DE3707658A1 - Kurvengetriebe zur umsetzung einer rotationsbewegung in eine geradlinige bewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurvengetriebe zur Umsetzung ei­ ner Rotationsbewegung in eine geradlinige Bewegung mit einer antriebsseitigen Welle, an der ein Antriebskurvenkörper ange­ ordnet ist, und mit einem abtriebsseitigen, geradlinig zwangs­ geführten Abtriebskurvenkörper, der mit dem Antriebskurvenkör­ per in ständiger Berührung steht, vorzugsweise für ein Täto­ wiergerät oder dergleichen feinmechanisches Gerät.

Bei vielen Geräten soll ein Werkzeug von einem Antriebs­ aggregat periodisch geradlinig hin- und herbewegt werden. Bei­ spielsweise bei einem Tatowiergerät die Nadel, bei einer Nähma­ schine die Nadel, bei einem Elektromesser die Messerschneiden. Von den meisten Antriebsaggregaten wird jedoch unmittelbar nur eine Rotationsbewegung zur Verfügung gestellt, insbesondere dann, wenn als Antriebsaggregat ein Elektromotor verwendet wer­ den soll, der kostengünstig und raumsparend herstellbar ist. Zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Antriebsaggregates in eine geradlinige Bewegung eines Werkzeuges ist daher ein Ge­ triebe notwendig. Die bekannten Getriebe sind aber mechanisch relativ kompliziert aufgebaut und benötigen, da sie vorbe­ stimmte Kräfte und Momente übertragen sollen und entsprechend ausgelegt sein müssen, relativ viel Raum, so daß sie unter Um­ ständen den größten Raumanteil eines Gerätes ausmachen. Zudem werden durch das Getriebe die Fertigungskosten unter Umständen unerwünscht hoch und der Wartungsbedarf des Gerätes nimmt zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kurvengetrie­ be der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches insbe­ sondere raumsparend ausbildbar ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Kurvenflächen beider Kurvenkörper jeweils Bereiche von Ku­ geloberflächen sind und daß die Kurvenflächen der Kurvenkör­ per, bezogen auf ihre Kugelmittelpunkte, exzentrisch zur Welle angeordnet sind.

Bei Rotation der Welle rotiert der Antriebskurvenkörper ex­ zentrisch, wobei der Abtriebskurvenkörper ständig in Anlage an dem Antriebskurvenkörper verbleibt und daher aufgrund der ex­ zentrischen Drehbewegung des Antriebskurvenkörpers periodisch aus seiner Position verdrängt wird. Dabei liegen die Kurvenkör­ per ständig gleitend oder wälzend aneinander an.

Die Bewegungsumsetzung- und übertragung ist bei dem erfin­ dungsgemäßen Kurvengetriebe mit Vorteil besonders einfach und raumsparend möglich, da lediglich die beiden Kurvenkörper als Getriebeglieder benötigt werden. Das erfindungsgemäße Kurvenge­ triebe ist dadurch auch besonders wartungsfreundlich. Der maxi­ male Hubweg des Abtriebskurvenkörpers wird durch die beiden Ra­ dien der beiden Kurvenkörper vorgegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Kurvengetriebe lassen sich beispiels­ weise Ventile steuern. Auch Greifwerkzeuge lassen sich in vor­ teilhafter Weise, gegebenenfalls über Hebelgestänge, zum Öff­ nen und Schließen betätigen, wobei aufgrund des geringen Raum­ bedarfs des erfindungsgemäßen Getriebes mit Vorteil auch an ei­ nen Einsatz des Getriebes in orthopädischen Prothesen gedacht werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Kur­ vengetriebes sind die beiden Kurvenkörper zueinander derart an­ geordnet, daß der Kugelmittelpunkt der Kurvenfläche des An­ triebskurvenkörpers bei maximalem Hub des Abtriebskurvenkör­ pers auf einer Linie mit der Bewegungsrichtung des Abtriebskur­ venkörpers liegt, so daß die beiden Radien der beiden Kurven­ körper für den maximalen Hub des Abtriebskurvenkörpers jeweils in ihrer vollen Ausdehnung ausgenutzt werden.

Vorzugsweise ist der Abtriebskurvenkörper in einem paßge­ nauen Führungsschacht zwangsgeführt und unterliegt einer Rück­ stellkraft in Richtung auf den Antriebskurvenkörper.

Mit Vorteil kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da die Kurvenkörper Kugelflächen aufweisen, der Führungskanal für den Abtriebskurvenkörper grundsätzlich in einem beliebigem Win­ kel zur Welle angeordnet sein. Es ist daher mit Vorteil sogar möglich, den Führungskanal nach einer Weiterbildung der Erfin­ dung schwenkbar anzuordnen. Außerdem ist es möglich, um die Welle herum mehrere Führungsschächte mit Abtriebskurvenkörpern anzuordnen.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Längsachse des Führungsschachtes parallelversetzt zur Längsach­ se der Welle angeordnet. Dies ist insbesondere bei weitgehend stabförmigen Geräten, wie zum Beispiel bei einem Tätowierge­ rät, von Vorteil, da die Welle des Antriebes in Gerätelängs­ richtung verlaufen kann und eine Übertragung der Bewegung bei gleichzeitiger Umsetzung der Rotationsbewegung in eine perio­ dische Hubbewegung ebenfalls in Gerätelängsrichtung möglich ist. Die Versetzung der Bewegungsrichtung des Abtriebskörpers zur Welle fällt dabei raummäßig kaum ins Gewicht, da sie ge­ ringer ist, als die Summe der beiden Radien der Kurvenkörper. Ein Tätowiergerät kann dadurch beispielsweise besonders schlank ausgebildet werden, so daß es etwa wie ein Schreibwerk­ zeug gehandhabt werden kann. Die auf den Abtriebskurvenkörper wirkende Rückstellkraft wird vorzugsweise von einer Rückstell­ feder bewirkt.

Bei einer bevorzugten Ausbildung ist der Abtriebskurvenkör­ per eine Kugel, weist also nicht nur Kugeloberflächenbereiche auf, und es liegen an dem Abtriebskurvenkörper abtriebsseitig Übertragungsglieder mit Kugelflächen, vorzugsweise weitere als Übertragungsglieder ausgebildete Kugeln, impulsübertragungsfä­ hig an. Genauso vorteilhaft, wie über Kugelflächen eine Bewe­ gung von dem Antriebskurvenkörper auf den Abtriebskurvenkörper übertragen wird, kann die Bewegung durch kugelförmige Übertra­ gungsglieder weitergeleitet werden, wobei mit Vorteil der Ge­ triebeabtrieb von dem Abtriebskurvenkörper über die Übertra­ gungsglieder auch in mehrere Abtriebszweige verzweigt werden kann.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung steht der Abtriebskurvenkörper mit einem Stößel in Wirkverbindung. Der Stößel kann dann beispielsweise direkt an einem zu bewegenden Werkzeug angreifen.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Antriebskurvenkörper über ein stirnseitig an der Welle an­ geordnetes Endstück an der Welle angeordnet ist. Auf diese Wei­ se ist eine einfachere Fertigung des Abtriebskurvenkörpers mög­ lich, da die Kugelkurvenflächen nicht unmittelbar an die Welle selbst angeformt werden müssen. Vorzugsweise ist das Endstück eine radial über die Welle vorstehende Scheibe, von der bei­ spielsweise stirnseitig eine Kugelkalotte vorragt.

Bei einer bevorzugten Ausbildung ist der Antriebskurvenkör­ per eine Kugel, die drehbar in dem Endstück eingebettet ist und aus dem Endstück vorragt. Bei seinen Umläufen um die Welle dreht sich der Antriebskurvenkörper mit Vorteil auch häufig un­ systematisch um seinen eigenen Mittelpunkt, so daß immer ande­ re Oberflächenbereiche des Antriebskörpers mit dem Abtriebskur­ venkörper in Berührung stehen und dadurch eine ungleichmäßige Abnutzung des Antriebskurvenkörpers, die zu Bewegungsunregelmä­ ßigkeiten führen könnte, vermieden wird. Aus dem gleichen Grun­ de ist in der Regel auch der Abtriebskurvenkörper drehbar gela­ gert.

Ausführungsbeispiele, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Kurvengetriebe mit kugelförmigen Kurvenkörpern, bei der die antriebsseitige Welle des Kurvengetrie­ bes parallelversetzt zur Bewegungsrichtung des Ab­ triebskurvenkörpers angeordnet ist, wobei der Ab­ triebskurvenkörper in seiner minimalen Hubstellung dargestellt ist,

Fig. 2 das Kurvengetriebe gemäß Fig. 1 mit dem Abtriebskur­ venkörper in seiner maximalen Hubstellung,

Fig. 3 ein Kurvengetriebe, bei dem die antriebsseitige Wel­ le und die Bewegungsrichtung des Abtriebskurvenkör­ pers in einem Winkel zueinander angeordnet sind, bei minimaler Hubstellung des Abtriebskurvenkör­ pers,

Fig. 4 das Kurvengetriebe gemäß Fig. 3 bei maximaler Hub­ stellung des Abtriebskurvenkörpers,

Fig. 5 ein Kurvengetriebe mit prinzipiell gleicher Anord­ nung wie das Kurvengetriebe gemäß Fig. 1 und mit dem Abtriebskurvenkörper nachgeschalteten kugelför­ migen Übertragungsgliedern bei minimaler Hubstel­ lung des Abtriebskurvenkörpers,

Fig. 6 das Kurvengetriebe gemäß Fig. 5 bei maximaler Hub­ stellung des Abtriebskurvenkörpers,

Fig. 7 ein Kurvengetriebe, welches prinzipiell dem Kurven­ getriebe gemäß den Fig. 5 und 6 gleicht, mit ei­ ner Verzweigung des Getriebeabtriebes bei minima­ ler Hubstellung,

Fig. 8 das Kurvengetriebe gemäß Fig. 7 bei maximaler Hubstellung und

Fig. 9 ein Tätowiergerät im Längsschnitt, welches ein Kur­ vengetriebe gemäß den Fig. 1 und 2 aufweist.

Fig. 1 zeigt ein Kurvengetriebe, welches antriebsseitig ei­ ne Welle 1 und abtriebsseitig einen Stößel 2 aufweist. Eine Übertragung und Umsetzung der Bewegung der Welle 1 auf den Stö­ ßel 2 erfolgt über einen an der Welle 1 über ein scheibenförmi­ ges Endstück 3 angeordneten, als Kugel ausgebildeten Antriebs­ kurvenkörper 4 und einen kugelförmigen, den losen Kopf des Stö­ ßels 2 bildenden Abtriebskurvenkörper 5, die ständig gleitend aneinanderliegen. Der Antriebskurvenkörper 4 ist in das End­ stück 3 eingebettet und kann sich um seinen Kugelmittelpunkt drehen. Der Abtriebskurvenkörper ist in einem paßgenauen Füh­ rungsschacht 6 zwangsgeführt und unterliegt einer Rückstell­ kraft in Richtung auf den Antriebskurvenkörper 4, die von ei­ ner im Führungsschacht 6 angeordneten Rückstellfeder 7 verur­ sacht wird.

In Fig. 1 ist der Abtriebskurvenkörper 5 in seiner minima­ len Hubstellung, also in seiner wellennächsten Stellung, ge­ zeigt.

Fig. 2 zeigt dasselbe Kurvengetriebe mit dem Abtriebskur­ venkörper 5 in seiner maximalen Hubstellung, bei der die Ku­ gelmittelpunkte der Kurvenkörper 4, 5 auf einer Linie mit der Bewegungsrichtung des Abtriebskurvenkörpers 5, nämlich der Mit­ telachse des Führungsschachtes 6, liegen.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kurven­ getriebes, bei dem der Antriebskurvenkörper 4 wellenseitig aus dem Endstück 3 vorragt. Der Führungsschacht 6 des Abtriebskur­ venkörpers 5 ist in einem spitzen Winkel zur Welle angeordnet und könnte beispielsweise auch um die Welle 1 schwenkbar ange­ ordnet sein.

Fig. 3 zeigt den Abtriebskurvenkörper 5 in seiner minima­ len Hubstellung.

In Fig. 4 ist der Abtriebskurvenkörper 5 in seiner maxima­ len Hubstellung gezeigt.

In den Fig. 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel ei­ nes Kurvengetriebes gezeigt, bei dem ein Abschnitt des Füh­ rungskanales 6 für das Abtriebskurvenstück 5 und die Welle 1 zueinander ähnlich angeordnet sind, wie in dem Kurvengetriebe gemäß den Fig. 1 und 2. In seinem weiteren Verlauf hat der Führungsschacht 6 jedoch mehrere Wendungen, um die die auf den Abtriebskurvenkörper 5 durch den Antriebskurvenkörper 4 wir­ kende Kraft mittels kugelförmigen Übertragungsgliedern 8 wei­ tergegeben und umgelenkt wird.

In Fig. 5 ist der Abtriebskurvenkörper 5 in seiner minima­ len Hubstellung dargestellt und in Fig. 6 in seiner maximalen Hubstellung.

Das in Fig. 7 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel ei­ nes Kurvengetriebes unterscheidet sich von dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Kurvengetriebe insbesondere dadurch, daß sich der Getriebeabtrieb verzweigt und die auf den Abtriebskur­ venkörper 5 wirkende Kraft gleichzeitig auf Übertragungsglie­ der 8 in Verteiler-Führungsschächten 11 unterschiedlicher Ab­ triebszweige übertragen wird. Die Übertragungsglieder 8 unter­ liegen Rückstellkräften, beispielsweise durch Rückstellfedern, die aber der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.

Fig. 8 zeigt das Kurvengetriebe gemäß Fig. 7 bei maximaler Hubstellung des Abtriebskurvenkörpers 5.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch ein Tätowiergerät, welches weitgehend stabförmig ausgebildet ist und aufgrund des Einsatzes eines Kurvengetriebes nach Art des Kurvengetriebes gemäß den Fig. 1 und 2 relativ schlank ausgebildet werden konnte.

Das Tätowiergerät weist ein Antriebsaggregat 9, vorzugswei­ se einen Elektromotor, auf. Von dem Antriebsaggregat 9 wird ei­ ne in einem Rillenkugellager 10 stabil gelagerte Welle 1 ange­ trieben, an der ein Endstück 3 angeordnet ist, in welchem ein Antriebskurvenkörper 4 eingebettet ist. An dem Antriebskurven­ körper 4 liegt ein Abtriebskurvenkörper 5 in einem Führungs­ schacht 6 an, der der Rückstellkraft einer Rückstellfeder 7 un­ terliegt. Die Bewegung des Abtriebskurvenkörpers 5 wird über einen Stößel 2 auf die Tätowiernadel übertragen.

Claims (14)

1. Kurvengetriebe zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine geradlinige Bewegung mit einer antriebsseitigen Welle, an der ein Antriebskurvenkörper angeordnet ist, und mit einem ab­ triebsseitigen, geradlinig zwangsgeführten Abtriebskurvenkör­ per, der mit dem Antriebskurvenkörper in ständiger Berührung steht, vorzugsweise für ein Tätowiergerät oder dergleichen feinmechanisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenflächen beider Kurvenkörper (4, 5) jeweils Berei­ che von Kugeloberflächen sind und daß die Kurvenflächen der Kurvenkörper (4), bezogen auf ihre Kugelmittelpunkte, exzen­ trisch zur Welle (1) angeordnet sind.

2. Kurvengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kurvenkörper (4, 5) zueinander derart angeordnet sind, daß der Kugelmittelpunkt der Kurvenfläche des Antriebs­ kurvenkörpers (4) bei maximalem Hub des Abtriebskurvenkörpers (5) auf einer Linie mit der Bewegungsrichtung des Abtriebskur­ venkörpers (5) liegt.

3. Kurvengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abtriebskurvenkörper (5) in einem paßgenau­ en Führungsschacht (6) zwangsgeführt ist und einer Rückstell­ kraft in Richtung auf den Antriebskurvenkörper (4) unterliegt.

4. Kurvengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschacht (6) in einem Winkel zur Welle (1) ange­ ordnet ist.

5. Kurvengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschacht (6) schwenkbar angeordnet ist.

6. Kurvengetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß um die Welle (1) herum mehrere Füh­ rungsschächte (6) mit Abtriebskurvenkörpern (5) angeordnet sind.

7. Kurvengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Führungsschachtes (6) parallelversetzt zur Längsachse der Welle (1) angeordnet ist.

8. Kurvengetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die auf den Abtriebskurvenkörper (5) wirkende Rückstellkraft von einer Rückstellfeder (7) herrührt.

9. Kurvengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebskurvenkörper (5) eine Kugel ist, an der abtriebsseitig Übertragungsglieder (8) mit Kugelflächen, vorzugsweise weitere als Übertragungsglieder (8) ausgebildete Kugeln, impulsübertragungsfähig anliegen.

10. Kurvengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Getriebeabtrieb von dem Abtriebskurvenkörper (5) über die Übertragungsglieder (8) in mehrere Abtriebszweige ver­ zweigt ist.

11. Kurvengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebskurvenkörper (5) mit einem Stößel (2) in Wirkverbindung steht.

12. Kurvengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskurvenkörper (4) über ein stirnseitig an der Welle (1) angeordnetes Endstück (3) an der Welle (1) angeordnet ist.

13. Kurvengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Endstück (3) eine radial über die Welle (1) vor­ stehende Scheibe ist.

14. Kurvengetriebe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Antriebskurvenkörper (4) eine Kugel ist, die drehbar in dem Endstück (3) eingebettet ist und aus dem Endstück (3) vorragt.