DE4105090A1

DE4105090A1 - Fuehrungseinrichtung fuer zusammengesetzte bewegungen

Info

Publication number: DE4105090A1
Application number: DE4105090A
Authority: DE
Inventors: Ken Yanagisawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1991-08-22
Anticipated expiration: 2011-02-20
Also published as: US5127281A; DE4105090C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung für zusammenge setzte Bewegungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In dem US-Patent 49 39 946 wird ein Beispiel einer herkömmlichen Führungseinrichtung für zusammengesetzte Bewegungen beschrieben. Diese herkömmliche Einrichtung weist eine Hauptwelle mit einem auf der äußeren Mantelfläche eingearbeiteten Spiralgewinde und eine das Spiralgewinde schneidende Keilnut in axialer Richtung, einen die Antriebswelle umschließenden und auf das Spiralgewinde aufgeschraubten Schraubenläufer, einen drehbaren, die Antriebs welle umschließenden und mit der Keilnut in Eingriff stehenden Nutläufer und zwei Motore zum Drehen des Schraubenläufers bzw. des Nutläufers auf. Die Antriebswelle kann in ihrer axialen und Dreh richtung durch ausgewähltes Ansteuern der Motore bewegt werden.

Dieses Gerät ist zur Bewegung der Antriebswelle hinreichend funk tionsfähig, hat jedoch den folgenden Nachteil. Das Gerät muß zwei Motore zum wahlweisen Drehen der beiden Läufer haben. Damit stei gen die Herstellungskosten, und es wird groß und schwer.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine preiswerte und kompakte Führungseinrichtung für zusammengesetzte Bewegungen be reitzustellen.

Um diese Aufgabe zu lösen, weist die erfindungsgemäße Lösung einen Aufbau gemäß Patentanspruch 1 auf. Mit diesem Aufbau kann die An triebskraft einer einzigen Antriebseinrichtung vom Schraubenläufer auf den Nutläufer oder umgekehrt übertragen oder die Übertragung durch die Kupplungseinrichtung unterbrochen werden. Damit können der Schraubenläufer und der Nutläufer durch eine einzige Antriebs einrichtung selektiv gedreht werden. Die Antriebskraft kann auf den Schraubenläufer und/oder den Nutläufer übertragen oder die Übertragung unterbrochen werden, so daß das Gerät durch nur eine Antriebseinrichtung betrieben werden kann. Ein teures Antriebsmit tel kann eingespart werden, und die Einrichtung wird sehr ökono misch. Die Kupplungseinrichtung kann in die Einrichtung integriert werden, so daß das Gerät leicht und kompakt werden kann. Die Steuerung einer einzelnen Antriebseinrichtung ist leichter als die Steuerung des herkömmlichen Gerätes, das zwei Antriebseinrichtun gen aufweist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Führungs einrichtung für zusammengesetzte Bewegungen einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung von vorn des Kupplungsteiles der Einrichtung,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung von vorn des Kupplungsteiles einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Darstellung des Kupplungstei les von der rechten Seite,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines anderen Beispieles eines spe ziellen Teils des Kupplungsteiles,

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Steuersystems,

Fig. 9 eine grafische Darstellung zur Kennzeichnung der Bezie hung zwischen der Ausgangsspannung eines Sensors und der Drehwinkelstellung einer drehbaren Scheibe,

Fig. 10 ein Flußdiagramm des Steuersystems,

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung von vorn eines Kupplungstei les einer dritten Ausführungsform und

Fig. 12 eine Draufsicht des Kupplungsteiles.

Ein erstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erklärt.

Fig. 1 zeigt eine Führungseinrichtung für zusammengesetzte Bewe gungen dieses Ausführungsbeispieles. Eine Kupplung 10 ist in einem Gehäuse 12 montiert. Ein (weiter unten beschriebener) Mechanismus zum Führen der zusammengesetzten Bewegung einer Antriebswelle 14 ist im Gehäuse 12 untergebracht. Werkzeuge etc. (nicht gezeigt) werden am rechten Ende der Antriebswelle 14 angebracht, und das Werkzeug kann um die Achse der Antriebswelle 14 gedreht und/oder in deren axiale Richtung bewegt werden. Ein Mitnehmer 16 zum Kennzeichnen der Position der Antriebswelle 14 ist am linken Ende der Antriebswelle 14 angebracht, und parallel zur Antriebswelle 14 ist eine Schiene 18, deren rechtes Ende an der Außenfläche des Gehäuses 12 befestigt ist, vorgesehen. Sensoren (Endschalter) 20, 22 und 24 sind auf der Schiene 18 befestigt. Der Sensor 20 ist vorgesehen, um den linken Totpunkt des Hubes der Antriebswelle 14 zu kennzeichnen, der Sensor 22 dient zur Kennzeichnung von deren Ruhestellung, und der Sensor 24 kennzeichnet den rechten Totpunkt der Welle. Es ist zu beachten, daß die Antriebswelle 14 durch Balgen 26 und 28 abgedeckt ist.

Ein Gleichstromservomotor 30 als Antriebsmittel ist an der rechten Seitenfläche des Getriebegehäuses 32 befestigt, das am Gehäuse 12 befestigt ist. Die Ausgangswelle 34 des Motors 30 ist in das Ge triebegehäuse 32 fortgesetzt, und ein Zahnrad 36 ist am vorderen Ende der Ausgangswelle 34 befestigt. Ein Zahnrad 40 ist an der linken Seitenfläche des Schraubenläufers 38, der eines der Teile des bekannten Führungsmechanismus für die Hauptwelle 14 ist, im Gehäuse 12 befestigt. Es ist zu beachten, daß die Antriebswelle 14 eine zentrale Bohrung des Zahnrades 40 ohne Berührung der inneren Mantelfläche dieser Bohrung durchstößt.

Ein Zahnriemen 42 steht im Eingriff mit den Zahnrädern 36 und 40, so daß das Drehmoment bzw. die Antriebskraft des Motors 30 auf den Schraubenläufer 38 übertragen werden kann. Mit diesem Aufbau ist der Schraubenläufer 38 immer mit dem Motor 30 verbunden. Die Dreh stellung (der Winkel) des Schraubenläufers 38 kann durch ein Steuersystem des Motors 30 bestimmt und gesteuert werden, das ein Codiergerät enthält. Die Drehrichtung des Motors 30 kann durch Wechseln der Richtung des an den Motor angelegten Stromes gesteu ert werden.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Kupplung 10 und der Mechanismus zum Führen der Antriebswelle 14 beschrieben.

Auf der äußeren Mantelfläche der Antriebswelle 14 ist eine spira lige Schraubennut (ein Spiralgewinde) 44 eingearbeitet. Daneben ist eine Mehrzahl von geradlinigen Keilnuten 46, die das Spiralge winde 44 schneiden, in axialer Richtung eingearbeitet.

Der Schraubenläufer 38 bildet ein Kugellager mit einem äußeren Rad 48, das an der linken Seitenfläche des Gehäuses 12 befestigt ist, und Kugeln 51, so daß der Schraubenläufer 35 mit Bezug auf das Ge häuse 12 drehbar ist. Der Schraubenläufer 38 ist mit einer Viel zahl von Kugeln (nicht gezeigt) mit dem Spiralgewinde 44 ver schraubt. Es ist zu beachten, daß, wie oben beschrieben, das (in Fig. 2 nicht gezeigte) Zahnrad 40 am linken, außerhalb des Gehäu ses 12 befindlichen, Ende des Schraubenläufers 38 angebracht ist.

Ein Nutläufer 50 bildet mit einem äußeren Rad 52, das am rechten Ende des Gehäuses 12 vorgesehen ist, und Kugeln 54 ein Kugellager, so daß der Nutläufer 50 mit Bezug auf das Gehäuse 12 drehbar ist. Der Nutläufer 50 umschließt die Hauptwelle 14. Eingriffsteile (nicht gezeigt), die an der inneren Oberfläche der Mittelbohrung des Nutläufers 50 ausgebildet sind, stehen über eine Vielzahl von Kugeln (nicht gezeigt) im Eingriff mit den Keilnuten 46.

Es ist zu beachten, daß der Grundaufbau des Mechanismus zum Führen der Antriebswelle 14 aus der Antriebswelle 14, dem Schraubenläufer 38 und dem Nutläufer 40 besteht. Diese Struktur ist dieselbe wie in der herkömmlichen Führungseinrichtung für zusammengesetzte Bewegung (vergl. US-Patent 49 39 946). Die Antriebswelle 14 bewegt sich in ihrer axialen Richtung, wenn der Schraubenläufer sich dreht und der Nutläufer 50 sich nicht dreht. Die Antriebswelle 14 rotiert um ihre Achse, wenn der Schraubenläufer 38 und der Nutläufer 50 sich drehen. Und die Antriebswelle 14 bewegt sich in axialer Richtung und rotiert und führt damit eine Spiralbewegung aus, wenn der Nutläufer 50 sich dreht und der Schraubenläufer 38 sich nicht dreht.

Im folgenden wird der Aufbau der Kupplung 10 erklärt.

Ein sich verjüngender Zylinder 56 ist an der rechten Seitenfläche des Schraubenläufers 38 angebracht. Die Antriebswelle 14 durch stößt die Mittelbohrung des sich verjüngenden Zylinders ohne Be rührung mit der inneren Mantelfläche der Bohrung. Der rechte Endabschnitt des sich verjüngenden Zylinders 56 ist als sich ver jüngender Abschnitt ausgebildet. Der äußere Durchmesser des sich verjüngenden Abschnittes wird zum vorderen Ende hin zunehmend ge ringer. Die äußere Mantelfläche des sich verjüngenden Abschnittes ist eine annähernde Kegelstumpfmantelfläche 58. Der sich verjün gende Zylinder 56 wird drehbar gehalten von einem Lager 60.

Eine hohle Halterung 62 ist an der Innenfläche des Gehäuses 12 mittels eines Bolzen 64 und eines Stiftes 66 angebracht.

Ein hohler Kolben 68 als Beispiel einer Auslösevorrichtung hat auf der linken Seite einen Teil mit kleinem Durchmesser 70 und auf der rechten Seite einen Teil mit großem Durchmesser 72. Der Teil mit kleinem Durchmesser 70 ist in die Halterung 62 eingesetzt und kann in der inneren Mantelfläche der Halterung 62 gleiten; der Teil mit großem Durchmesser 72 kann in der Innenfläche des Gehäuses 12 gleiten. Der Kolben 68 kann in seiner axialen Richtung leicht be wegt werden. Der sich verjüngende Zylinder 56 durchstößt die Mit telbohrung des Kolbens 68 ohne Berührung. Ein ausgeschnittener Flansch 74 ist am linken Ende des Kolbens 68 befestigt. Der ausge schnittene Flansch 74 steht im Eingriff mit dem linken Endbereich der Halterung 62 (siehe Fig. 3: die Querschnittsdarstellung ent lang der Linie III-III in Fig. 2).

Nach Fig. 3 hat der ausgeschnittene Flansch 74 ausgearbeitete Be reiche 76, und Fortsätze 78 der Halterung 62, die das linke Ende der Halterung 62 nach links weiter fortsetzen, stehen im Eingriff mit den ausgearbeiteten Bereichen 76. Durch diesen Aufbau kann sich der Kolben 68 in seine axiale Richtung bewegen, aber nicht um seine Achse drehen.

In Fig. 2 ist zwischen dem ausgeschnittenen Flansch 74 und der Halterung 62 eine Feder 80 vorgesehen, die den Kolben 68 immer nach links drückt.

Eine Luftkammer 82 ist zwischen der Halterung 62 und dem Kolben 68 ausgebildet. Ein Luftanschluß 84, der sich in das Gehäuse 12 öff net, ist mit der Luftkammer 82 verbunden. Der Luftanschluß 84 ist mit einem (nicht gezeigten) Kompressor durch (nicht gezeigte) Rohre verbunden. Es ist zu beachten, daß die Luftkammer 82 durch O-Ringe 86 verschlossen wird.

Ein Gegenstück 88 zum konischen Abschnitt des Zylinders 56 ist an der linken Seitenfläche des Nutläufers 50 angebracht. Dieses Teil 88 ist hohl ausgebildet, und seine Innenfläche ist als konisches Gegenstück 90 zur Kegelstumpfmantelfläche 58 des sich verjüngenden Zylinders 56 ausgebildet. Daher kann die Kegelstumpfmantelfläche 58 des sich verjüngenden Zylinders 56, die in das konische Gegen stück 88 eingesetzt wird, genau in die innere Mantelfläche des Ge genstücks 88 eingepaßt werden.

Das äußere Rad 52, das mit dem Nutläufer 50 ein Kugellager bildet, steht im Eingriff mit einem festen Teil 92, das an der rechten Seitenwand des Gehäuses 12 angebracht ist. Ein Keil 96 ist an der oberen Fläche des Teiles 94 mit kleinem Durchmesser des äußeren Rades 42 befestigt, und der Keil 96 steht im Eingriff mit einer Keilnut 98 des festen Teiles 92 (siehe Fig. 4: die Querschnitts darstellung entlang der Linie IV-IV in Fig. 2). Durch diesen Ein griff kann das äußere Rad 52 leicht zusammen mit dem Nutläufer 50 in seine axiale Richtung bewegt, aber nicht um seine Achse gedreht werden. Der Nutläufer 50 kann natürlich bezüglich des äußeren Ra des 52 gedreht werden.

Eine Feder 100 als Beispiel für eine elastische Vorrichtung ist zwischen dem festen Teil 92 und dem Teil 102 mit großem Durchmes ser des äußeren Rades 52 angebracht und drückt immer das äußere Rad 52 nach links.

Eine drehbare Scheibe 104 zum Verschlüsseln ist an der rechten Seitenfläche des Nutläufers 50 befestigt. Die Rotation der drehba ren Scheibe 104 wird durch einen Fotosensor 106, der im Gehäuse 12 befestigt ist, nachgewiesen, so daß die Drehstellung (der Winkel) des Nutläufers 50 bestimmt werden kann.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Führungseinrichtung für zu sammengesetzte Bewegung im oben beschriebenen Aufbau unter Bezug nahme auf die Fig. 1 und 2 erklärt.

Nach Fig. 2 wurde der Nutläufer 50 durch die Feder 100 nach links bewegt, und die kegelstumpfartige Innenfläche 90 des konischen Ge genstücks 88 ist eng an die Kegelstumpfmantelfläche 58 des sich verjüngenden Zylinders 56 angepaßt. Dadurch sind der sich verjün gende Zylinder 56 und das konische Gegenstück 88 miteinander ver bunden.

In diesem Zustand wird bei Ansteuerung des Motors 30 das Drehmo ment des Motors 30 über die Ausgangswelle 34 auf den Nutläufer 50, das Zahnrad 36, den Zahnriemen 42, das Zahnrad 40, den Schrauben läufer 38, den sich verjüngenden Zylinder 56, und das konische Ge genstück 88 übertragen. Damit drehen sich der Schraubenläufer 38 und der Nutläufer 50 zusammen, so daß die Antriebswelle 14 sich um ihre Achse dreht.

Wenn durch den Kompressor (nicht gezeigt) Druckluft in die Luft kammer 62 geleitet wird, bewegt sich der Kolben 68 gegen die Fe derkraft der Feder 80 nach rechts, und die rechte Seitenfläche des Kolbens 68 berührt die linke Seitenfläche des konischen Gegen stücks 88. Mindestens entweder die rechte Seitenfläche des Kolbens 68 oder die linke Seitenfläche des konischen Gegenstücks 88 sind gerändelt oder mit einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten belegt, so daß die Rotation des konischen Gegenstücks 88 und des Nutläufers 50 gestoppt wird.

Wenn der Kolben 68 durch die Druckluft weiter nach rechts bewegt wird, werden das konische Gegenstück 68, der Nutläufer 50 und das äußere Rad 52 gegen die Federkraft der Feder 100 nach rechts ge drückt. Dann entfernt sich die Kegelstumpfmantelfläche 58 des sich verjüngenden Zylinders 56 von der Innenfläche 90 des konischen Ge genstücks 88, und die Kraftübertragung wird unterbrochen. Dann beendet der Nutläufer 50 seine Drehbewegung, aber der Schrauben läufer 38 fährt fort sich zu drehen, so daß sich die Antriebswelle 14 geradlinig bewegt.

Mit der Betätigung der Kupplung 10 dreht sich der Nutläufer 50 bzw. beendet seine Drehung. Um die Drehstellung (den Winkel) des Nutläufers 50 zu steuern, ist es notwendig, beispielsweise zur Drehstellung des Ausgangszustandes zurückzukehren, so hat die Ein richtung nach der Ausführungsform einen Drehstellungs-Detektor, der die drehbare Scheibe 104 und den Fotosensor 106 enthält. Mit diesem Drehstellungs-Detektor kann die Drehstellung des Nutläufers 50 unabhängig vom Schraubenläufer 38 gesteuert werden.

Die Stellung in axialer Richtung der Antriebswelle 14 kann durch den Mitnehmer 16 und die Sensoren 20, 22 und 24 bestimmt werden.

In dieser Ausführungsform wird die Antriebskraft des Motors 30 di rekt auf den Schraubenläufer 38 geleitet und auf den Nutläufer 50 über die Kupplung 10 übertragen. Aber die Antriebskraft des Motors 30 kann auch direkt auf den Nutläufer 50 geleitet und durch die Kupplung 10 auf den Schraubenläufer 38 übertragen werden. In die sem Falle kann die Antriebswelle 14 Drehbewegung und Spiralbewe gung ausführen. Die Drehstellung des Nutläufers 50 kann durch die Codiereinrichtung des Motors 30 gesteuert werden; die Drehstellung des Schraubenläufers 38 kann über den Drehstellungs-Detektor ge steuert werden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 erklärt.

Die Kupplung 10 des ersten Ausführungsbeispiels wird in dieser Ausführungsform modifiziert. Es ist zu beachten, daß Elemente, die die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und im folgenden nicht noch ein mal erklärt werden.

In dieser Ausführungsform ist ein Ring 200 am linken Ende des Kol bens 68 angebracht. Auf beiden Seiten der Halterung 62 sind durch den Kolben 68, die Innenfläche des Gehäuses 12 und den Ring 200 Luftkammern 202 und 204 gebildet. Druckluft von einem (nicht ge zeigten) Kompressor kann den Luftkammern 202 und 204 über die Luftanschlüsse 206 und 208 zugeführt und abgeleitet werden. Die äußere Mantelfläche des rechten Endabschnittes des Kolbens 68 ist eine Kegelstumpfmantelfläche 210.

Das den Kegelstumpf aufnehmende Gegenstück 88 hat eine Kegel stumpfmantelfläche 90 und Kegelstumpfmantelfläche 212, die der Ke gelstumpfmantelfläche 210 des Kolbens 68 entspricht. Die Kegel stumpfmantelfläche 212 kann genau auf die Kegelstumpfmantelfläche 210 aufgepaßt werden.

Der Kolben 68 wird am Drehen durch Stößel 214 gehindert, die am Kolben 68 befestigt sind und immer in Kontakt stehen mit den Stop pern 216, die am Gehäuse 12 befestigt sind. Nach Fig. 6 können die Stopper 216 nach rechts oder links bewegt werden. Wenn die Stopper 216 an Stellungen fixiert sind, wo die Stopper 216 die Stößel 214 berühren, berühren die Stößel 214 immer die Stopper 216, und der Kolben 68 wird am Drehen gehindert. Es ist zu beachten, daß der Kolben 68 leicht in seiner Axialrichtung durch Luftdruck bewegt werden kann.

Das untere Ende des Bolzens 218, der am Gehäuse 12 befestigt ist, greift in einen Schlitz 220 ein, der im linken Flanschteil des äußeren Rades 52 ausgebildet ist, so daß das äußere Rad 250 am Drehen gehindert wird und ihm erlaubt wird, sich leicht in axialer Richtung zu bewegen.

In Fig. 5 ist die Kegelstumpfmantelfläche 58 des sich verjüngenden Zylinders 56 genau in die Kegelstumpfmantelfläche 90 des Gegen stücks 88 eingepaßt, so daß der Schraubenläufer 38 und der Nutläu fer 50 zusammen rotieren. Wenn Druckluft in die Druckkammer 202 über den Luftanschluß 206 eingeleitet wird, bewegt sich der Kolben 68 nach rechts und die Kegelstumpfmantelfläche 210 preßt sich in die Kegelstumpfmantelfläche 212 ein, so daß die Drehung der Kegel stumpfmantelfläche 88 und des Nutläufers 50 infolge der Reibung zwischen beiden Flächen gestoppt wird.

Der Kolben 68 stößt gegen die Federkraft der Feder 100 die Kegel stumpfmantelfläche 68, den Nutläufer 50 usw. weiter, und dann be wegt sich die Kegelstumpfmantelfläche 68 von der Kegelstumpfman telfläche 90 weg, so daß die Kupplung 10 den Nutläufer 50 abtrennt und nur der Schraubenläufer 38 rotiert.

Um den Nutläufer 50 wieder zu verbinden, wird die Druckluft in der Luftkammer 202 abgelassen und Druckluft in die Druckkammer 204 eingeleitet. Der Kolben 68 bewegt sich nach links und die Kegel stumpfmantelfläche 88 wird durch die Feder 100 ebenfalls nach links gedrückt. Zuerst wird die Kegelstumpfmantelfläche 58 des sich verjüngenden Zylinders 56 in die Kegelstumpfmantelfläche 90 des Gegenstücks 88 eingepreßt, wodurch die Kupplung 10 verbunden wird. Nach der Verbindung entfernt sich die Kegelstumpfmantelflä che 210 von der Kegelstumpfmantelfläche 212, so daß der Nutläufer 50 mit dem Schraubenläufer 38 gedreht werden kann. Es ist zu be achten, daß der Kolben zur Verbindung der Kupplung 10 auch durch elastische Mittel wie eine Feder anstelle von Druckluft bewegt werden kann.

Zum Unterbrechen der Kupplung 10 wird zuerst die Rotation des Nut läufers 50 beendet und dann die Kupplung 10 getrennt. Durch diese Reihenfolge kann ein Rutschen des Drehen des Nutläufers 50, das durch die auf die Antriebswelle 14 einwirkende Kraft bewirkt wird, verhindert werden. Dementsprechend wird beim Verbinden der Kupp lung 10 der Nutläufer gedreht, nachdem das Gegenstück 88 mit dem sich verjüngenden Zylinder 56 verbunden ist.

Es ist zu beachten, daß in dieser Ausführungsform die Bewegung der Antriebswelle 14 etc., die durch die Drehung des Schraubenläufers 38 und des Nutläufers 50 bewirkt wird, dieselbe wie im ersten Aus führungsbeispiel ist.

Ein modifiziertes Beispiel des konischen Gegenstücks 88 ist in Fig. 7 gezeigt.

Das konische Gegenstück 88 hat vier Schlitze 250, die alle in axialer Richtung des Gegenstücks 88 ausgebildet sind. Die Schlitze 250 sind in gleichen Abständen in der äußeren Mantelfläche des ko nischen Gegenstücks 88 ausgebildet. Mit den Schlitzen 250 kann das Teil 88 elastisch deformiert werden. Wenn die Achsen des Kolbens 88 und des sich verjüngenden Zylinders 56 gegeneinander etwas ver schoben sind, wenn sich die Kegelstumpfmantelflächen 210 und 58 in das konische Gegenstück 88 einpressen, können die Kegelstumpfman telflächen 210 und 58 durch dessen elastische Deformation sicher in das konische Gegenstück 88 eingepaßt werden. Damit muß die Mon tagegenauigkeit der Kupplung 10 nicht sehr hoch sein.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Drehstellungs-Detektors und die Steuerung der Drehung des Nutläufers 50 unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 erklärt.

Zuerst wird in Fig. 8 ein Steuersystem erklärt.

Ein Mikroprozessor (MPU) 260 steuert jedes Teil des Systems auf der Grundlage eines Programms und von Daten, die in einem Speicher 262 gespeichert sind. Ein Fotosensor 106 gibt eine Spannung (V) aus, wenn der Ausschnitt 105 (siehe Fig. 6) dem Fotosensor 106 ge genübersteht, und gibt die Ausgangsspannung (V) an den MPU 260. Der MPU 260 ist in der Lage, die Ausgangsstellung (den Winkel) der rotierenden Scheibe 104 und des Nutläufers 50 durch Verarbeitung der Ausgangsspannung (V) zu bestimmen.

Wie die Ausgangsstellung zu definieren ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 erklärt.

Die Ausgangsspannung (V) des Fotosensors 106 ist 0, wenn der Foto sensor 106 nicht den Ausschnitt 105 der rotierenden Scheibe 104 anzeigt. Demgegenüber wächst die Ausgangsspannung (V) an, wenn der Ausschnitt 105 mit dem Fotosensor 106 korrespondiert, und erreicht schließlich ein Ausgangsspannungsmaximum (V_max). Aber die Aus gangsspannung (V) wird durch die Temperatur beeinflußt. In Fig. 9 ist V_max = V₁, wenn die Temperatur t₁ ist; V_max ist V₂, wenn die Temperatur t₂ ist. Der Drehwinkel, bei dem V_max erreicht wird, ist "d" im Falle der Temperaturen t₁ und t₂, aber infolge von Tempera turänderungen ist es unmöglich, die Anfangsstellung der drehbaren Scheibe 104 durch Auslesen der Ausgangsspannung (V) des Fotosen sors 106 zu bestimmen. Der Erfinder stellte fest, daß die Aus gangsspannung (V) sich zwischen den Drehwinkeln "a" und "b" linear ändert, womit eine von der Temperatur unabhängige Bestimmung der Anfangsstellung der sich drehenden Scheibe 104 möglich ist. Als Anfangsstellung kann die Stellung des Winkels "b" festgelegt wer den, bei dem die Ausgangsspannung (V_max/2) ist. Damit kann der Nutläufer 50 immer auf eine definierte Ausgangsposition gesetzt werden, indem V_max nachgewiesen wird, V_max im Speicher 262 gespei chert wird, die drehbare Scheibe 104 und der Nutläufer 50 in nega tiver Richtung gedreht werden, und die Drehung beendet wird, wenn die Ausgangsspannung (V) den Wert V_max/2 erreicht.

In Fig. 8 liefert einen Motorsteuerkreis 264 auf der Basis von Befehlen der MPU 260 dem Motor 30 die Antriebsspannung.

Ein Kompressor 266 liefert wahlweise Druckluft auf die Luftkammern in Gehäuse 12 auf der Basis von Befehlen der MPU 260. Ein Bediener kann mittels einer Tastatur 268 in die MPU 260 Befehle und Daten eingeben.

Das Verfahren des Rücksetzens des Nutläufers 50 zur Ausgangsposi tion wird im Flußdiagramm nach Fig. 10 erklärt.

Wenn ein Befehl zum Zurücksetzen des Nutläufers 50 auf die Aus gangsposition manuell oder automatisch in die MPU 260 eingegeben wird (Schritt 300), löscht die MPU 260 die Speichergebiete für die Ausgangsspannung (V) und die maximale Ausgangsspannung (V_max) im Speicher 262 (Schritt 302).

Danach steuert die MPU 260 die Ventile des Kompressors 266 an, um den Nutläufer 50 in Drehung zu versetzen, und dreht den Motor 30 um einen vorgegebenen Winkel in positive Richtung, um den Nutläu fer 50 und die drehbare Scheibe 104 um den vorgegebenen Winkel in positive Richtung zu drehen, d. h. im Uhrzeigersinn nach Fig. 6 (Schritt 304).

Die MPU 260 liest die Ausgangsspannung (V) des Fotosensors 106 (Schritt 306) und speichert den Anfangswert der Ausgangsspannung (V) im Speicher 262 als maximale Ausgangsspannung (V_max) (Schritt 308).

Weiter läßt die MPU 260 den Motor 30 die drehbare Scheibe 104 mit dem Nutläufer 50 um einen vorgegebenen Winkel in positiver Rich tung drehen (Schritt 310), und liest wieder die Ausgangsspannung (V) des Fotosensors 106 (Schritt 312).

Die MPU 260 vergleicht die letzte Ausgangsspannung (V) mit V_max (Schritt 314). Wenn das Ergebnis V < V_max ist, wird die Ausgangs spannung (V) als steigend bewertet (der Winkel "0"-"d" in Fig. 9). V_max im Speicher 262 wird durch die letzte Spannung (V) er setzt, die als das gegenwärtige V_max angesehen wird (Schritt 316). Nach dieser Ersetzung geht die MPU 260 zurück zum Schritt 310 und wiederholt die Folge. Wenn im Schritt 314 das Ergebnis nicht V < V_max oder V = V_max ist, wird das im Speicher 262 gespeicherte V_max das wirkliche V_max, und es wird eingeschätzt, daß die Aus gangsspannung (V) sich auf dem aktuellen Niveau (V_max) stabili siert habe (der Winkel ist größer als "d" in Fig. 9). In diesem Falle bewertet die MPU 260, daß der Nutläufer 40 und die drehbare Scheibe 104 sich jenseits der Ausgangsposition (dem Winkel "d" in Fig. 9) befinden und hält den Motor 30 an (Schritt 318). Nach An halten des Motors 30 dreht die MPU 260 sofort den Motor 30 um den vorgegebenen Winkel in negativer Richtung (Schritt 320).

Mit dem Drehen des Motors 30 in negative Richtung drehen sich der Nutläufer 50 und die drehbare Scheibe 104 ebenfalls um einen vor gegebenen Winkel in negative Richtung. Die MPU 260 liest die Aus gangsspannung (V) des Fotosensors 106 (Schritt 322) und bestätigt, wenn das aktuelle V < V_max/2 ist (Schritt 324). Das heißt, die MPU 260 bestätigt, ob die Drehstellung der drehbaren Scheibe 104 die dem Winkel "b" in Fig. 9 entsprechende Position unter Abnahme der Spannung (V) erreicht hat oder nicht. Beim Schritt 324, wenn die Ausgangsspannung (V) V < V_max/2 ist, bewertet die MPU 260, daß die drehbare Scheibe 104 sich weiter in negativer Richtung drehen sollte, und kehrt zum Schritt 320 zurück. Wenn die Spannung (V) V V_max/2 ist, bewertet die MPU 260, daß die drehbare Scheibe 104 und der Nutläufer 50 sich in der Ausgangsposition befinden, und hält den Motor 30 an (Schritt 326).

Danach steuert die MPU 260 den Motorsteuerkreis 264 und den Kom pressor 262 zur Betätigung des Motors 30 und der Kupplung 10 (Schritt 328).

Ein drittes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 erklärt.

Die Kupplung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels wird in diesem Ausführungsbeispiel modifiziert. Es ist zu beachten, daß Elemente, die dieselben wie in früheren Ausführungsformen sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und im weiteren nicht erklärt werden.

In der zweiten Ausführungsform wird der Kolben 68 durch Druckluft betrieben, in dieser Ausführungsform wird der Kolben 68 durch eine Luftzylindereinheit 400 als Stellglied angetrieben, die außerhalb des Gehäuses 12 vorgesehen ist.

Ein Verbindungsteil 404, das sich in eine Richtung senkrecht zur Achse einer Stange 402 erstreckt, ist am vorderen Ende der Stange 402 der Luftzylindereinheit 400 angebracht. Daran ist drehbar ein Ende der Hebel 406 befestigt, die die Ventilstößel 214 und den Kolben 68 in axialer Richtung im Gehäuse 12 bewegen. Die anderen Enden der Hebel 406 sind drehbar verbunden mit den Wellen 408, die an der Außenfläche des Gehäuses 12 befestigt sind. In jedem Hebel 406 ist ein Langloch 410 ausgebildet. Die äußere Mantelfläche des vorderen Endbereiches jedes Stößels 214 befindet sich in einem Langloch 410.

In diesem Aufbau drehen sich die Hebel 406 um die Wellen 408 und bewegen die Stößel 214 und den Kolben 68 in axialer Richtung des Gehäuses 12, wenn die Stange 402 durch Zufuhr von Druckluft zur Luftzylindereinheit 400 vorwärtsgestoßen oder zurückgezogen wird. Die Wirkungsweise der Kupplung 10, die durch die Bewegung des Kol bens 68 betätigt wird, ist die gleiche wie im zweiten Ausführungs beispiel, so daß auf eine Erklärung verzichtet wird.

Der innere Mechanismus der Kupplung 10 des dritten Ausführungsbei spiels ist einfacher als in der zweiten Ausführungsform.

Claims

1. Führungseinrichtung für zusammengesetzte Bewegungen mit einer Antriebswelle (14) mit einem auf der äußeren Mantelfläche eingear beiteten Spiralgewinde (44) und einer darin in axialer Richtung eingearbeiteten, das Spiralgewinde (44) schneidenden, Keilnut (46), einem drehbaren Schraubenläufer (38), der die Antriebswelle (14) umschließt und auf das Spiralgewinde (44) aufgeschraubt ist, und einem drehbaren Nutläufer (50), der die Antriebswelle (14) um schließt und in die darauf befindliche Keilnut (46) eingreift, ge kennzeichnet durch
eine einzelne Antriebseinrichtung (30) zum wahlweisen Drehen des Schraubenläufers (38) und Nutläufers (50) und
eine Kupplungseinrichtung (10) zum Verbinden und Trennen des Schraubenläufers (38) und des Nutläufers (50) miteinander bzw. voneinander.

2. Führungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drehstellungs-Detektor (104, 106) zur Bestimmung der Dreh stellung des Schraubenläufers (38) oder des Nutläufers (50).

3. Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Nutläufer (50) zu einer Bewegung in axialer Richtung der Antriebswelle (14) in der Lage ist, daß die Kupp lungseinrichtung (10) einen sich verjüngenden Zylinder (56) auf weist, der die Antriebswelle (14) zwischen dem Schraubenläufer (38) und dem Nutläufer (50) umschließt, der rückseitige Endbereich des sich verjüngenden Zylinders (56) entweder am Schraubenläufer (38) oder am Nutläufer (50) befestigt und sein vorderes Endteil als ein konisches Teil ausgebildet ist, dessen äußerer Durchmesser sich zum vorderen Ende hin verjüngt, ein zylindrisches, sich ver jüngendes Gegenstück (88) vorgesehen ist, das die Antriebswelle (14) zwischen dem Schraubenläufer (38) und dem Nutläufer (50) um schließt, dessen hinterer Endbereich entweder am Nutläufer (50) oder am Schraubenläufer (38) befestigt ist, und dessen innere Man telfläche (90) so geformt ist, daß sie genau die äußere Mantelflä che des konischen Teiles des sich verjüngenden Zylinders (56) fi xiert, eine elastische Einrichtung (100) zum Andrücken des Nutläu fers (50) an den Schraubenläufer (38) und damit zum Einpassen des sich verjüngenden Zylinders (56) in das konische Gegenstück (88) vorgesehen ist, und eine Trenneinrichtung (68) vorgesehen ist, die in axialer Richtung der Antriebswelle (14) beweglich ist und die den Nutläufer (50) gegen die Federkraft der elastischen Einrich tung (100) vom Schraubenläufer (38) wegbewegen und die genaue Pas sung zwischen dem sich verjüngenden Zylinder (56) und dem koni schen Gegenstück (88) trennen kann, wenn die Trenneinrichtung (68) sich so bewegt, um den Schraubenläufer (38) vom Nutläufer (50) zu trennen.

4. Führungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (68) mittels Druckluft betrieben ist.

5. Führungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (68) durch ein Stellglied (400) betrieben ist.

6. Führungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (400) eine Luftzylindereinheit (400) ist.

7. Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (68), die in der Lage ist, das konische Gegenstück (88) und den sich verjüngenden Zylin der (56), der am Nutläufer (50) angebracht ist, genau aneinander zupassen, sich vor dem Bewirken einer Trennung zwischen dem koni schen Abschnitt (58) und der inneren Mantelfläche (90) des koni schen Gegenstücks (88) so bewegt, daß der Schraubenläufer (38) und der Nutläufer (50) voneinander getrennt werden.