DE60303610T3

DE60303610T3 - Schraubenförmige linearantriebseinrichtung mit nocken

Info

Publication number: DE60303610T3
Application number: DE60303610T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Gaechter
Original assignee: Bubendorff SA
Current assignee: Bubendorff SA
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2023-08-30
Also published as: EP1523630B1; EP1523630B8; DE60303610T2; ES2258734T5; FR2844019A1; AU2003278225A1; US20050268736A1; WO2004020871A3; WO2004020871A2; DE60303610D1; ES2258734T3; EP1523630B2; EP1523630A2

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der mechanischen Linearantriebe und insbesondere der mechanischen Antriebe, die durch einen Elektromotor angetrieben sind (elektromechanische Antriebe).
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.
Diese elektromechanischen Antriebe umfassen im allgemeinen eine Kugelumlaufspindel, auf der eine Schraubenmutter montiert ist. Die Schraubenmutter ist durch einen äußeren Getriebemotor in Drehung angetrieben. Die Drehung der Schraubenmutter bewirkt die Translationsbewegung der Spindel.
Der Nachteil dieser elektromechanischen Antriebe ist, daß sie ziemlich umfangreich sind.
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.
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.
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.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung einen Antrieb gemäß dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1.
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 mm 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.
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.
Bei einer Anwendung der Erfindung sind die Kugeln zwischen der Bahn und diesem ersten röhrenförmigen Körper mit einer bestimmten radialen Vorspannung montiert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Vorteilhaft ist die auf die Kugeln ausgeübte Vorspannung durch Festklemmen der Elemente untereinander erzeugt.
Zu diesem Zweck kann der Antrieb eine Schraubenmutter zum Einstellen der Elemente umfassen, um die auf die Kugeln ausgeübte Vorspannung zu regeln.
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.
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.
Vorzugsweise ist der Motor ein Elektro- oder Hydromotor.
Das Verfahren zum Erhalten des Schraubenmutterelements ist einfach mit herkömmlichen Bearbeitungsmitteln anzuwenden.
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:
1, im Längsschnitt, ein Beispiel der Antriebsstruktur, bei der die Antriebsmittel einen Elektromotor umfassen, wobei präzisiert sei, dss diese Ausführungsart, die dieser 1 entspricht, kein Bestandteil von den beanspruchten Ausführungsarten ist und nachfolgend nur als Information beschrieben ist,
2, ein repräsentatives Schema einer vorgespannten Kugel,
3, eine perspektivische Ansicht von einem Nocken, Bestandteil der Schraubenmutter,
4, ein repräsentatives Schema eines Schrittes zur Herstellung von einer wendelförmigen Nockenoberfläche,
5, ein repräsentatives Schema für die Positionierung von zwei Nocken hinsichtlich einander auf der Antriebswelle des Antriebs,
6, schematisch die Positionierung zweier Nockenpaare hinsichtlich einander, bei der die Bereiche zum erneuten Umlauf der Kugeln regelmäßig um die Antriebswelle herum verteilt sind,
7, ein Beispiel der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Körpers, welcher Rollspuren aufweist, die durch einen wendelförmig aufgerollten Draht gebildet sind,
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,
10, schematisch Rollspuren, die durch plastische Verformung einer inneren Röhre, die sich im röhrenförmigen Körper befindet, gebildet sind,
11, schematisch, einen Schritt zum Schweißen der inneren Röhre im röhrenförmigen Körper,
12, im Längsschnitt, eine Antriebsstruktur teleskopischer Art,
13, den Antrieb von 12 in entfalteter Lage,
14, schematisch, die Positionierung einer Kugel, abstützend zwischen der Schraubenmutter und einer Rollspur,
15, eine perspektivische Ansicht im Querschnitt der Kugeln, wenn sie zu einem Bereich zum erneuten Umlauf gelangen,
16, ein repräsentatives Schema der Positionierung von zwei Nocken hinsichtlich einander.
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.
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.
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.
Die Welle 30 tragt 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 Schraubenmutter mit Kugeln 70, die zwischen dem Lager 9 und einem Anschlagelement 31 am Ende der Welle 30 angeordnet sind.
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.
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.
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.
Allerdings bleibt die Vorspannugskraft, 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.
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.
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.
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.

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.
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.
Danach können klassische Vorgänge zur thermischen Behandlung und Nachbesserung (zum Beispiel Schleifen der wendelförmigen Oberfläche) an der erhaltenen wendelförmigen Oberfläche 41 ausgeführt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Diese Rollspuren weisen eine wendelförmige Steigungshöhe auf, die im wesentlichen gleich der in der Schraubenmutter 70 gebildeten wendelförmigen Steigungshöhe der Rollbahn ist.
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.
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.
Diese Variante erlaubt, Röhren aus Aluminium, aus KEVLAR^©, aus Kohlefasern oder aus geformtem Kunststoff zu benutzen, was die Leichtigkeit der endgültig erhaltenen Antriebsstruktur garantiert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Entfaltung kann ebenfalls zufallsweise in Abhängigkeit von den Reibungsmomenten erfolgen, die im Mechanismus auftreten.
Ein solcher teleskopischer Antrieb weist den Vorteil auf, größere Entfaltungslängen erreichen zu können, als mit einem einfachen Antrieb, wie in 1 dargestellt ist.
In dem Antrieb, der in 12 dargestellt ist, umfasst die Schraubenmutter 70 zwei Nockenpaare, 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.
13 zeigt den Antrieb von 12 in entfalteter Position.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 F_A, F_B, F_C und F_D bezeichnet.
Wenn α₁ = α₂, hat man F_A = F_B, so daß die Kugel in Gleichgewicht ist und die Kräfte F_C und F_D gleich null sind.
Wenn α₁ > α₂, hat man F_A + F_B + F_C = 0 und die durch Nocken 50 ausgeübte Kraft F_D ist gleich null.
Wenn α₁ < α₂, hat man F_A + F_B + F_D = 0 und die durch Nocken 40 ausgeübte Kraft F_C ist gleich null.
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 frei zu lösen und den Draht 94 zu überwinden, um sich auf die angrenzende Spur zu positionieren.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Aktuator, umfassend einen ersten röhrenförmigen Körper (20), Antriebsmittel (2), die einen Antriebsmotor (2) umfassen und dazu bestimmt sind, eine Schraubenmutter (70) anzutreiben, die innerhalb des röhrenförmigen Körpers (20) angeordnet ist, und wenigstens eine Rollbahn (41–51; 52–62) aufweist, die einen wendelförmigen Teil umfasst, der sich um die Schraubenmutter (70) herum nach einem Winkel, der kleiner als 360° ist, erstreckt, und einen erweiterten Teil (81), der die Enden des wendelförmigen Stücks verbindet, wobei die besagte erweiterte Zone (81) eine Zone zum erneuten Umlauf der Kugeln (22) bildet, die zwischen der Rollbahn (41–51; 52–62) und der inneren Oberfläche (21) angeordnet sind, entsprechend diesem ersten röhrenförmigen Körper (20) und umfassend wendelförmige Rollspuren für die Führung der Kugeln (22), wobei der Motor fest innerhalb eines zweiten Körpers (10), der geeignet ist, bezüglich des ersten röhrenförmigen Körpers (20) in Translationsbewegung angetrieben zu werden, montiert ist, und die Schraubenmutter (70) mehrere ausgerichtete Elemente (40, 50, 60) mit zylindrischer Allgemeinform umfasst, die jeweils wenigstens eine Abschrägung (41–51; 52–62), die eine wendelförmige Nockenoberfläche bildet, aufweisen, wobei die Abschrägungen (41–51; 52–62) paarweise wendelförmige Rollbahnen bilden, in denen die Kugeln (22) positioniert sind.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollspuren auf der inneren Oberfläche (21) des ersten röhrenförmigen Körpers (20) einen wendelförmigen Schritt aufweisen, der im wesentlichen dem wendelförmigen Schritt einer Rollbahn (41–51; 52–62) der Schraubenmutter (70) entspricht.
Aktuator nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (70) mehrere Rollbahnen (41–51; 52–62) umfaßt, wobei jeder der Bahnen eine Zone zum erneuten Umlauf der Kugeln aufweist, und daß die Rollbahnen derart angeordnet sind, daß die Umlaufzonen der Kugeln nicht nach einer Translationsbewegungsrichtung des Aktuators ausgerichtet sind.
Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbahnen (41–51; 52–62) derart angeordnet sind, so daß die Zonen zum erneuten Umlauf winklig um die Translationsbewegungsrichtung des Aktuators herum regelmäßig verteilt sind.
Aktuator nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede wendelförmige Nockenoberfläche (41, 51, 52, 62) einen Absatz (45, 55) bildet, und dass zwei Elemente (40, 50, 60) hinsichtlich einander so positioniert sind, daß ihre Absätze (45, 55) gegenüberliegend sind, wobei die besagten Absätze die Zone zum erneuten Umlauf (81) der Kugeln (22) bilden.
Aktuator nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Kugeln (22) ausgeübte Vordruck durch das Festklemmen der Elemente (40, 50, 60) untereinander verursacht ist.
Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Schraubenmutter zum Einstellen (4) der Elemente (40, 50, 60) umfasst, um den auf die Kugeln ausgeübten Vordruck (22) zu regeln.
Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er elastische Mittel (5) umfasst, die zwischen der Einstellmutter (4) und den Elementen (40, 50, 60) der Schraubenmutter (70) angeordnet sind, mit deren Hilfe die Einstellmutter (4) einen Vordruck auf die Elemente (40, 50, 60) ausübt.
Aktuator nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element (40, 50, 60) ab einem zylindrischen Stück mit geradem Querschnitt (400) gebildet ist, von dem die eine von den Kreiskanten abgeschrägt ist, um die besagte wendelförmige Nockenoberfläche zu bilden, die hinsichtlich der Achse (401) des zylindrischen Stückes (400) geneigt ist, wobei die Enden der wendelförmigen Oberfläche sich über eine Oberfläche des Absatzes (45) mit konischer Allgemeinform verbinden.
Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbahn (41–51; 52–62) eine erweiterte Zone (81) zum erneuten Umlauf der Kugeln (22) umfasst, die durch die Absatzoberflächen von zwei Elementen (40, 50) gebildet ist, wobei die Absatzoberflächen gegenüberliegend entgegengesetzt befindlich seien.
Aktuator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollspuren im Bereich der inneren Oberfläche (21) des röhrenförmigen Körpers (20) durch plastische Verformung dieser inneren Oberfläche (21) durch die Kugeln (22) gebildet sind, gefolgt von einer Behandlung, vorgesehen, um diese innere Oberfläche (21) des röhrenförmigen Körpers (20) zu härten.
Aktuator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbahnen im Bereich der inneren Oberfläche (21) des ersten röhrenförmigen Körpers (20) durch wenigstens einen Draht (91) gebildet sind, der schraubenförmig innerhalb des ersten röhrenförmigen Körpers (20) angeordnet ist.
Aktuator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er einen ersten Draht (91), der schraubenförmig innerhalb des ersten röhrenförmigen Körpers (20) angeordnet ist, auf welchem die Kugeln (22) abstützen, und einen zweiten dazwischen liegenden Draht (92), der einen kleineren Durchmesser aufweist als jenen des ersten Drahts (91) und der sich zwischen den Windungen des ersten Drahts (91) erstreckt, umfasst, wobei dieser zweite Draht (92) den Abstand zwischen den Windungen des ersten Drahts (91) beibehält.
Aktuator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er ein inneres Rohr (93) umfaßt, das im röhrenförmigen Körper (20) angeordnet ist und an diesem letzteren geschweißt ist, wobei das innere Rohr (93) die durch Walzenpolieren ausgeführten Rollspuren aufweist.
Aktuator nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen dritten röhrenförmigen Körper (300) aufweist, wobei der erste röhrenförmige Körper (20) mit einer zweiten Schraubenmutter (370) verbunden sei, wobei die Drehung der zweiten Schraubenmutter (370) die Translationsbewegung des dritten Körpers hinsichtlich des ersten röhrenförmigen Körpers (20) bewirkt, wobei der Aktuator also einen Aktuator der Art teleskopisch darstellt.
Aktuator nach irgendeinem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste röhrenförmige Körper (20) aus Aluminium, KEVLAR^®, Kohlefasern oder geformten Kunststoff gebildet ist.