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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der mechanischen Linearantriebe und
insbesondere der mechanischen Antriebe, die durch einen Elektromotor angetrieben
sind (elektromechanische Antriebe).
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Die
Entwicklung der elektromechanischen Linearantriebe steht in Zusammenhang
mit den Bedürfnissen
in Bereichen wie Robotik und Heimsystemen. In der Tat konkurrieren
in diesen Bereichen die elektromechanischen Hubzylinder mit den
klassischen hydraulischen oder pneumatischen Hubzylindern, denn
sie sind leichter steuerbar, präziser
und erfordern keine äußere Flüssigkeitsquelle.
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Diese
elektromechanischen Antriebe umfassen im allgemeinen eine Kugelumlaufspindel,
auf der eine Schraubenmuter montiert ist. Die Schraubenmutter ist
durch einen äußeren Getriebemotor
in Drehung angetrieben. Die Drehung der Schraubenmutter bewirkt
die Translationsbewegung der Spindel.
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Der
Nachteil dieser elektromechanischen Antriebe ist, daß sie ziemlich
umfangreich sind.
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Außerdem sind
die Kosten für
die Kugelumlaufspindel gegenüber
denen für
die anderen mechanischen Teile, die sie enthalten, im allgemeinen
höher,
wodurch also diese Antriebe ziemlich kostspielig bleiben.
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Man
kennt insbesondere durch die Schrift GB-686.319 ein System von Schraubenmutter
und Kugelumlaufspindel, deren Spindel als ein röhrenförmiger zylindrischer Körper ausgestaltet
ist, umfassend innerlich wendelförmige
Rollspuren für
die Kugelführung,
wissend, daß in
diesem röhrenförmigen Körper eine
Schraubenmutter montiert ist, die Rollbahnen für die besagten Kugeln umfaßt, wobei
jede Rollbahn einen wendelförmigen
Teil umfaßt,
der sich um die Schraubenmutter herum nach einem Winkel, der kleiner
als 360 Grad ist, erstreckt, und einen erweiterten Teil, der die
Enden des wendelförmigen Teils
verbindet und einen Bereich zum erneuten Umlauf der Kugeln darstellt.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine kompakte Antriebsstruktur
vorzuschlagen und deren Ausführung
im Vergleich zu den Strukturen der Antriebe nach der früheren Baukunst
vereinfacht sein könnte.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung einen Antrieb, umfassend einen
ersten röhrenförmigen Körper, eine
Schraubenmutter, die innerhalb des röhrenförmigen Körpers angeordnet ist, und wenigstens eine
Rollbahn aufweist, die einen wendelförmigen Teil umfaßt, der
sich um die Schraubenmutter herum nach einem Winkel, der kleiner
als 360° ist,
erstreckt, und einen erweiterten Teil, der die Enden des wendelförmigen Stücks verbindet,
wobei die besagte erweiterte Zone eine Zone zum erneuten Umlauf
der Kugeln bildet, die zwischen der Rollbahn und der inneren Oberfläche angeordnet
sind, entsprechend diesem ersten röhrenförmigen Körper und umfassend wendelförmige Rollspuren
für die
Führung
der Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenmutter mehrere
ausgerichtete Elemente mit zylindrischer Allgemeinform umfaßt, die
jeweils wenigstens eine Abschrägung,
die eine wendelförmige
Nockenoberfläche
bildet, aufweisen, wobei die Abschrägungen paarweise wendelförmige Rollbahnen
bilden, in denen die Kugeln positioniert sind.
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Die
Tatsache, daß der
Antrieb eine innere Schraubenmutter umfaßt, erlaubt, den Motor der
Mittel zum Antrieb der Schraubenmutter innerhalb eines zweiten Körpers anzuordnen.
Außerdem
kann die Bahn zum erneuten Umlauf in die Schraubenmutter integriert
sein. Diese Anordnung führt
zu einer kompakten Struktur des Antriebs und sein äußerliches Aussehen
gleicht jenem der pneumatischen Antriebe. Insbesondere läßt der Antrieb
die äußere Getriebemotorvorrichtung
nicht zum Vorschein kommen. Der vorgeschlagene Antrieb ist also
insbesondere ziemlich kompakt im Verhältnis zu der Kraft, die er
fähig ist,
zu erzeugen.
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Außerdem verleiht
die Benutzung einer röhrenförmigen Struktur
dem Antrieb eine bessere Knickfestigkeit als ein klassischer Antrieb,
der eine Außenschraubenmutter
aufweist, die um eine innere Schraube montiert ist.
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Bei
einer Anwendung der Erfindung sind die Kugeln zwischen der Bahn
und diesem ersten röhrenförmigen Körper mit
einer bestimmten radialen Vorspannung montiert.
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Die
Tatsache, daß die
Kugeln mit Vorspannung montiert sind, erlaubt, einen linearen Antrieb
zu erhalten, der fähig
ist, um im Verhältnis
zu seinen Abmessungen große
Kräfte
zu übermitteln.
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Nach
der Erfindung umfaßt
die Rollbahn einen wendelförmigen
Teil, der sich um die Schraubenmutter herum nach einem Winkel erstreckt,
der kleiner als 360 Grad ist, und einen erweiterten Teil, der die
angrenzenden Enden des wendelförmigen
Teiles verbindet, wobei die besagte erweiterte Zone einen Bereich
zum erneuten Umlauf der Kugeln bildet.
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Dies
weist den Vorteil auf, die Bildung einer inneren Bahn zum erneuten
Umlauf in der Schraubenmutter nicht zu erfordern. Die Kugeln geraten
automatisch "aufneu
im Umlauf", sobald
sie den Bereich zum erneuten Umlauf erreichen.
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Außerdem weist
die innere Oberfläche
des ersten röhrenförmigen Körpers wendelförmige Rollspuren
auf, die zur Aufgabe haben, die Kugeln zu führen. Die erweiterten Bereiche
zum erneuten Umlauf erlauben den Übergang der Kugeln bei ihrem
erneuten Umlauf über
einen Spurrand von einer Rollspur zu einer angrenzenden Spur.
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Die
Schraubenmutter umfaßt
mehrere ausgerichtete Elemente mit zylindrischer Allgemeinform, aufweisend
jeweils wenigstens eine Abschrägung, die
eine wendelförmige
Nockenoberfläche
bildet, wobei die Abschrägungen
paarweise wendelförmige Rollbahnen
bilden, in denen die Kugeln positioniert sind. Jedes Element ist
ab einem zylindrischen Stück mit
geradem Querschnitt gebildet, dessen eine Kreiskante abgeschrägt ist,
um die besagte wendelförmige
Nockenoberfläche
zu bilden, die hinsichtlich der Achse des zylindrischen Stückes geneigt
ist, wobei die Enden der wendelförmigen
Oberfläche
sich über eine
Absatzoberfläche
mit vorzugsweise konischer Allgemeinform treffen.
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Jedes
Element der Schraubenmutter ist ab einem zylindrischen Stück mit geradem
Querschnitt gebildet, das heißt,
daß das
zylindrische Stück
durch zwei parallele Ebenen begrenzt ist, die zu seiner Drehachse
rechtwinklig sind. Es handelt sich um eine einfache Form. Die Form
der Elemente ist folglich einfacher als bei der früheren Baukunst
herzustellen.
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Nach
der Ausführungstechnik
der Abschrägung
kann die Absatzoberfläche
ebenfalls eine Allgemeinform aufweisen, die konvex, konkav, flach,
zylindrisch, flach mit konischer Verbindung oder mit zylindrischer
Verbindung oder dergleichen ist.
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Vorteilhaft
bildet jede wendelförmige
Nockenoberfläche
einen Absatz, und zwei Elemente sind hinsichtlich einander derart
angeordnet, daß sich
ihre Absätze
gegenüber
einander befinden, wobei die besagten Absätze den Bereich zum erneuten Umlauf
der Kugeln bilden.
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Vorteilhaft
ist die auf die Kugeln ausgeübte Vorspannung
durch Festklemmen der Elemente untereinander erzeugt.
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Zu
diesem Zweck kann der Antrieb eine Schraubenmutter zum Einstellen
der Elemente umfassen, um die auf die Kugeln ausgeübte Vorspannung
zu regeln.
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Die
Kraft, die durch den Antrieb geliefert werden kann, hängt direkt
von der Vorspannung ab, die auf die Kugeln angewendet und durch
die Einstellmutter geregelt ist.
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Vorteilhaft
umfaßt
der Antrieb elastische Mittel, die zwischen der Einstellmutter und
den Elementen der Schraubenmutter angeordnet sind, über welche
die Einstellmutter eine Vorspannung auf die Elemente ausübt.
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Vorzugsweise
ist der Motor ein Elektro- oder Hydromotor.
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Das
Verfahren zum Erhalten des Schraubenmutterelements ist einfach mit
herkömmlichen
Bearbeitungsmitteln anzuwenden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile gehen noch aus der folgenden Beschreibung
hervor, die rein veranschaulichend und nicht einschränkend ist
und unter Bezug auf die beigefügten
Darstellungen gelesen werden muß.
Es zeigen:
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1,
im Längsschnitt,
ein Beispiel der Antriebsstruktur, bei der die Antriebsmittel einen
Elektromotor umfassen, wobei präzisiert
sei, daß diese Ausführungsart,
die dieser 1 entspricht, kein Bestandteil
von den beanspruchten Ausführungsarten ist
und nachfolgend nur als Information beschrieben ist,
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2,
ein repräsentatives
Schema einer vorgespannten Kugel,
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3,
eine perspektivische Ansicht von einem Nocken, Bestandteil der Schraubenmutter,
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4,
ein repräsentatives
Schema eines Schrittes zur Herstellung von einer wendelförmigen Nockenoberfläche,
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5,
ein repräsentatives
Schema für
die Positionierung von zwei Nocken hinsichtlich einander auf der
Antriebswelle des Antriebs,
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6,
schematisch die Positionierung zweier Nockenpaare hinsichtlich einander,
bei der die Bereiche zum erneuten Umlauf der Kugeln regelmäßig um die
Antriebswelle herum verteilt sind,
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7,
ein Beispiel der inneren Oberfläche des
röhrenförmigen Körpers, welcher
Rollspuren aufweist, die durch einen wendelförmig aufgerollten Draht gebildet
sind,
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8 und 9,
schematisch Rollspuren, die durch einen ersten aufgerollten Draht
und einen zweiten Zwischendraht, der zwischen den Windungen des
ersten Drahts angeordnet ist, gebildet sind,
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10,
schematisch Rollspuren, die durch plastische Verformung einer inneren
Röhre,
die sich im röhrenförmigen Körper befindet,
gebildet sind,
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11,
schematisch, einen Schritt zum Schweißen der inneren Röhre im röhrenförmigen Körper,
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12,
im Längsschnitt,
eine Antriebsstruktur teleskopischer Art,
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13,
den Antrieb von 12 in entfalteter Lage,
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14,
schematisch, die Positionierung einer Kugel, abstützend zwischen
der Schraubenmutter und einer Rollspur,
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15,
eine perspektivische Ansicht im Querschnitt der Kugeln, wenn sie
zu einem Bereich zum erneuten Umlauf gelangen,
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16,
ein repräsentatives
Schema der Positionierung von zwei Nocken hinsichtlich einander.
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In 1 umfaßt der Linearantrieb
eine innere Röhre 10 und
eine äußere Röhre 20,
deren Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der inneren Röhre 10. Die innere
Röhre 10 erstreckt
sich zum Teil in der äußeren Röhre. Die
beiden Röhren 10 und 20 sind
in Drehung hinsichtlich einander gesperrt und sind geeignet, um
durch Gleiten hinsichtlich einander nach ihrer Längsrichtung angetrieben zu
werden.
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Zu
diesem Zweck umfaßt
der Antrieb einen Antriebsmechanismus, umfassend eine Antriebswelle 30,
die sich nach der Längsachse
der Röhren 10 und 20 erstreckt.
Die Welle 30 ist durch einen Elektromotor 2 in
Drehung angetrieben, der an einem von seinen Enden befestigt und
in der inneren Röhre 10 angeordnet
ist. Der Motor 2 und die Welle 30 sind in der
inneren Röhre 10 mittels
eines zylindrischen Trägers 3 gehalten,
der an der inneren Röhre
befestigt ist.
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Außerdem ist
die Welle 30 in der inneren Röhre 10 mittels zwei
Kugellager 7 und 9 geführt, deren innerer Ring auf
der Welle 30 montiert ist, und der äußere Ring auf der inneren Oberfläche 11 der
inneren Röhre 10 abstützt. Die
beiden Lager 7 und 9 sind durch eine Querstrebe 8 in
Form von einer zylindrischen Muffe, die auf den inneren Ringen der
Lager 7 und 9 abstützt, sowie über eine Querstrebe 12,
die in der inneren Röhre 10 versplintet
ist und auf den äußeren Ringen
der Lager 7 und 9 abstützt, in Abstand gehalten. Die Übernahme
der auf die Lager ausgeübten
Axialkräfte
kann entweder über
Querstrebe 12 oder durch jedes andere äquivalente Mittel (zum Beispiel
Sicherungsbügel,
die das Lager blockieren) erfolgen.
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Die
Welle 30 trägt
außerdem
eine Stellmutter 4, eine Gesamtheit aus Belleville-Dichtungsringen 5, eine
erste Unterlegescheibe 6, die zwischen dem Träger 3 des
Motors und dem Lager 7 angeordnet sind. Die Unterlegescheibe 6 stützt auf
dem inneren Käfig
des Lagers 7. Die Welle 30 trägt ebenfalls eine zweite Unterlegescheibe 1 und
eine Schraubemutter mit Kugeln 70, die zwischen dem Lager 9 und
einem Anschlagelement 31 am Ende der Welle 30 angeordnet
sind.
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Die
Schraubenmutter 70 besteht aus einer Aufeinanderfolge von
Nocken 40, 50 und 60 mit zylindrischen
Allgemeinformen, die ausgerichtet auf der Welle 30 montiert
sind und hinsichtlich der Welle durch einen Keil in Drehung blockiert
sind. Die Nocken 40, 50, 60 weisen wendelförmige Abschrägungen 41, 51,
und 52, 62 auf, die in 45° hinsichtlich der Achse von
Welle 30 gerichtet sind. Diese Abschrägungen 41, 51, 52, 62 bilden
paarweise wendelförmige
Rollbahnen, in denen Kugeln 22 angeordnet sind. Die Kugel 22 sind
in Berührung,
einerseits, mit zwei entgegengesetzten Abschrägungsoberflächen 41 und 51 oder 52 und 62,
und, andererseits, mit der glatten inneren Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20. Die
auf die Kugel 22 angewendete radiale Kraft wird durch Festklemmen
der Schraubenmutter 4 geregelt. Die Stellmutter 4 wendet
eine Druckkraft auf die Belleville-Dichtungsringe 5 nach
der Längsrichtung der
Welle 30 an. Diese Druckkraft ist an die Nocken 40, 50, 60 über die
Unterlegescheibe 6 übermittelt, die
die Klemmkraft an die inneren Käfige
der Lager 7 und 9 und an die Unterlegescheibe 1 übermittelt
und verteilt. Die Nocken 40, 50, 60 befinden
sich also zusammengepreßt
zwischen der Unterlegescheibe 1, den Kugeln 22,
und dem Anschlagelement 31 am Ende der Welle 30.
Durch Festklemmen der Nocken 40, 50, 60 erlaubt
die Stellmutter 4 vorteilhaft, eine auf die Kugel 22 ausgeübte Vorspannung
zu regulieren.
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Der
Antrieb in 1 umfaßt zwei Rollbahnen, die durch
drei Nocken 40, 50 und 60 gebildet sind,
die auf der Welle 30 ausgerichtet sind. Selbstverständlich ist
es möglich,
einen Antrieb zu bilden, der nur eine Rollbahn oder noch eine Anzahl
von Rollbahnen aufweist, die größer als
zwei ist. Es genügt,
die Anzahl der Nocken, die auf der Welle montiert sind, zu ändern, wobei
jede Rollbahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nocken gebildet
sei.
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Die
Kraft, die von dem Antrieb in 1 geliefert
werden kann, hängt
direkt von der Vorspannung, die auf die Kugeln angewendet und durch
die Stellmutter 4 reguliert ist, ab.
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Allerdings
bleibt die Vorspannungskraft, die auf die Kugel 22 angewendet
werden kann, durch den Hertz-Druck, den die Oberfläche der
Nocken 40, 50, 60 und die innere Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20 erfahren
können,
begrenzt.
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Wenn
der Motor 2 des Antriebs in 1 im Betrieb
ist, bewirkt er in Drehung die Welle 30 und folglich die
Nocken 40, 50 und 50, die auf diesem
gekeilt sind. Die Kugeln 22 rollen dann zwischen ihrer Rollbahn
und der inneren Oberfläche
der äußeren Röhre. Die
Tangentialgeschwindigkeit des Zentrums von jeder Kugel 22 weist
also zwei Komponenten auf: eine Tangentialkomponente, die zu der
Drehachse der Welle 30 senkrecht ist, und eine Längskomponente,
die zur Achse der Welle 30 parallel ist, auf Grund der
Wendelsteigungshöhe
der Rollbahn.
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Wie
in 2 dargestellt ist, dreht sich eine Kugel 22 um
eine Achse, die hinsichtlich der Achse der Welle 30 unter
einem Winkel geneigt ist, der jenem der Wendel der Rollbahn entspricht.
Außerdem befindet
sich der Berührungspunkt
I zwischen der Kugel 22 und der inneren Oberfläche der
Röhre immer auf
der Senkrechte zu der Drehachse, die durch den Punkt O übergeht.
Daraus ergibt sich, daß die äußere Röhre 20 in
Translation mit einer Geschwindigkeit angetrieben ist, die zu der
Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 30 und zu der Steigungshöhe des wendelförmigen Weges
proportional ist.
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Der
Linearantrieb von 1 kann bei Ausführung folgender
Schritte montiert werden:
- – Montage der verschiedenen
Elemente auf der Welle 30: Nocken 60, 50, 40,
Scheibe 1, Lager 9, Querstreben 8 und 12,
Lager 7, Scheibe 6, Belleville-Dichtungsringe 5, Stellmutter 4,
- – Einführung des
Endes der Welle 30, tragend den Nocken 40, 50, 60,
in die äußere Röhre 20,
wobei die Kugeln 22 in den Rollbahnen angeordnet seien,
- – Festklemmen
der Schraubenmutter 4, was die Annäherung der Nocken 40, 50, 60 und
die Vorspannung der Kugel 22 zwischen den Oberflächen der
Abschrägungen
und der inneren Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20 bewirkt.
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3 stellt
das Beispiel eines Nockens 40 dar, der bei der Montage
in 1 benutzt ist. Der Nocken 40 weist eine
zylindrische Allgemeinform auf. Er umfaßt eine zentrale Bohrung 43,
vorgesehen, um die Antriebswelle 30 aufzunehmen, sowie
eine Keilnut 44, die ab der Bohrung 43 gebildet
und vorgesehen ist, um die Befestigung des Nockens 40 auf
der Welle 30 zu erlauben. Eine wendelförmige Abschrägung 41 ist
durch Einfräsung
des Kreisrandes der Nocken 40 ausgeführt worden. Dieser Nocken ist
ab einem zylindrischen Stück
mit geradem Querschnitt gebildet, dessen eine Kreiskante abgeschrägt ist,
um die besagte wendelförmige
Nockenoberfläche
zu bilden, die hinsichtlich der Achse des zylindrischen Stückes geneigt
ist, wobei sich die Enden der wendelförmigen Oberfläche über eine
Absatzoberfläche
mit konischer Allgemeinform treffen.
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Wie
in 4 veranschaulicht ist, ist der Fräsvorgang
mittels eines Kegelfräsers 100 ausgeführt, dessen
scharfe Ränder
einen Winkel von 45 Grad hinsichtlich seiner Drehachse 101 bilden.
Der Fräser ist
auf einer Drehspindel 102 montiert. Ein zylindrisches Bewegungsstück 400 (dargestellt
mit gepunkteter Linie), vorgesehen, um den Nocken 40 zu
bilden, ist auf einer Drehscheibe montiert. Es ist hinsichtlich
des Fräsers 100 derart
angeordnet, daß ihre Achsen 101 und 401 parallel
seien und einen bestimmten Abstand e aufweisen. Das Stück 400 ist während des
Fräsvorgangs
in eine Rotationsbewegung hinsichtlich seiner Achse 401 (wie
durch den Pfeil R angegeben ist) angetrieben. Gleichzeitig ist der
Fräser 100 in
eine Translationsbewegung (angegeben durch den Pfeil T) folgend
seiner Achse 101 angetrieben. Die Translationsbewegung
erfolgt nach einer Richtung, in der sich der Fräser 100 von dem zylindrischen
Stück 400 entfernt.
Das Stück 400 führt eine
Drehung von 360 Grad aus, während
die Spindel 102 sich nach einer Entfernung verschiebt,
die der zu erzeugenden Steigungshöhe der wendelförmigen Abschrägung entspricht.
Dieser Fräsvorgang führt zur
Herstellung der wendelförmigen
Abschrägung 41,
die in 45 Grad hinsichtlich der Achse 401 gerichtet ist.
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Danach
können
klassische Vorgänge
zur thermischen Behandlung und Nachbesserung (zum Beispiel Schleifen
der wendelförmigen
Oberfläche) an
der erhaltenen wendelförmigen
Oberfläche 41 ausgeführt werden.
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Wie
in 3 gesehen werden kann, bildet die wendelförmige Abschrägung des
Nockens 40 eine Umfangsoberfläche 41, die sich erweitert,
wenn man sie umgekehrt zu der Richtung des Fräsens durchquert, und die sich
mit ihren Enden über
einen Absatz mit konischer Form 45 verbindet. Dieser Absatz
mit konischer Form ist durch die Form des Kegelfräsers bei
seiner anfänglichen
radialen Eingriffsbewegung in dem Stück 400 hergestellt.
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Selbstverständlich sind
Varianten der vorher beschriebenen Ausführungsart denkbar. Insbesondere
kann die Form des Absatzes in Abhängigkeit von der Flugbahn der
anfänglichen
Eingriffsbewegung des Fräsers
variieren. Wenn der Kegelfräser
in das Stück 400 nach
einer tangentialen Eingriffsbewegung eindringt, wird der erhaltene
Absatz eine flache Allgemeinform haben. Wenn der Kegelfräser in das Stück 400 nach
einer geneigten Eingriffbewegung eindringt, wird der erhaltene Absatz
eine flache Allgemeinform mit konischer Verbindung erhalten.
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Es
ist ebenfalls möglich,
einen zylindrischen Fräser
zu verwenden, dessen Drehachse hinsichtlich der Achse des zylindrischen
Stückes
und nach der anfänglichen
Flugbahn der Eingriffsbewegung geneigt sein wird, um einen Absatz
mit einer Allgemeinform zu erhalten, die zylindrisch, flach oder
flach mit zylindrischer Verbindung sei.
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Außerdem,
wenn die Steigungshöhe
der Rollbahn gegenüber
dem Durchmesser der Nocken groß ist,
muß die
wendelförmige
Lauffläche
durch ein anderes Verfahren erhalten werden. Zum Beispiel kann man
einen vorangehenden Schritt zum Fräsen des zylindrischen Stückes mittels
eines zylindrischen Fräsers
ausführen,
um in erster Linie eine wendelförmige
Oberfläche
zu erhalten, die senkrecht zu der Achse des Stückes gerichtet ist. Dann führt man
einen Schritt zum Fräsen
des Randes der wendelförmigen
Oberfläche
mittels eines Kegelfräsers
aus, um eine wendelförmige
Abschrägung
auszuführen,
die in 45 Grad hinsichtlich der Achse des Stückes gerichtet ist. Die so
erhaltene wendelförmige
Abschrägung
bildet eine Umfangsoberfläche
mit konstanter Breite, die sich an ihren Enden über einen konischen Absatz verbindet.
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5 zeigt
die Positionierung zweier Nocken 40 und 50 hinsichtlich
einander auf der Antriebswelle 30. Die beiden Nocken 40 und 50 weisen jeweils
eine Oberfläche 41, 51 mit
identischer Abschrägung
auf. Sie sind nebeneinander auf der Antriebswelle 30 angeordnet,
derart, daß ihre
Oberflächen 41 und 51 der
entsprechenden Abschrägung sich
gegenüberliegend
positionieren, um eine wendelförmige
Rollbahn für
die Kugeln 22 zu bilden. Die Nocken 40 und 50 sind
jeweils auf der Welle 30 durch ihre Keilnut 44 oder 54 befestigt.
Die Keilnuten 44 und 54 sind hinsichtlich der
Bohrung von Nocken 40 und 50 derart angeordnet,
daß die
konischen Absatzoberflächen 45 und 55 der
Nocken 40 und 50 gegenüberliegend, auf entgegengesetzte
Art und Weise, angeordnet seien, wenn diese auf der Welle 30 montiert
sind.
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Die
konischen Absatzoberflächen 45 und 55 der
beiden Nocken 40 und 50 bilden vorteilhaft einen erweiterten
Bereich 81, der die Kugeln 22 aufnimmt und ihren
erneuten Umlauf erlaubt. Wenn die Welle 30 des Antriebs
in Drehung angetrieben ist, rollen die Kugeln 22 auf der
Rollbahn, die durch die Abschrägungsoberflächen 41 und 51 gebildet
ist. Wenn eine Kugel 22 den Bereich 81 zum erneuten
Umlauf erreicht, wo die beiden Abschrägungsoberflächen 41 und 51 eine
Höchstbreite
aufweisen, ist sie nicht mehr in Berührung mit der inneren Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20,
derart, daß sie
nicht mehr rollt. Die Kugel 22 verbleibt in dem Bereich
zum erneuten Umlauf, bis sie durch die Ankunft einer folgenden Kugel
gedrückt
und so wieder automatisch in die Rollbahn gebracht wird.
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In 1 weist
die Schraubenmutter 70, die durch die Zuordnung der Nocken 40, 50, 60 gebildet ist,
den Vorteil auf, daß die
Bildung einer inneren Bahn zum erneuten Umlauf nicht erforderlich
ist. Somit sind bei dieser Anwendung der Erfindung die Kugeln 22 automatisch "wieder in Umlauf
gebracht", sobald
sie den Bereich zum erneuten Umlauf 81 erreichen, der die
Enden einer Rollbahn verbindet.
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6 veranschaulicht
die Positionierung hinsichtlich einander der aufeinanderfolgenden
Nocken 40, 50 und 60 auf der Antriebswelle 30.
Diese Nocken sind derart angeordnet, daß die Bereiche zum erneuten
Umlauf der Kugeln nicht ausgerichtet sind. Genauer gesagt, sind
die Nocken auf die Antriebswelle 30 derart gerichtet, daß die Bereiche
zum erneuten Umlauf winklig regelmäßig um die Achse der Welle 30 verteilt
sind (Dreh- und Translationsachse des Antriebs). Somit weist in 6 die
Schraubenmutter, umfassend zwei Rollbahnen, die respektive durch
die Nocken 40, 50 bzw. 50, 60 gebildet sind,
zwei Bereiche zum erneuten Umlauf auf, die in 180 Grad hinsichtlich
einander um die Achse von Welle 30 angeordnet sind.
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In
dem Fall einer Schraubenmutter, die drei Rollbahnen umfaßt und drei
Bereiche zum erneuten Umlauf aufweisen würde, würden die Nocken derart gerichtet
sein, daß die
Bereiche zum erneuten Umlauf in 120 Grad voneinander um die Achse
der Welle 30 angeordnet seien.
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Im
allgemeinen würden
in Falle einer Schraubenmutter, die N Rollbahnen (geformt durch
N Nockenpaare) umfaßt,
würden
die Nocken derart gerichtet sein, daß die Bereiche zum erneuten
Umlauf in 360/N Grad hinsichtlich einander um die Achse der Welle 30 angeordnet
seien.
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Dieses
Merkmal erlaubt, eine Nutationsbewegung der inneren Röhre 10 hinsichtlich
der äußeren Röhre 20 zu
vermeiden, die sich ergeben kann, wenn der Antrieb nur ein Paar
von Nocken (das heißt nur
eine Rollbahn) umfaßt,
oder wenn die Bereiche zum erneuten Umlauf in Fluchtlinie angeordnet
sind.
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In
einer Variante des Linearantriebs von 1 sind die
innere Röhre 10 und
die äußere Röhre 20 aus
ziemlich leichtem Material gebildet: zum Beispiel aus Verbundwerkstoff
oder aus Kunststoff oder noch aus leichter Legierung.
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In
den allen beanspruchten Varianten des Antriebs sind Rollspuren auf
der inneren Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20 gebildet.
Diese Rollspuren erlauben, den Hertz-Druck zu reduzieren, der durch die
Kugeln 22 auf die Oberfläche der Röhre 20 ausgeübt wird.
Die Rollspuren können
durch Prägepolieren
der inneren Oberfläche 21 der
Röhre 20 gebildet werden.
Die Rollspuren können
vorteilhaft durch die Kugeln 22 selbst bei der Drehung
der Welle 30 gebildet werden. Die Kugeln 22 erzeugen
eine plastische Verformung der Oberfläche 21 beim Bilden
der Rollspuren.
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Falls
die äußere Röhre 20 aus
leichter Legierung ist, wird, nachdem die Rollspuren gebildet worden
sind, auf die Oberfläche 21 der
Röhre 20 eine Behandlung
zur Keramisierung angewendet, vorgesehen, um diese Oberfläche in Tiefe
(von 0,1 bis 0,2 mm) zu härten.
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Die
Gestaltung der Rollspuren erlaubt, Druckkräfte anzuwenden, die eine glatte
zylindrische Oberfläche
nicht halten würde.
Außerdem
erlauben diese Spuren, den Reibungskoeffizienten zwischen der Kugel
und der äußeren Röhre auf
sichtbare Art und Weise zu erhöhen.
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Alternativ
erlauben die Rollspuren, keine zu große Vorspannungskraft auf die
Kugeln anzuwenden. Da die Kugeln durch die Rollspuren geführt werden,
können
sie nicht hinsichtlich des äußeren röhrenförmigen Körpers 20 gleiten.
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Diese
Rollspuren weisen eine wendelförmige
Steigungshöhe
auf, die im wesentlichen gleich der in der Schraubenmutter 70 gebildeten
wendelförmigen
Steigungshöhe
der Rollbahn ist.
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Bei
dieser Variante umfaßt
der Antrieb, in Kombination, Rollspuren auf der inneren Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20 und
eine Schraubenmutter 70, die Bereiche zum erneuten Umlauf
in Form von erweiterten Räumen
aufweist. Dank dieser Struktur, wenn eine Kugel in einen Bereich
zum erneuten Umlauf gelangt, dringt sie radial in Richtung auf das
Innere der Schraubenmutter 70 ein, derart, daß sie nicht
mehr in Berührung
mit einer der Spuren ist, die in der äußeren Röhre 20 gebildet sind.
So, wenn sie "wieder
in Gang gebracht ist",
geht die Kugel von einer Rollspur zu einer angrenzenden Spur über einen Spurrand über, wobei
dieser Übergang
von einer Spur zur anderen dank dem erweiterten Raum möglich ist,
der den Bereich zum erneuten Umlauf bildet.
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Bei
einer noch weiteren Variante des Antriebs von 1 sind
die innere Röhre 10 und
die äußere Röhre 20 ebenfalls
aus einem verhältnismäßig leichten
Material gebildet. Rollspuren sind auf der inneren Oberfläche der äußeren Röhre 20 gebildet. Wie
in 7 dargestellt ist, sind die Rollspuren durch einen
Stahldraht mit hohem Widerstand 91 gebildet, der wendelförmig im
Inneren der äußeren Röhre 20 angeordnet
ist. Bei einer solchen Variante rollen die Kugeln 22 abstützend auf
zwei aufeinanderfolgenden Wendeln des Drahtes 91. Diese
Variante erlaubt, eine mechanisch positive Verbindung zwischen den Kugeln 22 und
den Spuren der Röhre 20 zu
erhalten (es gibt keine Reibung mehr, sondern nur eine Abstützung).
Die Längskomponenten
der Abstützkräfte auf
den Windungen des Drahtes 91 sind positive Abstützungen.
Die innere Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20 umfaßt eine
wendelförmige
Rille 24, vorgesehen, um den Stahldraht 91 aufzunehmen.
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Diese
Variante erlaubt, Röhren
aus Aluminium, aus KEVLAR©, aus Kohlefasern oder
aus geformtem Kunststoff zu benutzen, was die Leichtigkeit der endgültig erhaltenen
Antriebsstruktur garantiert.
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Bei
einer Anwendung, die in 8 und 9 dargestellt
ist, ist die innere Oberfläche 21 der äußeren Röhre 20 glatt.
Rollspuren sind auf der inneren Oberfläche der äußeren Röhre 20 gebildet. Sie sind
durch einen ersten Stahldraht 91 mit hohem Widerstand gebildet,
der wendelförmig
im Innern der äußeren Röhre 20 angeordnet
ist, und auf dem die Kugeln 22 abstützen. Ein zweiter eingeschobener Draht 92,
der einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als jener des ersten
Drahtes 91, erstreckt sich zwischen den Windungen des ersten
Drahtes. Dieser zweite Draht 92 behält den Abstand zwischen den Windungen
des ersten Drahts bei. Er vermeidet insbesondere, daß die Windungen
des ersten Drahtes 91 bei dem Durchgang einer Kugel 22 nicht
auseinandergehen. Vorzugsweise sind die Kugeln 22 nicht in
Berührung
mit dem Zwischendraht 92. Diese Anwendung ist besonders
einfach und vermeidet, auf Techniken zur Bearbeitung der äußeren Röhre 20 zurückzugreifen.
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10 zeigt
noch eine weitere Variante der Erfindung, bei der die Rollspuren
durch plastische Verformung in einer geeichten inneren Röhre ausgeführt sind.
Die innere Röhre 93 ist
in der äußeren Röhre 20 angeordnet
und an dieser letzteren geschweißt.
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Die
Rollspuren in der inneren Röhre 93 sind folgendermaßen ausgeführt. Man
benutzt zum Beispiel eine Maschine zum Prägepolieren oder zum Formen,
umfassend einen Rollenträger,
der mit drei Rollen ausgestattet ist, die in 120 Grad hinsichtlich einander
angeordnet und folgend dem Wendelwinkel der zu erhaltenden Spur
gerichtet sind. Die innere Röhre 93 ist
an einem Dorn mit einer Form, die dem zu erhaltenen inneren Profil
nah ist, befestigt. Der Rollenträger
ist in Drehung angetrieben. Gleichzeitig sind die Röhre 93 und
der Dorn in Translationsbewegung angetrieben. Die Translationsgeschwindigkeit der
Röhre 93 ist
derart eingestellt, daß die
Translationsentfernung der Steigungshöhe der Wendel bei jeder Umdrehung
des Rollenträgers
entspreche. Der Vorgang kann in einem einzigen Mal erfolgen, und die
Röhre 93 ist
dann stark verfestigt, wodurch sich die Starrheit und Härte der
Lauffläche
erhöht
werden. Wenn die Röhre 93 geformt
ist, wird sie in die äußere Röhre 20 eingeführt.
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11 stellt
einen Schritt zum Schweißen der
inneren Röhre 93 dar,
bei dem die Rollspuren in der äußeren Röhre 20 des
Antriebs gebildet werden. Um die beiden Röhren fest miteinander zu verbinden, wird
eine Reihe von Punktschweißungen
am Boden der Spur zwischen den beiden Röhren ausgeführt. Zu diesem Zweck benutzt
man zum Beispiel einen Punktschweißer, umfassend ein auf einer
Welle 203 montiertes inneres Rändelrad 201 und ein
motorisch angetriebenes äußeres Rändelrad 202.
Das innere Rändelrad
ist hinsichtlich der Welle 203 unter einem Winkel geneigt,
der dem Winkel der Wendel der Rollspuren gleich ist. Die Schweißungen sind
am Boden der wendelförmigen
Spuren in Berührung
mit der äußeren Röhre 20 ausgeführt. Die
so geformte Gesamtheit ist verkastet und die axiale Verformung der
Gesamtheit ist vernachläßigbar.
Diese kleine Verformung garantiert eine Linearität der Umwandlung der Drehbewegung
in Translationsbewegung im Endantrieb.
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Falls
die Rollspuren auf der inneren Oberfläche der äußeren Röhre 20 gebildet sind,
weist jede Nocke 40, 50 oder 60 eine
Abschrägung
auf, die hinsichtlich der Achse 401 des Nockens nach einem Winkel
gerichtet ist, der kleiner als oder gleich 45 Grad ist, vorzugsweise
strikt kleiner als 45 Grad und vorzugsweise ungefähr 35 Grad
ist. Dieses Merkmal erlaubt, die radiale Kraft zu vermindern, die
als Unterstützung
für die
Reaktion der Kräfte
dient, die auf die Rollspur angewendet sind. Außerdem vereinfacht dieses Merkmal
den Durchgang der Kugeln über
die Ränder
der Spuren bei ihrem erneuten Umlauf. In der Tat geht die Kraftkomponente,
die den Durchgang einer Kugel über
einen Bahnrand (der zum Beispiel durch einen Draht geformt ist)
erlaubt, über
den Spurrand hinaus.
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12 zeigt
einen Linearantrieb teleskopischer Art. Dieser Antrieb ist jenem
in 1 ähnlich. Er
umfaßt
eine innere Röhre 10 und
eine äußere Röhre 20,
deren Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der inneren Röhre 10. Die innere
Röhre 10 erstreckt
sich zum Teil in der äußeren Röhre 20. Er
umfaßt
ebenfalls eine Schraubenmutter 70, bestehend aus einer
Aufeinanderfolge von Nocken 40, 50 und 60 mit
zylindrischen Allgemeinformen.
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Der
in 12 dargestellte Linearantrieb umfaßt außerdem eine
dritte Röhre 300,
deren Durchmesser größer ist
als jener der äußeren Röhre 20. Die äußere Röhre erstreckt
sich zum Teil in einer dritten Röhre 300.
Die Schraubenmutter 370 ist mit der äußeren Röhre 20 starr verbunden,
derart, daß die äußere Röhre 20 geeignet
ist, um eine Schraubenmutter 370 in Drehung anzutreiben,
die Nocken 340 und 350 umfaßt.
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Die
Röhren 10 und 300 sind
drehfest hinsichtlich einander und geeignet, um angetrieben zu sein,
um hinsichtlich einander nach ihrer Längsrichtung zu gleiten. Die äußere Röhre 20 ist
schwebend montiert, das heißt,
daß sie
weder mit der inneren Röhre 10 noch
mit der dritten Röhre 300 drehfest
ist.
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Wenn
der Motor 2 des Antriebs in 12 in Anlauf
ist, treibt er die Schraubenmutter 70, die die Nocken 40, 50 und 60 umfaßt, in Drehung.
Die Kugeln 22 rollen dann zwischen ihrer Rollbahn und der inneren
Oberfläche
der Zwischenröhre 20.
Da die Röhren 10 und 300 hinsichtlich
einander drehfest sind, bewirkt die Drehung der Schraubenmutter 70 die
Translationsbewegung der inneren Röhre 10 hinsichtlich
der Gesamtheit von äußerer Röhre 20 und dritter
Röhre 300.
Diese Übertragung
ist durch einen Anschlag begrenzt.
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Wenn
die inneren Röhre 10 und
die äußere Röhre 20 hinsichtlich
einander in Anschlag sind, sind dann die Röhren 10 und 20 gleichzeitig
in Drehung angetrieben. Die äußere Röhre 20 treibt
dann die Schraubenmutter 370, die die Nocken 340 und 350 umfaßt, in Drehung.
Die Kugeln 22 rollen dann zwischen ihrer Rollbahn, die
durch die Nocken 340 und 350 gebildet ist, und
der inneren Oberfläche
der dritten Röhre 300.
Da die Röhren 10 und 300 hinsichtlich einander
drehfest sind, bewirkt die Drehung der Schraubenmutter 370 die
Translationsbewegung der Gesamtheit von innerer Röhre 10 und äußerer Röhre 20 hinsichtlich
der dritten Röhre 300.
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Daraus
ergibt sich, daß der
so ausgeführte teleskopische
Antrieb sich in zwei Takten entfaltet. In einem ersten Takt verschiebt
sich die innere Röhre 10 in
Translation hinsichtlich der äußeren Röhre 20 und
der dritten Röhre 300,
dann verschieben sich in einem zweiten Takt die innere Röhre 10 und
die äußere Röhre 20 in
Translation hinsichtlich der dritten Röhre 300. Diese Entfaltung
in zwei Schritten ist darauf zurückzuführen, daß das Drehmoment,
notwendig, um die Schraubenmutter 370 hinsichtlich der
dritten Röhre
in Drehung anzutreiben, größer ist
als das Drehmoment, notwendig, um die Schraubenmutter 70 hinsichtlich
der äußeren Röhre in Drehung
anzutreiben.
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Die
Entfaltung kann ebenfalls zufallsweise in Abhängigkeit von den Reibungsmomenten
erfolgen, die im Mechanismus auftreten.
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Ein
solcher teleskopischer Antrieb weist den Vorteil auf, größere Entfaltungslängen erreichen
zu können,
als mit einem einfachen Antrieb, wie in 1 dargestellt
ist.
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In
dem Antrieb, der in 12 dargestellt ist, umfaßt die Schraubenmutter 70 zwei
Nokenpaare, und die Schraubenmutter 370 umfaßt nur ein
Nockenpaar. Selbstverständlich
ist es möglich,
teleskopische Antriebe herzustellen, die eine unterschiedliche,
größere Anzahl
von Röhren
und eine unterschiedliche Anzahl von Nocken aufweisen.
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13 zeigt
den Antrieb von 12 in entfalteter Position.
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Die
Röhre 20 und 300 weisen
jeweils auf ihren inneren Oberflächen
Rollspuren auf. Diese Spuren weisen vorzugsweise dieselbe Steigungshöhe auf.
Also wird die Entfaltung des Antriebs mit konstanter Geschwindigkeit
erfolgen. Außerdem
wird es möglich
sein, indem die Drehzahl des Motors gezählt wird, die genaue Position
des Antriebs zu ermitteln.
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Wenn
die Spuren der Röhren 20 und 300 verschiedene
Steigungshöhen
aufweisen, so wird die Geschwindigkeit der Entfaltung des Antriebs
je nach der Röhre
variieren, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in Bewegung sein wird.
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Im
allgemeinen kann in einem teleskopischen Antrieb, umfassend eine
Mehrheit von Röhren, die
geeignet sind, um hinsichtlich einander in Translationsbewegung
angetrieben zu werden, gewählt werden,
verschiedene Spursteigungshöhen
für die verschiedenen
Röhren
festzulegen. Man erhält
so einen teleskopischen Antrieb, der sich mit Werten des Untersetzungskoeffizienten
Motor/Bewegung entfaltet, die gemäß dem Gesamtlauf des Antriebs
aufeinanderfolgend programmierbar sind. Dieses Merkmal erlaubt,
den Verlauf des gelieferten Motormomentes in Abhängigkeit von dem Profil der
durch den Antrieb im Laufe seiner Entfaltung erfahrene Last anzupassen,
wobei dieses Profil abschnittsweise bestimmt sei.
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Wenn
erwünscht
ist, daß die
Röhren
sich nach einer bestimmten Reihenfolge entfalten, ist es möglich, Mittel
zur Bremsung in Drehung der Röhren hinsichtlich
einander hinzuzufügen
(zum Beispiel einen oder mehrere auf der Röhre reibenden O-Ring(e), damit sich
diese aufeinanderfolgend entfalten.
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Die
vorausgehende Beschreibung betrifft ein Beispiel eines Linearantriebs,
bei dem die Mittel zum Antrieb der Schraubenmutter einen Elektromotor 2 umfassen.
Man versteht, daß es
selbstverständlich möglich ist,
andere Arten von Antriebsmitteln zu benutzen: einen Hydromotor oder
dergleichen.
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Es
sei jetzt im einzelnen der Übergang
einer Kugel von einer Rollspur zu der anderen im Falle eines Antriebs
beschrieben, der eine äußere Röhre 20 umfaßt, deren
innere Oberfläche
Rollspuren aufweist.
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14 zeigt
eine Kugel 22 mit Zentrum O, die zwischen den Oberflächen der
Abschrägungen 41 und 51 der
Nocken 40 und 50 gehalten wird, und eine zum Beispiel
durch zwei Drähte 92 und 94 geformte
Rollspur. Die Berührungspunkte
zwischen der Kugel 22 und dem Nocken 40, dem Nocken 50,
dem Draht 92 und dem Draht 94 sind beziehungsweise
als B, D, C und A bezeichnet. Der Winkel zwischen der Fläche P mit
geradem Querschnitt des Antriebs, der durch O, und die Gerade (OA)
geht, ist als α1 bezeichnet, und der Winkel zwischen der
Fläche
P und der Gerade (OB) ist als α2 bezeichnet. Die Kräfte, die auf die Kugel durch
die Nocken und die Rollspur ausgeübt werden, sind als FA, FB, FC und
FD bezeichnet.
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Wenn α1 = α2,
hat man FA = FB,
so daß die Kugel
in Gleichgewicht ist und die Kräfte
FC und FD gleich
null sind.
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Wenn α1 > α2, hat
man FA + FB + FC = 0 und die durch Nocken 50 ausgeübte Kraft
FD ist gleich null.
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Wenn α1 < α2,
hat man FA + FB +
FD = 0 und die durch Nocken 40 ausgeübte Kraft
FC ist gleich null.
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Die
Nocken 40 und 50 sind in Drehung angetrieben,
derart, daß die
Kugel 22 einen erweiterten Bereich zum erneuten Umlauf
erreicht, wie in 15 gezeigt ist. Ab diesem Zeitpunkt
ist die Kugel 22 nicht mehr in Berührung mit dem Nocken 50,
derart, daß sie
sich nicht mehr im Gleichgewicht befindet, denn auf D wird keine
Kraft ausgeübt.
Die Kugel 22 unterliegt einer Kraft, die ihr eine Beschleunigung
gibt, ihr erlaubend, sich von der Rollspur freizulösen und
den Draht 94 zu überwinden,
um sich auf die angrenzende Spur zu positionieren.
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Der Übergang
der Kugel 22 von einer Spur zu der anderen kann sich nur
verwirklichen, wenn α1 = α2, so daß die
Resultierende der Kräfte
auf die Kugel über
den Draht 94 übergeht.
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Außerdem,
wenn man die Reibungen berücksichtigt,
die sich auf die Kugel 22 ausüben, und wenn man als ϕ1
und ϕ2 die Reibungswinkel zwischen der Kugel und dem Draht 94 und
zwischen der Kugel und dem Nocken 40 bezeichnet, ist es
eine Bedingung, damit der Übergang
der Kugel von einer Spur zur anderen stattfindet, daß α1 + ϕ1
+ ϕ2 < α2. Nehmend ϕ1
und ϕ2 der Größenordnung
von 5 Grad (geschmierter Kontakt), und α1 der
Größenordnung von
35 bis 45 Grad, erschließt
man, daß α2 größer als 45
oder 55 Grad sein muß.
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Um
den Übergang
der Kugeln von einer Spur zur anderen zu vereinfachen und eine gute
Leistung beizubehalten, kann man α2 zwischen 50 und 60 Grad, vorzugsweise 55
Grad, wählen.
Wenn α2 55 Grad beträgt, weist der Nocken 40 eine
wendelförmige
Abschrägungsoberfläche 41 auf,
die in 35 Grad hinsichtlich der Fläche P gerichtet ist. Ein Nocken, der
eine solche wendelförmige
Abschrägung
aufweist, kann hergestellt werden, indem man ein zylindrisches Stück mit einem
Kegelfräser
bearbeitet, der einen Halbwinkel von 55 Grad am Scheitel aufweist.
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Außerdem zeigt 16 die
Positionierung zweier Nocken 40 und 50 hinsichtlich
einander. Die Ebene Q erstreckt sich schräg zu der Ebene des Schemas
und geht durch die Drehachse der Schraubenmutter 70, die
die beiden Nocken 40 und 50 einschließt. Die
Nocken 40 und 50 sind identisch. Sie sind einander
gegenüber
angeordnet, derart, daß die Laufflächen 41 und 51 sich
gegenüberliegend
befinden. Die Nocken sind durch ihre Keilnuten indexiert (siehe 5),
wobei die Keilnuten sich in der Ebene Q erstrecken. Wie in 16 gezeigt
ist, sind die Keilnuten derart positioniert, um einen Winkel θ hinsichtlich
des Bezugspunktes zu bilden, der durch ein Ende der wendelförmigen Oberfläche gebildet
ist, entsprechend der Angreifebene des Fräsers.
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Der
Winkel θ kann
eingestellt werden, mit dem Ziel, um den Raum zur Bewegung der Kugeln
in dem Bereich zum erneuten Umlauf 81 zu minimieren, um
das gleichzeitige Vorhandensein mehrerer Kugeln in diesem Bereich
zu vermeiden und um die größtmögliche Anzahl
von "arbeitenden" Kugeln beizubehalten.
Die Einstellung des Winkels θ hängt nämlich von
der Steigungshöhe
der Rollbahn, von der Orientierung der Nockenoberflächen 41 und 51, von
dem Durchmesser der Kugeln 22, dem Durchmesser der Drähte 92 und 94,
die für
die Ausführung der
Spuren benutzt sind, ab.
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Eine
Art, um diesen Winkel θ zu
bestimmen, besteht darin, die Volumina zu bestimmen, in denen sich
das Zentrum O einer Kugel bewegt, wenn sich diese entsprechend in
Abstützung
auf der einen von den Nockenoberflächen, in Abstützung auf
der anderen von den Nockenoberflächen
bzw. in Abstützung auf
den Rollspuren befindet. Der Schnittpunkt dieser Volumina stellt
den Raum dar, in dem die Kugel geführt ist. Dieser Raum kann geändert werden,
indem man den Winkel θ variieren
läßt. Der
Kreuzungsraum muß gleichzeitig
genügend
erweitert sein, damit eine Kugel in den Bereich zum erneuten Umlauf
eingehen und sich in der wendelförmigen
Rollbahn bewegen kann, und genügend
eingeschränkt
sein, um zu vermeiden, daß sich
mehrere Kugeln gleichzeitig in dem Bereich zum erneuten Umlauf 81 befinden.
Die Form des erhaltenen Raums hängt
von dem Winkel θ und ebenfalls
von der Form der Absatzoberflächen
der Nocken ab.