DE60300831T2

DE60300831T2 - Linearantrieb mit Gewinderollen

Info

Publication number: DE60300831T2
Application number: DE60300831T
Authority: DE
Inventors: Laurent Pierre Noel Benoit
Original assignee: Transrol SAS
Current assignee: Transrol SAS
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: US7000495B2; ATE298053T1; EP1347207A1; US20040031341A1; FR2837550B1; FR2837550A1; DE60300831D1; EP1347207B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Aktuatorvorrichtungen, bei welchen die Übertragung von Bewegung zwischen zwei längs laufenden konzentrischen Teilen, welche sich in Bezug zueinander drehen, erreicht wird durch Längsrollen und schlägt Verbesserungen solcher Vorrichtungen vor.
Eine Aktuatorvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bekannt durch DE-U-8702656.
Die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung weist die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung vorzugsweise eine Längsführungseinrichtung aufweisen, welche die Halterung und die Ummantelung verbindet.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung vorzugsweise End-Ringe aufweisen, welche auf beiden Seiten der Rollen angeordnet sind und längs laufende Löcher aufweisen, mit welchen die Enden der Rollen jeweils aufgenommen sind.
Erfindungsgemäß weist der Antriebsstab zwei ringförmige Bereiche mit Zahnradzähnen auf, zwischen welchen sich zumindest teilweise dessen genanntes Gewinde erstreckt.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung vorzugsweise einen Gleitring aufweisen, der durch die Ummantelung getragen wird und um den Bereich des Antriebsstabs herum zwischen dessen genannten vorderen und hinteren Bereichen angeordnet ist.
Erfindungsgemäß weist die Ummantelung einen Längsführungsstab auf, der mit einer Führungsbohrung des Antriebsstabs zusammenwirkt.
Erfindungsgemäß ist der Antriebsstab mittels eines Wälzlagers in der Halterung angebracht, welches einen axialen Anschlag bildet.
Erfindungsgemäß weist die Antriebseinrichtung vorzugsweise einen Motor auf, dessen Gehäuse die Motorwelle trägt und an der Halterung angebracht ist.
Gemäß einer Variante der Erfindung sind die Motorwelle der Antriebseinrichtung und die Antriebsstange miteinander ausgerichtet, und zwischen ihnen ist eine Rotationskupplungseinrichtung vorgesehen.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung sind die Motorwelle und die Antriebsstange miteinander ausgerichtet und aus einem Stück gebildet, um eine Antriebswelle zu bilden.
Erfindungsgemäß ist die Antriebswelle vorzugsweise drehbar mittels eines Wälzlagers, welches einen axialen Anschlag bildet, in der Halterung und auf der anderen Seite ihres genannten Gewindebereichs in einem Gehäuse der Antriebseinrichtung mittels eines Wälzlagers angebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsstab einstückig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Antriebsstab einen Längshauptteil auf, auf welchem eine Muffe angeordnet ist, welche das genannte Gewinde aufweist, und/oder mindestens einen Ring, welcher den genannten ringförmigen Bereich mit den Zahnradzähnen aufweist.
Erfindungsgemäß weisen das genannte Gewinde und die genannten Zahnradzähne des Antriebsstabs den gleichen Außendurchmesser auf.
Erfindungsgemäß kann der Antriebsstab mindestens eine Rille aufweisen, welche zwischen dem genannten Gewinde und dem ringförmigen Bereich mit den Zahnradzähnen angebracht ist.
Erfindungsgemäß können die Zahnradzähne der Rollen in ihrem genannten Gewindebereich realisiert sein.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Einrichtung auf, welche Anschläge bildet, die mit den End-Ringen zusammenwirken und auf beiden Seiten des Längsstapels eingeordnet sind, welcher durch diese End-Ringe und die Rollen gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich durch Studium Aktuatorvorrichtungen oder Aktuatoren, welche durch nicht-einschränkende Beispiele und die Zeichnungen dargestellt sind:
1 zeigt einen Längsschnitt eines ersten erfindungsgemäßen Aktuators;
2 zeigt einen Längsschnitt eines vergrößerten Bereichs des Aktuators von 1;
3 zeigt einen Querschnitt des Aktuators von 1;
4 zeigt eine Endansicht des Aktuators von 1 von hinten;
5 zeigt einen Längsschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Aktuators;
6 zeigt einen Längsschnitt eines dritten erfindungsgemäßen Aktuators;
7 zeigt einen Längsschnitt eines vierten erfindungsgemäßen Aktuators;
8 zeigt einen Längsschnitt eines fünften erfindungsgemäßen Aktuators.
Durch Bezugnahme auf 1 bis 4 ist ersichtlich, dass ein Aktuator 1 dargestellt ist, welcher eine röhrenförmige Halterung 2 aufweist, welche einen Längskörper 3 hat, dessen Gehäuse 4 im Wesentlichen quadratisch ist, und einen zylindrischen Längsbereich 5 hat, welcher den Körper 3 nach vorne verlängert.
Der Körper 3 weist eine Längsbohrung 6 auf, welche an der Seite des zylindrischen Bereichs 5 an einer ringförmigen Schulter 7 endet.
Der Aktuator 1 weist einen Längsantriebsstab 8 auf, welcher sich axial in der Halterung 2 erstreckt und dessen hinteres Ende 9 durch den Körper 3 der Halterung 2 durch ein Wälzlager 10 getragen wird, welches axiale Anschläge in beiden Richtungen bildet.
Im vorliegenden Beispiel weist das Wälzlager 10 zwei Kugellager 11 und 12 auf, dessen äußere Ringe in Position gehalten werden einerseits zwischen der Schulter 7 des Körpers 3 durch einen Ring 13 und andererseits durch einen. Ring 14, welcher in ein Gewinde am hinteren Ende der Bohrung 6 geschraubt ist und dessen innere Ringe einerseits durch eine Schulter 15 vorne am hinteren Ende 9 des Stabs 8 und andererseits durch einen Ring 16 gehalten werden, welcher auf einen Gewindebereich am hinteren Ende 9 des Stabs 8 geschraubt ist.
Der vordere Endbereich 17, welcher von dem hinteren Ende 9 beabstandet angeordnet ist, hat einen externen Gewindebereich 18, und auf jeder Seite dieses Gewindebereichs Bereiche mit geraden Zahnradzähnen 19 und 20, welche von dem Gewindebereich 18 durch ringförmige Rillen 21 und 22 getrennt sind, wobei der Gewindebereich 18 und die Zahnbereiche 19 und 20 in dem Beispiel den gleichen externen Durchmesser haben.
Der vordere Endbereich 17 hat u.a. vor seinem Zahnbereich 20 einen zylindrischen Endbereich 23, auf welchem eine ringförmige Rille 23 ist, und hinter dem Zahnbereich 19 einen zylindrischen Bereich 25, auf welchem eine ringförmige Rille 26 ist.
Zwischen dem hinteren Endbereich 9 und dem vorderen Endbereich 17 hat der Längsstab 8 einen zwischenliegenden zylindrischen Bereich 27 mit reduziertem Durchmesser in Bezug auf den externen Durchmesser des vorderen Endbereichs 17.
Wie aus 2 und 3 genauer ersichtlich, hat der Aktuator u.a. eine Reihe von Längswalzen 28, welche entlang dem vorderen Endbereich 17 des Längsstabs 8 positioniert sind und entlang ihrer Länge ein Gewinde 29 haben. Die Gewinde der Rollen 28 sind mit dem Gewinde 18 des Längsstabs 8 im Eingriff. Die Rollen haben an ihren Enden einerseits einen Bereich mit geraden Zahnradzähnen 29, welche mit den Zahnradzähnen 20 im Eingriff sind, und andererseits einen Bereich mit geraden Zahnradzähnen 30, welche mit den Zahnradzähnen 19 im Eingriff sind.
Die Längswalzen 19 haben zylindrische vordere Endbereich 31 mit reduziertem Durchmesser, welche entsprechend in den Bohrungen 32 eines vorderen Rings 33 im Eingriff sind, welcher um den zylindrischen Endbereich 23 der Stange 8 montiert ist, wobei dieser Ring durch eine ringförmige Leiste/einen Sprengring 34 in Position gehalten wird, welche(r) in der Rille 24 dieses Endbereichs 23 installiert ist.
Die Längsrollen 28 haben u.a. zylindrische Hinterbereiche 35 mit reduziertem Durchmesser, welche in Bohrungen 36 in einem Hinterring 27 aufgenommen sind, der um den zylindrischen Bereich 25 angebracht ist, wobei dieser Ring 37 in Position gehalten wird durch ein eine ringförmige Leiste/einen Sprengring 38, welche(r) in der Rille 26 dieses zylindrischen Bereichs 25 installiert ist.
Das Gewinde 18 des vorderen Endbereichs 17 des Längsstabs 8 und die Gewinde der Rollen 28 haben identische Helixwinkel, so dass sich die Rollen bezüglich des Stabs 8 drehen, ohne sich in Längsrichtung zu bewegen, wenn die durch die Längsrollen 28 und die Halteringe 33 und 37 gebildete Anordnung sich um den Stab 9 dreht.
Der Aktuator 1 weist u.a. eine zylindrisches Längsummantelung 39 auf, welches um den vorderen Endebereich 17 des Längsstabs 8 und den dazwischen liegenden Bereich 27 herum und davon beabstandet installiert ist und welcher im zylindrischen Bereich der Halterung 2 aufgenommen ist. Die Längsummantelung 39 hat ein internes Gewinde 40, welches mit den Gewinden 29 der Längsrollen 28 im Eingriff ist und einen von diesen Gewinden 29 unterschiedlichen Helixwinkel hat.
Im gezeigten Beispiel hat der zylindrische Bereich 5 der Halterung 2 eine untere Längsführungsrille 41 und die Ummantelung 39 hat einen Befestigungskeil 42 an der Außenseite, welcher mit dieser Rille im Eingriff ist.
Somit wird bei Antreiben des Längsstabs 8 zur Rotation bezüglich der Halterung 2 dessen Rotationsbewegung in eine Längsverlagerungsbewegung der Ummantelung 39 durch die Rollen 28 übertragen, welche um sich selbst und bezüglich des Stabs 8 und der Ummantelung 39 drehen.
Wie in 1 und 4 besser ersichtlich, weist der Aktuator zum Rotationsantrieb des Längsstabs 8 u.a. hinten einen elektrischen Motor 44 auf, welcher ein Längsgehäuse 45 hat, das eine Vorderfläche 46 hat, die mit einer Hinterfläche 47 des Körpers 3 der Halterung 2 verbunden ist. Das Gehäuse 45 hat vier Vorderöffnungen 48 mit Längsverbindungsschrauben, welche da hindurch gehen und in die Ecken des Körpers 3 der Halterung 2 geschraubt sind.
Der elektrische Motor 44 hat eine Motorwelle 50, deren vorderer Endbereich 51 in einer Längsbohrung 52 aufgenommen ist, welche hinten im hinteren Bereich 9 des Längsstabs 8 vorgesehen ist, wobei ein Befestigungskeil 53 die Motorwelle 50 und den Längsstab 8 in Rotation verbindet.
Allgemein kann der soeben beschriebene Aktuator 1 zwischen zwei nicht gezeigte Elemente installiert werden, die in Längsrichtung in Bezug aufeinander bewegt werden, wobei der Körper 3 der Halterung 2 an einem der Elemente befestigt ist, beispielsweise durch zwei entgegengesetzte Stifte 3a und 3b, wobei das vordere Ende der Ummantelung 39 an dem anderen befestigt ist, wobei die Ummantelung 39 zu diesem Zweck einen Gewindebereich 54 mit größerem Durchmesser in ihrem vorderen inneren Bereich hat.
Gemäß einer Ausführungsform, bei welcher die erwähnten, zu bewegenden Elemente rotationsmäßig miteinander verbunden ist, können die Rotationsverbindung und die Längsführung zwischen der Halterung 2 und der Ummantelung 39, welche durch die Rille 41 und den Befestigungskeil 42 erhalten werden, weggelassen werden.
Es wird auf 5 Bezug genommen, es ist ersichtlich, dass ein Aktuator 66, welcher dargestellt ist, sich von dem Aktuator 1, der in Bezug auf 1 bis 4 beschrieben wurde, im Wesentlichen durch die folgenden Punkte unterscheidet: Seine Halterung 56 hat nur einen Körper 57, welcher dem Körper 3 der Halterung 2 entspricht, wobei der vordere zylindrische Bereich 5 des letzteren fehlt.
Sein Längsantriebsstab 58 hat einen zwischenliegenden zylindrischen Bereich 59, dessen Durchmesser größer als der externe Durchmesser seines vorderen Endbereichs 60 ist.
Seine Längsummantelung 61 ist zylindrisch und hat in einer Bohrung ohne Gewinde hinten einen gleitenden Zwischenring 62 aufgenommen, welcher den zwischenliegenden zylindrischen Bereich 59 umgibt und trägt.
In diesem Beispiel ist die Ummantelung 61 in der Rotation bezüglich des Trägers 56 nicht blockiert, diese Blockierung kann gewährleistet werden durch die zu bewegenden Elemente, mit welchen sie wie weiter oben beschrieben verbunden sind.
Bezüglich 6 ist ersichtlich, das ein Aktuator 63 dargestellt ist, welcher sich von dem mit Bezug auf 1 bis 4 beschriebenen Aktuator 1 durch die folgenden Punkte unterscheidet:
Sein Längsantriebsstab 64 hat eine zylindrische Bohrung 65, in welcher ein Längsführungsstab 67 von vorne aufgenommen ist, wobei dieser Stab an seinem hinteren Bereich hervorstehende ringförmige Bereiche 68 und 69 in Kontakt mit der Bohrung 65 hat. Dieser Führungsstab 67 hat einen vorderen Bereich 70 mit größerem Durchmesser, welcher vor dem vorderen Ende des Antriebsstabs 64 positioniert ist und welcher beispielsweise in eine Gewindebohrung 71 am vorderen Ende der Längsummantelung 66 eingeschraubt ist, wobei dieses Gewinde einen größeren Durchmesser als das interne Gewinde 72 der Ummantelung hat, welche dem Gewinde 40 entspricht.
Der Führungsstab 77 unterstützt die Längsführung der Ummantelung 66, wenn sich letztere von dem Körper 73 von seiner Halterung 74 weg bewegt.
In 7 ist ersichtlich, dass ein dargestellter Aktuator 75 sich von dem in 1 bis 4 beschriebenen Aktuator 1 im Wesentliche dadurch unterscheidet, dass sein Antriebsstab 76 und die Motorwelle 77 seines elektrischen Motors 78 aus einem einzelnen Teil gebildet sind, welches die Antriebswelle 79 bildet.
Diese Antriebswelle 79 weist einen mittleren Bereich 80 auf, welcher durch den Körper 81 von seiner Halterung 82 durch ein Wälzlager 83 getragen ist, welches dem Wälzlager 10 entspricht.
Die Antriebswelle 79 hat einen zylindrischen Längsstab 84, welcher in Bezug auf seinen mittleren Bereich 80 einen kleineren Durchmesser hat und die Spule de Rotors 85 des Motors 78 trägt, wobei ein Wälzlager 86 zwischen dem hinteren Endbereich des zylindrischen Stabs 84 und dem hinteren Bereich des Gehäuses 87 des Motors angeordnet ist.
Aus praktischen Gesichtspunkten und für die folgenden Konstruktionselemente kann die Antriebswelle 79 durch die Halterung 82 mittels eines Wälzlagers 23 installiert werden, der Rotor 85 auf dem hinteren Stab 84 der Antriebswelle 79 montiert werden, außerhalb der Halterung 82, das Wälzlager 86 und das Gehäuse 87 installiert werden und dann das Gehäuse 87 an dem Körper 81 der Halterung 82 befestigt werden.
In Bezug auf 8 ist ersichtlich, das ein Aktuator 87 dargestellt ist, welcher sich von dem in 7 beschriebenen und dargestellten im Wesentlichen durch die Tatsache unterscheidet, dass der vordere Endbereich 88 des Antriebsstabs 89 von dessen Antriebsschwelle 90 eine zylindrische Ummantelung 91 außen aufweist, auf welcher das Gewinde 18, die Antriebszähne 19 und 20, die Rillen 21 und 22, die zylindrischen Bereiche 23 und 25 und die Rillen 24 und 25 des vorderen Endbereichs 17 des Antriebstabs 8 des in Bezug auf 1 bis 3 beschriebenen Beispiels angebracht sind, wobei diese zusätzliche Umhüllung 91 beispielsweise um einen Bereich 89a mit reduziertem Durchmesser am Endbereich der Stange 89 montiert ist und in Längsrichtung zwischen einer Schulter 89b dieses Stabs 89 und einer vorderen Unterlegscheibe 91 fixiert ist, welche durch eine Schraube 92 gehalten wird, die axial in das Ende des Stabs 89 geschraubt ist. Die zusätzliche Muffe 91 kann mit dem Stab 89 verbunden oder verschweißt werden.
Diese Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele begrenzt, es gibt viele mögliche Varianten der Ausführungsform, welche ein Teil des durch die angefügten Ansprüche definierten Bereichs sind.

Claims

Aktuatorvorrichtung, aufweisend: eine Halterung (2); einen Längsantriebsstab (8), von welchem ein hinterer Endbereich (9) drehbar in der Halterung angebracht ist und ein vorderer Endbereich (17) ein externes Gewinde (18) und mindestens teilweise auf einem ringförmigen Bereich Zahnradzähne (19) aufweist; eine Längsummantelung (39), welche coaxial mit dem Antriebsstab um den selben angeordnet ist und ein internes Gewinde aufweist; eine Reihe von Rollen (28), welche längs zwischen dem Antriebsstab und der Ummantelung angeordnet sind und welche ein externes Gewinde, welches einerseits mit dem Gewinde des Antriebsstabs und andererseits mit dem Gewinde der Ummantelung im Eingriff ist, und Zahnradzähne (30) aufweisen, welche mit den Zahnradzähnen des Antriebsstabs im Eingriff sind; und eine Rotationsantriebseinrichtung (44) des Antriebsstabs (8), welche von der Halterung (2) gehalten ist und deren Motorwelle (50) mit dem hinteren Ende des Antriebsstabs (8) gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel des genannten Gewindes der Rollen gleich dem Steigungswinkel des Antriebsstabs ist und sich von dem Steigungs des genannten Gewindes der Ummantelung unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Längsführungseinrichtung (41, 42) aufweist, die die Halterung (3) und die Ummantelung (39) verbindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie End-Ringe (33, 37) aufweist, welche auf beiden Seiten der Rollen angeordnet sind und längslaufende Löcher aufweisen, mit welchen die Enden der Rollen jeweils zusammen wirken.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstab (8) zwei ringförmige Bereiche mit Zahnradzähnen (19, 20) aufweist, zwischen welchen sich zumindest teilweise dessen genanntes Gewinde erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gleitring (62) aufweist, der durch die Ummantelung getragen wird und um den Bereich des Antriebsstabs herum zwischen dessen genannten vorderen und hinteren Bereich angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung einen Längsführungsstab (67) aufweist, der mit einer Führungsbohrung (65) des Antriebsstabs (64) zusammen wirkt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstab (8) mittels eines Wälzlagers (10) in der Halterung angebracht ist, welches einen axialen Anschlag bildet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen Motor (44) aufweist, dessen Gehäuse (45) die Motorwelle (51) trägt und an der Halterung (2) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (50) der Antriebseinrichtung und die An triebsstange (8) miteinander ausgerichtet sind und zwischen ihnen eine Rotationskupplungseinrichtung (53) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (77) und der Antriebsstab (76) miteinander ausgerichtet und aus einem Stück gebildet sind, um eine Antriebswelle (79) zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (79) drehbar mittels eines Wälzlagers (83), welches einen axialen Anschlag bildet, in der Halterung (82) und auf der anderen Seite deren genannten Gewindebereichs in einem Gehäuse (87) mittels eines Wälzlagers (86) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstab (8) einstückig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstab (89) ein Längshauptteil aufweist, auf welchem eine Muffe (91), welche das genannte Gewinde aufweist, und/oder mindestens ein Ring, welcher den genannten ringförmigen Bereich mit den Zahnradzähnen aufweist, angeordnet ist/sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gewinde und die genannten Zahnradzähne des Antriebsstabs (8) den gleichen Aussendurchmesser aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstab (8) mindestens eine Rille (21) aufweist, die zwischen dem genannten Gewinde und dem ringförmigen Bereich mit Zahnradzähnen angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne der Rollen in ihrem genannten Gewindebereich erzeugt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (38) aufweist, welche Anschläge bildet, die mit den End-Ringen zusammenwirken und auf beiden Seiten des Längsstapels angeordnet sind, der durch diese End-Ringe und die Rollen gebildet wird.