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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schubkraftübertragungsvorrichtung, und insbesondere eine Schubkraftübertragungsvorrichtung, die geeignet ist, eine Drehbewegung mittels einer Mehrzahl von Kugelumlaufspindeln in eine Hin- und Herbewegung umzuwandeln und einen von der Hin- und Herbewegung erzeugten Schub zu übertragen.
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Eine Kugelumlaufspindel ist eine Vorrichtung mit einer Spindelwelle und einem Mutterelement und hat die Funktion, eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln oder ein Drehmoment in eine Schubkraft oder umgekehrt umzuwandeln. Die Kugelumlaufspindel, die eine solche Funktion erzielt, wird als eine Vorrichtung zum Durchführen der Übertragung und/oder Umwandlung von Antriebskraft in jeder Maschine oder Vorrichtung verwendet, die allgemeine Maschinen, Maschinenwerkzeuge, Präzisionsmaschinen und so weiter umfasst.
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Zum Beispiel umfasst eine Maschine, die eine solche Kugelumlaufspindel benutzt, eine Spritzgießmaschine. Die Spritzgießmaschine ist im Allgemeinen mit einer Formbefestigungsvorrichtung und einer Einspritzvorrichtung versehen, die über der Formbefestigungsvorrichtung vertikal bewegbar angeordnet ist, welche die Kugelumlaufspindel benutzt, um die Übertragung der Formbefestigungskraft in der Formbefestigungsvorrichtung und eine Einspritzbewegung in der Einspritzvorrichtung zu bewirken (zum Beispiel mit Bezug auf die
JP 2004-098703 A ).
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Die Kugelumlaufspindel wird auf verschiedenen technischen Gebieten, wie oben erwähnt, aus dem Grunde verwendet, dass die Kugelumlaufspindel bevorzugte Funktionen der Übertragung und/oder Umwandlung von Antriebskraft erzielt. In den letzten Jahren war es erforderlich, eine Kugelumlaufspindel zur Realisierung einer Hochgeschwindigkeitsanforderung und Hochleistungsanforderung entsprechend dem Erfordernis der Erhöhung eines anwendbaren Bereichs von Kugelumlaufspindeln zu schaffen.
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Jedoch war es schwierig, eine Kugelumlaufspindel zur Realisierung der Hochgeschwindigkeitsanforderung und Hochleistungsanforderung bei der Verwendung von herkömmlicher Herstellungstechnologie herzustellen. Zum Beispiel wird in einem Falle, wo es erforderlich ist, die Hochgeschwindigkeitsanforderung und Hochleistungsanforderung durch die Kugelumlaufspindel als Einzelteil zu realisieren, in Betracht gezogen, die Kugelumlaufspindel selbst zu vergrößern oder die Anzahl von Windungen einer Schraubennut zu erhöhen. Jedoch besteht im Falle der Vergrößerung der Kugelumlaufspindel selbst die Gefahr der Erhöhung der Herstellungskosten, wie einer Erhöhung des Arbeitsaufwandes zur Reduzierung der bei einem Wärmebehandlungsprozess erzeugten Spannung. Andererseits ist es im Falle der Erhöhung der Anzahl von Windungen der Schraubennut, da ein hoher Steigungsgrad in einer Längsrichtung der Schraubennut erforderlich ist, schwierig, die Schraubennut zu bearbeiten, und in einem Falle, wo ein erforderlicher hoher Steigungsgrad nicht erzielt wird, wird ein gewünschtes Belastungsvermögen nicht erreicht.
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Die
DE 295 11 508 U1 beschreibt eine Schubkraftübertragungsvorrichtung, aufweisend einen Motor, ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Mutterelementen, eine Mehrzahl von Spindelwellen, ein Hohlrad und eine Druckplatte.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Umstände konzipiert, und deren Ziel ist es, eine Schubkraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, sowohl einen Niedriggeschwindigkeitsbetrieb als auch einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb durchzuführen und die Hochleistungsanforderung durch Kombinieren einer Mehrzahl von bestehenden, herkömmlich hergestellten Kugelumlaufspindeln zu realisieren.
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Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Schubkraftübertragungsvorrichtung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 oder 3 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schubkraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, eine Hochgeschwindigkeitsanforderung und eine Hochleistungsanforderung zu realisieren. Eine solche Schubkraftübertragungsvorrichtung ist durch Einbeziehen mehrerer Sätze von vorhandenen Kugelumlaufspindeln gestaltet, so dass die Schubkraftübertragungsvorrichtung geschaffen werden kann, ohne dass eine hohe Arbeitstechnologie, eine hohe Arbeitsleistung, hohe Arbeitskosten und so weiter erforderlich sind. Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit und Leistung optional geändert werden, so dass es möglich ist, eine Schubkraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, eine erforderliche Schubkraft zu erreichen.
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips einer Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher ein äußeres Erscheinungsbild von Hauptstrukturteilen durch Demontage der Vorrichtung gezeigt sind.
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2 ist eine Querschnittsseitenansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung der ersten Ausführungsform, in welcher nur Hauptteile gezeigt sind, mit welchen Leistung übertragen wird.
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der speziellen Struktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild einer Gesamtstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips einer Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher ein äußeres Erscheinungsbild von Hauptstrukturteilen durch Demontage der Vorrichtung gezeigt ist.
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6 ist eine Querschnittsseitenansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, in welcher nur Hauptteile gezeigt sind, mit welchen Leistung übertragen wird.
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7 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der speziellen Struktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild einer Gesamtstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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9 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips einer Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher ein äußeres Erscheinungsbild von Hauptstrukturteilen durch Demontage der Vorrichtung gezeigt ist.
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10 ist eine Querschnittsseitenansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, in welcher nur Hauptteile gezeigt sind, mit welchen Leistung übertragen wird.
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11 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der speziellen Struktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
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12 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild einer Gesamtstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
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Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen beschränken nicht die Erfindung bezüglich der jeweiligen Ansprüche, und außerdem ist jede Kombination von beanspruchten Merkmalen, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, nicht immer wesentlich als Mittel zur Lösung der Erfindung.
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Erste Ausführungsform
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(Funktionsprinzip)
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Zuerst wird mit Bezug auf die 1 und 2 ein Funktionsprinzip einer Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Hier ist 1 eine Ansicht zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, welche eine perspektivische Explosionsansicht ist, die ein äußeres Erscheinungsbild von Hauptbauteilen zeigt, und 2 eine Ansicht zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist, welche eine Querschnittsseitenansicht ist, die nur ein Hauptteil zur Übertragung von Leistung zeigt.
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Die Schubkraftübertragungsvorrichtung der ersten Ausführungsform weist, wie in 1 gezeigt, einen Motor 10 als eine Antriebsquelle auf, und der Motor 10 weist eine Antriebswelle 11 auf, an welcher ein Sonnenrad 12 montiert ist, um drehbar zu sein. Um das Sonnenrad 12 herum sind vier Kugelumlaufspindeln 20 derart angeordnet, dass sie das Sonnenrad 12 umgeben. Jede dieser vier Kugelumlaufspindeln 20 ist aus einem Mutterelement 21 und einer Spindelwelle 25 zusammengesetzt.
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Das Mutterelement 21 ist mit einem Flansch 22 versehen, der eine Außenumfangsfläche aufweist, an welcher eine Außenverzahnung 22a derart ausgebildet ist, dass sie mit dem Sonnenrad 12 in Eingriff gelangt. Dementsprechend wird, wenn das Sonnenrad 12 von dem Motor 10 angetrieben wird, das mit dem Sonnenrad 12 in Eingriff stehende Mutterelement 21 in der montierten Position gedreht. Ferner ist das Mutterelement 21 an seiner Innenumfangsfläche mit einer nicht gezeigten mutterseitigen Schraubennut versehen.
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Andererseits ist die Spindelwelle 25 an ihrer Außenumfangsfläche mit einer spindelseitigen Schraubennut 25a derart versehen, dass sie mit der nicht gezeigten mutterseitigen Schraubennut korrespondiert. Die spindelseitige Schraubennut 25a ist über eine Mehrzahl von Kugeln mit der mutterseitigen Schraubennut zusammengepasst. Wenn die Spindelwelle 25 in das Mutterelement 21 eingesetzt und mit diesem in Eingriff gebracht wird, wird die Spindelwelle entsprechend der Drehbewegung des Mutterelements 21 hin- und herbewegt. Die mehreren Kugeln, die zwischen der spindelseitigen Schraubennut 25a und der mutterseitigen Schraubennut vorhanden sind, werden zwischen dem Mutterelement 21 und der Spindelwelle 25 durch einen für das Mutterelement 21 vorgesehenen Umlaufmechanismus endlos zirkuliert.
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Darüber hinaus ist einerseits eine Scheibe einer Hilfsplatte 27 an motorseitigen Endabschnitten der vier Spindelwellen 25 befestigt, und andererseits ist eine Scheibe einer Druckplatte 28 an rückseitigen Endabschnitten der vier Spindelwellen 25 befestigt. Gemäß dieser Anordnung werden, wenn das Sonnenrad 12 angetrieben und von dem Motor 10 gedreht wird, die vier Mutterelemente 21 gedreht, und entsprechend dieser Drehbewegung der Mutterelemente 21 werden die vier Spindelwellen 25 in der Axialrichtung hin- und herbewegt. Die von der Hin- und Herbewegung dieser vier Spindelwellen 25 erzeugte Schubkraft wird durch die Druckplatte 28 übertragen.
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Hier wird mit Bezug auf 2 der ausführliche Betrieb der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wenn das Sonnenrad 12 in einer Pfeilrichtung CW (Uhrzeigerrichtung) gedreht wird, werden die vier Mutterelemente 21, die derart angeordnet sind, dass sie das Sonnenrad 12 umgeben, in Pfeilrichtungen CCW (entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung) gedreht. Ferner ist die spindelseitige Schraubennut 25a in einer normalen Spindelwelle aus einem Rechtsgewinde (rechtsgängige Nut) gebildet, so dass, wenn das Mutterelement 21 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung gedreht wird, die Spindelwelle 25 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Motorseite bewegt wird (mit Bezug auf 1).
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Natürlich ist es möglich, in einer Richtung entgegengesetzt zu der in 2 gezeigten anzutreiben, und wenn das Sonnenrad 12 entgegengesetzt zu der Uhrzeigerrichtung (CCW) gedreht wird, werden die vier Mutterelemente 21 jeweils in der Uhrzeigerrichtung (CW) gedreht, um dadurch die Spindelwelle 25 zu der Motorseite zu bewegen. Gemäß der oben genannten Struktur kann eine Schubkraftübertragungsvorrichtung geschaffen werden, die eine hohe Leistungserzeugung realisiert.
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(Spezielle Vorrichtungsstruktur)
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Vorstehend wurde das Funktionsprinzip der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Nachfolgend wird mit Bezug auf die 3 und 4 eine spezielle Vorrichtungsstruktur zum Realisieren der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der speziellen Vorrichtungsstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist eine Ansicht, welche die äußere Konfiguration der Gesamtstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Ferner können Erläuterungen von Teilen oder ähnlichen, die unter Verwendung derselben oder ähnlicher Bezugszeichen in den 1 und 2 erläutert sind, hierin weggelassen werden.
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Wie in 3 gezeigt, ist die Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit einem Gehäuse 30 zur Unterbringung der vier Kugelumlaufspindeln 20 versehen. Eine Durchgangsöffnung 31 im Wesentlichen in Kreuzform ist in einem mittleren Abschnitt in dem Gehäuse 30 ausgebildet, so dass das Sonnenrad 12 in einem mittleren Abschnitt dieser Durchgangsöffnung 31 angeordnet ist. Ferner weist die kreuzförmige Durchgangsöffnung 31 vier Endabschnitte 31b auf, in welchen die vier Kugelumlaufspindeln 20 jeweils eingepasst sind.
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Das Mutterelement 21, das für die Kugelumlaufspindel 20 vorgesehen ist, weist ein strukturelles Merkmal derart auf, dass ein Flansch 22 an dem mittleren Abschnitt des Mutterelements 21 ausgebildet ist. Das Mutterelement 21 wird in den Endabschnitt 31b der Durchgangsöffnung 31 in einem Zustand eingesetzt, in welchem ein Lager 35 an beiden Seiten des Flansches 22 vorgesehen ist, so dass das Mutterelement 21 mit dem Sonnenrad 12 in dem Gehäuse derart in Eingriff steht, dass es drehbar ist.
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Die Schubkraftübertragungsvorrichtung der oben genannten Struktur gemäß der ersten Ausführungsform wird durch eine in 4 gezeigte Vorrichtungsstruktur verkörpert. Wenn das Sonnenrad 12 durch Antreiben des Motors 10 angetrieben und gedreht wird, wird das mit dem Sonnenrad 12 in Eingriff stehende Mutterelement 21 umgekehrt gedreht, und die Spindelwelle 25 wird daher entsprechend dieser Drehbewegung des Mutterelements 21 hin- und herbewegt. Daher wird die von der Hin- und Herbewegung der Spindelwelle 25 erzeugte Schubkraft über die Druckplatte 28 übertragen. Gemäß der Schubkraftübertragungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ist es, da die Struktur angewendet wird, die mit vier Kugelumlaufspindeln 20 jeder vorhandenen Art versehen ist, möglich, die Schubkraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsanforderungen mit reduzierten Herstellungskosten realisiert.
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Ferner ist das Gehäuse 30 mittels Schrauben 33 in einer gewünschten Position befestigt, wobei Schraubenlöcher 32 in vier Eckabschnitten davon ausgebildet sind. Außerdem ist der Motor 10 mittels Schrauben 14 in einer gewünschten Position an einer Montageplatte 13 fest positioniert.
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Vorstehend ist, obwohl die Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben ist, das technische Gebiet der vorliegenden Erfindung nicht auf die Beschreibung dieser ersten Ausführungsform beschränkt, und viele andere Änderungen und Modifikationen können bei der ersten Ausführungsform angewendet werden.
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Zum Beispiel ist in der beschriebenen ersten Ausführungsform das Beispiel erläutert, in welchem die Spindelwelle 25 und das Mutterelement 21, die für die Kugelumlaufspindel 20 vorgesehen sind, mittels einer Mehrzahl von Wälzkörpern (Kugeln) zusammengepasst. Jedoch kann es möglich sein, die direkte Anpassung des Mutterelements 21 an die Spindelwelle 25 vorzusehen, ohne die Kugeln dazwischen anzuordnen. Außerdem können eine Mehrzahl von Rollen anstelle einer Mehrzahl von Kugeln angeordnet sein. Darüber hinaus kann, obwohl die Anordnung der vier Kugelumlaufspindeln vorgesehen ist, die Anzahl der Kugelumlaufspindeln entsprechend der erforderlichen Leistung optional geändert werden.
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Ferner wird bei der Kugelumlaufspindel 20 der ersten Ausführungsform die Struktur angewendet, bei welcher der Flansch 22 an dem Mutterelement 21 ausgebildet ist, und die Außenverzahnung 22a ist an der Außenumfangsfläche des Flansches 22 ausgebildet. Jedoch kann es möglich sein, die Außenverzahnung 22a direkt an der Oberfläche des Mutterelements 21 auszubilden, ohne den Flansch 22 zu bilden. Solche modifizierte Beispiele und Änderungen können innerhalb des technischen Gebiets der vorliegenden Erfindung von der Darstellung in den beigefügten Ansprüchen sein.
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Zweite Ausführungsform
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In der beschriebenen ersten Ausführungsform werden vier Kugelumlaufspindeln 20 in jeweils bestimmten Positionen angetrieben. In der zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, in welchem eine Mehrzahl von Kugelumlaufspindeln angetrieben werden, während eine Planetenbewegung durchgeführt wird.
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(Funktionsprinzip)
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Zuerst wird mit Bezug auf die 5 und 6 ein Funktionsprinzip einer Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform erläutert. Hier ist 5 eine Ansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, welche eine perspektivische Explosionsansicht einer äußeren Konfiguration von Hauptbauteilen ist, und 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, welche eine Querschnittsseitenansicht ist, die nur ein Hauptteil zeigt, mit welchem eine Leistung übertragen wird.
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Die Schubkraftübertragungsvorrichtung dieser zweiten Ausführungsform ist, wie in 5 gezeigt, mit einem Motor 40 als eine Antriebsquelle versehen, und ein Sonnenrad 42 ist an einer Antriebswelle 41 des Motors 40 drehbar montiert. Vier Kugelumlaufspindeln 50 sind um das Sonnenrad 42 herum derart angeordnet, dass sie dasselbe umgeben. Jeder dieser vier Kugelumlaufspindeln 50 weist ein Mutterelement 51 und eine Spindelwelle 55 auf. Außerdem ist ein Hohlrad 70, das mit einer Innenverzahnung 70a versehen ist, um mit einer Außenverzahnung 52a des Mutterelements 51 in Eingriff zu gelangen, an der Außenseite der vier Kugelumlaufspindeln 50 angeordnet.
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Das Mutterelement 51 weist einen Flansch 52 auf, der an seiner Außenumfangsfläche mit der Außenverzahnung 52a versehen ist, und die Außenverzahnung 52a ist derart ausgebildet, dass sie das Sonnenrad 42 umgibt und mit diesem in Eingriff steht. Ferner ist das Hohlrad 70 an dem Außenumfang des Mutterelements 51 derart vorgesehen, dass die Außenverzahnung 52a des Mutterelements 52 und die Innenverzahnung 70a des Hohlrades 70 miteinander in Eingriff stehen. Gemäß dieser Struktur führt, wenn das Sonnenrad 42 durch Antreiben des Motors 40 gedreht wird, das mit dem Sonnenrad 42 in Eingriff stehende Mutterelement 51 die Planetenbewegung aus. Das heißt, das Mutterelement 51 dreht sich in dem Hohlrad 70, während es durch die Drehkraft des Sonnenrades 42 umläuft. Ferner ist das Mutterelement 51 an seiner Innenumfangsfläche mit einer nicht gezeigten mutterseitigen Schraubennut versehen.
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Andererseits ist die Spindelwelle 55 an ihrer Außenumfangsfläche mit einer spindelseitigen Schraubennut 55a versehen, die mit der nicht gezeigten mutterseitigen Schraubennut korrespondiert, und diese spindelseitige Schraubennut 55a ist über eine Mehrzahl von Kugeln mit der mutterseitigen Schraubennut zusammengepasst. Die Spindelwelle 55 ist durch das Mutterelement 51 hindurch eingesetzt, und dementsprechend wird die Spindelwelle 55 hin- und herbewegt, während sie entsprechend der Planetenbewegung des Mutterelements 51 umläuft. Ferner zirkulieren die zwischen der spindelseitigen Schraubennut 55a und der mutterseitigen Schraubennut vorhandenen Kugeln endlos zwischen den Mutterelementen 51 und den Spindelwellen 55 durch einen Umlaufmechanismus, der für die Mutterelemente 51 vorgesehen ist.
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Darüber hinaus ist eine Hilfsplatte 57 über ein Lager 75 an dem motorseitigen Endabschnitt der vier Spindelwellen 55 angeordnet, und eine Druckplatte 58 ist auch über ein Lager 75 an dem anderen Endabschnitt davon angeordnet. Dementsprechend führen, wenn das Sonnenrad 42 von dem Motor 40 angetrieben wird, die vier Mutterelemente 51 die Planetenbewegung aus, durch welche die vier Spindelwellen 55 in der Axialrichtung hin- und herbewegt werden, während sie die Umlaufbewegung durchführen. Ferner, da die Hilfsplatte 57 und die Druckplatte 58 in Bezug auf die vier Spindelwellen 55 über die Lager 75 angeordnet, führen sie die Hin- und Herbewegung durch, während sie gedreht werden.
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Noch darüber hinaus ist ein Drucklager 80 an einer Fläche entgegengesetzt zu der Spindelwellenverbindungsfläche der Druckplatte 58 vorgesehen, und der eine Laufring 81 dieses Drucklagers 80 ist an der Druckplatte 58 fest angeordnet, und ein anderer Laufring 82 davon ist frei von einer Begrenzung. Dementsprechend absorbiert der eine Laufring 81 die von der Planetenbewegung der vier Mutterelemente 51 erzeugte Drehbewegung, und der andere Laufring 82 überträgt nur die von der Hin- und Herbewegung der Spindelwellen 55 erzeugte Schubkraft. Das heißt, von der Umlaufbewegung und der Hin- und Herbewegung, die von den vier Spindelwellen 55 übertragen werden, kann nur die Hin- und Herbewegung durch die Wirkung des Drucklagers 80 nach außen übertragen werden.
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Hier werden mit Bezug auf 6 der ausführliche Betrieb und die Funktion der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Wenn das Sonnenrad 42 in der Pfeilrichtung (Uhrzeigerrichtung CW) gedreht wird, werden die vier Mutterelemente 51, die derart angeordnet sind, dass sie den Umfang des Sonnenrades 42 umgeben und von dem Hohlrad 70 umgeben werden, in der mit Pfeil „Umdrehung“ angezeigten Richtung gedreht, während sie sich, mit Pfeil „CCW (Drehung“ angezeigt, entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung drehen. Hier ist bei einer normalen Spindelwelle 55 die spindelseitige Schraubennut 55a mit Rechtsgewinde (die Nut ist rechtsgängig) versehen, so dass, wenn die Mutterelemente 51 in dem Hohlrad 70 gedreht werden, während sie sich entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung drehen, die Spindelwellen 55 an der zu der Seite des Motors 10 entgegengesetzten Seite quer bewegt werden, während sie umlaufen (mit Bezug auf 5).
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Natürlich kann das Sonnenrad 42 in einer Richtung entgegengesetzt zu der in 6 gezeigten Richtung angetrieben werden. Wenn das Sonnenrad 42 entgegengesetzt zu der Uhrzeigerrichtung (CCW) gedreht wird, drehen sich die vier Mutterelemente 21 in der Richtung entgegengesetzt zu der mit „Umdrehung“ angezeigten Pfeilrichtung, während sie in der Uhrzeigerrichtung (CW) gedreht werden, und die Spindelwellen 55 bewegen sich an der Seite des Motors 10 quer, während sie umlaufen. Gemäß der oben genannten Struktur kann eine Schubkraftübertragungsvorrichtung erreicht werden, die eine Hochgeschwindigkeitsanforderung und Hochleistungsanforderung realisiert.
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(Spezielle Struktur der Vorrichtung)
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Vorstehend wurde die Arbeitsweise der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Als nächstes wird mit Bezug auf die 7 und 8 die spezielle Struktur der Vorrichtung zum Realisieren der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben, wobei 7 eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der speziellen Struktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist und 8 eine perspektivische Ansicht ist, die ein äußeres Erscheinungsbild einer Gesamtstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Ferner sind dieselben Bezugszeichen zu denselben oder ähnlichen Teilen, wie jenen, die mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben sind, hinzugefügt, und deren ausführliche Erläuterungen können hierin weggelassen werden.
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Wie in den 7 und 8 gezeigt, ist die Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit zwei Gehäusen 60 derart versehen, dass sie beide Seiten der vier Kugelumlaufspindeln 50 aufnehmen, die derart angeordnet sind, dass sie in dem Hohlrad 70 umlaufen. Zwei Drucklager 61 sind an der Außenseite in der seitlichen Richtung in 7 zwischen den beiden Gehäusen 60 und dem Hohlrad 70 angeordnet, und zwei Stützplatten 62 sind an der Innenseite in der seitlichen Richtung dazwischen ebenfalls angeordnet. Insbesondere sind die Stützplatten 62 über das Mutterelement 51 und das Lager 75 der Kugelumlaufspindel 50 drehbar miteinander verbunden. Die beiden Gehäuse 60 nehmen an der Innenseite in Verbindung mit dem mittig positionierten Hohlrad 70 die beiden Drucklager 61, die beiden Stützplatten 62 und die vier Kugelumlaufspindeln 50 in dem Zustand auf, in dem diese Teile 50, 61 und 62 drehbar abgestützt sind. Ferner sind bei der Schubkraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform die beiden Gehäuse 60 und das Hohlrad 70 durch Befestigungsmittel, wie Schrauben 63, fest miteinander verbunden.
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Die Spindelwelle 55, die für die Kugelumlaufspindel 50 vorgesehen ist, durchdringt die beiden Stützplatten 62 und durchdringt auch die Öffnungen der beiden Drucklager 61 und der beiden Gehäuse 60. Die eine Hilfsplatte 57 ist über ein Lager 75 an dem motorseitigen Endabschnitt der vier Spindelwellen 55 angeordnet, und die eine Druckplatte 58 ist über das Lager 75 an dem anderen Endabschnitt der vier Spindelwellen 55 angeordnet. Außerdem ist ein Drucklager 80 an einer Fläche der Druckplatte 58 entgegengesetzt zu der Verbindungsfläche der Spindelwelle 55 angeordnet. Der eine Laufring 81 des Drucklagers 80 ist an der Druckplatte 58 befestigt, und der andere Laufring 82 ist frei von einer Begrenzung.
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Gemäß der oben genannten Struktur führen bei der Schubkraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, wenn das Sonnenrad 42 durch den Betrieb des Motors 40 gedreht wird, die vier Mutterelemente 51 die Planetenbewegung aus, und entsprechend dieser Planetenbewegung des Mutterelements 51 werden die vier Spindelwellen 55 in der Axialrichtung hin- und herbewegt, während sie umlaufen. Zu diesem Zeitpunkt werden an der Innenseite des Gehäuses 60 die beiden Stützplatten 62 und die beiden Drucklager 61 zusammen in Verbindung mit der Bewegung der Kugelumlaufspindel 50 gedreht. Die Hilfsplatte 57 und die Druckplatte 58 sind über die vier Spindelwellen 55 und die Lager 75 derart vorgesehen, dass sie hin- und herbewegt werden, während sie gedreht werden. Ferner absorbiert in dem mit der Druckplatte 58 gekuppelten Drucklager 80 der eine Laufring 81 die von der Planetenbewegung der vier Mutterelemente 51 erzeugte Drehbewegung, und der andere Laufring 82 überträgt nur die von der Hin- und Herbewegung der vier Spindelwellen 55 erzeugte Schubkraft. Dementsprechend wird von der Umlaufbewegung und der Hin- und Herbewegung, die von den vier Spindelwellen 55 übertragen werden, nur die Hin- und Herbewegung als Schubkraft nach außen übertragen.
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Die Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der oben genannten Struktur wird durch eine Vorrichtung der Struktur beschrieben, die in 8 gezeigt ist, bei welcher, wenn das Sonnenrad 42 durch den Betrieb des Motors 40 gedreht wird, die zwischen dem Sonnenrad 42 und dem Hohlrad 70 in Eingriff stehenden Mutterelemente 51 die Planetenbewegung ausführen, und entsprechend dieser Planetenbewegung bewegen sich die Spindelwellen 55 hin- und her, während sie umlaufen. Ferner wird die Umlaufbewegung der Spindelwelle 55 durch das Drucklager 80 absorbiert, das als ein Funktionsabschnitt ausgebildet ist, so dass die von der Hin- und Herbewegung der Spindelwelle 55 erzeugte Schubkraft durch den anderen, d.h. den äußeren Laufring 82 des Drucklagers 80 übertragen wird. Daher können gemäß der Schubkraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, da bei der Struktur vier Kugelumlaufspindeln 50 der vorhandenen Art angewendet werden, die Hochgeschwindigkeitsanforderung und die Hochleistungsanforderung mit reduzierten Herstellungskosten realisiert werden.
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Ferner kann die Schaffung der Gehäuse 60 und des Motors 40 dieser zweiten Ausführungsform durch Anwendung der Schraubenlöcher 64, die für die Gehäuse 60 vorgesehen sind, oder vorhandene Befestigungsmittel realisiert werden.
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Vorstehend ist, obwohl die Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, das technische Gebiet der vorliegenden Erfindung nicht auf den Bereich dieser zweiten Ausführungsform beschränkt, und viele andere Änderungen und Modifikationen können bei dieser zweiten Ausführungsform angewendet werden.
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Zum Beispiel wurde in der zweiten Ausführungsform das Beispiel beschrieben, in welchem das als Funktionselement dienende Teil, das mit dem zu der Motorseite entgegengesetzten Endabschnitt der vier Spindelwellen 55 verbunden ist, aus den beiden Teilen der Druckplatte 58 und des Drucklagers 80 zusammengesetzt ist. Jedoch kann dieses Funktionselement aus nur dem Drucklager 80 bestehen, und in diesem Falle können die vier Spindelwellen 55 direkt mit dem einen Laufring 81 des Drucklagers 80 verbunden sein. Ferner ist es bei einer solchen Verbindung, da die vier Spindelwellen 55 gedreht werden, während sie umlaufen, natürlich notwendig, dass sie über die Lager 75 verbunden werden.
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Außerdem wurde in der zweiten Ausführungsform so wie in der ersten Ausführungsform das Beispiel beschrieben, in welchem die Spindelwelle 55 und das Mutterelement 51, die für die Kugelumlaufspindel 50 vorgesehen sind, durch eine Mehrzahl von Wälzkörpern, d.h. Kugeln zusammengepasst sind. Jedoch können das Mutterelement 51 und die Spindelwelle 55 direkt zusammenpassen, ohne irgendeine Kugel dazwischen anzuordnen. Eine Mehrzahl von Rollen können auch für die Kugeln ersetzt werden. Darüber hinaus sind in der zweiten Ausführungsform die vier Kugelumlaufspindeln 50 angeordnet, jedoch kann die Anzahl der Kugelumlaufspindeln entsprechend einer Anforderung einer zu erzeugenden Leistung geändert werden.
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Noch darüber hinaus wird bei der Kugelumlaufspindel 50 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Struktur angewendet, bei welcher der Flansch 52 für das Mutterelement 51 vorgesehen ist und die Verzahnung 52a an der Außenumfangsfläche des Flansches 52 ausgebildet ist. Jedoch ist es nicht notwendig, dass die Kugelumlaufspindel 50 mit dem Flansch 52 versehen sein muss, und die Verzahnung 52a kann direkt an der Oberfläche des Mutterelements 51 ausgebildet sein. Es ist aus dem Bereich der beigefügten Ansprüche ersichtlich, dass diese Modifikationen innerhalb des technischen Gebiets der vorliegenden Erfindung sein können.
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Dritte Ausführungsform
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Eine Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Diese Schubkraftübertragungsvorrichtung entspricht jener der oben genannten zweiten Ausführungsform, bei welcher manche Verbesserung vorgenommen ist. Gemäß der Schubkraftübertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform können die Hochgeschwindigkeitsanforderung und die Hochleistungsanforderung realisiert werden, und außerdem können die Geschwindigkeit und die Leistung auf gewünschte Werte gesteuert werden.
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(Funktionsprinzip)
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Zuerst wird mit Bezug auf die 9 und 10 das Funktionsprinzip der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform beschrieben. Hier ist 9 eine Ansicht zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, und ist speziell eine perspektivische Explosionsansicht, die eine äußere Konfiguration von Hauptbauteilen zeigt. 10 ist auch eine Ansicht zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, und ist speziell eine Seitenansicht des Querschnitts der Hauptbauteile zur Übertragung der Leistung.
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Die speziellen Merkmale oder Punkte der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform bestehen darin, dass, wie in 9 gezeigt, eine Außenverzahnung 100b zur Steuerung an dem Außenumfang eines Teils (Hohlrad 100) ausgebildet ist, das dem Hohlrad 70 entspricht, das mit Bezug auf die Schubkraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform erläutert ist, und ein Motor 90 zur Steuerung und ein Zahnrad 92 zur Steuerung, das montiert ist, um an der für den Motor 90 vorgesehenen Motorwelle 91 drehbar zu sein, sind derart angeordnet, dass die Außenverzahnung 100b und das Zahnrad 92 über einen Zahnriemen 95 miteinander verbunden sind.
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Gemäß einer solchen Struktur kann die Antriebskraft des Motors 90 zur Steuerung an das Hohlrad 100 übertragen werden, so dass die von der Hin- und Herbewegung der Spindelwelle 55 erzeugte Schubkraft frei gesteuert werden kann.
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Als nächstes wird mit Bezug auf 10 das Funktionsprinzip der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform beschrieben.
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Wenn das Sonnenrad 42 in der mit „CW“ angezeigten Pfeilrichtung (Uhrzeigerrichtung) gedreht wird, drehen sich die vier Mutterelemente 51, die derart angeordnet sind, dass sie das Sonnenrad 42 umgeben und von dem Hohlrad 100 umgeben werden, in der Pfeilrichtung (Umdrehungsrichtung), während sie in der Pfeilrichtung (CCW, Drehrichtung) gedreht werden. Hier werden bei der normalen Spindelwelle 55, da die spindelseitige Schraubennut 55a mit einem Rechtsgewinde (rechtsgängige Nut) versehen ist, wenn die Mutterelemente 51 an der Innenseite des Hohlrades 100 umlaufen, während sie entgegengesetzt zu der Uhrzeigerrichtung gedreht werden, die Spindelwellen 55 an der zu der Seite des Motors entgegengesetzten Seite quer bewegt, während sie umlaufen (siehe 9).
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Ferner kann es möglich sein, in einer Richtung entgegengesetzt zu jener zu drehen, die in 10 gezeigt ist, und wenn das Sonnenrad 42 entgegengesetzt zu der Uhrzeigerrichtung (CCW) gedreht wird, drehen sich die vier Mutterelemente 51 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Pfeilrichtung (Umdrehungsrichtung), während sie in der Uhrzeigerrichtung (CW) gedreht werden, und die Spindelwellen 55 werden an der Seite des Motors 40 quer bewegt, während sie umlaufen.
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Durch den Eingriff des Zahnriemens 95 mit der Außenverzahnung 100b zur Steuerung des Hohlrades 100, das die Drehbewegung durch den oben genannten Mechanismus durchführt, und Verbinden des Zahnrades 92 zur Steuerung mittels des Zahnriemens 95 kann die Drehantriebskraft des Motors 90 zur Steuerung an das Hohlrad 100 übertragen werden. Dann kann durch Einstellen der Antriebskraft des Motors 50 zur Steuerung oder Einstellen des Ausgleichs zwischen dem Motor 40 und dem Steuermotor 90 eine Schubkraftübertragungsvorrichtung geschaffen werden, die geeignet ist, die Hochgeschwindigkeitsanforderung und die Hochleistungsanforderung zu realisieren, und die zusätzlich geeignet ist, diese Geschwindigkeit und Leistung auf die gewünschten Werte zu steuern.
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(Spezielle Struktur der Vorrichtung)
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Vorstehend wurde das Funktionsprinzip der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Als nächstes wird nachfolgend die spezielle Struktur der Vorrichtung zum Realisieren der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform beschrieben. Hier ist 11 eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der speziellen Struktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, und 12 ist eine perspektivische Ansicht, welche die äußere Konfiguration der Gesamtstruktur der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt. Ferner sind dieselben oder ähnliche Teile wie die Teile, die mit Bezug auf die 9 und 10 erläutert sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird hierin weggelassen.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt, wird bei der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform eine Struktur angewendet, bei welcher die Außenverzahnung 100b zur Steuerung an dem Außenumfang des Hohlrades 100 ausgebildet ist, und diese Außenverzahnung 100b ist mit dem Zahnrad 92 verbunden, das von dem Steuermotor 90 über den Zahnriemen 95 angetrieben wird. Dementsprechend sind bei der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform alle Teile 50, 51, 100 in den beiden Gehäusen 60 angeordnet, um drehbar zu sein.
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Daher führen gemäß der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, wenn das Sonnenrad 42 von dem Motor 40 gedreht wird, die vier Mutterelemente 51 die Planetenbewegung aus, und entsprechend dieser Planetenbewegung der Mutterelemente 51 bewegen sich die vier Spindelwellen 55 in der Axialrichtung hin und her, während sie umlaufen. Zu diesem Zeitpunkt werden in den Gehäusen 60 sowohl die beiden Stützplatten 62 als auch die beiden Drucklager 61 in Verbindung mit den Kugelumlaufspindeln 50 gedreht. Darüber hinaus nimmt in diesem Zustand das Hohlrad 100 eine nicht begrenzte Position ein, und die vier Kugelumlaufspindeln 50 sind in der Lage, die Planetenbewegung an seiner Innenumfangsfläche durchzuführen. Da die Hilfsplatte 57 und die Druckplatte 58 über die Lager 75 an den vier Spindelwellen 55 angeordnet sind, werden sie hin- und herbewegt, während sie gedreht werden. Ferner absorbiert in dem Drucklager 80, das mit der Druckplatte 58 verbunden ist, der eine Laufring 81 die von der Planetenbewegung der vier Mutterelemente 51 erzeugte Drehbewegung, und andererseits überträgt der andere Laufring 82 nur die von der Hin- und Herbewegung der vier Spindelwellen 55 erzeugte Schubkraft. Dementsprechend kann von der Umlaufbewegung und der Hin- und Herbewegung, die von den vier Spindelwellen 55 übertragen werden, nur die Hin- und Herbewegung als der Schub durch die Funktion des Drucklagers 80 nach außen übertragen werden.
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Bei der so angetriebenen Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform ist es möglich, die von dem Drucklager 80 ausgeübte Querkraft durch Steuerung des Antriebs des Steuermotors 90 auf den gewünschten Wert zu steuern. Spezieller wird durch Antreiben des Steuermotors 90 das Hohlrad 100 in Richtung entgegengesetzt zu der Planetenbewegung des Mutterelements 51 gedreht, und dann wird eine Kraft in einer Richtung ausgeübt, welche die Drehantriebskraft des Motors 40 im Wesentlichen aufhebt. Im Gegenteil wird, wenn das Hohlrad 100 in derselben Richtung wie die Planetenbewegung des Mutterelements 51 durch Antreiben des Steuermotors 90 gedreht wird, eine Kraft in einer Richtung zur Verstärkung der Drehantriebskraft des Motors 40 ausgeübt. Dementsprechend kann durch Steuerung des Steuermotors 90 die Schubkraft optional eingestellt werden.
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Ferner kann bezüglich dieses Steuermotors 90 jede Art von Motor, wie ein üblicher AC- oder DC-Motor, ein Induktionsmotor, ein Schrittmotor, ein Ultraschallmotor, ein Linearmotor oder dergleichen, angewendet werden. Speziell kann der Schrittmotor, welche Pulsmotor genannt werden kann, eine Steuerung mit hoher Leistung durchführen, so dass er vorzugsweise bei der Schubkraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform anwendbar ist.
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Darüber hinaus kann eine bevorzugte Schubkraftsteuerung durch optionales Auswählen der Motorleistung des Motors 40 und des Steuermotors 90 durchgeführt werden. Zum Beispiel werden, wenn es erforderlich ist, eine hohe Geschwindigkeit und hohe Leistung zu erreichen, die beiden Motoren mit großer Leistung ausgewählt, und andererseits, wenn eine feine Geschwindigkeitssteuerung oder Leistungssteuerung erforderlich ist, kann der Steuermotor 90 mit einer Leistung angepasst werden, die kleiner als die des Motors 40 ist. Außerdem kann es möglich sein, den von dem Drucklager 80 erzielten Druck durch einen Sensor oder dergleichen zu erfassen und eine Regelung des Steuermotors 90 auf der Basis der so erfassten Daten durchzuführen.
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Ferner können, obwohl die Schubkraftübertragungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durch die in 12 gezeigte Vorrichtungsstruktur bestimmt ist, die in den Gehäusen 60 ausgebildeten Schraubenlöcher 64 oder ein vorhandenes Befestigungselement als Befestigungsmittel der Schubkraftübertragungsvorrichtung angewendet werden.
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BEZUGSZEICHEN
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10, 40 – Motor, 11, 41 – Motorwelle, 12, 42 – Sonnenrad, 13 – Montageplatte, 14, 33, 63 – Schraube, 20, 50 – Kugelumlaufspindel, 21, 51 – Mutterelement, 22, 52 – Flansch, 22a, 52a – Außenverzahnung, 25, 55 – Spindelwelle, 25a, 55a – spindelseitige Schraubennut, 27, 57 – Hilfsplatte, 28, 58 – Druckplatte, 30 – Gehäuse, 31 – Durchgangsöffnung, 31a – mittlerer Abschnitt, 31b – Endabschnitt, 32 – Schraubenloch, 35, 75 – Lager, 60 – Gehäuse, 61 – Drucklager, 62 – Stützplatte, 64 – Schraubenloch, 70 – Hohlrad, 70a – Innenverzahnung, 80 – Drucklager, 81 – ein Laufring, 82 – ein anderer Laufring, 90 – Steuermotor (Motor zur Steuerung), 91 – Motorwelle, 92 – Steuerzahnrad (Zahnrad zur Steuerung), 95 – Zahnriemen, 100 – Hohlrad, 100a – Innenverzahnung, 100b – Steueraußenverzahnung (Außenverzahnung zur Steuerung).
