DE69206605T2

DE69206605T2 - Kraftübertragungsvorrichtung für lineare bewegungen.

Info

Publication number: DE69206605T2
Application number: DE69206605T
Authority: DE
Inventors: Tom Sydkoster Petterson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2012-02-14
Also published as: JPH06505323A; DK0573488T3; NO932887L; US5417144A; JP3372541B2; CA2101441A1; SE469949B; NO932887D0; ES2083738T3; NO302313B1; SE9100457D0; SE9100457L; EP0573488B1; WO1992014933A1; DE69206605D1; EP0573488A1; CA2101441C

Description

Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung für lineare Bewegungen, mit einem Hauptelement, das entlang einem Verschiebungsweg beweglich ist, und einem Gehäuse, einem Rahmen oder dergleichen, das eine Lagereinrichtung für die Bewegung des Elements entlang dem Verschiebungsweg aufweist, wenigstens einem Führungselement, das so beschaffen ist, daß es das Hauptelement entlang dem Verschiebungsweg führt, und wenigstens einem Antriebselement, das so beschaffen ist, daß es aktiviert werden kann, um auf das Hauptelement eine Kraft auszuüben, so daß sich dieses unter der Führung des Führungselements entlang seinem Verschiebungsweg im Gehäuse bewegt, wobei ein Abschnitt des Hauptelements so beschaffen ist, daß es die Bewegung ausgibt, um eine damit verbundene Vorrichtung anzutreiben.
Eine solche Vorrichtung ist in US-A-3 016 884 offenbart.

Hintergrund der Erfindung:

Kraftübertragungsvorrichtungen des Typs, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie ein Leistungseingangsende und ein Leistungsausgangsende aufweisen. Einige Typen von Antriebseinrichtungen, beispielsweise für die Aktivierung mittels eines Druckmediums oder eines elektrischen Stroms sind am Leistungseingangsende angeordnet. Die Leistung, die die Antriebseinrichtung auf die Kraftübertragungsvorrichtung ausübt, wird durch die Vorrichtung zum Leistungsausgangsende übertragen, um beispielsweise eine Werkzeugmaschine, eine Verschiebungsvorrichtung oder eine andere Anordnung, die für ihren Betrieb eine Verschiebungskraft erfordert, anzutreiben. Der Zweck der Kraftübertragungsvorrichtung ist hierbei, die Leistung vom Antriebselement zum angetriebenen Element durch Umsetzen der Bewegung in eine andere Beziehung zwischen Leistung und Verschiebung als diejenige, die das Antriebselement erzeugen kann, umzusetzen und/oder die Bewegung oder deren Verteilung zu steuern.
Der vorliegende Fall bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung für eine vorzugsweise geradlinige Bewegung und ein hin und her bewegliches Element, d. h. nicht hauptsächlich auf eine Drehbewegung. Die Bewegung ist somit auf eine bestimmte Hublänge oder einen Verschiebungsweg einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung eingeschränkt. Der Ausdruck geradlinig ist nicht notwendigerweise als Bewegung entlang einer geraden Linie zu verstehen; die Bewegung kann auch einer gekrümmten Linie folgen und sogar eine eingeschränkte Vorwärts- und Rückwärtsdrehbewegung umfassen.
Vorrichtungen dieses Typs sind im Stand der Technik aus vielen Anwendungen bekannt. Beispielsweise enthalten solche Anwendungen Scheren für Platten und anderes Material, Kantenpreßmaschinen, Stangen für parallele Übertragung oder zum Schaben sowie Elemente in automatisierten Montagemaschinen usw. Die Messer in Schneidemaschinen oder das Preßwerkzeug in Kantenpreßmaschinen können typischerweise in einem Schlitten oder an Armen für eine parallele oszillierende Bewegung gehalten werden und werden dabei durch Druckluft oder Hydraulikzylinder oder Elektromagneten angetrieben. Die letztgenannten Mittel bilden daher das Antriebselement, während die Kraftübertragungsvorrichtung durch das Schlitten- oder Armsystem gebildet ist, die die Kraft entlang der gesamten Länge des Werkzeugs führt und verteilt. In bestimmten Fällen erfolgt eine Getriebeuntersetzung, um an der Ausgangsvorrichtung eine größere Kraft zu erhalten als das Antriebselement entwickeln kann, alternativ wird der Bewegungsweg verlängert und dabei die Kraftausübung reduziert.

Aufgabe der Erfindung:

Kraftübertragungsvorrichtungen dieses und anderer bekannter Typen werden als Einheiten für ein besonderes Anwendungsgebiet und mit einer besonderen Größe hergestellt. Eine Anderung beispielsweise der Schneidelänge in einer Schneidevorrichtung bedeutet, daß bei großen Abmessungsänderungen nicht nur die Messer verlängert werden müssen, sondern daß das Schlitten- und Verbindungsgliedsystem ebenfalls ausgetauscht werden muß. Daher kann der Kraftübertragungsvorrichtung keine einheitliche Struktur für ein weites Anwendungsgebiet verliehen werden, statt dessen muß sie meistens für jede Anwendung speziell konstruiert werden.

Lösung:

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Herstellen der Vorrichtung mit dem Hauptelement, dem Führungselement und dem Gehäuse, wovon jedes durch in Längsrichtung sich erstreckende Abschnitte oder Profilelemente mit im wesentlichen konstantem Querschnitt auf ihren Längen gebildet ist, vorzugsweise mit Endstücken, die an den Enden der entsprechenden Profilelemente angeordnet sind, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung ausgehend von einer Grundausführungsform wenigstens in bezug auf das Hauptelement und das Gehäuse mit verschiedenen Längen hergestellt werden kann, indem die Profilelemente aus Rohmaterial-Profilen mit entsprechendem Querschnitt geschnitten werden.

Vorteile:

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung des beschriebenen Typs erhalten, die unter anderem für die Verwendung in genannten Anwendungsbereichen geeignet ist. Sie besitzt die Form einer in Längsrichtung sich erstreckenden Einheit mit im wesentlichen konstantem Querschnitt, wobei die Einheit nur hinsichtlich ihrer Länge angepaßt werden muß, um in verschiedenen Anwendungen verwendbar zu sein. Das bedeutet, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung an verschiedene Typen von Anlagen angepaßt werden kann, die im Prinzip ganz einfach angetrieben werden sollen, indem lediglich die Grundkomponenten in der Profilelement-Form auf die entsprechende Länge zugeschnitten werden. Die Vorrichtung kann dabei als Komponente in verschiedenen Verbindungen verwendet werden, insbesondere kann sie als Komponente während der Konstruktion von Maschinen für automatisierte Produktion und Montage verwendet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

In den beigefügten Zeichnungen sind vier Ausführungsformen der Erfindung gezeigt, die im folgenden beschrieben werden, wobei
Fig. 1 die erste Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht zeigt, in der das vordere Ende der Vorrichtung abgeschnitten worden ist;
Fig. 2 die zweite Ausführungsform im Querschnitt zeigt;
Fig. 3 die dritte Ausführungsform im Querschnitt zeigt und
Fig. 4 ein schematischer Querschnitt der vierten Ausführungsform ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung:

Gemäß Fig. 1 enthält die Vorrichtung ein äußeres, in Längsrichtung sich erstreckendes Profilelement mit konstantem Querschnitt auf seiner Länge, der im folgenden als Gehäuse 1 bezeichnet wird, sowie ein verschiebbar unterstütztes Profilelement im Gehäuse 1, das im folgenden als Kraftübertragungselement 2 bezeichnet wird. Im Gehäuse ist ein stangenähnliches Ritzel 3 drehbar unterstützt und erstreckt sich entweder über die gesamte Länge oder einem Teil der Länge des Gehäuses und des Kraftübertragungselements. Zwischen das Gehäuse 1 und das Kraftübertragungselement 2 sind sowohl ein röhrenförmiges Antriebselement 4 für den Arbeitshub der Vorrichtung mit Hilfe eines Druckmediums als auch ein Antriebselement 5 ebenfalls in Röhrenform eingesetzt, das ein Druckmedium enthalten soll, obwohl es hier einen Rückstellhub ausüben soll.
Das Kraftübertragungselement 2 ist im Querschnitt T- förmig und besitzt eine langgestreckte Rippe 6 sowie quer dazu einen Flansch 7. Auf einer Seite der Rippe 6 sind mehrere Zähne ausgebildet, die eine längs des Elements sich erstreckende Zahnstange 7 bilden. Das Ritzel 3 besitzt wenigstens auf einem Abschnitt seiner Umfangsfläche Zähne 8, die mit den Zähnen 7 zusammenwirken.
Das Gehäuse 1 besitzt einen vorderen Bereich mit einem Kanal 10, in dem die Rippe 6 des Kraftübertragungselements 2 geführt wird. Der Kanal 10 ist durch zwei Flansche 11 und 12 begrenzt, wobei der Flansch 12 eine Bohrung 13 aufweist, die einen Träger für das Ritzel 3 bildet, indem sie auf dessen Umfangsfläche einwirkt.
Der Kanal 10 im Gehäuse 1 öffnet sich in einen hinteren Bereich des Gehäuses, wo eine Kammer 14 angeordnet ist, die den Flansch 7 des Kraftübertragungselements aufnimmt. Das Antriebselement 4 für den Arbeitshub ist zwischen die innere Oberfläche 15 des Flansches und die Decke 16 der Kammer 14 eingesetzt. Wie obenerwähnt, ist das Antriebselement röhrenförmig und aus einem Elastomer hergestellt, das der Wirkung des eingeschlossenen Druckmediums widersteht, welches beispielsweise Luft oder ein Hydraulikfluid sein kann. Die Anschlagflächen wie etwa die Oberflächen 15 und 16 für das Antriebselement sind im Querschnitt wie gezeigt geeignet konkav ausgebildet.
Das Rückstellantriebselement 5 befindet sich an der gegenüberliegenden Seite 17 des Flansches 7 und ruht zwischen dieser Oberfläche und einer gegenüberliegenden Oberfläche 18 in der Kammer 14. Das Rückstellantriebselement 5 ist auf ähnliche Weise wie das Antriebselement 4 hergestellt, obwohl es eine geringere Breite besitzt, da es in der einen Hälfte des Flansches bis zur Seite der Rippe 6 untergebracht ist.
Sämtliche Komponenten der Kraftübertragungsvorrichtung sind daher als in Längsrichtung sich erstreckende Elemente mit konstantem Querschnitt ausgebildet. Das Gehäuse 1, das Kraftübertragungselement 2 und ein Ritzel können hierbei als stranggepreßte Profilelemente aus Leichtmetall oder einem anderen Werkstoff, der für den beabsichtigten Zweck geeignet ist, hergestellt sein. Die Antriebselemente 4 und 5 sind wie erwähnt Röhren, deren Querschnitte an die Anwendung angepaßt sind. Die Vorrichtung kann daher in einer Grundausführungsform hergestellt werden und auf die für den beabsichtigten Zweck erforderliche Länge zugeschnitten werden. Die Enden sollten jedoch mit einer Art Abdeckung versehen werden. Wenn eine Dichtung nicht notwendig ist, können die drei harten Komponenten, d. h. das Gehäuse 1, das Kraftübertragungselement 2 und das Ritzel 3 ganz einfach durch Stirnplatten, Querstifte oder irgendwelche anderen Mittel abgedeckt werden, die eine relative Verschiebung der Teile in Längsrichtung verhindern. Was die Antriebselemente 4 und 5 betrifft, muß nicht nur deren Verschiebung verhindert werden, vielmehr müssen sie auch abgedichtet sein, um das Druckmedium zu enthalten, indem die Werkstoffschichten an den Enden miteinander verbunden werden oder auf andere Weise, beispielsweise mit Hilfe von Stopfen. Das Druckmedium muß dem Innenraum der Antriebselemente zugeführt und von diesen abgeführt werden können, so daß diese folglich mit irgendeiner Verbindung für Röhren oder Rohre versehen sein müssen. Für den Betrieb der Vorrichtung ist eine Druckquelle in Verbindung mit einer Steuervorrichtung erforderlich, welche das Druckmedium zum Antriebselement 4 dann, wenn ein Arbeitshub erwünscht ist, und zum Antriebselement 5, wenn ein Rückstellhub ausgeführt werden soll, steuert.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die gleichen Hauptkomponenten vorhanden, obwohl sie eine etwas andere Form besitzen. Daher sind hier ein Gehäuse 21, ein Kraftübertragungselement 22, Ritzel 23, die in der Anzahl Zwei vorliegen und auf gegenüberliegenden Seiten des Kraftübertragungselements 22 angeordnet sind, ein Antriebselement 24 für den Arbeitshub und ein Antriebselement 25 für den Rückstellhub vorgesehen. Wie früher beschrieben worden ist, ist das Kraftübertragungselement 22 T-förmig mit einer Rippe 26 und einem Querflansch 27 sowie mit Zahnstangen 28 versehen, die im vorliegenden Fall in der Anzahl Zwei vorliegen, eine auf jeder Seite der Rippe 26. Das Gehäuse besitzt zwei Flansche 31 und 32, wovon jeder eine Bohrung 33 für die zwei Ritzel 23 aufweist. Eine Kammer 34 nimmt den Flansch 27 auf. Das Antriebselement 24 besitzt in diesem Fall nicht die Form einer Röhre, sondern ist statt dessen eine Membran 37, die mit ihren Enden in Nuten im Werkstoff des Gehäuses beiderseits der Kammer 34 eingefügt ist und an der Seite 35 des Flansches 27 aufruht. Zwischen der Membran 37 und der Decke 36 der Kammer 34 ist eine Druckkammer 38 ausgebildet. Ein Druckmedium kann in diese Kammer über eine Bohrung 39 im Gehäuse 1 eingeleitet werden. Wie gezeigt, ist die Bohrung geeignet mit einem Gewinde für den Anschluß eines Rohr- oder Röhrennippels versehen.
Das Antriebselement 25 für den Rückstellhub ist wie oben gesehen röhrenförmig ausgebildet und ruht zwischen den Flanschen 27 und der Vorderwand der Kammer 34. Zusätzlich zu dem oder als Ersatz für das Antriebselement 25 für den Rückstellhub können mehrere Druckfedern 40 zwischen der Wand der Kammer 34 und dem Flansch 27 auf der gleichen Seite, auf der sich das Antriebselement 25 befinden soll, vorgesehen sein.
Es ist deutlich, daß die Ritzel 23 nicht direkt im Werkstoff des Gehäuses unterstützt sind, sondern statt dessen in Buchsen 41 in den Bohrungen 33. Die Buchsen sind hierbei aus einem Werkstoff mit guten Lagereigenschaften wie etwa Kunststoff oder einem Lagermetall hergestellt.
Das Gehäuse 21 ist in seinem Kanal außerdem mit Lagereinrichtungen in Form von Trägern 42, hier mit 30 bezeichnet, versehen. Die Träger 42 sind in der Wand des Kanals schwalbenschwanzförmig und aus einem geeigneten Lagerwerkstoff hergestellt. Es ist ferner deutlich, daß die Flansche 31 und 32 durch Schrauben 43 verbunden sind, die sich durch langgestreckte Kanäle 44 in der Rippe 26 erstrecken. Die Schrauben sind mit Abstandshülsen 45 versehen, um eine elastische Verformung der Flansche 31 und 32 um den Kanal 30 zu verhindern, und können in Zusammenwirkung mit entsprechenden Kanälen 44 in der Rippe 26 außerdem als Hubbegrenzer für das Kraftübertragungselement 22 verwendet werden.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 kann an schwerere Arbeiten und größere Kräfte als die Ausführungsform gemäß Fig. 1 angepaßt werden. Daher können Lagerkräfte in vorteilhafterer Weise mit Hilfe der Buchsen 33 und der Träger 42 aufgenommen werden. Die Schrauben 44 ergeben zusammen mit den Hülsen 45 eine bessere Abmessungsstabilität. Die doppelten Ritzel bieten ein verbessertes Kräftegleichegewicht und eine wirksame Steuerung des Kraftübertragungselements.
Wie oben beschrieben, müssen bestimmte Endanordnungen ebenfalls vorgesehen werden. Was die Membranen 37 betrifft, so müssen deren Enden an der Wand des Gehäuse in der Weise befestigt sein, daß die Kammer 38 abgedichtet ist.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von den zwei obenbeschriebenen Ausführungsformen in größerem Ausmaß. In dieser Ausführungsform ist die Kraftübertragung auf drei in Serie verbundene Elemente aufgeteilt, d. h. ein Eingangsgleitelement 50, ein Ausgangsgleitelement 51 und dazwischen ein doppelseitiges Ritzel 52. Das Gleitelement 50 ist mit einer Zahnstange 53 an der Rippe 54 des T-förmigen Elements versehen, das außerdem einen Flansch 55 aufweist. Das Gleitelement 51 ist eher wie eine Platte 56 mit vorspringendem Abschnitt 57 ausgebildet, auf dem eine Zahnstange 58 angeordnet ist.
Das Ritzel 52 ist an seiner der Zahnstange 53 zugewandten Seite mit einer Zahnstange 60 versehen, die einen ersten Durchmesser besitzt. Auf der der Zahnstange 58 zugewandten Seite weist das Ritzel eine Zahnstange 61 mit einem zweiten Durchmesser auf. Die Winkelbewegung des Ritzels ist durch Bereiche 62 und 63 eingeschränkt, die so angeordnet sind, daß sie gegen seitliche Oberflächen des vorspringenden Abschnitts 57 auf seiten der Zahnstange 58 anschlagen.
Die drei beschriebenen Komponenten sind in einem Gehäuse 65 untergebracht, wovon eine Seite durch eine Abdeckung 66 verschlossen ist. Das Gehäuse weist einen Kanal 67 für die Rippe 54 des Gleitelements 50 und eine Kammer 68 auf, in der sich sein Flansch 55 bewegen kann. Die Außenwand des Gehäuses 65 begrenzt zusammen mit der Innenwand der Abdeckung 66 einen Kanal 69 für das Gleitelement 51. Für das Ritzel 52 ist eine Bohrung 70 vorgesehen, die sich an ihrer Umfangsfläche zu den zwei Gleitelementen öffnet, um zwischen den Zahnstangen des Ritzels und den Gleitelementen in Eingriff zu gelangen. Die zwei Kanäle 67 und 69 sowie die Bohrung 70 sind mit Lagerwerkstoff-Einsätzen 71, 72, 73 und 74 verbunden.
Die Kammer 68 im Gehäuse 65 mit dem Flansch 55 des Gleitelements 50 hat in der gezeigten Ausführungsform den Zweck, ein Antriebselement aufzunehmen, das Röhrenform oder Membranform besitzen kann, wie früher beschrieben worden ist. Da die zwei Zahnstangen ausgehend vom Mittelpunkt der kreisförmigen äußeren Lageroberfläche des Ritzels unterschiedliche Radien besitzen, wird zwischen den zwei Gleitelementen eine Untersetzung erzielt. In dem gezeigten Beispiel besitzt die Zahnstange 61 einen Radius, der halb so groß wie derjenige der Zahnstange 60 ist. Das bedeutet, daß, wenn das Antriebselement das Gleitelement 50 um eine Strecke x verschiebt, die Verschiebung des Gleitelements 51 nur die Hälfte hiervon beträgt, siehe die zwei Pfeile, einer in der Kammer 68 und der andere oberhalb des Gleitelements 51. Andere Untersetzungsverhältnisse sind selbstverständlich möglich.
Wie die zwei vorhergehenden Ausführungsformen ist auch die Vorrichtung dieser Ausführungsform aus Komponenten mit konstantem Querschnitt aufgebaut und kann daher in Längen hergestellt sein, die auf die erforderlichen Abmessungen zugeschnitten werden können, wobei zusätzlich zum Schneiden nur die Endanordnungen erforderlich sind.
Schließlich zeigt Fig. 4 eine Ausführungsform, in der eine Erhöhung der Ausgangskraft mittels zweier Antriebselemente erzielt werden kann, die dasselbe Kraftübertragungssystem beeinflussen können. Die Vorrichtung weist daher zwei Gleitelemente 80 und 81 auf, die mittels einer Zahnstange verbunden sind. Die Zahnstange ist mit dem Bezugszeichen 75 bezeichnet und weist zwei Zahnstangen 76 und 77 auf. Die Zahnstangen 78 und 79 an den Rippen der zwei Gleitelemente 80 und 81 sind mit den Zahnstangen 76 und 77 in Eingriff. Die Flansche 82 und 83 quer zu den Rippen haben den Zweck, mit den Antriebselementen wie etwa mit röhrenförmigen Elementen, die durch Hydraulikfluid aktiviert werden, zusammenzuwirken. Falls eine bestimmte geeignete Form der Antriebselemente eine bestimmte Kraft erzielen kann, wird diese durch zwei Antriebselemente, die die Verschiebung erzeugen, welche von einem Gleitelement 80 oder vom anderen Gleitelement 81 ausgegeben werden kann, verdoppelt.
Die Vorrichtung kann in einem Gehäuse untergebracht sein, das die Zahnstange und die zwei Gleitelemente unterstützt. Wenn die Antriebselemente an den Flanschen 82 und 83 aktiviert werden, werden die Gleitelemente verschoben, wobei über die Zusammenwirkung der Zahnstangen das Ritzel 75 gedreht wird.
Durch die doppelseitige Ausführungsform mit zwei Gleitelementen wird ein gleichmäßiger Kraftfluß erzielt. Es können Mittel für die Rückstellbewegung wie etwa weitere Antriebselemente oder Federn geeignet verwendet werden, falls die Anwendung von der Art ist, daß in der angetriebenen Vorrichtung keine Rückstellkräfte entstehen.
Das Verfahren zum Betreiben der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist von der Art, daß, falls ein Arbeitshub erwünscht ist, ein Druckmedium zum Antriebselement 4 geliefert wird. Dieses dehnt sich aus, wodurch das Kraftübertragungselement 2 in der Zeichnung nach unten verschoben wird, wodurch die Rippe 6 durch den Kanal 10 vorsteht. Falls ein Rückstellhub erforderlich ist, wird die Steuervorrichtung umgekehrt, so daß das Antriebselement 4 entleert werden kann, während das Druckmedium zum Rückstellantriebselement 5 geliefert wird, welches das Kraftübertragungselement längs des Kanals 10 verschiebt. Während der Verschiebungen stellt das Ritzel 3 sicher, daß das Kraftübertragungselement 2 stets eine neigungsfreie, parallele Bewegung ausführt.
Das gleiche Verfahren zum Betreiben findet auf die Ausführungsform gemäß Fig. 2 Anwendung. Falls daher ein Druckmedium in die Kammer 38 eingeleitet wird, wird die Membran 37 nach unten (wie in der Zeichnung gezeigt) verschoben. Dabei wird die Feder 40 komprimiert und steht die Rippe 26 aus dem Kanal 30 vor. Das Ritzel 23 führt diese Bewegung. Die Rückstellbewegung wird erhalten, wenn die Kammer 38 mit Hilfe der Druckfedern 40 und/oder des Rückstellantriebselements 25 über ein an es geliefertes Druckmedium druckentlastet wird.
Falls in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 das Gleitelement 50 in der Zeichnung nach oben um einen Hub x verschoben wird, dreht sich das Ritzel 52 (in der Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn) und verschiebt das Gleitelement 51 um einen Hub x/2 nach unten. Dies ergibt eine größere Leistungsabgabe an das nach außen sich bewegende Gleitelement 51, als durch das interne Gleitelement 50 durch die Wirkung des Antriebselements erzielt werden kann. Ein Rückstellhub kann durch irgendeines der vorher erwähnten Verfahren erzielt werden.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 können große Kräfte erzielt werden, da die beiden Gleitelemente 80 und 81 durch Antriebselemente beeinflußt werden können, die auf die Flansche 82 und 83 wirken. Somit kann eine Kraft erzielt werden, die gegenüber derjenigen, die mit dem gleichen Antriebselement in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erzielt werden kann, im wesentlichen doppelt so groß ist und am einen oder anderem der Gleitelemente ausgegeben wird. Eine solche Zunahme der verfügbaren Kraft mit der beschriebenen mechanischen Vorrichtung kann in Fällen geeignet sein, in denen es unpraktisch wäre, ein einziges Antriebselement mit einer entsprechenden Kapazität herzustellen.
Oben ist beschrieben worden, wie die Kraftübertragungsvorrichtung auf verschiedene Weisen konstruiert sein kann. Ein gemeinsames Prinzip besteht jedoch darin, daß ein oder mehr langgestreckte Gleitelemente in Querrichtung verschoben werden, wobei sie durch eine Zahnstange längs des Elements geführt werden. Es sind zwei Typen von Antriebselementen beschrieben worden, wovon eines eine röhrenähnliche Form besitzt und das andere eine Kammer mit einer Membran ist. In beiden Fällen wird für die Aktivierung ein Druckmedium wie etwa Luft oder Hydraulikfluid verwendet. Das Antriebselement besitzt eine sehr einfache Form, es kann jedoch trotzdem große Kräfte erzeugen, da sein weicher Abschnitt mit begrenzter Festigkeit, d. h. sowohl die Röhre als auch die Membran, an allen Seiten in einer Kammer mit harten Wänden und hoher Festigkeit eingeschlossen sind. Auf diese Weise ist das weiche Material nicht irgendwelchen Zugkräften, sondern nur Druckkräften ausgesetzt. Die entwickelte Kraft hängt außerdem von der Länge der Kraftübertragungsvorrichtung ab, da das Antriebselement für jeden Längenabschnitt eine bestimmte Kraft ausüben kann. Auf diese Weise wird eine selbststeuernde Anpassung der Ausgangskraft erzielt, die im allgemeinen in Abhängigkeit davon festgelegt werden sollte, wie lang eine Kraftübertragungsvorrichtung verwendet wird.
Obwohl die gezeigten Ausführungsformen sowohl vom ökonomischen als auch vom funktionalen Standpunkt aus sehr vorteilhaft sind, schließt dies die Verwendung von anderen Antriebselementen nicht aus. Für einen elektrischen Betrieb sind Elektromagneten besonders nützlich, deren Anker die jeweiligen Gleitelemente beeinflussen. In bestimmten Anwendungsgebieten kann es möglich sein, daß eine rein mechanische Aktivierung des Gleitelements möglich ist, wobei eine manuelle Kraft, Gewichte oder Federn für die Kraftentwicklung verwendet werden können.
Die Ausgabe der durch die Kraft erzeugten Verschiebung findet an den äußeren Enden der Rippen 6, 26 bzw. des Gleitelements 51 statt (siehe Fig. 1, 2 bzw. 3). Die Enden können so angeordnet sein, daß sie direkt das Arbeitswerkzeug wie etwa Schneidmesser, Biegevorrichtungen, Stanzen usw. oder Halte- und Verschiebestangen tragen. Alternativ kann die Wirkung indirekt über weitere Kraftübertragungselemente erfolgen, die ihrerseits die gewünschte Arbeit ausführen.
Die wichtigste Idee hinter der Erfindung besteht darin, daß eine Kraftübertragungsvorrichtung zwischen einem Antriebselement und einem Arbeitselement mit einer wohldefinierten und gesteuerten Bewegung mit einem konstanten Querschnitt vorgesehen ist, so daß die Vorrichtung als "Meterware" hergestellt werden kann. Wenn moderne Herstellungsverfahren für Profilelemente für die Herstellung geeignet sind, bedeutet diese Grundidee, daß selbst sehr große und langgestreckte Kraftübertragungsvorrichtungen bei niedrigen Kosten hergestellt werden können, wobei es in diesem Zusammenhang auch möglich ist, Vorrichtungen aus Grundeinheiten mit Standardlänge mit für verschiedene Anwendungen geeigneten Längen herzustellen.
Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Vorrichtung für die Verwendung in komplizierten Geräten für die Herstellung und die Montage geeignet ist. Daher können mehrere Vorrichtungen des beschriebenen Typs kombiniert werden, um beispielsweise Rechtecke zum gleichzeitigen Vernähen oder für eine andere Arbeit längs eines vierseitigen Rahmens zu bilden, ohne daß ein großes Werkzeug erforderlich ist, das außerdem die gesamte Oberfläche innerhalb des Rahmens umfaßt. Es ist auch möglich, die Profilelementkomponenten, die die Vorrichtung bilden, bis zu einem bestimmten Grad zu biegen, um entlang gekrümmter Linien zu arbeiten. Falls die Profile, die das Gehäuse bzw. die Gleitelemente bilden, gebogen werden sollen, kann dies ohne Änderung der Funktion und ohne irgendeine negative Wirkung stattfinden, vorausgesetzt, daß die Krümmung von der Art ist, daß ein ausreichendes Spiel für die Bewegung auf der gesamten Länge aufrechterhalten wird. Falls das Antriebselement Röhrenform wie in Fig. 1 besitzt, entstehen bei der Anpassung an dieselbe Krümmung keine Probleme. Andererseits kann das Ritzel nicht als starre Stange ausgebildet sein und gebogen werden, da es dann seine Rotationsbewegung nicht ausführen könnte. Das Ritzel muß daher flexibel sein. Dies kann erreicht werden, wenn das Ritzel in eine Anzahl von schmalen Zahnrädern unterteilt wird, vorzugsweise mit gekrümmten Zahnstangen, die in Längsrichtung der Vorrichtung mittels einer flexiblen Welle verbunden werden. Solche flexiblen Wellen sind bereits bekannt und müssen hier nicht im einzelnen beschrieben werden.

Claims

1. Kraftübertragungsvorrichtung, vorzugsweise für geradlinige Bewegungen, mit einem Hauptelement (2; 22; 50, 51; 80, 81), das entlang einem Verschiebungsweg beweglich ist, und einem Gehäuse (1; 21; 65), einem Rahmen oder dergleichen, das eine Lagereinrichtung (10; 30; 67, 69) für die Bewegung des Elements entlang dem Verschiebungsweg, wenigstens einem Führungselement (3; 23; 52; 75), das so beschaffen ist, daß es das Hauptelement entlang dem Verschiebungsweg führt, und wenigstens einem Antriebselement (4; 24), das so beschaffen ist, daß es aktiviert werden kann, um auf das Hauptelement eine Kraft auszuüben, so daß sich dieses unter der Führung des Führungselements entlang seinem Verschiebungsweg im Gehäuse bewegt, wobei ein Abschnitt des Hauptelements so beschaffen ist, daß es die Bewegung ausgibt, um eine damit verbundene Vorrichtung anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Hauptelement (2; 22; 50, 51; 80, 81), das Führungselement (3; 23; 52; 75), das dazu vorgesehen ist, das Hauptelement so zu führen, daß es eine parallele Bewegung ausführt, und das Gehäuse (1; 21; 65) oder dergleichen jeweils durch in Längsrichtung sich erstreckende Abschnitte oder Formstähle mit in Längsrichtung im wesentlichen konstantem Querschnitt gebildet sind, wobei an den Enden der jeweiligen Formstähle Endstücke angeordnet sind und wobei die Kraftübertragungsvorrichtung ausgehend von einer Grundausführungsform wenigstens in bezug auf das Hauptelement und das Gehäuse mit verschiedenen Längen hergestellt werden kann, indem die Formstähle aus Rohmaterial-Formstählen mit entsprechendem Querschnitt geschnitten werden.

2. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptelement (2; 22; 50, 51; 80, 81) aus einem Formstahl mit einem im wesentlichen plattenähnlichen Abschnitt mit im wesentlichen parallelen Seiten gebildet ist, daß das Gehäuse (1; 21; 65) oder dergleichen mit einem Kanal (10; 30; 67, 69) ausgebildet ist, dessen Wände so beschaffen sind, daß sie mit den Seiten des Hauptelements zusammenwirken, um dieses während seiner Verschiebung zu führen, und daß das Führungselement (3; 23; 52; 75) die Form eines drehbaren Elements besitzt, das entlang eines Teils oder des gesamten Umfangs einen gezahnten Abschnitt (8; 60, 61; 76) besitzt, wobei der gezahnte Abschnitt (8; 60, 61; 76) so beschaffen ist, daß er mit einem entsprechenden gezahnten Abschnitt (7; 53, 58; 77, 78) am Hauptelement zusammenwirkt, wobei das drehbare Element im Gehäuse oder dergleichen unterstützt und so beschaffen ist, daß es mit dem Hauptelement in einem Längenbereich desselben, der den größeren Teil der Länge des Hauptelements einnimmt, durch gegenseitigen Eingriff zusammenwirkt, so daß es bei der parallelen Bewegung in der Längsrichtung des Kanals geführt wird.

3. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element oder die drehbaren Elemente (3; 23; 52; 75) als Ritzel hergestellt sind, die entlang eines Teils oder des gesamten Umfangs mit einem gezahnten Abschnitt (8; 60, 61; 76) versehen sind, wobei die Ritzel auf die für die Kraftübertragungsvorrichtung gewünschte Länge aus einem Rohmaterial-Formstahl mit dem vorgesehenen Querschnitt des Ritzels gesägt werden können.

4. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptelement (2; 22; 50, 51; 80, 81) an dem einen Ende des plattenähnlichen Abschnitts mit einem hierzu quer verlaufenden Flansch (17; 27; 55; 82, 83) versehen ist, der so beschaffen ist, daß er am Antriebselement (4; 24) anliegen kann, wobei das gegenüberliegende Ende des plattenähnlichen Abschnitts des Hauptelements für die Verbindung mit der anzutreibenden Vorrichtung vorgesehen ist.

5. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptelement in zwei Elemente (50, 51; 80, 81) unterteilt ist, wovon das eine so beschaffen ist, daß es durch das Antriebselement beeinflußt wird und das andere mittels der zwei Elemente verschoben wird, die mit dem Führungselement (52; 75) zusammenwirken, so daß eine Drehung durch den Einfluß des Elements (50; 80), das seinerseits von dem Antriebselement durch die Drehung beeinflußt wird, eine Verschiebung des anderen Elements (51; 81) bewirkt, welches so beschaffen ist, daß es mit der anzutreibenden Vorrichtung verbunden wird.

6. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (52) zwei gezahnte Abschnitte (60, 61) mit unterschiedlichen Radien aufweist, wobei das eine Element (50) mit dem gezahnten Abschnitt (60) mit dem einen Radius und das andere Element (51) mit dem gezahnten Abschnitt (61) mit dem anderen Radius verbunden ist, wobei die Bewegung zwischen den zwei Elementen mit einer Untersetzung aufgeteilt wird, die vom Verhältnis der Radien abhängt.

7. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Antriebselement angeordnet ist, welches das zweite Element (81) beeinflußt, so daß die anzutreibende Vorrichtung, die mit dem zweiten Element verbunden ist, der Leistungsabgabe der beiden Antriebselemente unterliegt.

8. Kraftübertragungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (4; 24) vom hydraulischen oder pneumatischen Typ ist und in Form eines Rohrs hergestellt ist, das das Hydraulikdruck- oder Luftdruckmedium enthält, wobei das Antriebselement genau wie die Formstähle an für die Kraftübertragungsvorrichtung gewünschte Längen angepaßt werden kann, indem die Enden des Rohrs abgeschert und danach abgedichtet werden.

9. Kraftübertragungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement durch eine Kammer (36) im Gehäuse (21) oder dergleichen gebildet ist, die durch eine flexible Membran (24) abgedichtet ist, die so beschaffen ist, daß sie das Hauptelement (22) durch Zufuhr eines Hydraulikdruck- oder Luftdruckmediums an die Kammer beeinflußt, wobei die Membran die Form eines Formstahls besitzt, der so beschaffen ist, daß er auf für die Kraftübertragungsvorrichtung gewünschte Längen zugeschnitten werden kann und in das Gehäuse eingeschoben werden kann, dessen Formstahl auf eine entsprechende Länge abgeschnitten ist.

10. Kraftübertragungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das obenerwähnte Antriebselement (4; 24) mit einer Einrichtung (5; 25, 40) für eine Rückkehrbewegung, die derjenigen entgegengesetzt ist, die durch das Antriebselement erzielt wird, hergestellt ist, wobei die Rückkehreinrichtung vorzugsweise die Form von Federn (40) oder eines Antriebselements (5; 25), das kleiner als das zuerst erwähnte Antriebselement ist, besitzt.