DE4407537A1 - Linearantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Um­ wandlung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung, und zwar sowohl mit einem Umwandlungsverhältnis für große Kraft und mit großem Wirkungsgrad, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung in Gestalt einer Rollen­ lagermutter zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Linearbewegung. Diese Bauart ist beispielsweise aus den US-PSen 3 861 226, 3 965 761 und 4 050 319 bekannt. Hierbei wird die Bewegungsumwandlung durch Vorrichtungsteile bewirkt, die nur mit einer Rollreibung arbeiten.

Bestehende mechanische Vorrichtungen, die gegenwärtig in Gebrauch sind, um eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln, fallen unter eine von drei grundsätzlichen Gruppen, nämlich: Schraubspindel-Mutter-Vorrichtungen, die vernünftige Kraftumwandlungsverhältnisse bei einem niedrigen Wirkungsgrad bewirken; Kugel-Mutter-Vorrichtungen, die einen hohen Wirkungsgrad besitzen, aber schlechte Kraftüber­ tragungsverhältnisse haben; Zahnstangen-Zahnrad-Anordnungen, die geringe Kraftübertragungsverhältnisse und einen geringen Wirkungsgrad haben. Bisher war kein mechanisches Verfahren bekannt, um eine Drehbewegung in eine Linearbewegung sowohl mit hohen Kraftübertragungsverhältnissen als auch mit hohem Wirkungsgrad umzuwandeln.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, um eine Drehbewegung (die bei­ spielsweise von einem Elektromotor geliefert wird) in eine Linearbewegung umzuformen, wobei die Vorrichtung eine hohe Lastträgerkapazität aufweist, die nur eine Rollreibung bei der Bewegungsumwandlung aufweist und derart ausgebildet ist, daß der Linearantrieb tatsächlich mit einem Wirkungsgrad in der Größenordnung von 98% arbeitet.

Ein weiteres Hauptziel der Erfindung besteht darin, eine Bewegungsübertragungslagereinheit zur Benutzung in Ver­ bindung mit Gewindespindeln zu schaffen, um eine Dreh­ bewegung in eine Linearbewegung umzuformen, wobei diese Vorrichtung in ihrer Größe und Einfachheit vergleichbar ist mit den üblichen Kugellagereinheiten, die gewöhnlich zur Lagerung von Wellen benutzt werden, wobei die Einheit jedoch so ausgebildet ist, daß sie leicht an Teilen montiert und befestigt werden kann, die bei Drehung der Spindelwelle linear bewegt werden.

Ein weiteres wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, eine Rollagervorrichtung der Bewegungsübertragungsart zu schaffen, welche frei rollende, nicht gelagerte Flansch­ schubrollen aufweist in Verbindung mit einer speziellen Steigungsanordnung zwischen dem Gewinde der sich drehenden Welle und dem die Linearbewegung der Einheit bewirkenden Teil.

Weitere Ziele der Erfindung bestehen darin, einen Linear­ antrieb zu schaffen, der mit einem Wirkungsgrad in der Größenordnung von 98% mit Kosten arbeitet, die einen Bruchteil der Kosten herkömmlicher Vorrichtungen dieser Art darstellen, und der einen Linearantrieb bewirkt, der selbstausrichtend ist, und es soll ein Linearantrieb geschaffen werden, der wirtschaftlich herzustellen, leicht zu installieren und zu benutzen ist und der für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist und der außerdem ein geringes Gewicht und eine kleine Baugröße aufweist und für zahlreiche Zwecke Anwendung finden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Linearantrieb der Spindelbauart vorgesehen, der mit einer vereinfachten Lagereinheit ausgestattet ist und leicht an dem linear zu bewegenden Bauteil festlegbar ist, um dieses Bauteil linear zu bewegen, wobei eine einfache Zuordnung zur Welle besteht. Die rotierende Gewindespindel, die vorzugsweise in beiden Richtungen gedreht werden kann, benutzt beispielsweise elektrische Energie (den üblichen Elektromotor) und weist einen üblichen Gewindeschaft mit einem einzigen V-förmigen Gewindegang der 90°-Bauart auf. Der Gewindewelle ist das linear zu verschiebende Bauteil zugeordnet, das in geeig­ neter Weise gegen Drehung gesichert und am Gehäuse der Vorrichtung geführt ist und eine Gruppe von kreisförmigen, konkav gestalteten Schubzähnen aufweist, die jeweils die gleiche V-Gestalt haben wie das Gewinde der sich drehenden Welle, wobei die Zähne eine identische Größe und Gestalt haben und koaxial seitlich nebeneinander liegen, derart, daß sie normal zu der gewünschten Bewegungsrichtung befindlich sind; diese Zähne haben eine Steigung, die die Steigung des Wellengewindes gemäß der Erfindung überschreitet, und es ist eine Gruppe von Schubrollen vorgesehen, von denen jede im Abstand zueinander angeordnete Paare von V-förmigen Flan­ schen aufweist, die eine ebene Ausbildung besitzen, aber eine im wesentlichen V-förmige Gestalt wie das Gewinde der sich drehenden Welle und der Schubzähne besitzen, wobei die Schubrollen zwischen das Schaftgewinde und die jeweiligen Einzelzähne des linear betätigten Bauteils eingefügt sind, wobei jedes Flanschpaar dieser Schubrollen auf der einen Seite mit dem Schaftgewinde in Eingriff steht und außerdem mit jeweiligen Zähnen eines derart linear verschobenen Bauteils, und wobei sämtliche Zähne getrennt durch die Flanschpaare erfaßt werden. Es ist wesentlich, daß die Komponentenzähne des Linearantriebs eine Steigung gemäß der folgenden Formel besitzen: Steigung des Wellengewindes plus Quotient der Wellengewindesteigung dividiert durch die Zahl der benutzten Schubrollen, und daß auf jeder Schubrolle die Paare derartiger Schubrollenflansche einer jeden solchen Rolle in einem Abstand mit der anderen derartigen Flansch­ gruppe stehen, der gemäß der folgenden Formel errechnet wird: die Zahl der verwendeten Schubrollen plus einmal die Steigung des Wellengewindes; es wird natürlich angenommen, daß der gleiche Standard der Messung benutzt wird, der die Faktoren für jede derartige Formel liefert.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Abstands­ rollen vorgesehen, um die erwähnten Schubrollen zu trennen, wobei das Wellengewinde über die Länge hiervon abgeflacht ist. Die Rollenflansche besitzen Randabflachungen, die ähnlich den Abflachungen des Wellengewindes ausgebildet sind, und diese Abstandsrollen sind jeweils mit vollem Eingriff zwischen die jeweiligen Schubrollen um die Welle gefügt und stehen in Eingriff mit den Flanschen benachbarter Schubrollen (der Gruppe von Schubrollen) in der Weise, daß derartige Abstandsrollen weder an der Gewindewelle angreifen noch an den Zähnen des linear verschobenen Bauteils; ein derartiges linear betätigtes Bauteil hat vorzugsweise die Gestalt einer Reihe gestapelter individueller Unterleg­ scheiben, von denen jede an ihrem Innenrand einen getrennten Linearbetätigungszahn aufweist, wobei der Stapel von Unterlegscheiben in geeigneter Weise gegen Drehbewegung gesichert ist. Diese Abstandsrollen laufen auf einem Haltering an beiden Enden der jeweiligen Muttereinheit, die mit der Wellenmutterumdrehung zusammenwirken kann. Die angegebenen Abstandsrollen an jedem Ende laufen auf den Halteringen, die, wie erwähnt, am Ende des resultierenden Mutterlagers angeordnet sind, wobei die Halteringe sich um die Gewindewelle unter der Antriebswirkung der getrennten Abstandsrollen drehen, die auf sie durch den jeweiligen Eingriff mit den individuellen Schubrollen ausgeübt wird, welche sie trennen.

Statt dessen können die Abstandsrollen und die Halteringe hierfür wegfallen, anstelle eines Paares von Haltemitteln an den jeweiligen Enden der Schubrollen, die derartige Schub­ rollen so positionieren, daß sie den gleichen Zahn-Wellen- Gewindeeingriff besitzen, wie dies oben erwähnt wurde.

Weitere Ziele und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeich­ nung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines bestimmten Linear­ antriebs gemäß der Erfindung für kommerzielle Anwendung, welcher das Wesen der vorliegenden Erfindung verkörpert,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der Rollenlagermutter in größerem Maßstab, und diese Ansicht veranschaulicht das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Rollenlagermutter gemäß der Erfindung, die bei dem Linear­ antrieb nach Fig. 1 Anwendung findet,

Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht der bevorzugten Rollenlagermutteranordnung gemäß der Erfindung, wobei die Schnittebene im axialen Mittelpunkt des Linear­ antriebs gemäß Fig. 1 angeordnet ist und der Schnitt abgeflacht dargestellt ist und die Gewindewelle weggelassen ist, um schematisch die anderen Rollenlagermutteranord­ nungen zu zeigen und um das Zusammenwirken zwischen den verschiedenen Teilen zu erläutern,

Fig. 4 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Schubrolle in größerem Maßstab in einer erfindungs­ gemäßen Ausbildung, die gemäß dem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung in Fig. 1 die gleiche für alle sechs verwendeten Rollen ist (vgl. Fig. 2 bis 4),

Fig. 5 eine Ansicht einer der Abstandsrollen, die bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 Anwendung finden, wobei die in größerem Maßstab dargestellte Abstandsrolle für sämtliche Rollen bei diesem Ausführungs­ beispiel in Betracht kommt,

Fig. 6 in größerem Maßstab einen der Abstandsrollen­ halter gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine Ansicht des Halterings gemäß Fig. 6, geschnitten längs der Linie 7-7 gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Schnittansicht einer der Unterlagscheiben der Linearbewegungseinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3, wobei der Schnitt in der Mitte geführt ist und wobei im zusammengebauten Zustand diese Scheibe mit der Längsmittellinie des Linearantriebs gemäß Fig. 1 zusammenfällt,

Fig. 9 eine Teilseitenansicht der Gewindewelle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 bis 3 in größerem Maßstab, um besser die Eigenheiten des speziellen Gewindes erkennen zu lassen, mit dem die Welle ausgestattet ist,

Fig. 10 eine schematische Ansicht der allgemeinen Bauart gemäß Fig. 3, wobei jedoch ein weiteres Ausführungs­ beispiel der Erfindung veranschaulicht wird, bei welchem die Abstandsrollen und die Halteringe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 bis 3 weggefallen sind und wobei dafür Schubrollenhalteringe an beiden Enden der dargestellten Schubrollen angeordnet sind, die so gestaltet sind, daß sie die Schubrollen entbehrlich machen, die in ihrer Lage in Fig. 3 dargestellt sind.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel dient nur zur beispielsweisen Veranschaulichung, und es sind Modifikationen und Abwandlungen möglich, die für den Fachmann klar sind.

Allgemeine Beschreibung

Das Bezugszeichen 10 in den Fig. 1 bis 3 kennzeichnet einen Linearantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Gewindewelle 12 aufweist, die von einem geeigneten Elektro­ motor 14 angetrieben wird. Der Gewindewelle 12 ist eine Rollenlagereinheit 16 zugeordnet, welche die Drehbewegung in eine Linearbewegung umsetzt. Die Lagereinheit 16 ist in einem hülsenförmigen Bauteil 18 verankert oder gesichert, um den hülsenförmigen Bauteil 18 in Längsrichtung der Achse der Gewindewelle 12 zu verschieben, wenn sich der Motor 14 dreht.

Die Welle 12 ist mit einem Außengewinde 20 versehen, welches im einzelnen in der Fig. 9 dargestellt ist. Das Gewinde 20 weist einen einzigen Gang 19 auf, der durch eine geeignete V-förmig gestaltete Nut 21 definiert ist, die in geeigneter Weise schraubenlinienförmig verläuft, wobei der äußere Rand des Gewindes 21 abgeflacht ist, um eine abgeflachte Schraubenoberfläche 23 zu bilden. Die Welle 12 ist in geeigneter Weise mit Antriebskomponenten des Motors 14 verbunden (die nicht dargestellt sind, aber der Motor 14 kann ein üblicher Elektromotor oder ein Strömungsmittelmotor sein), und die Antriebsteile des Motors sind in einem geeigneten Motorgehäuse 22 untergebracht, welches eine geeignete Öse 24 zur Befestigung an einem Bauteil aufweist, an dem der Antrieb 10 festgelegt werden soll.

Die Hülse 18 definiert in der dargestellten Form eine Bohrung 26, die einen Motor 14 aufnimmt, und eine Bohrung 28, in der die Rollenlagermutter 16 angeordnet ist. Ferner definiert die Hülse 18 einen Bohrungsabschnitt 30, in den sich die Gewindewelle 12 hineinerstreckt. Die Hülse 18 besitzt in dem dargestellten Beispiel ein offenes Ende 32, von welchem der Motor 14 freikommt, wenn die Vorrichtung 10 betätigt wird, um in die Strecklage überzugehen, und das andere Ende 34 der Hülse ist geschlossen und mit einer Befestigungsöse 35 versehen, die an einem anderen Bauteil des Antriebs 10 befestigbar ist, um den Linearantrieb zu bilden.

Die Rollenlagereinheit 16 gemäß Fig. 1 bis 9 weist ein linear betätigtes Glied 40 auf, das der Hülse 18 in ihrem Bohrungsabschnitt 28 zugeordnet ist, in welchem die Lager­ einheit 16 angeordnet ist, und das linear verschiebbare Glied 40 weist gemäß der dargestellten Ausführungsform einen Körper 41 auf, der mit dichtem Paßsitz innerhalb der Hülse 43 liegt, wobei die Hülse 43 und der Körper 41 durch geeignete Verriegelungsringe 42 und 44 an der Hülse fest­ gelegt sind, die in üblicher Weise in Ausnehmungen 45 und 47 der Hülse 18 angeordnet sind.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Körper 41 in geeigneter Weise so ausgebildet, daß eine Gruppe von kreisförmigen, konkav gestalteten Schubzähnen 46 mit V-Gestalt gebildet wird, die den gleichen Anstieg und die gleiche Randabflachung wie das Wellengewinde aufweisen (vgl. Fig. 8, die konkaven Oberflächen 48 und 50 und die ringförmig gestaltete Randoberfläche 52 hiervon). Die Zähne 46 haben eine identische Gestalt und Kreisringkonfiguration, und sie sind koaxial nebeneinander angeordnet, so daß sie normal zu der gewünschten Linearbewegungsrichtung der Vorrichtung 10 liegen; wie bereits erwähnt, haben die Zähne 46 einen Anstieg, der den Anstieg des Schaftgewindes gemäß der Erfindung überschreitet, wobei der Anstieg der Zähne 46, d. h. ihr Abstand, den entsprechenden Abstand des Wellen­ gewindes 19 übertrifft, wie weiter unten ausführlich dargelegt wird.

Das Rollenlager 16 weist außerdem eine Gruppe 54 von Schubrollen 56 auf, wobei jede der Schubrollen 56 integral ausgebildet ist und einen Schaft 57 und zwei im Abstand zueinander liegende Paare 58 und 60 ebener Flansche auf­ weist, die, wie aus Fig. 4 ersichtlich, dieselbe Winkel­ anstellung und Randabflachung aufweisen wie die Welle 12 und die Schubzähne 46. Jedes Paar von Flanschen weist zwei einzelne Flansche 62 auf, die im Winkel angestellte Seiten­ flächen 64 und 66 sowie einen abgeflachten Rand 68 besitzen, und diese Flächen sind vergleichbar mit den Oberflächen der Welle 12 und der Zähne 46, mit denen sie zusammenwirken, wie dies aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Demgemäß sind jedes Flanschpaar 58 und 60 der einzelnen Schubrollen 56, die auf der einen Seite des Wellengewindes 19 angreifen, sowie die Seitenoberflächen 48 und 50 eines jeden Zahnes 46 im linear angetriebenen Bauteil 40, wobei diese Gruppe 54 von Schub­ rollen 56 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sechs Stück aufweist, alle in gleicher Weise geformt, und sie besitzen ebene gegenüberliegende Enden 69 und 71 und sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, so angeordnet, daß jeweils Paare von Flanschen 58 und 60 an getrennten gewählten Einzelzähnen 46 (die beschrieben wurden) angreifen, wobei die einzelnen Schubrollen 56 in dem Lager 16 so angeordnet sind, daß alle Zähne 46 getrennt durch die jeweiligen Rollenflansche 58 und 60 aufeinanderfolgender Rollen 56 (Fig. 3) erfaßt werden.

Ein kritisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der linear betätigte Komponentenzahn 46, der einen Anstieg gemäß der folgenden Formel aufweist: Anstieg des Wellengewindes 19 plus Quotient aus Anstieg des Wellengewindes 19 dividiert durch die Zahl der Schubrollen 56 (so daß sie ein Lager 10 bilden); außerdem sind die Flanschpaare 58 und 60 auf jeder Schubrolle 56 in einem Abstand gemäß der folgenden Formel angeordnet: die Zahl der benutzten Schubrollen 56, die das Lager 10 bilden, plus Eins, mal die Steigung des Wellen­ gewindes 19 (unter der Annahme, daß, wie bereits angegeben, die gleichen Standardmessungen benutzt werden, die die Faktoren für diese Formeln bilden).

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, weist die Lagereinheit 16 eine Gruppe 70 von Separatorrollen 72 auf, die sämtlich die in Fig. 5 dargestellte Gestalt aufweisen und einen Rollkörper 73 besitzen, der einen Abrollabschnitt oder Schaft 74 bildet, an dessen beiden Enden auf den gleichen Durchmesser verminderte Laufoberflächen 76 und 77 angeordnet sind, an die Endabschnitte 78 und 79 anschließen. Im Betrieb werden die Separatorrollen 72 in vollem Eingriff eingesetzt, und sie liegen demgemäß zwischen benachbarten Schubrollen 56, wobei der Schaft 74 der jeweiligen Abstands­ rollen 72 auf den Flanschen 62 der jeweiligen Schubrollen 56 läuft und dieser im Abstand vom Schaftgewinde 19 und den jeweiligen Komponentenzähnen 46 des linear verschobenen Bauteils liegt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Abstandsrollen 72 liegen quer zum Rollenlager 16 (Fig. 3), und sie sind betriebsmäßig den Halteringen 80 und 82 an beiden Enden zugeordnet, so daß die Laufflächen 76 und 77 der Abstandsrollen in Laufeingriff mit den entsprechenden Laufflächen 86 und 87 der Halteringe 80 und 82 stehen. Wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich, definieren diese Halteringe jeweils einen Rand 84, in dem die jeweiligen Laufflächen 86 und 87 ausgebildet sind; wie in Fig. 6 dargestellt, ist die Gestalt dieser Laufflächen kreisförmig. Außerdem hat gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die linear betätigte Komponente 40 die Form eines Stapels einzelner Unterlagscheiben 90, welche die gleiche Gestalt und Größe aufweisen, um die jeweiligen Zähne 46 zu bilden. Die einzelnen Unterlegscheiben 90 bilden demgemäß einen Körper 92, der einen inneren Rand 94 definiert, der so gestaltet ist, daß die jeweiligen Zähne 46 gebildet werden (vgl. die Darstellung gemäß Fig. 8 und insbesondere die Oberflächen 48 und 50 sowie die Randoberfläche 52, die bereits beschrieben wurden).

Bei der Drehung der Welle 12 durch den Motor 14 in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 2 drehen sich die Schubrollen 56 und die Abstandsrollen 72 in den durch die Pfeile gemäß Fig. 2 angedeuteten Richtungen, wobei die Abstandsrollen 72 auf den jeweiligen Randoberflächen 68 der jeweiligen Schubrollen­ flansche 58 und 60 laufen und die jeweiligen Abstandsrollen 72 auch auf den entsprechenden kreisförmigen Bahnen 86 und 87 der jeweiligen Halteringe 80 und 82 laufen, um diese Halteringe in Richtung der entsprechenden Pfeile am Halte­ ring 80 zu drehen, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Die Schubrollen 56, die auf dem Wellengewinde 19 laufen, üben individuell einen linearen Schub auf die Zähne 46 des linear angetriebenen Bauteils über ihre Flansche 58 und 60 aus (vgl. Fig. 3), wobei die Richtung der Linearbewegung von der Drehrichtung der Welle 12 abhängt.

Da der Linearantrieb 10 in der Darstellung gemäß Fig. 1 in voll zurückgezogener Stellung dargestellt ist, wird ange­ nommen, daß die Drehrichtung der Welle 12 derart ist, daß das linear angetriebene Bauteil 40 in der Hülse 18, in welcher es drehfest angeordnet ist, gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt wird, um die Vorrichtung 10 zu strecken. Eine Drehung in der Gegenrichtung bewirkt, daß die Hülse 18 gemäß Fig. 1 nach links bewegt wird, um diese Einheit zusammenzudrücken, wobei wiederum angenommen wird, daß die Halterung 24 an dem stationären Bauteil und die Halterung 35 an dem linear zu bewegenden Bauteil befestigt ist.

Der Anstieg des Gewindes 19 kann einen gewünschten Betrag haben, um die erforderliche Kraftübertragungscharakteristik zu erzielen, die für die jeweilige Einheit 10 erforderlich ist. Dabei ist die Steigung der Zähne 46 größer als die Steigung des Gewindes 19 der Welle 12, entsprechend den Maßnahmen der vorliegenden Erfindung.

Die Darstellung gemäß Fig. 10 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein modifiziertes Rollenlager 16A eine Schubrollenanordnung 100 aufweist und die Abstandsrollen 72 und die ihnen zugeordneten Halteringe 80 und 82 wegfallen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 entspricht ansonsten dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 9.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 sind die einzelnen Schubrollen 56A grundsätzlich die gleichen wie die Rollen 56, und sie sind in der Weise angeordnet, wie aus Fig. 3 ersichtlich, wobei ein modifiziertes Rollenlager 16A Anwendung findet, obgleich sie an ihren jeweiligen Enden 69A und 71A mit entsprechenden Laufflächen 102 und 103 an ihren Schaftendabschnitten 104 und 105 ausgestattet sind. Den jeweiligen Schubrollen 56 an jedem Ende sind an den jeweiligen Laufflächen 102 und 103 ähnliche Halteringe 106 und 107 zugeordnet, die Lagerabschnitte 108 bilden, in denen die Rollenschaftendabschnitte 104 und 105 gelagert sind, damit sich die entsprechenden Halteringe 106 und 107 gleichzeitig um die Rollenlager 16A unter der Antriebs­ wirkung drehen können, die auf die modifizierten Schubrollen 56A durch Drehung der Welle 12 und ihr Gewinde 19 aufgeprägt wird.

Es ist klar, daß die jeweiligen Halteringe 106 und 107 in der Weise gestaltet sein müssen, wie dies in Fig. 10 angedeutet ist, um die jeweiligen Schubrollen 56A an den erforderlichen Stellen anzuordnen, die in Fig. 3 für die Schubrollen 56 angegeben sind.

Es ist ersichtlich, daß der komplizierte Aufbau des sich hieraus ergebenden Rollenlagers 16A die Rollenlager teurer macht, als dies beim Lager 16 der Fall ist, und auch die Gestalt der Halteringe 106 und 107 verteuert die Anordnung, da zusätzliche Produktionskosten erforderlich sind, um die notwendigen Reibungsverluste zu vermindern, welche die Rollenlager 56A zusammen mit den Halteringen 106 und 107 aufbringen.

Im folgenden werden einige spezielle Merkmale dieser Entwicklung aufgezeigt
Es ist für den Anmelder klar, daß kein bekannter Linear­ antrieb so ausgebildet ist, daß die Steigung des linear beweglichen Elementes von der Steigung der Gewindeschraube unterschieden ist.

Aus den Darstellungen gemäß Fig. 3, 4 und 9 ergibt sich, daß die Schubrollen 56 über ihre jeweiligen Flanschpaare 58 und 60 zwei physikalische Berührungen mit der sich drehenden Schraube haben (wenn derartige Schubrollen auf dem Schrau­ bengewinde 19 laufen), während jede derartige Rolle nur eine einzige physikalische Berührung mit dem Körper 41 in der Bewegungsrichtung (nach vorn oder hinten) hat, die gerade bewirkt wird (in diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die Schuboberflächen der entsprechenden Flanschpaare 58 und 60 nur gegen eine Seite eines Komponentenzahns 46 des linear betätigten Bauteils wirken, um die Bewegung nach vorn oder hinten zu veranlassen).

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 ergibt sich, daß jede Gruppe von Flanschen 58 oder 60 der jeweiligen Schubrollen 56 auf einem eigenen Zahn 46 des Körpers 41 sitzt und demgemäß auf der eigenen Unterlagscheibe 90 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel.

Wie bereits erläutert, ist ein Paar von Schubrollenflanschen 58 und 60 von dem anderen Paar der jeweiligen Schubrollen 56 gemäß der folgenden Formel beabstandet: Zahl der im Rollen­ lager benutzten Schubrollen plus Eins mal Steigung des Schraubgewindes 19.

Außerdem hat jeder Zahn 46 einen Anstieg gemäß der folgenden Formel: Anstieg des Schraubgewindes 19 plus Quotient aus dem Anstieg des Schraubgewindes 19 dividiert durch die Zahl der in dem in Frage stehenden speziellen Rollenlager benutzten Rollen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß auch die Hülse 43 ein frei wählbares Merkmal aufweist, da das linear betätigbare Glied 40 und insbesondere die jeweiligen Unterlagscheiben 90 einen genügend großen äußeren Durchmesser aufweisen können, um die Stelle der angezeigten Hülse 43 einzunehmen, oder statt dessen kann der Gehäuseteil 18 mit einem solchen Innen­ durchmesser ausgestattet werden, der erforderlich ist, um den Außendurchmesser des linear bewegten Bauteils 40 mit dichtem Paßsitz aufzunehmen.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden durch Benutzung eines Stapels von Unterlagscheiben 90, die das linear verschobene Bauteil 40 bilden, die Herstellungskosten und die Kosten für den Zusammenbau vermindert, und anstelle einer inneren spanabhebenden Bearbeitung kann einfach ein Ausstanzen erfolgen.

Wie erwähnt, ist es zweckmäßig, daß die Schubrollen 56 alle identisch sind und ihre Stellungen entsprechend geändert werden (Fig. 3), um die erforderlichen Schubrollen- Berührungsstellungen in bezug auf sämtliche Zähne 46 des linear verschobenen Bauteils 40 zu erlangen.

Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß die Abstandsrollen 72 in ihrer Wirkung Nadellager sind, die die Funktion besitzen, benachbarte Schubrollen 56 voneinander zu trennen, wie dies oben beschrieben wurde. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß es, wenn Rollen 72 verwendet werden, wichtig ist, daß sie so angeordnet sind, daß sie den betreffenden Schraubenkörper 12 oder die Zähne 46 nicht berühren; dies gewährleistet, daß alle Rollen (12 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel) korrekt zueinander abrollen (vgl. Fig. 2).

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bleiben die Schubrollen 56 und die Abstandsrollen 72 an Ort und Stelle, und sie bewegen sich nicht nach dem axialen Zentrum, welches in Fig. 2 durch die voll geschlossene Geometrie angegeben ist, und sie können sich nicht in Längsrichtung bewegen, weil sie durch die Halteringe 80 und 82 daran gehindert sind (die sich drehen, wenn eine lineare Betätigung bewirkt wird).

Vor Anbringung des Rollenlagers 16 am Gehäuse 18 zum Zwecke der Herstellung des Linearantriebs 10 halten die Halteringe 80 und 82, die auf den entsprechenden Abstandsrollen 72 sitzen, die Komponententeile des Rollenlagers 16 in ihrer Arbeitsstellung.

Das zusammengebaute Rollenlager bildet eine komplette Einheit durch sich selbst, die auf die Gewindewelle 12 angewandt werden kann, wenn sie ein Gewinde 19 besitzt, indem dieses gegenüber der Welle gedreht wird, wie dies eine Mutter bewirken würde.

Der Linearantrieb gemäß Fig. 1 bis 9 arbeitet ausschließlich mit Rollreibung, und so wird ein Wirkungsgrad von etwa 98% erreicht.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung, und die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, mit Ausnahme der in den Ansprüchen angegebenen Maßnahmen. Der Fachmann kann demgemäß Abwandlungen oder Weiterentwicklungen vornehmen, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims (15)

1. Linearantrieb mit den folgenden Merkmalen:

• - eine Welle mit einem einzigen Gewindegang mit einem vorbestimmten Anstieg;
• - eine Hülsenkomponente konzentrisch zu der Welle, die im Abstand zueinander liegende Ringzähne definiert, deren Steigung von der Steigung des Wellengewindes unterschieden ist;
• - mehrere frei rollende Schubrollen, die zwischen der Welle und der Verzahnung um die Welle herum angeordnet sind;
• - wobei sämtliche Rollen Schubflansche aufweisen, die an dem Wellengewinde angreifen;
• - wobei jeder Rollenflansch auf jeweils einem der Zähne abläuft und wobei sämtliche Zähne einzeln von den Rollen­ flanschen erfaßt werden;
• - wobei die Zahl der Flansche äquivalent ist der Zahl der Verzahnungen.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1 mit den folgenden Merkmalen:

• - es sind Abstandsrollen vorgesehen, die jeweils zwischen den Schubrollenflanschen um die Welle herum angeordnet sind und auf diesen ablaufen;
• - die Rollen stehen voll in Eingriff;
• - es sind Halteringe benachbart zu jedem Ende der rohrförmigen Komponente angeordnet, wobei die Halterollen in Rollverbindung mit den Halteringen stehen.

3. Linearantrieb nach Anspruch 1, bei welchem die Rollen allein mit Rollreibung ablaufen.

4. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei welchem die Rollen nur mit Rollreibung ablaufen.

5. Linearantrieb nach Anspruch 2, bei welchem:

• - die Flansche der Schubrollen jeweils zwei Flansche aufweisen, die in Paßeingriff mit dem Wellengewinde bzw. mit der Verzahnung stehen;
• - wobei die Verzahnung eine Steigung besitzt, die äquivalent ist der Steigung des Gewindes der Welle zuzüglich dem Quotienten aus der Steigung des Schaftgewindes dividiert durch die Zahl der Schubrollen.

6. Linearantrieb nach Anspruch 5, bei welchem das Flanschpaar jeweils von den Schubrollen in einem Abstand getrennt ist, der gleich ist der Zahl der Schubrollen plus Eins multipliziert durch die Steigung des Wellengewindes.

7. Linearantrieb mit einer Welle, mit einem rohr­ förmigen Bauteil im wesentlichen konzentrisch zu der Welle, mit einem Lager zwischen diesen beiden Bauteilen und mit Mitteln zur Drehung eines dieser Bauteile und mit Mitteln, durch die eines dieser Bauteile gegen Drehung gesichert ist, sich jedoch linear bewegen kann;
mit der folgenden Verbesserung:

• - die Welle ist in Längsrichtung mit Gewinde versehen;

und wobei die Lagereinheit folgende Teile umfaßt:

• - der rohrförmige Bauteil um die Lagereinheit herum definiert im Abstand zueinander liegende ringförmige Verzahnungen, deren Steigung die Steigung des Wellengewindes überschreitet;
• - mehrere frei rollende Schubrollen sind zwischen der Welle und der Verzahnung rings um die Welle angeordnet;
• - wobei sämtliche Rollen Schubflansche aufweisen, die auf dem Schaftgewinde ablaufen;
• - und wobei jeder Rollenflansch auf einem gewählten Zahn der Verzahnung abläuft;
• - und wobei die Flansche in ihrer Zahl äquivalent der Zahl der Verzahnungen ist und sämtliche Zähne getrennt von den Flanschen erfaßt werden.

8. Linearantrieb nach Anspruch 7 mit den folgenden Merkmalen:

• - es sind Abstandsrollen jeweils zwischen die Schub­ rollen um die Welle herum angeordnet, die darauf ablaufen;
• - die Rollen stehen in enger Laufverbindung;
• - es sind Halteringe benachbart zu jedem Ende der Rollenlager vorgesehen, wobei die Halterollen in Roll­ verbindung mit den Halteringen stehen.

9. Linearantrieb nach Anspruch 7, bei welchem die Rollen lediglich mit Rollreibung ablaufen.

10. Linearantrieb nach Anspruch 8, bei welchem die Rollen nur mit Rollreibung ablaufen.

11. Linearantrieb nach Anspruch 8, bei welchem die Flansche und die Schubrollen jeweils zwei Flansche auf­ weisen, die so gestaltet sind, daß sie in Paßeingriff mit dem Wellengewinde bzw. der Verzahnung stehen, wobei die Verzahnung eine Steigung aufweist, äquivalent der Steigung des Wellengewindes plus dem Quotienten der Steigung des Wellengewindes dividiert durch die Anzahl der Schubrollen.

12. Linearantrieb nach Anspruch 11, bei welchem das Flanschpaar der Schubrollen in einem Abstand zueinander liegt, der gleich ist der Zahl der Schubrollen plus Eins multipliziert durch die Steigung des Wellengewindes.

13. Linearantrieb mit einer Welle, mit einem rohr­ förmigen Körper konzentrisch zu der Welle, mit einer Lagereinheit zwischen diesen Teilen und mit Mitteln zur Drehung eines dieser Bauteile und mit Mitteln, die das eine Bauteil gegen Drehung sichern, wobei die Welle in Längs­ richtung mit Gewinde versehen ist, um eine Linearbewegung des rohrförmigen Bauteils zu bewirken,
wobei das Arbeitsverfahren in der Weise durchgeführt wird, daß bei Drehung des einen Teils nur eine Rollreibung in der Lagereinheit bewirkt wird, wenn die Linearbewegung des rohrförmigen Bauteils gegenüber der Welle erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die Welle bei ihrer Drehung eine Linearbewegung des rohrförmigen Bauteils mit einem Wirkungsgrad von etwa 98% bewirkt.