DE4401198A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt und damit hergestellte Pumpe - Google Patents
Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt und damit hergestellte PumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Gattung sowie eine Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 21.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art (EP 0 337 418 A1) werden für verschiedene Anwen
dungszwecke benötigt, z. B. zur Steuerung von Ventilen, Robotern oder Werkzeug
maschinen. Dabei ist der Kugelmechanismus einerseits in der Führungsnut der Spindel und
andererseits in einer axialen Nut eines die Spindel und den Lagerkörper umschließenden
Gehäuses abgestützt, in dem gleichzeitig die Spindel drehbar gelagert ist. Dadurch ergeben
sich vielfältige Möglichkeiten für Relativbewegungen zwischen der Spindel, dem Lager
körper und dem Gehäuse und aus diesen Bauelementen hergestellte Geräte, z. B. Dosier
pumpen. Allerdings sind diese Vorrichtungen vergleichsweise kompliziert aufgebaut und
daher mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Bei der Anwendung derartiger Vorrichtungen für spezielle Steuerungen, z. B. in Dosier
pumpen oder zum Vorschub des Supports bzw. Schlittens einer Drehbank, ist außerdem in
der Regel eine einfache Vorspannung, Einstellung und/oder Nachjustierung desjenigen
Spiels erforderlich oder erwünscht, das z. B. innerhalb der Kraftübertragungseinrichtungen
auftritt und wegen des Vorhandenseins der Kugelmechanismen und der diese aufnehmen
den Lagerbohrungen unvermeidlich ist. Bei den Vorrichtungen der eingangs bezeichneten
Gattung kann dieses Spiel nur einmalig eingestellt werden, wozu eine ebenfalls mit hohen
Herstellungskosten verbundene Präzisionsbearbeitung der beteiligten Teile erforderlich ist.
Eine nachträgliche Änderung des Spiels ist ebenso unmöglich wie eine Nachjustierung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung und die Pumpe der
eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß sie vergleichweise einfach herstellbar
ist, keine aufwendigen Lager, Führungsnuten oder Rückführungskanäle erfordert und die
Vorspannung, Einstellung und ggf. Nachjustierung eines etwa vorhandenen Spiels mit
Hilfe von Bauteilen möglich ist, die eine Präzisionsbearbeitung von anderen funktionalen
Teilen der Vorrichtung weitgehend unnötig machen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1
und 21.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß sie völlig neue Möglichkeiten vor allem für
die Gestaltung von Vorschubantrieben eröffnet. Muttern und andere Teile mit innen
liegenden, insbesondere schraubeninienförmigen Führungsnuten, Rückführungskanälen
od. dgl. werden nicht mehr benötigt, so daß eine kostengünstige Fertigung möglich ist.
Die zur Beseitigung eines etwa vorhandenen Spiels vorgesehenen Laufringe können auf
einfache Weise als Drehteile hergestellt werden. Spezielle Varianten der Erfindung lassen
sich auf einfache Weise zu Dosierpumpen ergänzen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 vier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, jeweils in
einem Längsschnitt;
Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele für Laufringe und Kugelmechanismen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 Ausführungsbeispiele für Führungsnuten einer Spindel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem
Längsschnitt;
Fig. 9 die zu einer Dosierpumpe ergänzte Vorrichtung nach Fig. 8;
Fig. 10 bis 14 schematisch fünf Ausführungsmöglichkeiten der Vorrichtung nach Fig. 9,
und zwar jeweils in Schnitten längs der Linie IX-IX der Fig. 9; und
Fig. 15 eine weitere, zu einer Dosierpumpe ergänzbare Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt.
Nach Fig. 1 enthält eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbe
wegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung ein Drehteil in Form einer Spindel 1,
die in einem nicht dargestellten Gestell, z. B. einer Werkzeugmaschine, mittels vorzugs
weise als Axiallager ausgebildeten Lagern 2 drehbar, aber axial unverschieblich gelagert
ist. Die Spindel 1 kann daher um ihre Längsachse 3 in Richtung eines Doppelpfeils 4 hin- und
hergedreht werden.
Die Spindel 1 weist an einer vom Lager 2 abgewandten Seite eine äußere Mantelfläche
auf, in die zwei parallele, die Längsachse 3 schraubenlinienförmig umlaufende Führungs
nuten 5 und 5′ eingearbeitet sind, deren Längen im wesentlichen vom gewünschten
Verstellweg der Hubbewegung und deren Steigungen im wesentlichen vom gewünschten
Übersetzungsverhältnis abhängen. Sowohl die Länge als auch die Steigung der Führungs
nuten 5, 5′ können im Prinzip beliebig gewählt werden.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 enthält ferner ein Hubteil 6, das zum Anschluß an ein
ebenfalls nicht gezeigtes, hin- und herzubewegendes Teil, z. B. einen Schlitten einer
Werkzeugmaschine, dient. Das Hubteil 6 enthält einen mit dem zu bewegenden Teil
verbindbaren Flansch 7 und einen an diesem befestigten oder mit diesem aus einem Stück
hergestellten Lagerkörper 8, der z. B. aus einer Hülse mit einem zylindrischen Wand
abschnitt 9 besteht, dessen Innendurchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser der
Spindel 1 im Bereich der Führungsnuten 5, 5′ entspricht. Dadurch ist der Lagerkörper 8,
ohne daß zusätzliche Lager benötigt werden, zentrisch und wackelfrei auf der Spindel 1
geführt und relativ zu dieser axial verschiebbar und drehbar gelagert. Relativ zur Werk
zeugmaschine od. dgl. ist der Lagerkörper 8 bei dieser Ausführungsform aufgrund seiner
Befestigung am Schlitten jedoch undrehbar gehalten.
Eine Kraftübertragungseinrichtung enthält außer den Führungsnuten 5, 5′ wenigstens je
einen Mitnehmermechanismus, der hier als Kugelmechanismus 10, 10′ ausgebildet ist, und
in einem Teil des Wandabschnitts 9, dessen Dicke kleiner als die Dicke des Kugelmecha
nismus 10, 10′ ist, wenigstens eine dem Kugelmechanismus 10, 10′ zugeordnete,
durchgehende Lagerbohrung 11. Der Kugelmechanismus 10, 10′ ist dabei so in der
Lagerbohrung 11 angeordnet, daß er auf einer Seite in die Führungsnuten 5 bzw. 5′ ragt
und auf der entgegengesetzten Seite über den die Lagerbohrung 11 aufweisenden Wand
abschnitt 9 radial vorsteht. Dies wird im Ausführungsbeispiel für den aus zwei Mit
nehmerelementen, hier Mitnehmerkugeln 10a und 10b bestehenden Kugelmechanismus 10
dadurch erreicht, daß beide Mitnehmerkugeln 10a und 10b axial hintereinander in der
Lagerbohrung 11 angeordnet sind und dabei die innere Mitnehmerkugel 10b etwa zur
Hälfte in die Führungsnut 5 ragt, während die äußere Mitnehmerkugel 10a etwa zur Hälfte
aus der Lagerbohrung 11 radial nach außen ragt. An ihren einander zugewandten Seiten
liegen die Mitnehmerkugeln 10a, 10b auf Stoß aneinander an. Außerdem weist die
Führungsnut 5 vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, dessen Radius im
wesentlichen dem Kugelradius entspricht. Schließlich entspricht der Durchmesser der
Lagerbohrung 11 im wesentlichen dem Kugeldurchmesser, damit die Kugeln 10a, b
weitgehend spielfrei im Lagerkörper 8 gelagert sind. Entsprechendes gilt für den Kugel
mechanismus 10′ mit den Kugeln 10a′, 10b′.
Zur Vervollständigung weist die beschriebene Vorrichtung noch einen Laufring 12 auf.
Dieser besteht im Ausführungsbeispiel aus einer zylindrischen, zur Längsachse 3 koaxialen
Hülse mit einer zylindrischen Innenfläche 14, die sich von außen an die Kugelmechanis
men 10, 10′ anlegt, so daß diese einerseits in den Führungsnuten 5, 5′ und andererseits an
der Innenfläche 14 abgestützt und zwischen beiden so vorspannt sind, daß die beiden Mit
nehmerkugeln 10a, 10b bzw. 10a′, 10b′ die Kräfte von der Spindel 1 weitgehend spielfrei
auf das Hubteil 6 übertragen, so daß dieses auch beim Wechsel der Drehrichtung unmittel
bar der Spindelbewegung folgen kann. Gleichzeitig ist die Vorspannung so gewählt, daß
keine zu starke Reibung auftritt, was vor allem auch durch die Anwendung der Paare von
Mitnehmerkugeln 10a, b bzw. 10a′, b′ sichergestellt wird (vgl. insoweit EP 0 337 418 A1).
Die anhand von Fig. 1 beschriebene Ausführungsform ermöglicht auf einfache Weise die
Herstellung einer Vorrichtung, die allen Anforderungen genügt, die bisher nur durch eine
komplizierte Kugelrollspindel od. dgl. oder eine Mehrzahl von mit sehr kleinen Toleran
zen hergestellten Teilen erfüllt werden können. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die
Tatsache, daß der Laufring 12 eine vollkommen glatte Innenfläche 14 aufweist und ein
einfaches Drehteil ist, der Lagerkörper 8 ebenfalls als einfache, mit Querbohrungen
versehene Hülse ausgebildet werden kann, keine aufwendigen Mittel zur Sicherstellung der
erforderlichen Spielfreiheit benötigt werden und die Spindel 1, der Lagerkörper 8 und der
Laufring 12 im wesentlichen lose, aber dennoch zentriert und wackelfrei ineinander
gesteckt sind.
Aus Symmetriegründen weist die beschriebene Vorrichtung vorzugsweise wenigstens einen
weiteren Kugelmechanismus 10′′ usw. auf, der wie die Kugelmechanismen 10, 10′ aus je
zwei Kugeln besteht und in Lagerbohrungen des Wandabschnitts 9 gelagert ist. Dabei
greift der zusätzliche Kugelmechanismus 10′′ usw. an einer anderen Stelle in eine der
Führungsnuten 5 oder 5′ der Spindel 1 ein, so daß sich einerseits eine ausreichend stabile
Kraftübertragungseinrichtung ergibt, andererseits der Laufring 12 durch eine Mehrzahl
von äußeren Kugeln 10a, 10a′ usw. konzentrisch auf dem Lagerkörper 8 gehalten und
zentriert ist.
Die Montage der beschriebenen Vorrichtung kann dadurch erfolgen, daß zunächst der
Lagerkörper 8 auf die Spindel 1 aufgeschoben wird, dann die Mitnehmerkugeln 10a, 10b
usw. des Kugelmechanismus 10 bzw. der weiteren Kugelmechanismen von außen her in
die Lagerbohrung(en) 11 eingeführt werden und abschließend der Laufring 12 auf die aus
dem Lagerkörper 8 nach außen ragenden Teile der Kugeln 10a, 10a′ usw. aufgezogen
wird.
Beim Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 1 wird die Spindel 1 mit einem nicht gezeigten
Drehantrieb verbunden und je nach Bedarf in Richtung des Doppelpfeils 4 gedreht. Diese
Drehbewegung wird über die Führungsnut 5, den Kugelmechanismus 10 und die Lager
bohrungen 11 auf den Lagerkörper 8 bzw. das Hubteil 6 übertragen, das demzufolge in
Richtung eines Doppelpfeils v vor- bzw. zurückbewegt wird.
Während der Anwendung der beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, daß der lose
aufgesetzte Laufring 12 beim Drehen der Spindel 1 in der einen oder anderen Richtung
parallel zur Längsachse 3 verschoben wird, da die beteiligten Kugeln 10a, b usw. sich
drehen und ihre Bewegungen auf den Laufring 12 übertragen können. Um zu vermeiden,
daß der Laufring 12 dadurch von einer der beteiligten Mitnehmerkugeln 10a, 10a′ usw.
abgleitet und den betreffenden Kugelmechanismus dann nicht mehr in Richtung der
Führungsnuten 5 bzw. 5′ vorspannt, kann die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung
auf solche Fälle beschränkt werden, in denen der maximale Hub des Hubteils 6 in
Richtung der Längsachse 3, so klein ist, daß der Laufring 12 innerhalb dieses maximalen
Hubs von keiner beteiligten Kugel 10a, 10a′ usw. abgleiten kann.
Alternativ dazu können aber auch Mittel vorgesehen werden, die den Laufring 12 nach der
Montage axial unverschieblich relativ zum Hubteil 6 halten. Eine derartige Variante ist in
Fig. 2 dargestellt, in der im übrigen gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen
sind. Im Unterschied zur Fig. 1 ist ein Laufring 16 an seiner im übrigen zylindrischen
Innenfläche im Abstand der Kugelmechanismen 10, 10′, 10′′ usw. mit axial beabstandeten
Laufrillen 17 versehen, in deren Wandungen die äußeren Kugeln 10a, 10a′ usw. der
Kugelmechanismen 10, 10′, 10′′ usw. abrollen und sich abstützen. Die Laufrillen 17
weisen zur Verminderung der Reibung beispielsweise V-förmige Querschnitte auf, so daß
sie jeweils nur Punktberührung mit den Kugeln 10a, 10a′ usw. haben. Wie Fig. 2 zeigt,
weisen die Laufrillen 17, deren Mittelebenen vorzugsweise senkrecht zur Längsachse 3
angeordnet sind, beispielsweise Abstände auf, die der Steigung der Führungsnuten 5, 5′
oder auch deren Abstand entsprechen. Alternativ können in Abhängigkeit von der Steigung
der Führungsnuten 5, 5′ und der Zahl und Anordnung der Kugelmechanismen 10, 10′,
10′′ usw. auch andere Abstände gewählt sein, wobei außerdem in jeder Laufrille 17 auch
die äußeren Kugeln 10a, 10a′ usw. mehrerer Kugelmechanismus 10, 10′ usw. abgestützt
sein können.
Wegen der Laufrillen 17 kann die Montage der Vorrichtung nach Fig. 2 nicht einfach
dadurch erfolgen, daß der Laufring 16 auf den mit den Kugeln 10a, b versehenen Lager
körper 8 aufgeschoben wird. In diesem Fall wird vielmehr am besten zunächst der
Laufring 16 auf den Lagerkörper 8 aufgeschoben. Danach werden die Kugeln 10a, b usw.
von innen her so in die Lagerbohrungen 11 gesetzt, daß sie in den zugeordneten Lauf
rillen 17 zu liegen kommen, und anschließend wird dann die Spindel 1 von ihrem freien,
in Fig. 2 linken Ende her in die so vorbereitete Einheit eingedreht, wobei ihre Führungs
nuten 5, 5′ nacheinander mit allen vorhandenen zugeordneten Kugeln 10a, 10a′ usw. in
Eingriff gelangen.
Fig. 3 zeigt eine im wesentlichen der Fig. 2 entsprechende Vorrichtung, wobei zur
Vereinfachung der Darstellung nur die untere Hälfte des Hubteils 6 und des Laufrings 16
gezeichnet sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß anstatt einer zweigängigen
Spindel 1 eine eingängige Spindel 19 vorgesehen ist, die eine spiralförmige Führungs
nut 20 aufweist. Dadurch ist z. B. der Kugelmechanismus 10 in derselben Führungsnut 20
wie der Kugelmechanismus 10′ abgestützt.
Bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 bis 3 sind die Vorspannungen der Kugelmechanismen
10, 10′ usw. jeweils durch die Ausbildung des Laufrings 12 bzw. 16 fest vorgegeben und
nachträglich nicht änderbar. Dagegen ermöglicht die Vorrichtung nach Fig. 4, in der
wiederum gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, nicht nur eine
beliebige Einstellung der Vorspannung, sondern auch eine beliebige Nachjustierung.
Die in Fig. 4 analog zu Fig. 3 vereinfacht dargestellte Ausführungsform ist wie die
Vorrichtung nach Fig. 3 mit der Spindel 19, dem Hubteil 6 und den Kugelmechanismen
10, 10′ usw. versehen. Im Gegensatz zu Fig. 1 bis 3 ist jedoch kein einteiliger, geschlosse
ner, hülsenförmiger Laufring, sondern ein Laufring 23 vorgesehen, der aus zwei in
Richtung der Längsachse 3 beabstandeten Teilen 23a, 23b besteht, die durch wenigstens ein
Spannmittel, z. B. eine parallel zur Längsachse 3 angeordnete Spann- und Justierschraube
24, miteinander verbunden sind. Durch Drehung der Schraube(n) 24 in der einen oder
anderen Richtung kann der Abstand 26 der beiden Teile 23a, b eingestellt werden.
Vorzugsweise sind mehrere, in gleichen Winkelabständen um die Längsachse 3 verteilt
angeordnete Spann- und Justierschrauben 24 vorgesehen.
An ihren einander zugewandten Innenseiten weisen die beiden Teile 23a, b jeweils
Laufflächen auf, die gemeinsam eine zur Laufrille 17 analoge Laufrille 25 bilden, die
zwar ebenfalls einen z. B. V-förmigen Querschnitt besitzt, aber im Gegensatz zu den
Laufrillen 17 verstellbar ist. Daher kann die Schraube 24 nicht nur zur erstmaligen
Einstellung der Vorspannung der Kugeln 10, 10′ usw. verwendet werden, indem die beiden
Teile 23a, b in axialer Richtung gegeneinander gezogen werden. Es ist vielmehr auch
möglich, jederzeit eine Nachjustierung der Kugelmechanismen 10, 10′ usw. vorzunehmen,
falls sich während des Betriebs ein unerwünschtes Lagerspiel ergeben sollte.
Die Vorrichtung nach Fig. 4 bringt den besonderen Vorteil mit sich, daß die Montage auf
einfache Weise erfolgen kann. Hierzu wird z. B. zuerst der Lagerkörper 8 auf die Spindel
19 aufgeschoben. Danach werden die beiden Teile 23a, b auf den Lagerkörper 8 aufgezo
gen und zu beiden Seiten der Lagerbohrung(en) 11 angeordnet. Anschließend werden die
Kugelmechanismen 10, 10′ usw. von außen her so in die Lagerbohrungen 11 eingesetzt,
daß die inneren Mitnehmerkugeln 10b usw. in der Führungsnut 20 zu liegen kommen.
Abschließend werden die beiden Teile 23a, b mittels der Schraube(n) 24 miteinander
verbunden und mit ihren Laufflächen gegen die äußere(n) Kugel(n) 10a verspannt.
Weist die Vorrichtung entsprechend Fig. 4 in mehreren, parallel zur Längsachse 3
beabstandeten Stellen Kugelmechanismen 10, 10′ usw. auf, können entsprechend mehrere
Laufringe 23, 23′ usw. vorgesehen werden, die jeweils einem oder mehreren Kugelmecha
nismen zugeordnet sind.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der anstelle
der Laufringe 23 nach Fig. 4 Laufringe 28 vorgesehen sind, die zwar auch aus axial
getrennten Teilen 28a, b bestehen, die durch Spann- und Justierschrauben 29 miteinander
verbunden sind, aber keine unmittelbar auf die Kugelmechanismen 10 einwirkenden
Laufflächen besitzen. Statt dessen weisen die Teile 28a, b an einander zugewandten Stellen
im Bereich des Kugelmechanismus 10 je eine Aussparung auf, die zusammen eine
Aufnahmeöffnung 30 zur Aufnahme der aus den Lagerbohrungen 11 nach außen ragenden
Teile des Kugelmechanismus bilden. In diese Aufnahmeöffnung 30 ist jeweils beidseitig
des Kugelmechanismus 10 je ein um die Längsachse 3 der Spindel 1 erstreckter Führungs
ring 31a, 31b eingesetzt, an dem die äußere Mitnehmerkugel 10a des Kugelmechanismus
10 geführt ist bzw. abrollt und der beispielsweise aus Stahldraht besteht. In diesem Fall
werden daher beim Festziehen der Schrauben 29 die Führungsringe 31a, 31b gegen den
Kugelmechanismus 10 gelegt und zu dessen Justierung verwendet. Dadurch ergibt sich der
zusätzliche Vorteil, daß nur die Laufringe 31a, 31b aus hochwertigem, gehärtetem Stahl
hergestellt werden brauchen, während die Teile 28a, b des Laufrings 28 aus vergleichs
weise weichen Materialien und mit größeren Toleranzen hergestellt werden können.
Möglich wäre es dabei sogar, die Laufringe 28 einstückig auszubilden und im Bereich des
Kugelmechanismus 10 mit Schlitzen zu versehen, um sie dort mittels der Schrauben 29 zu
verspannen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist wenigstens ein Kugelmechanismus 32 vor
gesehen, der aus einer einzigen Kugel 33 besteht. Daher weist ein Hubteil 34 einen
Lagerkörper 35 auf, der zumindest im Bereich des Kugelmechanismus 32 einen Wand
abschnitt 36 aufweist, der so dünn ist, daß die Mitnehmerkugel 33 einerseits ausreichend
tief in die Führungsnut 5 der Spindel 1 ragen kann, andererseits aber auch ausreichend
weit über den Wandabschnitt 36 radial nach außen ragt, um mit dem analog zu Fig. 5
ausgebildeten Laufring 28 zusammenwirken zu können. Derartige, aus nur je einer
Mitnehmerkugel 33 bestehende Kugelmechanismen können auch bei den Vorrichtungen
nach Fig. 1 bis 5 vorgesehen werden, sofern die Stabilität des vergleichsweise dünnen
Wandabschnitts 36 ausreichend ist.
Fig. 7 zeigt schließlich am Beispiel einer einzigen Spindel 37, daß deren Führungsnut
anstelle des in Fig. 1 bis 6 gezeigten im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitts 38
auch z. B. einen V-förmigen Querschnitt 39 oder einen sonstwie geformten Querschnitt 40
besitzen kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8, bei der gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen
wie in Fig. 2 versehen sind, ist eine in den Lagern 2 gelagerte Spindel 41 von einem z. B.
zylindrischen Bauteil 42, vorzugsweise einem die Lager 2 tragenden Gehäuse, umgeben.
Die Kugelmechanismen 10, 10′ usw. durchragen in diesem Fall die Lagerbohrungen eines
im wesentlichen analog zu Fig. 2 und 3 ausgebildeten Lagerkörpers 43, der an einer von
den Lagern 2 entfernten Stelle mittels Paaren von Kugeln 44, 44′ bzw. 44a, 44a′ axial
verschiebbar, aber undrehbar am Bauteil 42 bzw. relativ zu diesem gelagert ist. Hierzu ist
der Lagerkörper 43 an seinem Außenmantel mit entsprechenden Rillen 45 und der
Innenmantel des Bauteils 42 mit entsprechenden Rillen 46 versehen, die beide zweckmäßig
parallel zur Längsachse 3 verlaufen und jeweils etwa die einen Hälften der Kugeln 44, 44′
bzw. 44a, 44a′ aufnehmen.
Die Spindel 41 ist auf ihrem dem Lagerkörper 43 zugeordneten Abschnitt mit wenigstens
einer in ihre äußere Mantelfläche eingearbeiteten, zur Abstützung der Kugelmechanismen
10, 10′ usw. bestimmten Führungsnut 47 versehen, die im Gegensatz zu den Führungs
nuten 5, 5′ und 20 (Fig. 1 bis 4) einen sinusförmigen Verlauf hat bzw. wenigstens je
einen steigenden und fallenden Abschnitt aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind drei solche Führungsnuten 47 in axialer Richtung parallel zueinander angeordnet, und
jeder Führungsnut 47 ist wenigstens ein Kugelmechanismus 10, 10′ usw. zugeordnet.
In seinem die Kugelmechanismen 10, 10′ usw. aufweisenden Wandabschnitt ist der
Lagerkörper 43 analog zu Fig. 2 und 3 von dem die Laufrillen 17 aufweisenden Laufring
16 umgeben, der seinerseits vollständig vom Bauteil 42 umgeben sein kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 kann durch Drehen der Spindel 41 relativ zum
Bauteil 42 eine durch die Führungsnuten 47 gesteuerte Hin- und Herbewegung des
Lagerkörpers 43 herbeigeführt werden, wobei der Lagerkörper 43 gleichzeitig im Bauteil
42 gegen Drehung gesichert ist. Ist dabei jede Führungsnut 47 "endlos", d. h. derart um
den ganzen Umfang der Spindel 41 herum erstreckt, daß ihr Endabschnitt in ihren
Anfangsabschnitt mündet, kann die Hin- und Herbewegung des Lagerkörpers 43 durch
permanentes Drehen der Spindel 41 in derselben Drehrichtung erzeugt werden. Außerdem
ist es möglich, die Führungsnuten 47 längs des Umfangs der Spindel 41 mit mehreren
sinusförmigen Abschnitten od. dgl. zu versehen, um dadurch den Lagerkörper 43 pro
Umdrehung der Spindel 41 mehrere Hübe ausführen zu lassen. Derartige Anordnungen
eignen sich z. B. zur Herstellung der Hubbewegungen von Dosierpumpen od. dgl. mit
hoher Geschwindigkeit.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 8 ist es alternativ möglich, die Spindel 41 starr, d. h.
undrehbar und axial unverschiebbar anzuordnen und statt dessen das Bauteil 42 drehbar
und axial unverschiebbar zu lagern bzw. die Hubbewegung des Lagerkörpers 43 durch
Drehen des Bauteils 42 relativ zur Spindel 41 herbeizuführen, in welchem Fall sich der
Lagerkörper 43 mit dem Bauteil 42 mitdrehen würde. In beiden Fällen kann der Lagerkör
per 43 analog zu Fig. 1 bis 4 ein Teil eines in Fig. 8 nicht näher dargestellten Hubteils
sein.
Daneben können die beschriebenen Vorrichtungen zahlreichen weiteren Anwendungs
zwecken zugeführt werden. Bei der Wahl günstiger Steigungen der Führungsnuten 5, 5′,
20 und 47, zweckmäßig im Bereich um 45° oder mehr, können die beschriebenen
Einrichtungen insbesondere auch zur Umwandlung von Hubbewegungen des jeweiligen
Hubteils bzw. Lagerkörpers in Drehbewegungen der jeweiligen Spindel dienen.
In Fig. 9 ist gezeigt, wie die Vorrichtung nach Fig. 8 mit einfachen Mitteln in eine
Dosierpumpe umgewandelt werden kann. Der Einfachheit halber sind in Fig. 9 für gleiche
Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 8 verwendet. Im Unterschied zu Fig. 8 ist die
ganze Vorrichtung an einem stationär angeordneten Befestigungsflansch 48 befestigt. Auf
der von der Vorrichtung abgewandten Seite des Flansches 48 ist ein topfförmiges, mit
seiner offenen Seite dem Flansch 48 zugewandtes Pumpengehäuse 49 befestigt, in das eine
hohlzylindrische, zur Spindel 41 koaxiale Buchse 50 eingesetzt ist. An der dem Flansch 48
zugewandten Seite ist der Lagerkörper 43 mit einer koaxialen Verlängerung versehen, die
als Kolben 51 ausgebildet ist, der den Flansch 48 ganz und die Buchse 50 teilweise
durchragt, wobei der Innendurchmesser der Buchse 50 im wesentlichen dem Außendurch
messer des Kolbens 51 entspricht.
Nach Fig. 9 dient zur Befestigung der gesamten, anhand der Fig. 8 beschriebenen
Vorrichtung am Flansch 48 ein die Vorrichtung umgebendes, mittels Axiallagern 52 auf
dem Bauteil 42 gelagertes Gehäuse 53, das mittels schematisch angeordneter Schrauben an
der vom Pumpengehäuse 49 abgewandten Seite des Flansches 48 starr befestigt ist.
Das Pumpengehäuse 49 weist eine Einlaßöffnung 54 und eine Auslaßöffnung 55 für das zu
fördernde Medium auf. Die Buchse 50 ist mit zwei radialen, durchgehenden, auf die
Einlaßöffnung 54 bzw. die Auslaßöffnung 55 ausgerichteten Kanälen 56, 57 versehen.
Schließlich weist der Kolben 51 in seiner äußeren Mantelfläche und an seinem hinteren,
vom Lagerkörper 43 entfernten Ende wenigstens zwei Ausnehmungen, vorzugsweise in
Form von achsparallelen Nuten 58 und 59 auf, von denen in Fig. 9 nur die Nut 58
sichtbar ist. Diese Nuten 58, 59 sind so lang, daß sie die Kanäle 56, 57 während der
gesamten axialen Hubbewegung des Kolbens 51 in axialer Richtung überlappen, und
grenzen zweckmäßig an die freie Stirnseite des Kolbens 51. Die Länge dieser axialen
Hubbewegung, die in Fig. 9 dem Abstand des freien Endes des Kolbens 51 von einer
zwischen dem Pumpengehäuse 49 und dem freien Ende der Buchse 50 eingesetzten
Dichtscheibe 60 entspricht, wird dabei durch die Hin- und Herbewegung des mit dem
Kolben 51 gekoppelten Lagerkörpers 43 festgelegt.
Wie Fig. 9 zeigt, werden der Lagerkörper 43 und der Kolben 51 z. B. bei relativ zum
Gehäuse 53 im Stillstand befindlicher Spindel 41 und bei Drehung des Bauteils 42 in
Richtung der eingezeichneten Pfeile gedreht und gleichzeitig in axialer Richtung hin- und
herbewegt. Dadurch lassen sich beispielsweise die anhand der Fig. 10 bis 14 schematisch
dargestellten Funktionen realisieren.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist am Umfang der Spindel 41 wenigstens eine
Führungsnut 47 (normalerweise sind mehrere parallele Führungsnuten 47 vorgesehen)
ausgebildet, die zwei am Umfang hintereinander liegende, sinusförmige Abschnitte
aufweist, so daß ein Kolben 51a pro Umdrehung der Spindel 41 zwei volle Hübe ausführt.
Weiter ist vorgesehen, daß eine Einlaßöffnung 54a und eine Auslaßöffnung 55a ebenso
wie die beiden Kanäle 56a, 57a einer Buchse 50a paarweise um 90° beabstandet und
aufeinander ausgerichtet sind, während Nuten 58a, 59a am Umfang des Kolbens 51a um
180° beabstandet sind. Die relativen Lagen der Ein- und Auslaßöffnungen 54a, 55a bzw.
der Kanäle 56a, 57a einerseits und der Nuten 58a, 59a bzw. des Kolbens 51a andererseits
sind dabei in folgender Weise aufeinander abgestimmt. Wird der Kolben 51a aufgrund
einer Drehung des Bauteils 42 in Fig. 9 von rechts nach links bewegt und in Fig. 10 z. B.
im Gegenuhrzeigersinn gedreht, dann ist die Nut 58a auf den Kanal 57a bzw. die
Auslaßöffnung 55a ausgerichtet, während der andere Kanal 56a bzw. die Einlaßöffnung
54a geschlossen ist. Der Kolben 51a verdrängt daher mit seinem freien Ende das zu
fördernde, zuvor in den Hohlraum der Buchse 50a eingesaugte Medium und drückt dieses
unter allmählicher Verkleinerung des Hohlraums durch die Nut 58a, den Kanal 57a und
die Auslaßöffnung 55a in eine Förderleitung. Gleichzeitig wandert die auf den Kanal 57a
ausgerichtete Nut 58a aufgrund der Drehung des Kolbens 51a immer mehr von der
Eingangsöffnung des Kanals 57a weg in Richtung des Kanals 56a. Im Bereich des in Fig.
9 linken Totpunkts des Kolbens 51a wird dieser aufgrund der Sinusform der Führungen 47
mehr gedreht als axial bewegt, so daß die Nut 58a in diesem Bereich vom Kanal 57a auf
den Kanal 56a bzw. den Einlaß 54a überwechselt und diese öffnet. Der andere Kanal 57a
und der Ausgang 55a sind dann verschlossen, weil die Nut 59a noch einem geschlossenen
Abschnitt der Innenwand der Buchse 50a gegenübersteht.
Beim nun einsetzenden Rückwärtshub des Kolbens 51a (in Fig. 10 von links nach rechts)
saugt das freie Kolbenende das zu fördernde Medium aus einem mit der Einlaßöffnung
54a verbundenen Vorrat durch den Kanal 56a und die Nut 58a in den immer größer
werdenden Hohlraum der Buchse 50a an. Aufgrund der gleichzeitigen Drehung wandert
die Nut 58a aber allmählich am Kanal 56a vorbei, während sich die andere Nut 59a jetzt
immer mehr dem Kanal 57a annähert. Im Bereich des in Fig. 9 rechten Totpunkts tritt
dann die Nut 59a allmählich mit dem Kanal 57a in Verbindung, während gleichzeitig die
Nut 58a aus dem Wirkungsbereich des Kanals 56a bzw. der Einlaßöffnung 54a heraustritt.
Beim nachfolgenden Vorwärtshub des Kolbens 51a wird daher das angesaugte Medium
durch die Nut 59a, den Kanal 57a und die Auslaßöffnung 55a ausgestoßen. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 10 finden bei jeder Drehung des Bauteils 42 bzw. Lagerkör
pers 43 zwei volle Hübe des Kolbens 51a statt, in denen jeweils eine dosierte Menge an
Medium gefördert wird, die genau dem jeweils maximal frei werdenden Teil des Hohl
raums der Buchse 50a entspricht.
Alternativ dazu kann die Zahl der Hübe des Kolbens 51 pro Umdrehung des Bauteils 42
aber auch anders gewählt werden, da dies im wesentlichen nur davon abhängt, aus
wievielen sinusförmigen, in Umfangsrichtung der Spindel 41 hintereinander angeordneten
Abschnitten sich die Führungen 47 zusammensetzen lassen. Nur beispielsweise sind in
Fig. 11 bis 14 Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen drei, vier, sechs bzw. acht
solche Abschnitte vorgesehen sind und daher Kolben 51b, 51c, 51d und 51e pro Um
drehung des Bauteils 42 jeweils drei Hübe (Fig. 11), vier Hübe (Fig. 12), sechs Hübe
(Fig. 13) bzw. acht Hübe (Fig. 14) ausführen. Zur Anpassung an diese Hubzahlen sind
zwei Einlaßöffnungen 54b bis 54e und Auslaßöffnungen 55b bis 55e bzw. die zugehörigen
Kanäle 56b bis 56e und 57b bis 57e um 180° (Fig. 11), 135° (Fig. 12), 150° (Fig. 13)
bzw. 157,5° (Fig. 14) beabstandet, während die Kolben 51b bis 51e jeweils mit drei, vier,
sechs bzw. acht Nuten 61 bis 64 versehen sind, die jeweils gleiche Winkelabstände von
120°, 90°, 60° bzw. 45° voneinander aufweisen. Wie beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 10 sind dabei die Breiten der Eingänge der Kanäle 56b bis 56e und 57b bis 57e und
der Nuten 61 bis 64 in Umfangsrichtung der Kolben 51b bis 51e so aufeinander abge
stimmt, daß in deren Totpunktlagen eine Nut in den Bereich eines Kanals 57b bis 57e
eintritt, wenn eine mit dem Kanal 56b bis 56e wechselwirkende Nut gerade aus dessen
Wirkungsbereich heraustritt bzw. umgekehrt.
Die anhand der Fig. 9 bis 14 beschriebenen Vorrichtungen bringen den Vorteil mit sich,
daß bei hoher Hubzahl pro Umdrehung des Bauteils 42 und ggf. entsprechend kleiner
Hublänge von einigen Millimetern (z. B. Fig. 14) ein sehr kontinuierlicher, eine nur
geringe Welligkeit aufweisender Pumpenstrom erzeugt werden kann.
Die Drehung des Bauteils 42 kann beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß das
Gehäuse 53 einen Schlitz aufweist, durch den ein Antriebsriemen geführt ist, der am
Umfang des Bauteils 42 anliegt und motorisch angetrieben wird. Alternativ kann als
Lagerkörper 43 eine Hülse verwendet werden, die im Gegensatz zu Fig. 9 am rechten
Ende mit einer Stirnplatte versehen ist. In diesem Fall wird die Spindel 41 starr am
Flansch 48 befestigt und hohl ausgebildet, während der Kolben 51 die Spindel 41
durchragt und mit der Stirnplatte des Lagerkörpers 43 verbunden wird. Die aus dem
Lagerkörper 43 nach außen ragenden Teile des Kugelmechanismus 10, 10′ usw. werden
dabei zweckmäßig in axialen Rillen eines gleichzeitig als Laufring ausgebildeten Bauteils
42 geführt, das dort, wo in Fig. 9 das rechte Ende der Spindel 41 angeordnet ist, einen
Anschluß für einen Motor od. dgl. aufweist.
Bei der bisher als am besten empfundenen Ausführungsform der Erfindung (Fig. 15) ist
ein äußerer, hohlzylindrischer Lagerkörper 67 vorgesehen, der gleichzeitig als vorzugs
weise ortsfest, d. h. axial unverschiebbar und undrehbar angeordnetes Gehäuse ausgebildet
wird. In diesem Lagerkörper 67 ist eine hohlzylindrische oder als Hohlwelle ausgebildete
Spindel 68 mit wenigstens einer am äußeren Umfang ausgebildeten, beispielsweise
sinusförmigen Führungsnut 69 angeordnet. Dabei ist die Spindel 68 relativ zum Gehäuse
bzw. Lagerkörper 67 sowohl drehbar als auch axial verschiebbar gelagert. Zur Kraftüber
tragung dient analog zu den übrigen Ausführungsbeispielen wenigstens ein Kugelmechanis
mus 70, der zwischen dem Grund der Führungsnut 69 und einem den Lagerkörper 67
umgebenden Laufring 71 abgestützt ist und vorzugsweise zwei Mitnehmerkugeln 70a, 70b
aufweist.
Als Drehantrieb für die Spindel 68 dient eine um eine Längsachse 72 drehbare, z. B. mit
einem Motor verbundene Welle 73, auf die mittels eines Keils 74 ein Kupplungsstück 75
drehfest aufgekeilt ist. Dabei weist das Kupplungsstück 75 an seinem äußeren Umfang
wenigstens eine Rille 76 und die hohle Spindel 68 in ihrem Innenmantel wenigstens eine
entsprechende Rille 77 auf. Die Rillen 76, 77 sind analog zu den Rillen 45, 46 (Fig. 8)
vorzugsweise parallel zur Längsachse 72 angeordnet und mit teilweise in sie eingesetzten
Kugeln 78 versehen, so daß die Spindel 68 und das Kupplungsstück 75 relativ zueinander
undrehbar, aber axial verschiebbar angeordnet sind. Eine relative Drehung der Welle 73
gegenüber dem Lagerkörper 67 hat daher zur Folge, daß die Spindel 68 um die Längs
achse 72 gedreht und wegen des am Lagerkörper 67 abgestützten Kugelmechanismus 70
gleichzeitig relativ zum Kupplungsstück 75 und parallel zur Längsachse 72 hin- und
herbewegt wird.
Die anhand von Fig. 15 beschriebene Vorrichtung kann auf einfache Weise zu einer
Dosierpumpe ergänzt werden. Dazu wird die Spindel 68 an einem von der Welle 73
entfernten Ende mit einem koaxialen, z. B. entsprechend dem Kolben 51 nach Fig. 9
ausgebildeten Kolben 79 verbunden, der in einer am entsprechenden Ende des Lagerkör
pers 67 angebrachten Stirnplatte 80 geführt sein kann. Analog zu Fig. 9 könnte an der
Außenseite der Stirnplatte 80 das Pumpengehäuse 49 befestigt und der Kolben 79 mit zur
Steuerung von Ansaug- und Ausstoßtakten bestimmten Nuten versehen sein.
Eine den Kugelmechanismus 70 aufnehmende, durchgehende Lagerbohrung 81 im
Lagerkörper 67 wird vorzugsweise von einer verschleißfesten, hohlzylindrischen Buchse
82 gebildet, die in eine entsprechende Bohrung im Lagerkörper 67 eingesetzt, z. B.
eingeschraubt oder eingeklebt ist und zweckmäßig bündig mit dem Innen- bzw. Außen
mantel des Lagerkörpers 67 abschließt. Diese Buchse 82, die entsprechend auch bei den
Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 9 verwendet werden kann, bringt den besonderen
Vorteil mit sich, daß der Lagerkörper 67 aus einem mit geringer Qualität hergestellten,
wenig verschleißfesten und z. B. aus Kunststoff bestehenden Bauteil hergestellt werden
kann und nur die Buchse 82, in der die Kugeln 70a, 70b gelagert sind, präzise gefertigt
werden und verschleißfest ausgebildet sein muß, wodurch die Gesamtkosten der Vor
richtung erheblich reduziert werden. Im übrigen kann die Spindel 68 dort, wo die Buchse
82 sitzt, eine in die äußere Mantelfläche eingearbeitete Ausnehmung 83 aufweisen, um zu
vermeiden, daß die Mantelfläche oder im Bereich der Führungsnut 69 vorhandene Grate
an der Buchse 82 schleifen und diese beschädigen können. In axialer Richtung vor und
hinter der Ausnehmung 83 sollte die Spindel 68 dagegen mit dem vollen Durchmesser
versehen werden, um sie zentrisch und wackelfrei im Lagerkörper 67 zu führen.
Der Laufring 71 besteht vorzugsweise aus je einem inneren und äußeren Teil 84 bzw. 85,
die beide durch zur Längsachse 72 koaxiale, eine Schraubverbindung 86 bildende
Gewindeabschnitte axial miteinander verschraubt werden. Dabei sind die Halterringe
84, 85 an ihren den Kugelmechanismen 79 zugewandten Seiten mit Laufflächen versehen,
die analog zu den Laufrillen 25 (Fig. 4) ausgebildete Laufrillen 87 für die jeweils äußere
Mitnehmerkugel 70a bilden und daher beim Festziehen der Schraubverbindung 86 die
erforderliche Verspannung bzw. Justierung der Kugelmechanismen 70 ermöglichen.
Zusätzlich könnte eine nicht dargestellte, quer verlaufende Befestigungsschraube zur
Sicherung der jeweiligen relativen Lage der beiden Teile 84, 85 vorgesehen sein.
Insbesondere die zuletzt beschriebene Vorrichtung zeichnet sich durch große Einfachheit
und geringe Herstellungskosten aus, da nur die Spindel 68 gedreht werden muß, während
alle übrigen Teile ortsfest bzw. undrehbar und axial unverschiebbar gehalten werden
können. Das schließt natürlich nicht aus, daß der Laufring 67 dennoch zusätzliche relative
Axial- oder Drehbewegungen ausführen und insbesondere z. B. in einem seinerseits
bewegten System angeordnet sein kann, was entsprechend auch für die übrigen beschriebe
nen Vorrichtungen zutrifft. Vorteilhaft ist ferner, daß bei Anwendung der Buchsen 82 nur
diese, die Spindel 68 und der Laufring 71 aus ausreichend harten Präzisionsteilen bestehen
brauchen, wobei die Buchsen 82 und Laufringe 71 aus einfachen Drehteilen bestehen, die
keine kritischen Führungsnuten od. dgl. aufweisen und daher preisgünstig herstellbar sind.
Die übrigen Teile können nicht nur mit vergleichsweise großen Toleranzen hergestellt
werden, sondern brauchen auch keinen besonderen Festigkeitsansprüchen genügen, d. h.
z. B. nicht gehärtet sein. Außerdem brauchen keine zusätzlichen Lager vorgesehen werden,
um die einzelnen Teile relativ zueinander bzw. ineinander drehbar und/oder axial
verschiebbar zu lagern. Schließlich ist vorteilhaft, daß die Verspannung der Kugelmecha
nismen mit Hilfe von Laufringen erfolgt, die von den übrigen Teilen funktionell getrennt
sind und daher unabhängig von deren Eigenschaften hergestellt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich auf
vielfache Weise abwandeln lassen. Dies gilt insbesondere für die im Einzelfall vor
gesehene Anzahl von Kugelmechanismen, die in vielen verschiedenen Variationen
angeordnet werden können. Dabei werden solche Anordnungen bevorzugt, bei denen die
Kugelmechanismen, jeweils der Führungsnut folgend, gleichmäßig am Umfang der
Spindel verteilt werden, um gleichförmige, symmetrische Belastungen zu erhalten.
Außerdem ist es möglich, Kugelmechanismen zu verwenden, die eine Kugel (Fig. 6),
jeweils zwei Kugeln (Fig. 1 bis 5) oder auch mehr als zwei Kugeln aufweisen, was
insbesondere von den zu übertragenden Kräften und den jeweiligen Reibungsverhältnissen
abhängt. Weiterhin ist es möglich, Spindeln mit drei oder mehr Führungsnuten vorzusehen
und die Spindeln nicht nur an einem Ende, sondern auch an beiden Enden oder auch
zusätzlich an dazwischen liegenden Stellen zu lagern. Außerdem ist die beschriebene
Vorrichtung nicht auf die Anwendung bestimmter Materialien beschränkt, deren Auswahl
im wesentlichen vom erforderlichen Grad der Genauigkeit und von der Größe der zu
übertragenden Kräfte erfolgen sollte. Abgesehen davon versteht sich, daß die Lagerkörper
8, 35, 43 und 67 und Laufringe 12, 16, 23, 28 und 71 insbesondere außerhalb derjenigen
Bereiche, die für die Kraftübertragung und die Vorspannung der Mitnehmerkugeln
bedeutsam sind, auch andere als die in der Zeichnung dargestellte Formen aufweisen
können. Weiterhin können die Vorrichtungen nach Fig. 1 bis 8 und 15 in anderer Weise,
als oben anhand der Fig. 9 bis 14 erläutert wurde, zu fertigen Baugruppen wie Dosier
pumpen od. dgl. ergänzt werden. Außerdem versteht sich, daß die beschriebenen Merkma
le in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen verwendet werden
können. Schließlich können die Rillen 45, 46 bzw. 76, 77 bei Bedarf auch anders als
dargestellt ausgebildet sein, falls relative Drehungen zwischen den Teilen 42, 43 bzw.
68, 75 erforderlich oder erwünscht sind.
Insbesondere bei den Ausführungsformen nach Fig. 8 bis 15 wäre es weiter möglich,
andere als die dargestellten Kraftübertragungseinrichtungen vorzusehen, vor allem solche,
bei denen die Führungsnuten der Spindeln durch in sie ragende Lagerstifte od. dgl.
abgetastet werden, so daß die Kugelmechanismen entfallen könnten. Außerdem ist es bei
diesen Ausführungsformen möglich, die Nuten in den Außenmänteln der Kolben 51, 79
durch andere Ausnehmungen zu ersetzen oder die Steuerung der Ansaug- und Ausstoßtakte
durch andere, die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen abwechselnd abdeckende bzw. freigeben
de Elemente zu steuern. Schließlich versteht sich, daß die Pumpwirkung auch durch
andere relative Bewegungen der beschriebenen Teile erzielt werden kann, als in den
Ausführungsbeispielen konkret beschrieben ist, und die verschiedenen Bauteile in anderen
als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen vorgesehen werden können.
Claims (24)
1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende
Hubbewegung bzw. umgekehrt, enthaltend eine Spindel (1, 19, 37, 41, 68) mit einer eine
Längsachse (3, 72) aufweisenden, äußeren Mantelfläche, in die wenigstens eine Führungs
nut (5, 5′, 20, 38 bis 40, 47, 69) eingearbeitet ist, einen Lagerkörper (8, 35, 43, 67) mit einem
die Spindel (1, 19, 41, 68) konzentrisch umgebenden Wandabschnitt (9, 36), wobei die
Spindel (1, 19, 37, 41, 68) und der Lagerkörper (8, 35, 43, 67) sowohl drehbar als auch axial
verschiebbar relativ zueinander angeordnet sind, und eine Kraftübertragungseinrichtung
mit wenigstens einem wenigstens eine Mitnehmerkugel (10a, 10a′, 10b, 10b′, 33, 70a, 70b)
aufweisenden Kugelmechanismus (10, 10′, 10′′, 32, 70), der in einer durchgehenden
Lagerbohrung (11, 81) der Wand (9, 36) so gelagert ist, daß er auf einer Seite in die
Führungsnut (5, 5′, 20, 38 bis 40, 47, 69) ragt, auf einer entgegengesetzten Seite dagegen
nach außen über den Wandabschnitt (9, 36) des Lagerkörpers (8, 35, 43, 67) vorsteht,
dadurch gekennzeichnet, daß auf den Lagerkörper (8, 35, 43, 67) ein am Kugelmechanismus
(10, 10′, 10′′, 70) abgestützter und diesen in Richtung der Führungsnut (5, 5′, 20, 38 bis
40, 47, 68) vorspannender Laufring (12, 16, 23, 28, 71) aufgezogen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kraftübertragungsein
richtung (10, 10′, 10′′, 70) aus wenigstens zwei Kugeln (10a, 10a′, 10b, 10b′, 70a, 70b)
besteht, die hintereinander und mit Stoß in der zugeordneten Lagerbohrung (11) so
angeordnet sind, daß eine der Kugeln (10, b, 10b′, 70b) teilweise in die Führungsnut
(5, 5′, 20, 38 bis 40, 47, 68) ragt, während eine andere Kugel (10a, 10a′, 70a) teilweise nach
außen über den Wandabschnitt (9, 36) vorsteht und am Laufring (12, 16, 23, 28, 71) anliegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mantelfläche
der Spindel (19) mehrere Führungsnuten (20, 47) eingearbeitet sind und jeder Führungsnut
(20, 21, 47) wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Laufring (12, 16) aus einer zusammenhängenden Hülse mit einem Innenmantel besteht, in
den wenigstens eine quer zur Hülsenachse angeordnete Laufrille (25) für wenigstens eine
Kugel (10a, 10a′) eingearbeitet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Laufring (23, 28, 71) aus wenigstens zwei durch ein Spannmittel (24, 29, 85) axial gegenein
ander verspannbaren, zur Einstellung des Lagerspiels der Kugel(n) (10a, 10a′, 10b, 10b′,
33, 70a, 70b) bestimmten Teilen (23a, b; 28a, b; 84, 85) besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Laufringe (23, 28, 71) vorgesehen sind, denen wenigstens je ein Kugelmechanismus
(10, 10′, 10′′) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Teile (23a, b; 28a, b; 84, 85) mit auf den Kugelmechanismus (10, 10′, 10′′, 70)
einwirkenden Laufflächen versehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil
(28a, b) des Laufrings (28) an seiner inneren Seite mit einer Aussparung versehen ist, in
der wenigstens ein auf den Kugelmechanismus (10, 32) einwirkender Führungsring (31a, b)
angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Lagerbohrung(en) (81) des Lagerkörpers (67) eine verschleißfeste Buchse (82) eingesetzt
ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsnut (5, 5′, 20, 47, 69) schraubenlinien- oder sinusförmig ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur
Umwandlung einer Drehbewegung der Spindel (1, 19) in eine hin- und hergehende
Bewegung des Lagerkörpers (8, 43) eingerichtet ist und dazu die Spindel (1, 19) in einem
Gestell, Gehäuse od. dgl. drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, während der
Lagerkörper (8, 43) im wesentlichen undrehbar angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (1, 19) mit
einem Drehantrieb verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur
Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung der Spindel
(68) eingerichtet ist und die Spindel (68) dazu drehbar und axial verschiebbar in einem
Gestell, Gehäuse od. dgl. gelagert ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell, Gehäuse
od. dgl. durch den Lagerkörper (67) gebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel
(68) mit einem an einen Drehantrieb angeschlossenen Kupplungsstück (75) derart ver
bunden ist, daß die Spindel (68) und das Kupplungsstück (75) relative axiale Bewegungen,
aber keine wesentlichen relativen Drehbewegungen ausführen können.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein
Bauteil (42) aufweist, das mit dem Lagerkörper (43) derart gekoppelt ist, daß das Bauteil
(42) und der Lagerkörper (43) relative axiale Bewegungen, aber keine wesentlichen
relativen Drehbewegungen ausführen können.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Umwandlung
von Drehbewegungen in axiale Hin- und Herbewegungen des Lagerkörpers (43) eingerich
tet ist und dazu die Spindel (41) undrehbar und axial unverschiebbar in einem Gestell,
Gehäuse (53) od. dgl. gelagert ist, während das Bauteil (42) mit einem Drehantrieb
gekoppelt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (43)
zur Bildung einer Dosierpumpe mit einem zur Steuerung von Ansaug- und Ausstoßtakten
bestimmten Kolben (51, 51a bis 51e) verbunden ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spindel (68) zur Bildung einer Dosierpumpe mit einem zur Steuerung von Ansaug- und
Ausstoßtakten bestimmten Kolben (79) verbunden ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben
51, 51a bis 51e) in einem einen Einlaß (54, 54a bis 54e) und einen Auslaß (55, 55a bis 55e)
aufweisenden Pumpengehäuse (49) abgedichtet gelagert und mit die Freigabe bzw. das
Verschließen der Einlässe (54, 54a bis 54e) und Auslässe (55, 55a bis 55e) steuernden,
achsparallelen Nuten (58, 58a, 59, 59a, 61 bis 64) versehen ist.
21. Pumpe mit einem Pumpengehäuse (49), das wenigstens je eine Einlaß- und Auslaßöff
nung (54-54e, 55-55e) aufweist, mit einer im Pumpengehäuse (49) relativ zu diesem
hin- und herschiebbar gelagerten, zur Durchführung von Ansaug- und Ausstoßtakten
eingerichteten Kolben (51, 79), mit einer Spindel (41, 68), die eine Mantelfläche aufweist,
in die wenigstens eine, wenigstens einen steigenden und fallenden Abschnitt aufweisende,
endlose Führungsnut (47, 69) eingearbeitet ist, mit einem die Spindel (41, 68) konzentrisch
umgebenden Lagerkörper (43, 67), wobei die Spindel (41, 68) und der Lagerkörper (43, 67)
relativ zueinander sowohl drehbar als auch axial verschiebbar angeordnet sind, und mit
einer Kraftübertragungseinrichtung, die wenigstens einen Mitnehmermechanismus
(10, 10′, 10′′; 70) mit wenigstens einem, in die Führungsnut (47, 69) ragenden und mit dem
Lagerkörper (43, 67) gekoppelten Mitnehmerelement (10a, b; 10a′, b′; 70a, b) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (51, 79) auch zur Steuerung der Öffnungs- und
Schließperioden der Einlaß- und Auslaßöffnungen (54-54e; 55-55e) eingerichtet und
dazu relativ zum Pumpengehäuse (49) drehbar gelagert ist und daß der Antrieb des
Kolbens (51, 79) durch eine relativ zum Pumpengehäuse (49) drehbare und hin- und
herschiebbare Lagerung der Spindel (41, 68) oder des Lagerkörpers (43, 67) erfolgt.
22. Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (47, 69)
mehrere, abwechselnd aufeinander folgende, steigende und fallende Abschnitte derart
aufweist, daß der Kolben (51, 79) pro Umdrehung der Spindel (41, 68) oder des Lagerkör
pers (43, 67) eine Mehrzahl von hin- und hergehenden Pumpenhüben ausführt, und daß die
Zahl und die Lage der Einlaß- und Auslaßöffnungen (54-54e; 55-55e) und die Drehung
des Kolbens (51, 79) so aufeinander abgestimmt sind, daß jeder hin- und hergehende Hub
des Kolbens (51, 79) je einem vollen Ansaug- und Ausstoßtakt entspricht.
23. Pumpe nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (51, 79)
in seine Mantelfläche eingearbeitete, zur Steuerung der Öffnungs- und Schließperioden mit
den Einlaß- und Auslaßöffnungen (54-54e; 55-55e) zusammenwirkende Ausnehmungen
(58, 59, 61-64) aufweist.
24. Pumpe nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Antrieb des Kolbens (51, 79) eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 20 vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4401198A DE4401198B4 (de) | 1993-10-11 | 1994-01-18 | Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG9315262.0 | 1993-10-11 | ||
DE9315262U DE9315262U1 (de) | 1993-10-11 | 1993-10-11 | Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt |
DE4401198A DE4401198B4 (de) | 1993-10-11 | 1994-01-18 | Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Hubbewegung bzw. umgekehrt |
Publications (2)
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Legal Events
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Owner name: RULAND, EVELYNE, 82335 BERG, DE |
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