DE2015305A1 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/06—Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
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Description
Dipi.-Ing. Heinz Bcrdehie
Pötentanv/cli·
D-8 München 26, Postfach 4
D-8 München 26, Postfach 4
0811 /292555
München, den 31.3.1970
Mein Zeichen: P 921
Beschreibung
zum Patentgesuch
der Firma USM Corporation in Flemington5
New Jersey, BOSTON, Massachusetts, V.St.v.A.
betreffend: Stellglied mit elektromagnetischem Antrieb,
Priorität: 3. April 1969 - V. St. v. A.
Die Erfindung betrifft ein Stellglied mit elektromagnetischem Antrieb mit einem feststehenden Gehäuse und einem elektromagnetisch
betätigten Spannungswellengetriebe einschließlich eines Ständers und eines Rotors.
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Elektromagnetisch getriebene Spannungswellengetriebe sind bekannt,
und zwar sowohl solche, deren Drehbewegungen absatzweise ausgelöst werden (siehe U.S.A. Patentschriften 3,169,202,
3,169,201, und 3,331,971O. Diese bekannten Vorrichtungen kennzeichnen
sich durch geringes Gewicht und Größe, sehr hohe Übersetzungsverhältnisse
bei sehr geringem toten Gang und hohem Drehmoment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Stellglied zu schaffen, das die mit hoher Geschwindigkeit und schwerelos
laufenden Erregungszonen eines Magnetfeldes über ein Reduktionsgetriebe
in lineare Bewegung umwandelt. Damit im Zusammenhang steht die weitere Aufgabe, eine gedrungene und kräftige
Vorrichtung für präzise elektrische Steuerung der linearen Bewegung eines Stellgliedes mit starkem Positionshaltevermögen
zu schaffen, die unter normalen Umständen keine magnetischen Bremsen erfordert.
Erfindungsgemäß ist das Stellglied eine axial bewegbare Schraubenspindel
in einer Kugellagermutter, die an der Nabe eines als Rotor ausgebildeten Spannrades befestigt ist, welches in
einem Stator mit feststehendem Gehäuse läuft. Nach weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist
entweder die Mutter bezüglich der Spindel oder die Spindel bezüglich der Mutter drehbar, liegt der Rotor achsrecht zur Mutter
und Schraube; hat der Rotor eine drehbar im Gehäuse gela-
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gerte Nabe, in der die Spindel axial bewegt werden kann, und
ist die Spindel mit einer Handkurbel versehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und
Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 11-11 in Fig. 1.
Ein feststehendes Gehäuse 10 mit von seinem Äußeren abstehenden
Kühlrippen 12 (Fig. 2) ist mit Verschlüssen Ii und 16
(Fig. 1) versehen. Um einen in dem Gehäuse 10 befestigten Ständer 18 zur Erzeugung eines durch die Ständerwicklungen
rotierenden magnetischen Feldes unter Strom setzen zu können, sind elektrische Leitungen 20 vorgesehen, die durch einen
Durchlaß 22 in das Gehäuse 10 laufen und an einen geeigneten Stromkreis angelegt sind. Entsprechend der Art des Stromkreises
rotiert das Magnetfeld entweder schrittweise oder kontinuierlich. Im* vorliegenden Fall werden um den Umfang des
Ständers 18 ausgelegte .Ständerwicklungen paarweise erregt, wobei
jeweils zwei sich diametral gegenüberliegende Wicklungs- paare unter Strom gesetzt werden. Die derart an den Wicklungen
erzeugten elektromagnetischen Kraftlinien spannen ein
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konzentrisch zum Stator liegendes Spannrad 24 an diametral gegenüberliegenden Stellen aus, so daß dieses einen ellipsenförmigen
Querschnitt annimmt, wobei die Spannradellipse im Bereich ihrer Hauptachse mit dem vom Ständer 18 gebildeten
starren Ring kraftschlüssig in Eingriff nimmt, wobei sich dieser Kraftschluß gemäß den Arbeitsprinzipien bekannter
Spannungswellengetriebe um den Umfang des Ständerringes herum fortpflanzt.
Das Spannrad 24 ist Teil eines Rotormechanismus 26, Wie bei
Spannungswellengetrieben üblich ist das Spannrad 24 ein Hohlzylinder
mit einem radial ausspannbaren offenen Ende 28 und einem geschlossenen Ende 30, das an einer koaxialen Nabe 32
befestigt ist. Um das Spannrad 24 bezüglich des Ständerringes
drehen zu können, befindet sich am offenen Ende 2P eine äußere Umfangsverzahnung 34, welche mit einer inneren Umfangsverzahnung
36 des Ständers 18 an difjnetral gegenüberliegenden Stellen
in Eingriff steht, wobei die Verzahnung 34 im Ständer l8 mehr
Zähne aufweist als die Verzahnung des Spannrades 24. Die Differenz in der Zahl der Zähne beträgt entsprechend den Prinzipien
der Spannungswellengetriebe bei elliptisch ausgebogenem Spannrad zwei oder ein Vielfaches von zwei.
Der Rotormechanisrius 26 wird von den Verschlüssen 14 und l6
getragen und gegen axiale Verlagerung gesichert. Das Ende 30 des Spannrades 24 wird von einer Kiemmutter 40 erfaßt, die auf
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BAD ORIGINAL
ein verjüngtes Ende der Nabe 32 geschraubt ist. In einer Ausnehmung
des Verschlusses 16 befindet sich ein Kugellager 42, das
von einem Klemmring 44, der in einer Ringnut in der Mutter 40
steckt, in seiner Stellung gehalten wird. Eine Mutter 46 im gegenüberliegenden Verschluß l4 hält ein Kugellager 48 gegen eine
Schulter in dem Verschluß 14, wobei ein Klemmring 50 auf der Nabe
32,der mit der Schulter in einer Ebene liegt, das Kugellager 48
gegen axiale Verlagerung auf der Nabe 32 sichert.
Ein auf einem axialen Vorsprung des Verschlusses 14 sitzender
halbstarrer Ring 52 (Fig. 1), dämpft beim Umlaufen der Spannradausspannung
entstehende übermässige heftige Bewegungen indem er
sich gegen die Innenwand des Spannrades 24 unter dessen Verzahnung
34 legt. Außerdem sorgt der Ring 52 dafür, daß das Spannrad 24 an gleichmäßig voneinanderliegenden. Umfangsstellen mit
dem vom Ständer 18 gebildeten, starren Reaktionsring kämmt. Wie
bei anderen elektromagnetischen Spannungswellengetrieben, ist auch bei der vorliegenden Vorrichtung im Innern des Spannrades
24 als Teil des Rotors 26 eine Spiralfeder 54 aus dünnem Federstahl vorgesehen, die den magnetischen Kraftlinien des Ständers
18 im Spannrad 24 eine größere Angriffsfläche bietet.
Zum Rotieren mit der Nabe 32 ist eine gegen Axialbewegungen gesicherte
Mutter 56 (Fig. 1) vorgesehen. Die Mutter 56 wird von
einer in ein Ende der Nabe 32 geschraubten Ringmutter 58 mit
einer inneren Schulter der Nabe:32 verklemmt. In der Mutter 56
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-D-
steckt eine Schraubenspindel 62, wobei zwischen dem Gewinde der Mutter 56 und dem der Spindel 62 Kugeln 60 liegen deren
Zweck es ist die beim Rotieren der Mutter entstehende Reibung mit dem Gewinde der Spindel 62 so weit wie möglich zu verringern.
Die Spindel läßt sich entsprechend der Umdrehungsrichtung der Mutter 56 in beide Richtungen axial verschieben, wobei
gegebenenfalls auf der Spindel 62 eine Stellmutter vorgesehen ist, die ein Herausgleiten der Spindel 62 aus der Mutter
56 verhindert. In der dargestellten Ausführungsform verläuft ■ die Spindel 62 durch einen nicht drehbaren Schlitten 66, der
in einer Führung $9 von einem festliegenden Block 68 getragen
wird. Anstelle des Schlittens 66 kann indessen die Spindel natürlich auch mit anderen linear zu bewegenden Vorrichtungen
verbunden sein.
Die Arbeitsweise des Stellgliedes ist die Oleiche ob der Schlitten
66 von einem kontinuierlich laufenden oder von einem sich absatzweise drehenden Getriebe bewegt wird. Der Eingriff der
Zähne 3^ und 36 miteinander an im Umfang voneinander abliegenden
Stellen, wie z.B. im Bereich der Hauptachse des in Fig. 2 dargestellten elliptisch ausgebogenen Spannrades 24, wird beim
Umlaufen der Eingriffstellen um den Umfang des Ständers 18 fortgepflanzt. Da der Ständer 18 selbst festliegt und das Spannrad
2k bei verminderter Geschwindigkeit in einer der Erregungsrichtung der Ständerwicklungen entgegengesetzten Richtung gedreht
wird, wird auch die Mutter 56 entsprechend gedreht. Folglich erfährt die gegen Umdrehung gesicherte Spindel 62 eine lineare
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Bewegung, wobei der Schlitten 66 entweder nach rechts oder
nach links, Je nach der Erregungsrichtung des Ständers 18 verschoben
w&d. :
Eine am Schlitten 66 vorgesehene Stellmutter Sk kann gegen
die Spindel 62 geschraubt werden, um diese festzulegen wenn der Schlitten 66 in der gewünschten Lage ruht. Gegebenenfalls kann
in der Spindel 62 eine abnehmbare Handkurbel 67 vorgesehen sein. Die Kurbel 67 kann sowohl unabhängig von der elektrisch ausgelösten
Bewegung der Spindel 62 oder zusammen mit dieser bedient werden, um den Schlitten 66 axial zu verstellen. Die Vorrichtung
kann auch so gebaut sein, daß die in den Fall gegen Umdrehung gesicherte Mutter 56 sich axial bewegt und die gegen Axialbewegung
gesicherte Spindel 62 gedreht wird.
Die sich aus der Erfindung erbebenden Vorteile liegen insbesondere
darin-j, daß die Vorrichtung bei einfachem Aufbau infolge
der Verbindung eines Spannungswellengetriebes mit einem von einer Kugellagermutter betätigten Gewindegetriebe ein erschütterungsfreies
Bewegen ohne nennenswerte Trägkeit des Stellgliedes, d.h. der Spindel 62 ermöglicht.
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Claims (6)
1.) Stellglied mit elektromagnetischem Antrieb mit einem feststehenden Gehäuse und einem elektromagnetisch betätigten
Spannungswellengetriebe einschließlich eines Ständers und eines Rotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor
(24; 51O antriebsmäßig mit einer Kugellagermutter (56) und
einer Schraubenspindeleinheit (62) verbunden ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellagermutter (56) bezüglich der Schraubenspindel
(62) drehbar ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (62) drehbar ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich*
net, daß der Rotor (24; 54) bezüglich der Kugellagermutter-Schraubensplndeleinheit
(56; 62) ko-axlal liegt.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (24; 54) mit einer drehbar im Gehäuse (10)
gelagerten Nabe (32) versehen ist und daß die Schraubenspindel (62) in der Nabe 32 axial bewegbar ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (62) mit einer Handkurbel (67) versehen
ist.
0098A1/1338
KHH/ALC
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |