NL1008593C2

NL1008593C2 - Actuator met verbeterde nauwkeurigheid.

Info

Publication number: NL1008593C2
Application number: NL1008593A
Authority: NL
Inventors: Hendrikus Jan Kapaan; Alexander Jan Carel De Vries; Thomas Wilhelm Fucks; Clair Druet; Armin Herbert Emil Olschewski
Original assignee: Skf Eng & Res Centre Bv
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-14
Also published as: WO1999046847A1; JP2002506954A; EP1062721A1; CN1296660A; AU2962999A; KR20010041863A

Description

Actuator met verbeterde nauwkeurigheid

De uitvinding betreft een actuator omvattende een huis, een motor, een bedieningsorgaan en een schroefmechanisme dat een lineaire beweging van het 5 bedieningsorgaan verschaft met betrekking tot het huis in reactie op een draaibeweging van de motor, welk schroefmechanisme een schroef en een moer omvat waarvan tenminste één draaibaar is ondersteund met betrekking tot het huis door middel van een wentellager, welk wentellager een binnenste loopbaan en een buitenste loopbaan bezit, alsmede wentelelementen die in rollende aanraking zijn met 10 die loopbanen.

Een dergelijke actuator is bekend. Hij kan voor verschillende doeleinden worden toegepast, bijvoorbeeld voor een remklauw van een schijfrem. De actuator omvat verschillende componenten met nauwkeurig bewerkte oppervlakken, zoals de draden in de schroef en moer, rollen, lager loopbanen en dergelijke. Een belangrijk 15 deel van de totale kosten van de actuator moet daarom worden toegeschreven aan het bewerkingsproces.

Reeds is getracht om de eisen van nauwkeurigheid aan de ene kant, en vervaardigingskosten aan de andere kant met elkaar te verzoenen. Doel van de uitvinding is een actuator te verschaffen waarin aan beide eisen wordt voldaan. Dit 20 doel wordt bereikt doordat tenminste een component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef, moer of rollen en/of tenminste een component van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, een oppervlaktedeel omvatten dat vervaardigd is door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, hard boren en dergelijke.

25 De nauwkeurigheid van de verplaatsingen van de actuator in reactie op regelsignalen hangt in grote mate of van de samenwerking van de verschillende oppervlakken van het schroefmechanisme in de lagers. De schroefdraden van de moer en de schroef en de tussengeplaatse rollen, en ook de loopbanen van de lagers spelen een beslissende rol in dit verband. Ook de nauwkeurigheid met betrekking tot de 30 wederzijdse positie van deze oppervlakken is belangrijk. Door middel van een hard-snij-proces kunnen deze oppervlakken worden geïntegreerd in de schroef of de moer waardoor een inherente nauwkeurigheid wordt verschaft, die niet wordt beïnvloed j 0 ÜÜOci 3 2 door de geaccumuleerde vervaardigingstoleranties welke een rol spelen in samengestelde, uit meerdere delen bestaande constructies.

Hard draaien is een enkelpunts snijproces voor het bewerken van geharde stalen componenten. Het kan als gunstig alternatief worden beschouwd voor zowel 5 ruw slijpen als afwerkslijpen. Dat proces van hard draaien wordt uitgevoerd door middel van keramische of superabrasieve gereedschappen. Het is in het bijzonder geschikt voor het combineren van gereduceerde vervaardigingskosten en een juiste afwerking, aangezien slechts één productiestap voldoende is voor het verkrijgen van de vereiste afwerking.

10 Verder kunnen de geïntegreerde oppervlakken gemakkelijk vervaardigd worden door middel van een draaibank met meerdere spillen, hetgeen voordelen oplevert zowel met betrekking tot zowel de nauwkeurigheid als de kosten (productiesnelheid).

Het lager kan de schroef direct of indirect ondersteunen. Verder kan het hard gedraaide oppervlaktedeel worden toegepast voor de radiale ondersteuning van het 15 schroefmechanisme. Ook kan het oppervlaktedeel worden toegepast voor axiale ondersteuning van het schroefmechanisme.

Volgens een verdere mogelijkheid omvat de actuator een tandwielreductie-mechanisme verbonden aan het schroefmechanisme, welk tandwielreductie-mechanisme een oppervlaktedeel omvat dat vervaardigd is door middel van een hard-20 snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, hard boren en dergelijke.

Aanvullend kan tenminste één component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef, moer of rollen, en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of the buitenste lagerring, en/of van het tandwiel-reductiemechanisme, een oppervlaktedeel omvat dat is vervaardigd door middel van 25 slijpen.

Ook kan tenminste één component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld een schroef, moer of rollen, en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, en/of van het tandwiel-reductiemechanisme, een oppervlaktedeel omvatten dat is vervaardigd door middel van brootsen.

30 Door middel van hard draaien is het ook mogelijk om geïntegreerde delen van de schroef, de moer en dergelijke van de actuator te vervaardigen. Door middel van dit proces bijvoorbeeld kan een groef ter opname van een afdichting of scherm 3 worden vervaardigd in de binnenste ring of de buitenste ring. Verder kan de moer op 1 1008593 3 deze wijze worden voorzien van aandrijfmiddelen, bijvoorbeeld spiesleuven, groeven, tandwielen of tanden, voor het direct of indirect samenwerken met een aandrijfbron.

In het bijzonder kan tenminste één van de componenten een oppervlaktedeel, bijvoorbeeld een schroefdraad, bevatten, die verkregen is door de opeenvolgende 5 vervaardigingsstappen van koud smeden, en/of koud rollen, zacht draaien en harden gevolgd door hard draaien.

Als alternatief kan tenminste een deel van tenminste één van de componenten, bijvoorbeeld de functionele oppervlakken zoals een lagerloopbaan, behandeld worden in verband met oppervlaktemodificatie van bijvoorbeeld door leppen of door het 10 aanbrengen van een diamant-achtige bekleding.

Ook kan tenminste een gedeelte van tenminste één van de componenten worden verkregen uit een gesinterd poedermateriaal.

Verder kan tenminste een gedeelte van tenminste één van de componenten een gehard materiaal omvat verkregen door een afschrikkingsproces met olie, zout, gas of 15 sproei-afschrikkingstechnieken of oppervlakteharding door middel van bekledingstechnieken.

Verder kan tenminste een gedeelte een deel van tenminste één van de componenten, bijvoorbeeld de lagerloopbaan, worden behandeld door middel van inductie-oppervlakte harden onder gebruikmaking van polymeer-, gas- of 20 sproeiafschrikkingstechnieken.

Het betreffende lager kan een vierpunts-contactlager zijn of een rollenlager, bijvoorbeeld een naaldlager of een kegellager.

Het reductietandwielmechanisme kan samenwerken met de schroef of de moer van het schroefmechanisme.

25 In dit verband kan de schroef of de moer een (aanvullende) loopbaan bevatten voor een reductietandwiel-middel steunlager, welk reductietandwiel-middel samenwerkt met zowel het schroefmechanisme als een aandrijfbron.

Volgens een eerste mogelijkheid is de moer draaibaar ondersteund met betrekking tot het huis door middel van een wentellager, waarbij de binnenring van 30 de wentellager een eenheid vormt met een moer in samenwerking met een referentievlak op de moer.

Volgens een tweede mogelijkheid is de schroef draaibaar ondersteund met betrekking tot het huis door middel van een wentellager, waarbij de binnenring van 1008593 Γ r 4 dat lager een eenheid vormt met de moer of samenwerkt met een referentievlak op de moer.

De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het vervaardigen van een actuator volgens één van de voorgaande conclusies, welke actuator een huis omvat, 5 een motor, een bedieningsorgaan en een schroefmechanisme dat een lineaire beweging verschaft van het bedieningsorgaan met betrekking tot het huis in reactie op een draaibeweging van de motor, welk schroefmechanisme een schroef en een moer omvat waarvan één draaibaar is ondersteund met betrekking tot het huis door middel van een wentellager, welk wentellager een binnenste loopbaan en een buitenste 10 loopbaan bezit, alsmede wentelelementen die rollend in aanraking zijn met die loopbanen.

Volgens de uitvinding omvat de werkwijze de stap van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef, moer, kooi, nok, rol of kogel, en/of van het lager, / 15 bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, hard boren en dergelijke.

Verder kan die werkwijze de stap omvatten van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het tandwielreductiemechanisme door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, 20 hard boren en dergelijke.

Aanvullend kan de werkwijze de stap omvatten van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het schroefmechanisme, de schroef, moer, kooi, nok, rol of kogel, en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, en/of aan het reductietandwiel-mechanisme door 25 middel van slijpen.

Ook kan de werkwijze de stap omvatten van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef, de moer of de rol, en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring en/of van het tandwielreductie-30 mechanisme, door middel van brootsen, en/of de stap van het vervaardigen van een binnenste loopbaan voor dat lager, of een referentievlak voor een binnenste lagerring, in tenminste de schroef of de moer.

| 10U8593 i 5

De uitvinding zal verder worden beschreven onder verwijzing naar de in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen.

Figuur 1 toont een deel van een eerste uitvoeringsvorm van de schroefactuator.

Figuur 2 toont een deel van een tweede uitvoeringsvorm van de 5 schroefactuator.

De in figuur 1 weergegeven actuator omvat een moer 1, welke door middel van een lager 2 draaibaar is ondersteund in het huisdeel 3. Door middel van rollen 4 werkt de moer samen met schroef 5. Door de moer 1 te verdraaien, wordt de schroef 5 in axiale richting verplaatst. De rollen zijn opgenomen in een kooi 30, zoals op 10 zich bekend is.

Volgens de uitvinding zijn verschillende oppervlakken van deze actuator vervaardigd door middel van hard-snij-proces. De loopbaan 6 bijvoorbeeld van het lager 2, welke loopbaan 6 is geïntegreerd in de moer 1, is verkregen door een hard-draaien-behandeling. Ook kan de schroefdraad 7 van de schroef worden vervaardigd 15 door middel van een hard-snij-bewerking.

Verder kunnen de rollen 4 en de inwendige schroefdraad van de moer op deze manier worden verkregen.

De moer kan verder een loopbaan 8 omvatten, die ook is verkregen door middel van een hard-draai-behandeling. Deze loopbaan 8 kan gebruikt worden voor 20 een naaldlager, bijvoorbeeld ter ondersteuning van verdere actuatordelen zoals een reductietandwielmechanisme.

De actuator volgens figuur 2 omvat een huis 10 dat het druklager 11 draagt. Het druklager 11 ondersteunt een huls 12, verbonden aan het tandwiel 13 dat wordt aangedreven door een tandwieltransmissie, bijvoorbeeld het schuine tandwiel 14.

25 Tandwiel 14 is verbonden aan een niet getoonde motor door middel van as 15.

De huls 12 is op zijn beurt verbonden aan de schroef 16. Deze schroef 16 kan worden verdraaid door middel van de tandwielen 13, 14, doch kan niet in axiale richting bewegen.

Bij verdraaiing van de schroef wordt de moer 17 axiaal door de rollen 18 30 verplaatst. De moer 17 is op zijn beurt verbonden aan de zuiger 20 door middel van de tussenhuls 19.

1 0085c,; 6

De zuiger 20 bezit een uitwendige, axiale groef 21, die samenwerkt met een uitsteeksel 22 dat is aangebracht in het huis 10. Derhalve kan de zuiger 20, en daarmee de moer 17, axiaal bewegen, doch niet draaien.

Verschillende oppervlakken van de actuator volgens figuur 2 zijn verkregen 5 door middel van een hard-snij-proces. Evenals de actuator volgens figuur 1, kunnen de schroefdraad van de schroef 16, de moer 17, alsmede de rollen 18 worden verkregen door bijvoorbeeld hard draaien. Ook het referentievlak 23 op de flens 24 van huls 12, welke referentievlak 23 de positie van het lager 11 bepaalt, kan op deze wijze worden verkregen.

10 i ] u o oo è 3 ,

Claims

1. Actuator, omvattende een huis (1, 10), een motor, een bedieningsorgaan en een schroefmechanisme dat een lineaire beweging van het bedieningsorgaan verschaft 5 met betrekking tot het huis (1, 10) in reactie op een draaibeweging van de motor, welk schroefmechanisme een schroef (5, 16) en een moer (1, 17) omvat waarvan tenminste één draaibaar is ondersteund met betrekking tot het huis (1, 10) door middel van een wentellager (2, 11), welk wentellager (2, 11) een binnenste loopbaan (6) en een buitenste loopbaan bezit, alsmede wentelelementen die in rollende 10 aanraking zijn met die loopbanen, met het kenmerk dat tenminste één van de componenten van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef (5, 16), moer of rollen (5, 18) en/of tenminste een component van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, een oppervlaktedeel omvat dat vervaardigd is door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, hard 15 boren en dergelijke.

2. Actuator volgens conclusie 1, waarbij dat oppervlaktedeel dient voor radiale ondersteuning van het schroefmechanisme.

3. Actuator volgens conclusie 1 of 2, waarbij dat oppervlaktedeel dient voor axiale ondersteuning van het schroefmechanisme.

4. Actuator volgens conclusie 1, 2 of 3, omvattende een tandwielreductie-mechanisme verbonden aan het schroefmechanisme, welk tandwielreductie- 25 mechanisme een oppervlaktedeel omvat dat vervaardigd is door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, hard boren en dergelijke.

5. Actuator volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tenminste één component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef, moer of rol, en/of 30 van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of the buitenste lagerring, en/of van het tandwiel-reductiemechanisme, een oppervlaktedeel omvat dat is vervaardigd door middel van slijpen. 1008593

6. Actuator volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tenminste één component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld een schroef, moer of rol, en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, en/of van het tandwiel-reductiemechanisme, een oppervlaktedeel omvat dat is vervaardigd door 5 middel van brootsen.

7. Actuator volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tenminste één van de componenten een oppervlaktedeel omvat, bijvoorbeeld een schroefdraad, loopbaan, referentievlak of tand, dat is verkregen door de opeenvolgende vervaardigingsstappen 10 van koud smeden, koud rollen, zacht draaien, harden gevolgd door hard draaien.

8. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij tenminste een deel van tenminste één van de componenten, bijvoorbeeld de functionele oppervlakken zoals een lagerloopbaan, behandeld is in verband met 15 oppervlaktemodifïcatie van bijvoorbeeld door leppen of door het aanbrengen van een diamant-achtige bekleding.

9. Actuator volgens één der voorgaande conclusies, waarbij tenminste een deel van tenminste één van de componenten is verkregen uit een metallisch of niet 20 metallisch materiaal of een gesinterd poedermateriaal.

10. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij tenminste een deel van tenminste één van de componenten een gehard materiaal omvat verkregen door een afschrikkingsproces met olie, zout, gas of sproei-afschrikkingstechnieken of 25 oppervlakteharding door middel van bekledingstechnieken.

11. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij tenminste een deel van tenminste één van de componenten, bijvoorbeeld de lagerloopbaan, is behandeld door middel van oppervlakte-harden door middel van inductie onder 30 gebruikmaking van polymeer-, gas- of sproei-afschrikkingstechnieken. m ! 1008593

12. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de binnenste loopbaan van het lager, of een referentievlak dat kan samenwerken met een binnenste lagerring, die die binnenste loopbaan omvat, is geïntegreerd in de moer of de schroef.

13. Actuator volgens conclusie 12, waarbij de moer draaibaar is ondersteund met betrekking tot het huis (4) door middel van een wentellager, waarbij de binnenring van dat lager een eenheid vormt met de moer of samenwerkt met een referentievlak op de moer.

14. Actuator volgens conclusie 12 of 13, waarbij de schroef draaibaar is ondersteund met betrekking tot het huis (4) door middel van een wentellager, waarbij de binnenring van dat lager een eenheid vormt met een moer of samenwerkt met een referentievlak op de moer.

15. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de binnenring en/of de buitenring een groef omvat voor het opnemen van een afdichting of een scherm.

16. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de moer of de 20 schroef aandrijfmiddelen omvat, bijvoorbeeld een spiesleuf, groeven, tandwielen of tanden, voor het direct of indirect samenwerken met een aandrijfbron.

17. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het lager een kogellager is, bijvoorbeeld een vierpunts-contactkogellager of een kegellager, 25 bijvoorbeeld een rollager, cilindrisch lager of kegellager.

18. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het schroefmechanisme wordt aangedreven door een reductietandwielmechanisme dat samenwerkt met de schroef of de moer. 30

19. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de schroef of de moer een (aanvullende) loopbaan bevat voor een steunlager voor een 1008593 ·> reductietandwiel-middel, welk reductietandwiel-middel samenwerkt met zowel het schroefmechanisme als een aandrijfbron.

20. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het 5 schroefmechanisme een kogelschroef of een rollenschroef omvat.

21. Werkwijze voor het vervaardigen van een actuator volgens één van de voorgaande conclusies, welke actuator een huis omvat, een motor, een bedieningsorgaan en een schroefmechanisme dat een lineaire beweging verschaft van 10 het bedieningsorgaan met betrekking tot het huis in reactie op een draaibeweging van de motor, welk schroefmechanisme een schroef en een moer omvat waarvan één draaibaar is ondersteund met betrekking tot het huis door middel van een wentellager, welk wentellager een binnenste loopbaan en een buitenste loopbaan bezit, alsmede wentel elementen die rollend in aanraking zijn met die loopbanen, gekenmerkt door de 15 stap van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef, moer, kooi, nok, rol of bal, en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste Iagerring of de buitenste lagerring, door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, hard boren en dergelijke. 20

22. Werkwijze volgens conclusie 21 voor het vervaardigen van een actuator volgens conclusie 4, omvattende de stap van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het tandwielreductiemechanisme door middel van een hard-snij-bewerking, bijvoorbeeld hard draaien, hard slijpen, 25 hard boren en dergelijke.

23. Werkwijze volgens conclusie 21 of 22, omvattende de stap van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het schroefmechanisme, de schroef, moer, kooi, nok, rol of kogel, en/of van het lager, 30 bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, en/of aan het reductietandwiel-mechanisme door middel van slijpen. 4 "S 1008593 ' »

24. Werkwijze volgens conclusie 21-23, omvattende de stap van het vervaardigen van een oppervlaktedeel van tenminste een component van het schroefmechanisme, bijvoorbeeld de schroef of rol en/of van het lager, bijvoorbeeld de binnenste lagerring of de buitenste lagerring, en/of van het reductietandwiel- 5 mechanisme, een oppervlaktedeel omvat dat is vervaardigd door middel van brootsen.

25. Werkwijze volgens één der conclusies 21-24, omvattende de stap van het vervaardigen van een binnenste loopbaan voor dat lager, of een referentievlak voor een binnenste lagerring, in tenminste de schroef of de moer. 10 * U U öo y 3