NO160461B - Lineaer drivanordning med en skruespindel, en mutter og todrivmotorer. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en lineær drivanordning med

to motorer, hvor den ene motor driver en mutter, og den andre motor driver en skruespindel. En slik anordning har like overfor en anordning som arbeider med bare en motor som f.eks. driver spindelen, den fordel av reguleringsområdet for fremmatningshastigheten er meget større..',

En krypende, meget langsom matning kan oppnås når begge motorer har samme dreieretning, men drives med en liten turtall-forskjell. En rask fremmatning kan oppnås når bare en motor drives og den andre motor står stille og endelig kan det oppnås meget rask matning når begge motorer drives i motsatte retninger.

Teknikkens stand

US patent 2 630 022 viser en lineær drivanordning med to motorer i åpen byggekonstruksjon. Motoraksene løper vinkelrett på spindelaksen og driver spindelen hhv. mutteren over hver sin snekkedrift. Byggeomkostningene er derfor forholdsvis store og det er vanskelig å oppnå en ren, kompant oppbygning av anordningen. I patentskriftet foreslåes anvendelse av driften i fly og det fremheves som en særlig fordel at driften er fremdeles funk-sjonsdyktig selv om en av motorene faller ut. Dette gjelder naturligvis for alle slike lineære drivanordninger når de drives med to motorer.

US patent 2 481 477 (Peery) viser en toraotors lineær drivanordning hvor den ene motor driver spindelen direkte. Motoren som driver mutteren, ligger ved siden av spindelen og driver mutteren over en tannhjulsutveksling.

Hensikten med oppfinnelsen

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en lineær drivanordning med to motorer, som er bygget opp på en estetisk, mekanisk klar, enkel og dermed fremstillingsmessig billig måte. De mekaniske deler skal befinne seg i et lukket hus og være be-skyttet mot tilsmussing. Da hver fremmatningsbevegelse kan skje klaringsfritt og uten forsinkelse, skal mellomutvekslinger, så-som tannhjul eller snekkedrift helst unngås. Anordningen skal ha minst mulig friksjonstap og skal kunne utøve straks ut fra stillstand den 'fulle skyvekraft hhv. trekkraft.

Oppfinnelsen

Den stilte oppgave med en lineær skyveanordning er ifølge oppfinnelsen løst ved hjelp av de i patentkrav 1 angitte trekk. Forskjellige utførelsesformer er mulige. Mutteren kan være lagret dreiefast, men aksialt forskyvbar i drivrøret. Mutteren driver da en ut av huset utragende skyvestang. Mutteren kan også være anordnet fast ved enden av drivrøret og driver da to teleskopisk i hverandre forskyvbare husdeler.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av utførelseseksempler:

Tegningene:

På tegningene viser fig. 1 en lineær skyveanordning med

to motorer og en ut av huset utragende skyvestang sett i oppriss, fig. 2 viser forenklet et lengdesnitt gjennom samme anordning i perspektivisk fremstilling, fig. 3 viser en variant av anordningen ifølge fig. 1 sett i oppriss, og fig. 4 viser forenklet et lengdesnitt gjennom anordningen ifølge fig. 3 sett i perspektiv.

Fig. 5 viser en lineær skyveanordning med to motorer som er anordnet ved motsatte ender av et hus som består av to teleskopisk i hverandre forskyvbare deler, og fig. 6-10 viser detaljer av anordningen ifølge fig. 5.

Beskrivelse av tegningene

Den på fig. 1 viste lineære skyveanordning har to elektro-motorer 10 og 50 som er bygget opp på en husdel 20, hvori en drivutveksling er anbrakt. Til huset 20 slutter seg en ytterligere husdel 30 hvori det finnes den egentlige fremmatningsanordning med mutter og skruespindel.

Ut av huset 30 rager skyvestangen 40 som er forsynt med et dreibart hode 41. Hodet 41 og huset 30 er begge forsynt med tapper 42 hhv. 31, for å kunne lagre skyveanordningen svingbart i tilfelle av at denne under drift utfører en svingebevegelse. Anordningen kan selvfølgelig også fastholdes ikke svingbart..

Virkemåten av den lineære skyveanordning kan beskrives

ved hjelp av det forenklede lengdesnitt ifølge fig. 2'. Elektro-motoren 10 driver direkte skruespindelen 11. På den bakre fort-settelse av skruespindelen 11 er det dreibart lagret et tannrem-hjul 13. Sistnevnte hjul 13 drives fra den andre motor 50 over tannremhjulet 51 og tannremmen 52 som løper rundt de to hjul 13 og 51.

Tannremhjulet 13 er fast forbundet med det sekskantede drivrør 14 som er dreibart lagret i huset 30.

De to lågere er betegnet med 32. Mutteren 15 som er forbundet med den hule skyvestang 40, er anordnet glidende forskyvbar i sekskantrøret 14. For å oppnå at skyvestangen 4 0 som dreier seg under drift kan oppta aksiale krefter, er spindelen 11 som mutteren 15 støtter seg på, lagret dreibart i huset 20 ved hjelp av de to aksiallagere 21, men fastholdes aksialt i husdelen 20. Aksiallageret kan også være anordnet i huset for motoren 10.

Diameter- hhv. tannantallforholdet mellom de to tannrem-hjul 51 og 53 kan være 1:2. Når motoren 10 roterer med 1440 omdr./min og motoren 50 med 2880 omdr./min. og de to motorer drives i samme retning, roterer skruespindelen 11 som også den av drivrøret 14 drevne mutter 15 med 1440 omdr./min., mens fremmatningshastigheten er lik null. Hvis motorens 50 turtall redu-seres, roterer mutteren langsommere enn spindelen og skyvestangen 40 skyves frem. Hvis motorens 50 turtall derimot økes eller motorens 10 turtall nedsettes, trekkes skyvestangen 4 0 tilbake. Hvis f.eks. motoren 10 nedbremses helt til stillstand, blir skruespindelen 11 stående stille og mutteren vil drives med 1440 omdr./min. Forutsatt at stigningen for gjengene på skruespindelen er 4 mm blir skyvestangens tilbaketrekningshastighet 1440 x 4 = 5760 mm/min. dvs. 95 mm/sek. Hvis dermot motoren 50 bringes til stillstand, vil fremmatningshastigheten bli 95 mm/ sek.

Fortrinnsvis anordnes det for bare en motor en turtalls-reguleringsanordning. Det kan f.eks. benyttes en motor 10 som roterer konstant med omtrent 1000 omdr./min., mens motorens 50 turtall kan reguleres mellom 1000 omdr./min. og 3000 omdr./min. Med en utveksling på 1:2 mellom hjulene 52 og 13 fåes her et reguleringsområde for det relative turtall pr. minutt mellom mutteren 15 og skruespindelen på + 500 omdr./min. - over null - til - 500 omdr./min. Med en gjengestigning på 4 mm vil dette resultere i et reguleringsområde for fremmatningshastigheten for skyvestangen fra + 5^b U— x 4 = + 33,3 mm/sek - over stillstand - til - 33,3 m/sek.

Fig. 3 og 4 viser en variant av den foran beskrevne skyveanordning. Oppbygningen er riktignok forskjellig, men virkemåten er meget lik anordningen ifølge fig. 1 og 2. Derfor er det for likedannede deler brukt de samme henvisningstall som ovenfor.

Det sekskantede drivrør 14 drives istedenfor over en mellomutveksling direkte fra motoren 60. Derfor er rørets 14 bakre ende forsynt med et koblingsstykke 140, som går over i motorens 60 hulaksel 61. Skruespindelen er dreibart lagret i dette koblingsstykke l;40 ved hjelp av et radiallager 141. Fortsettel-sen eller forlerigelsen 11' av skruespindelen 11 er ført gjennom motorens 60 hulaksel 61 og holdes dreibart, men aksialt fast i mellomstykket 63 ved hjelp av aksiallagere C2. Forlengelsen 11' av skruespindelen er forbundet med motorens 10 aksel.

Når de to motorer 10 og 60 roterer med samme turtall og i samme dreieretning, drives skruespindelen 11 og drivrøret 14, som tas med av mutteren 15, med det samme turtall og dermed er fremmatningshastigheten av skyvestangen 40 lik null. Hvis f. eks. motoren 10 er utført som motor med regulerbart turtall, henholdsvis forbundet med en ikke vist, f.eks. elektronisk regu-leringsinnretning, kan fremmatningen og tilbakeføringen av skyvestangen reguleres ut fra stillstand. Fremmatnings- hhv. tilbaketrekningshastigheten forandrer seg proporsjonalt med turtall-differansen mellom de to motorer 10 og 60.

Naturligvis er det også mulig å bremse ned til null en av de to motorer for derved å oppnå en rask fremmatning eller en meget rask tilbaketrekning av skyvestangen 40. Ytterst rask blir fremmatningen eller tilbaketrekningshastigheten når dreie-retningen for en av motorene reverseres.

Driften av den lineære fremmatningsanordning med to motorer er like overfor driften med bare en motor meget fordelaktig ved at full ytelse står til rådighet allerede fra starten av. Også når skyvestangen 40 står stille, roterer de to motorer.

Ved en lineær matningsanordning som bare er utstyrt med

en motor, må motoren først kjøres opp før den kan avgi full ytelse.

Den lineære drivanordning ifølge fig. 5 omfatter to teleskopisk i hverandre forskyvbare, rørformede husdeler 1 og 2, hvis ytterste ende er forsterket ved 110 hhv. 210. Ved denne forsterkede ende er det festet en motor M, hhv.. Lagerbøs-singen 220 på det indre rør 2 og lagerbøssingen 120 som er anbrakt i det ytre rør 1, sikrer en nøyaktig styring.

Ved de forsterkede ender 110,210 er det anbrakt tapper 130,230 med hvis hjelp drivanordningen kan forbindes med de de-

ler som skal betjenes av anordningen.

Fig. 7 viser et snitt langs linjen III-III på fig. 5, hvorav fremgår at den forsterkede husende 210 er forsynt med ut-tagninger 240, hvori det finnes plass for skruer 250 med indre sekskant som motoren M_ er festet med. Motoren M^ er festet ved den forsterkede husende 110 ved hjelp av i husdelen 1 anbrakte skruer (som ikke er vist for ikke å belaste tegningen). Motor-flensene til de to motorer M^ og M2 har et fremspring 160 hhv. 260 for nøyaktig sentrering i den forsterkede husende 110 hhv. 210 .

Husdelene 1 og 2 må dessuten være sikret mot dreining.

Fig. 8 viser en løsning på dette. I det ytre rør 1 er det anbrakt to langsgående noter,mens to skyvekiler 200 er innlagt i det indre rør 2. Fig. 9 og 10 viser andre løsninger. Ved løsningen ifølge fig. 9 er det i det ytre rør 1' og i det indre rør 2' anordnet parallelt med røraksen forløpende løpebaner hvori det løner ku-ler 201. En slik føring er presis og dessuten lettgående.

Ifølge fig. 10 er det ytre rør 1" forsynt med et antall langsgående noter som danner en slags innerfortanning 20 2, og det indre rør 2" er forsynt med en tilsvarende ytterfortanning 203. En slik føring kan oppta store krefter.

Istedenfor å benytte runde, teleskopisk i hverandre forskyvbare husdeler kan delene 1,2 også ha en polygonal tverrsnitts-profil, f.eks. firkantet eller sekskantet. Derved kan særlige midler for sikring mot dreining sløyfes.

Motoren driver gjennom drivrøret 3 en kuleomløpsmutter 310. En ende 320 av drivrøret er fast forbundet med motorens M^ aksel, mens den andre ende 330 er utvidet klokkeformet for å gi plass deri til kuleomløpsmutteren 310. Mutteren er sikret mot dreining ved hjelp av en kile 340 som er presset inn i den nevnte ende, og dessuten mot forskyvning ved hjelp av en sikringsring 350. I den del 360 av drivrøret som befinner seg mellom de to ender, er skruespindelens 4 ende forskyvbart og dreibart lagret.

Motoren iA^ driver skruespindelen 4. Derfor er akselen til motoren f-^ forbundet med spindelens 4 ene ende ved hjelp av en koblingsbøssing 410. Skruespindelen A har gjenger som svarer til kulene for kuleomløpsmutteren 310, som det fremgår av fig. 6. Skruespindelens frie ende er forsynt med en på spindelenden dreibar lagerbøssing 420, som holdes aksialt fast ved hjelp av en sikringsring 430. Lagerbøssingens ytterdiameter er dimensjo-nert slik at bøssingen er glidbart forskyvbar i drivrøret 360. Denne ytterligere lagring av skruespindelens frie ende er meget viktig, da den forhindrer svingebevegelse (vibrasjon) av skruespindelen ved høye turtall.

Driften kan foregå med en eller med begge motorer M, og M2 igang. Alt ettersom kan det oppnås en krypende, en gående eller en meget rask fremmatningsbevegelse. Under fremmatning skal forstås både en økning av avstanden x (fig. 1) og en for-• minsking av samme. Det er f.eks. mulig å utføre fremmatningen

i retning forøkning av avstanden x som krypende bevegelse (ved å drive begge motorer med ubetydelig turtalldifferanse) og fremmatningen i den motsatte retning som en meget rask bevegelse (ved å drive de to motorer i motsatte dreieretninger). Dette ble allerede nevnt i innledningen. Føringene 120,220 for rørene 1,2, lengden av spindelen og mutterens 310 aksiale lengde be-grenser den maksimale fremmatningslengde, dvs. slaget, til dimen-sjonen H (fig. 5).

Ved bruken av en kuleomløpsmutter med tilsvarende skruespindel kan oppnås ytterst presise lineære fremmatningsan-ordninger som arbeider uten slark. Motorakslene må naturligvis være lagret frie for både radial og aksial klaring. I de tilfelle hvor det kommer mindre an på presisjon og mer på prisen, kan det istedenfor kuleomløpsmutteren benyttes en enkel mutter av bronse eller plast.

Istedenfor de radiale tapper 130,230 som angrepssted for en kraftoverføring kan mange andre løsninger benyttes. F.eks. kan de ytre lagerkapsler for motorene M^,*^ være utstyrt med angrepsører e.l.

Claims (16)

1. Lineær drivanordning med en skruespindel, en mutter og to drivmotorer, karakterisert ved at den første drivmotor (10, M2) driver den dreibare, aksialt fast lagrede skruespindel (11, 4), mens den andre motor (50;, 60; M^) driver mutteren (15; 310) ved hjelp av et koaksialt med skruespindelen anordnet og i en husdel (30, 1) dreibart, i forhold til driv-motoren aksialt fast lagret drivrør (14; 3).

2. Drivanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre motor (50; 60) driver mutteren (15) ved hjelp av et drivrør (14) hvori denne er lagret dreiefast, men aksialt forskyvbar.

3. Drivanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre motor (Mi) driver mutteren (310) ved hjelp av et drivrør (3), ved hvis ytre ende mutteren er fast anordnet.

4. Drivanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at begge motorer (10, 50; 10, 60) er anordnet ved en ende av et hus (30) , og at mutteren (15) er forbundet med en koaksialt med drivrøret (14) forløpende, i drivrøret aksialt forskyvbart lagrede, av huset (30) utragende skyvestang (40).

5. Drivanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at begge motorer (10, 50) er anordnet ved siden av hverandre, og at den andre motor (50) driver drivrøret (14) ved hjelp av en mellomutveksling (13, 51, 52).

6. Drivanordning ifølge krav 4, karakterisert, ved at to moterer (10, 60) er bygget opp koaksialt på hverandre, hvor den ytterst anordnede motor (10) driver spindelen, mens den andre motor (69) har en hulaksel som skruespindelen (11, 11') løper gjennom, og som er fast forbundet med drivrøret (14).

7. Drivanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at motorene (Mj, M2) er anordnet ved motsatte ender (110, 210) av et hus som omfatter to teleskopisk i hverandre forskyvbare, mo.t dreining om sin akse sikrede husdeler (1, 2), hvor en motor (M2) er fast forbundet med skruespindelen (4), og den andre motor (M^) er fast forbundet med drivrøret (3), hvis ende (330) bærer mutteren.

8. Drivanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at forlengelsen (11') av skruespindelen er lagret aksialt bak den første motor (60).

9. Drivanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at mutteren (15) er en kuleomløpsmutter, og at skruespindelen er forsynt med tilsvarende gjenger.

10. Drivanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at drivrøret er utvidet klokkeformet ved sin bort fra motoren vendende ende (330), hvori en kuleomløpsmutter (310) er anordnet.

11. Drivanordning ifølge krav 7, karakterisert ved åt de to teleskopisk i hverandre forskyvbare deler (1, 2) er sikret mot dreining med i det minste en i den ytre del innvendig anordnet lengdenot og i det minste en på den indre del anordnet fjær (kile) (200).

12. Drivanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at de to teleskopisk i hverandre forskyvbare deler er sikret mot dreining ved hjelp av et antall på utsiden på den indre del (2") og et tilsvarende antall på innsiden av den ytre del (1") anbrakte lengdenoter (202, 203).

13. Drivanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at de to teleskopisk i hverandre forskyvbare deler (1', 2') er forsynt med inne i den ytre del og ute på den indre del anbrakte, løpebaner dannende lengdenoter, hvori kulene (201) befinner seg og som sikrer delene mot dreining.

14. Drivanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at de to teleskopisk i hverandre forskyvbare deler har en polygonal tverrrsnittsprofil.

15. Drivanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den ytre dels frie ende er tettet forskyvbart mot den indre del ved hjelp av et ringformet tetningselement.

16. Drivanordning ifølge ett eller flere av kravene 1-15, karakterisert ved at de to drivmotorene (M2,'Mi) turtall oppviser en ubetydelig turtalldifferanse.