Particularly favorable conditions arise when the two Diameter r of the shaft and R of the rings 7 approached each other as closely as possible and when the cross section of the rings 7 is made relatively large.

Auf F i g. 12 sind die auf die Welle bzw. die Ringe wirkenden Kräfte schematisch dargestellt. Da die Welle bei ihrer Vorschubbewegung einer axialen Kraft Fa ausgesetzt ist, setzt sich die resultierende Kraft R' aus dieser Axialkraft Fa plus der radial auf die Welle wirkenden Kraft zusammen, welche, wie erwähnt, durch das Anziehen der Schrauben 30 nach F i g. 1 vorgebbar ist. Diese resultierende Kraft R' bildet mit der Radialkraft P einen Winkel O. Die Bedingung, unter der kein Schlupf zwischen Welle und Ringen auftritt, ist durch die Ungleichung O < o gegeben, wobei o der_ bereits erwähnte Reibungswinkel ist.On F i g. 12 are the forces acting on the shaft or the rings shown schematically. Since the shaft is subject to an axial force during its advance movement Fa is exposed, the resulting force R 'is made up of this axial force Fa plus the force acting radially on the shaft, which, as mentioned, by the tightening of the screws 30 according to FIG. 1 can be specified. This resulting force R 'forms an angle O with the radial force P. The condition under which no slip occurs between shaft and rings is given by the inequality O <o, where o is the angle of friction already mentioned.

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann nimmt die Welle die Ringe 7 mit, was eine sehr kleine Verschwenkung der Halterungen 9 um die betreffenden, als Schwenkachsen dienenden Zylinder 10 zur Folge hat. Das durch diese Verschwenkung erzeugte Drehmoment sucht die Welle gegen die Ringe 7 zu verklemmen und verhindert damit ein axiales Gleiten der Welle relativ zu den Ringen 7. Die Welle erfährt also bei ihrer Rotation lediglich eine genau durch den eingestellten Winkel a (F i g. 6) der Verschwendung der Ringe bestimmte Vorschubbewegung.If this condition is met, then the shaft takes the rings 7 with what a very small pivoting of the brackets 9 to the relevant, as Swivel axes serving cylinder 10 has the consequence. That through this pivoting The torque generated seeks to jam the shaft against the rings 7 and prevents it thus an axial sliding of the shaft relative to the rings 7. The shaft thus experiences when it rotates, only a precisely defined angle a (F i g. 6) the waste of the rings in advance.

Bei dem in F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Zylinder durch eine Stange 18 von quadratischem Querschnitt ersetzt, deren Kanten 19 und 20 die Schwenkachsen bilden. Um diese Bewegung möglich zu machen, ist die Stange mit geringem Spiel im Lagerteil 12 angeordnet.In the case of the one shown in FIG. 7 shown are the two Cylinder replaced by a rod 18 of square cross-section, the edges of which 19 and 20 form the pivot axes. To make this movement possible, that is Rod arranged with little play in the bearing part 12.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 zeigt zwei Stangen 21 von rechteckigem Querschnitt, die mit Spiel in Nuten im Lagerteil 12 und der Halterung 9 angeordnet sind. Eine Axialbewegung der Welle verursacht eine Schwingung der beiden Stangen um ihre Kanten 22 und 23, durch die wiederum die Halterung in Querrichtung geneigt wird. Der Berührungspunkt des Ringes 6 wandert daher um eine Achse, die der Diagonalen durch den Querschnitt der Stangen entspricht.The embodiment according to FIG. 8 shows two bars 21 of rectangular Cross-section arranged with play in grooves in the bearing part 12 and the bracket 9 are. Axial movement of the shaft causes the two rods to vibrate around their edges 22 and 23, which in turn incline the bracket in the transverse direction will. The point of contact of the ring 6 therefore moves around an axis, that of the diagonal by the cross-section of the rods.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 schließlich besteht die Halterung aus den Backen 31, die das Kugellager mittels Schrauben 32 einklemmen. Die Halterung schwingt auf den Stangen 33, von denen jeweils eine Fläche als Schneide ausgebildet ist.In the embodiment according to FIG. 9 finally there is the bracket from the jaws 31, which clamp the ball bearing by means of screws 32. The bracket oscillates on the rods 33, each of which has a surface formed as a cutting edge is.

In F i g. 10 ist eine Werkzeugmaschine abgebildet, deren beweglicher Tisch 24 das Gehäuse 5 trägt und deren Rahmen 25 mit den Lagern versehen ist, in denen die Welle 1 drehbar, jedoch axial fest ruht. In F i g. 11 ist das Gehäuse 5 in zwei Lagern des Rahmens 25 drehbar angebracht, und die Welle 1 ist fest mit dem Maschinentisch verbunden. Ein am Gehäuse befestigtes Zahnrad 27 überträgt die Drehbewegung, während die Regelung des Hebels 14 mit Hilfe einer genuteten Muffe 28 erfolgt, welche in Axialrichtung beweglich und von einem Hebel 29 betätigt wird.In Fig. 10 shows a machine tool whose movable Table 24 carries the housing 5 and the frame 25 of which is provided with the bearings, in which the shaft 1 rotates, but rests axially fixed. In Fig. 11 is the housing 5 rotatably mounted in two bearings of the frame 25, and the shaft 1 is fixed with connected to the machine table. A gear 27 attached to the housing transmits the Rotational movement while regulating the lever 14 by means of a grooved sleeve 28 takes place, which is movable in the axial direction and actuated by a lever 29.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Vorrichtung kann z. B. mehr oder weniger als drei mit Ringen versehene Lager aufweisen. Im Falle, daß nur ein oder zwei Lager verwendet werden, sind die auf die Welle und die Lager wirkenden Belastungen jedoch recht beträchtlich. Die Kugellager können auch durch herkömmliche Wälzlager ersetzt werden.The invention is of course not limited to that in the drawing illustrated embodiments limited. The device can e.g. B. more or Have fewer than three ringed bearings. In the event that only one or two bearings are used are the loads on the shaft and bearings but quite considerable. The ball bearings can also be replaced by conventional roller bearings be replaced.

Claims

Claims: 1. Rolling ring drive for converting a rotating in a reciprocating motion with a rolling in at least one ring rotating shaft, with the ring around its through the rolling point between ring and shaft going diameter is rotatable, d a d u r c h characterized that the Ring (7) also with its bearing (2, 3, 4) in one through the axis of the shaft (1) and the rolling point between the ring and the shaft the a first or a second of two on either side of the one containing the roll-off point pivot axes located in the diametrical plane (10; 19, 20; 22, 23; cutting of the parts 33) is pivotable, the resultant (R according to FIG. 12) being on the ring The forces exerted are smaller than those caused by the angle of friction (g) between the ring and Shaft certain frictional force remains and the mentioned pivoting movement by a axial displacement of the shaft is generated, whereby the shaft is pinched and the Axial displacement is counteracted.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the bearing (2, 3, 4) for the ring (7) on a holder (9; 31, 32) is attached and that this holder is perpendicular to the one through the shaft axis and the rolling point of the ring and shaft has directed surface which, with the interposition of the pivot axes (10; 19, 20; 22, 23; 33) against a corresponding mating surface (11) of a bearing part (12 ) is pressed.

3. Transmission according to claims 1 and 2, characterized in that the two pivot axes are formed by two parallel cylinders (10) which in corresponding grooves on the opposing surfaces of the bracket (9) and bearing part (12) engage.

4. Transmission according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the two pivot axes are supported by a rod (18) of prismatic Cross-section are formed from the two edges (19, 20) said pivot axes form.

5. Transmission according to claims 1 and 2, characterized in that the two pivot axes by two parallel rods (21; 33) are formed by each of which has at least one edge (22, 23) serving as a cutting edge as a pivot axis having.

6. Transmission according to claim 1, characterized in that the ring (7) consists of a metal rod of round cross-section, which is in a corresponding Recess of the bearing (2, 3, 4) is arranged.

7. Transmission according to the claims 1 and 2, characterized in that the bearing is a ball bearing (2, 3, 4) whose inner roller track (6) receives the mentioned ring (7) and its outer roller track (8) is attached in the mentioned, pivotable holder (9; 31, 32). B.

transmission according to claims 1 and 2, characterized in that the bearing part (12), against which the aforementioned pivotable bracket (9; 31, 32) with the interposition of Pivot axes is pressed, for setting the desired feed in per se is rotatably arranged in a known manner (bearing 13) in the housing (5).

9. Gear after Claim 1, characterized in that the shaft (1) in a manner known per se is mounted in three rings (7), one of which is the shaft in a sense and the the other two pinch the shaft in the opposite direction.

10. Gearbox after Claim 1, characterized in that the shaft (1), is rotatably mounted in a frame (25), while the housing (5) rotatably in a relative to the frame movable table (24) is arranged.

11. Transmission according to claims 1 and 10, characterized in that the housing (5) comprises, in a manner known per se, a rotary drive device and a control device (14) for the advance during rotation. Considered publications: "Konstruktions", H. 10, 1956, pp. 423 to 428; »Rolling ring drive - a new machine element«.