DE4446950C2 - Schrittantrieb - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Schrittantriebe nach dem
Oberbegriff der Ansprüche 1 oder 2.
Viele Industriemaschinen werden benötigt, um eine schrittweise
Drehbewegung vorwärts und rückwärts um einen bestimmten Winkel
zu erzeugen. Um diesem Erfordernis zu genügen, schlug der
Erfinder in dem japanischen Patent JP 06 205 563 einen
Schrittantrieb vor, der die hin- und hergehende Bewegung eines
Paares von Kolben in eine schrittweise Vorwärts- und Rück
wärtsdrehbewegung um einen bestimmten Winkel umsetzt.
Dieser Schrittantrieb umfaßt einen äußeren Rahmen, der einen
Hydraulikzylinder bildet, welcher ein Paar von axial beweg
baren, als Kolben dienenden Elementen enthält. Durch die axial
bewegbaren Elemente ist ein gemeinsames Drehkraftausgabee
lement durchgeführt. Entweder der äußere Rahmen oder die axial
bewegbaren Elemente weisen Umfangsnuten auf, die abwechselnd
in entgegengesetzten Richtungen relativ zu dem Generator
geneigt sind und die miteinander an ihren beiden Enden
verbunden sind, um eine endlos umlaufende Kette von Nuten zu
bilden, während das andere Element Vorsprünge aufweist, die
in die oben beschriebenen Nuten passen.
Ein Mechanismus ist für jede umlaufende Kette von Nuten vor
gesehen, um den Vorsprüngen die Auswahl einer angrenzenden
Nut nach der anderen zu erlauben, wenn das axial bewegbare
Element die Bewegungsrichtung an jedem seiner Enden ändert.
Der Nutenauswahlmechanismus ist so ausgebildet, daß die Vor
sprünge die angrenzenden Nuten, die in entgegengesetzter
Richtung geneigt sind, auswählen, wodurch eines der axial
bewegbaren Elemente vorwärts und das andere rückwärts gedreht
wird. Die Enden beider umlaufenden Nuten sind über sich in
Umfangsrichtung erstreckende Nuten verbunden. Ein Beispiel
des Nutenauswahlmechanismus umfaßt eine "Go"-Nut, entlang der
sich der Vorsprung zu ihrem einen Ende bewegt, wenn das axial
bewegbare Element eine hin- und hergehende Bewegung durch
führt, und eine damit verbundene "Rückkehr"-Nut, wobei zwi
schen den beiden Nuten eine Stufe vorgesehen ist, die die
"Rückkehr"-Nut tiefer macht als die "Go"-Nut.
Obwohl er einen einfachen Aufbau aufweist und in der Lage
ist, eine gewünschte schrittweise Vorwärts- oder Rückwärts
drehung zu erzeugen, weist dieser Mechanismus kein ausrei
chendes Drehmoment auf, um die Ausgangswelle in ihrer Stel
lung zu halten, nachdem sie schrittweise durch die Bewegung
des axial bewegbaren Elementes gedreht wurde. Dadurch dreht
sich die Ausgangswelle weiter, wenn eine Überlast darauf
ausgeübt wird. Wirkt eine übergroße Last oder Störung während
der Bewegung des axial bewegbaren Elementes, bewegt sich
außerdem jeder Vorsprung des Nutenauswahlmechanismus in der
selben Nut zurück, anstatt sich zu der gewünschten angrenzen
den Nut zu bewegen. Dann bewegt sich die Ausgangswelle in
nerhalb eines begrenzten Winkelbereiches vor und zurück, ohne
eine gleichsinnige Drehung durchzuführen. Es wird daher ange
strebt, einen Mechanismus zu schaffen, der sicherstellt, daß
die Ausgangswelle eine stabile, in einer Richtung gerichtete
Drehung durchführt.
Ferner ist aus der DE-OS 17 50 112 ein hydraulischer oder
pneumatischer Drehschrittantrieb bekannt, bei dem die
elektromagnetisch gesteuerten Hubbewegungen eines doppelt
wirkenden Schubkolbens mittels formschlüssiger Übertragungs
mittel in gleichsinnige Drehschrittbewegungen umgewandelt
werden. Um sowohl den Vorwärts- als auch den Rückwärtshub des
Kolbens für den Drehschrittantrieb nutzen zu können, ist auf
der anzutreibenden welle eine Napierschraube angeordnet, die
umlaufende Nuten aufweist, wobei an den Nut-Umkehrpunkten je
eine Weiche vorgesehen ist, die bei Umkehr der Kolbenbewegung
eine Umkehr der Drehrichtung der Welle verhindern. An dem
Kolben sind in die Nut der anzutreibenden Welle eingreifende
Gleitsteine vorgesehen, die die durch Hydraulik- oder
Pneumatikdruck bewirkte Axialbewegung des Kolbens in einer
Drehbewegung der anzutreibenden Welle umsetzen, indem die
Gleitsteine entlang der in der Welle vorgesehenen Nuten
gleiten. Sobald der Kolben seine durch das Zusammenwirken der
Gleitsteine mit der Napierschraube bestimmte Endstellung
erreicht hat, wird, wenn der nächste Drehschritt ausgeführt
werden soll, Druckmedium auf der anderen Seite des Kolbens
zugeführt, um diesen in der entgegengesetzten Richtung zu
bewegen. Die an den Nut-Umkehrpunkten der Napierschraube
vorgesehenen als mit einem Federmechanismus versehene
Spitzkehren ausgebildeten Weichen bewirken, daß bei der nun
folgenden entgegengesetzten Hubbewegung des Kolbens die Welle
über die Napierschraube im gleichen Drehsinn wie beim
vorhergehenden, entgegengesetzten Hub angetrieben wird. Auf
diese Weise soll ein gleichmäßiger schrittweiser Vorschub
beispielsweise für zeilenweise oder abschnittsweise vorrücken
de Aufzeichnungsträger erreicht werden. Da die Drehrichtung
der Welle durch die Gestaltung der Weichen an den Nut-
Umkehrpunkten der Napierschraube bestimmbar ist, also bei
Montage des Drehschrittantriebes endgültig festgelegt wird,
ist eine Umkehrung der Drehrichtung mit diesem Drehschritt
antrieb jedoch nicht möglich. Ferner wird die Größe des
Drehschrittes allein durch die Länge der Napierschraube bzw.
den Kolbenhub bestimmt und ist somit eindeutig festgelegt.
Aus der CH 652 179 A5 ist ein Kurventrieb für Handwerkzeug
maschinen bekannt, der eine richtungsgleichbleibende drehende
Antriebsbewegung einer Welle in eine hin- und hergehende
Hubbewegung für das Werkzeug umwandelt. Hierbei kann in die
Mantelfläche des Endes der sich drehenden Welle eine Steuernut
eingebracht sein, wobei eine Hülse fest mit der Welle
verbunden ist und das eine Ende des Kolbens übergreift. In der
Innenfläche der Hülse ist eine zweite wendelförmige Steuernut
eingearbeitet. Eine Radialbohrung durch die Wand des topfför
migen Endes des Kolbens nimmt einen Taststift auf, dessen
Länge der lichten Weite zwischen dem Grund der zweiten
Steuernut und der zylindrischen Mantelfläche der Welle derart
angepaßt ist, daß der Taststift leicht zwischen diesen
Begrenzungslfächen hindurchgleiten kann. Auf diese Weise wird
eine Zwangssteuerung des Taststiftes erzielt und aus der
drehenden Bewegung der Welle eine hin- und hergehende
Hubbewegung des Kolbens abgeleitet. Die im Gehäuse bzw. im
linear hin- und herbewegbaren Element vorgesehenen Nuten sind
jedoch ausschließlich wendelförmig ausgebildet.
Aus der AT 167 780 ist ein Getriebe zur Umsetzung einer hin-
und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung bekannt. Hierzu
wird über eine verschiebbare, jedoch undrehbar geführte Mutter
eine steilgängige Schraubenspindel bei ihrer Hin- und
Herbewegung in abwechselnd entgegengesetzte Drehung versetzt.
Um mit einem solchen Getriebe eine kontinuierliche Drehung zu
erhalten, ist es erforderlich, die Schraubenspindel abwech
selnd mit dem Abtrieb zu kuppeln und beim Wechseln der
Drehrichtung zu entkuppeln. Zwei Schraubenspindeln sind
parallel zueinander vorgesehen, die in begrenztem Maße axial
verschieblich gelagert sind, wobei die bei jedem Hubwechsel
eintretende Axialverschiebung zum Ein- bzw. Ausrücken einer
jeweils zwischen der Schraubenspindel und dem Abtrieb
vorgesehenen Kupplung verwendet wird. Die in einem Zylinder
geführten Muttern werden über ein Druckmedium angetrieben und
versetzen die Schraubenspindel in Drehung, da sie selbst über
in Längsnuten der Zylinder eingreifende Warzen gegen Drehung
gesichert sind. Mit dem Abtrieb ist über die Kupplung jeweils
nur eine Schraubenspindel verbunden, während beide Schrauben
spindeln auf ihre gegenüberliegenden Seite über ein Zahnrad
getriebe derart verbunden sind, daß bei einer Drehung der mit
dem Abtrieb verbundenen Schraubenspindel die jeweils andere
Schraubenspindel derart mitgedreht wird, daß sich die Mutter
entlang der anderen Schraubenspindel in ihre Ursprungsposition
zurück bewegt. Ist die Mutter der mit dem Abtrieb in Eingriff
stehenden Schraubenspindel an ihrer Endposition angelangt, so
wird diese Schraubenspindel von dem Abtrieb abgekoppelt und
statt dessen die andere Schraubenspindel angekoppelt, um die
Abtriebswelle weiterzudrehen und die Mutter der ersten
Schraubenspindel zurückzuziehen. Auf diese Weise wird ein
gleichsinniger Antrieb der Abtriebswelle abwechselnd durch
beide Schraubenspindeln erreicht. Es handelt sich hierbei
jedoch um ein kontinuierlich arbeitendes Getriebe und nicht
um einen Schrittantrieb, wie er mit der Erfindung angestrebt
wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine wahlweise Vorwärts- und
Rückwärtsdrehung in beliebigen Schritten (Winkel) zu er
möglichen, wobei eine stabile und gleichmäßige schrittweise
Drehung der Ausgangswelle in der gewünschten Richtung erreicht
wird.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch die
Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 5 gelöst.
Bei einem oben beschriebenen Schrittantrieb gemäß der
Erfindung kann der durch die geneigten Nuten der umlaufenden
Nut beim axialen Bewegen der linear hin- und herbewegbaren
Elemente erzeugte Drehwinkel variiert werden. Oder anderer
seits kann die Umfangslänge der sich in Umfangsrichtung in der
in jedes der linear hin- und herbewegbaren Elemente einge
schnittenen Umfangsnut erstreckenden Nuten so eingestellt
werden, daß sie dem Drehwinkel entspricht, der durch die
geneigten Nuten zwischen den linear hin- und herbewegbaren und
den Drehelementen erzeugt wird, wenn sich das andere hin- und
herbewegbare Element axial bewegt. Wird eine Nut ähnlich der
umlaufenden Nut in das Element geschnitten, das mit den linear
hin- und herbewegbaren Elementen gekoppelt ist, können Kugeln
in die gegenüberliegenden Nuten eingesetzt werden, um dieselbe
Funktion auszuführen, wie die oben beschriebenen Vorsprünge.
Die Kugeln werden dann zwischen den gegenüberliegenden Nuten
mit Hilfe von Haltern gehalten.
Ein anderer Schrittantrieb gemäß der Erfindung weist eine
Bewegungsumsetzungseinheit auf, die ein zylindrisches Gehäuse
mit einem axial bewegbaren linear hin- und hergehenden Element
enthält, durch welches ein Drehelement durchgeführt ist, wobei
eine Ausgangswelle sich von dort aus dem Gehäuse vorstehend
erstreckt. Mehrere Bewegungsumsetzungseinheiten sind hinter
einander angeordnet, wobei deren Ausgangswellen über Drehüber
tragungsmechanismen drehbar miteinander verbunden sind.
Entweder das Gehäuse und die linear hin- und herbeweglichen
Elemente oder die linear hin- und herbeweglichen Elemente und
das Drehelement jedes der Bewegungsumsetzungseinheiten weist
eine endlos zick-zack umlaufende Nut auf, die aus einer An
zahl von relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegenge
setzter Richtung geneigten Nuten besteht, die miteinander an
ihren beiden Enden über sich in Umfangsrichtung erstreckende
Nuten verbunden sind. Das jeweils andere weist Vorsprünge
auf, die in die Umfangsnut passen. Die Umfangslänge jeder der
sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten an jeder Bewe
gungsumsetzungseinheit entspricht der Summe der Drehwinkel,
die durch die geneigten Nuten erzeugt werden, wenn sich das
andere linear hin- und herbewegliche Element axial bewegt.
Die linear hin- und herbeweglichen Elemente, das Drehelement
und das Gehäuse, die weder die Umfangsnut noch die Vorsprünge
aufweisen, sind über Kupplungen verbunden, die die Axialbewe
gung der verbundenen Elemente gestatten, während sie deren
Drehung verhindern.
Die Rotationsübertragungsmechanismen, die die Ausgangswellen
der Bewegungsumsetzungseinheiten miteinander verbinden, kön
nen so ausgebildet sein, daß sie ein bestimmtes Winkelge
schwindigkeitsverhältnis zwischen den dadurch verbundenen
Ausgangswellen schaffen.
Ein Multiplex-Schrittantrieb kann dadurch erreicht werden,
daß ein zweiter Schrittantrieb außerhalb eines ersten
Schrittantriebs vorgesehen ist, der mehrere oben beschriebene
koaxial angeordnete linear hin- und herbewegbare Elemente
aufweist. Der zweite Schrittantrieb umfaßt mehrere linear
hin- und herbewegliche Elemente, die um das Gehäuse des er
sten Schrittantriebs, der als ein Rotationselement dient,
angeordnet sind. Die wahlweise Bewegung der linear hin- und
herbeweglichen Elemente sorgt für eine schrittweise Vorwärts-
oder Rückwärtsdrehbewegung.
Ein Hydraulikzylinder zum axialen Antreiben der linear hin-
und herbeweglichen Elemente kann als das Gehäuse der Schritt
antriebe gemäß der Erfindung verwendet werden. Dann wirkt
jedes der linear hin- und herbeweglichen Elemente als ein
Kolben, der sich unter der Wirkung von auf seine Endfläche
wirkendem Fluiddruck bewegt.
Ein Schrittantrieb gemäß der Erfindung besteht im wesentli
chen aus einem Gehäuse und mehreren linear hin- und herbe
weglichen Elementen, die unabhängig axial bewegt werden kön
nen. Ein Element des Gehäuses und der linear hin- und herbe
weglichen Elemente oder der linear hin- und herbeweglichen
Elemente und eines dadurch durchgeführten Drehelement weist
eine in seine Umfangsfläche eingeschnittene umlaufende Nut
mit geneigten Nuten und sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Nuten auf, während das andere Element Vorsprünge aufweist,
die in die Umfangsnut passen.
Wenn eines der linear hin- und herbeweglichen Elemente dieses
Schrittantriebs axial bewegt wird, bewegen sich die Vorsprün
ge von einem Ende der geneigten Nuten zu deren anderem Ende,
wodurch sich das Drehelement um einen Winkel dreht, der durch
die geneigten Nuten erzeugt wird, und wobei seine Drehbewe
gung auf die Ausgangswelle übertragen wird. Dann bewegen sich
die Vorsprünge weiter von einem Ende der sich in Umfangs
richtung erstreckenden Nuten zu deren anderem Ende.
Wird das andere linear hin- und herbewegliche Element bewegt,
bewegen sich die dazu entsprechenden Vorsprünge ähnlich ent
lang der geneigten Nuten, wodurch das Drehelement sich in
dieselbe Richtung um einen dadurch definierten Winkel dreht.
Wenn das zuerst angetriebene linear hin- und herbewegliche
Element in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, wird
die Drehung der Ausgangswelle umgekehrt.
Somit kann die Drehbewegung der wahlweise angetriebenen meh
reren linear hin- und herbeweglichen Elemente in eine
schrittweise Vorwärts- oder Rückwärtsdrehbewegung um einen
festgelegten Winkel umgesetzt werden. Bewegt man sich entlang
einer kontinuierlich umlaufenden Nut, so bewegen sich die
Vorsprünge unfehlbar von einer geneigten Nut zu einer anderen,
wodurch das Erreichen einer gleichmäßigen und stabilen Drehung
der Ausgangswelle in die gewünschte Richtung gewährleistet
wird.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt einer ersten Aus
führungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine abgewickelte Darstellung des Musters der in
die Oberfläche der linear hin- und herbeweglichen
Elemente der ersten Ausführungsform eingeschnitte
nen umlaufenden Nuten,
Fig. 3A bis 3D eine Darstellung der Funktion der ersten Aus
führungsform,
Fig. 4 eine abgewickelte Darstellung einer Modifikation
der umlaufenden Nut in der Oberfläche des linear
hin- und herbeweglichen Element der ersten Aus
führungsform,
Fig. 5 eine abgewickelte Darstellung einer anderen Modifi
kation der umlaufenden Nut der ersten Ausführungs
form,
Fig. 6 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 7 eine abgewickelte Darstellung des Musters der um
laufenden Nuten der zweiten Ausführungsform,
Fig. 8 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 9 eine abgewickelte Darstellung des Musters der um
laufenden Nuten der dritten Ausführungsform, mit
begleitenden Diagrammen, die das Betriebsprogramm
erläutern,
Fig. 10 einen Querschnitt einer vierten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 11 eine abgewickelte Darstellung des Musters der um
laufenden Nuten der vierten Ausführungsform,
Fig. 12 einen Querschnitt einer fünften Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 13 eine abgewickelte Darstellung der Oberfläche des
Drehelements und des Musters der umlaufenden Nuten
in dem inneren Gehäuse der fünften Ausführungsform,
Fig. 14A bis 14E eine Darstellung der Funktion der fünften Ausfüh
rungform,
Fig. 15 einen vertikalen Querschnitt einer sechsten Aus
führungsform der Erfindung,
Fig. 16 einen Querschnitt einer in dem Gehäuse der sechsten
Ausführungsform angeordneten Schlitzhülse,
Fig. 17 einen Querschnitt einer siebten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 18 eine abgewickelte Darstellung des Musters der um
laufenden Nuten des inneren Schrittantriebs der
siebten Ausführungsform, und
Fig. 19 eine abgewickelte Darstellung des Musters der um
laufenden Nuten des zweiten Schrittantriebs der
siebten Ausführungsform.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungs
form der Schrittantriebe gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Schrittantrieb setzt die Axialbewegung zweier linear hin-
und herbeweglicher Elemente in eine Drehbewegung um, wobei
eine Drehbewegung um einen Winkel, der der Anzahl von Hüben
der linear hin- und herbeweglichen Elemente entspricht, über
eine Ausgangswelle ausgegeben wird, die mit einem durch die
hin- und herbeweglichen Elemente durchgeführten Drehelement
3 verbunden ist. Ein zylindrisches Gehäuse 1 enthält zwei
gleitend koaxial linear hin- und herbewegliche Elemente 2A und
2B, die unabhängig in Richtung ihrer Achse angetrieben werden
können. Ein gemeinsames Drehelement 3, das drehbar von Lagern
5 und 6 gehalten wird, ist durch die linear hin- und herbe
weglichen Elemente durchgeführt, wobei eine damit verbundene
Ausgangswelle 4 aus dem Gehäuse 1 hervorsteht.
Das Gehäuse 1, dessen beiden Enden hermetisch abgedichtet
sind, ist über eine Trennplatte 7, die an dem Drehelement 3
befestigt ist und in luftdichtem Kontakt mit der inneren Wand
des Gehäuses 1 gehalten wird, in zwei unabhängige, als Zylin
der dienende Fluiddruckkammern unterteilt. Die linear hin-
und herbeweglichen Elemente 2A und 2B dienen als Kolben, die
hermetisch abgedichtet entlang der Innenwand des Gehäuses 1
und der Umfangsfläche des Drehelements 3 gleiten. Der Fluid
druck (Pneumatikdruck oder Öldruck), der durch Öffnungen 10
und 11 an beiden Enden des Gehäuses 1 zugeführt wird, wirkt
auf die äußere Endfläche jedes Kolbens, um ihn nach innen zu
bewegen, während der durch die Öffnungen 12 und 13 in der
Mitte des Gehäuses 1 aufgebrachte Fluiddruck auf die innere
Endfläche jedes Kolbens wirkt, um ihn nach außen zu bewegen.
Anstelle der gerade beschriebenen Hydraulikantriebszylinder
kann auch ein Solenoid oder anderes mechanisches Antriebs
mittel an den linear hin- und herbeweglichen Elementen 2A und
28 angeschlossen sein. Dasselbe trifft auf alle anderen spä
ter beschrieben Ausführungsformen zu, die Hydraulikzylinder
einsetzen.
Die linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B und das
Drehelement 3 sind miteinander über Kupplungsmittel verbun
den, welche die Drehbewegung der einzelnen Elemente aufein
ander übertragen, während sie ihre freie axiale Bewegung
gestatten. Ein Beispiel dieser Kupplungsmittel umfaßt eine
Anzahl von sich axial erstreckenden vorspringenden Stegen 8A
und 88, die an der Umfangsfläche des Drehelementes 3 erhaben
ausgebildet sind, und eine entsprechende Anzahl von Nuten,
die in die Oberfläche der linear hin- und herbeweglichen
Elemente 2A und 2B eingeschnitten sind, um die Stege darin
aufzunehmen. Die Stege und Nuten sind gleitend miteinander
verkeilt. Diese Kupplungsmittel sind jedoch nicht einge
schränkt auf Keile. Sie können auch aus einer axialen Nut
bestehen, die entweder in die linear hin- und herbeweglichen
Elemente 2A und 2B oder das Drehelement 3 eingeschnitten
sind, und einem an dem jeweils anderen Element angeordneten
Vorsprung, der in die axiale Nut paßt. Andererseits kann die
Kupplung auch durch Einsetzen eines Gleitschlüssels erreicht
werden, der zwischen die deformierten Gleitflächen der linear
hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B und das Drehele
ment 3 eingesetzt ist.
Endlos zickzackförmig umlaufende Nuten 15A und 15B sind in
der Oberfläche der in dem Gehäuse 1 aufgenommenen linear hin-
und herbeweglichen Elemente 2A und 2B vorgesehen. Wie in Fig.
2 dargestellt, bestehen die umlaufenden Nuten 15A und 15B aus
einer Anzahl von Nuten 16A und 16B, die relativ zu dem Gene
rator abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen geneigt
sind, und aus sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17A
und 17B, die die angrenzenden geneigten Nuten an deren beiden
Enden verbinden.
An der Innenwand des Gehäuses 1 sind erhabene Vorsprünge 18A
und 18B vorgesehen, die dazu angepaßt sind, in die umlaufen
den Nuten 15A und 15B, die in die Außenfläche der linear hin-
und herbeweglichen Elemente 2A und 2B eingeschnitten sind,
eingesetzt zu werden.
Die dargestellten Vorsprünge 18A und 18B sind nach innen
vorspringende Stifte, die in das Gehäuse 1 eingesetzt sind.
Nockenstößel oder Kugeln, die in den im Gehäuse 1 vorgesehe
nen Öffnungen gehalten sind, können ebenfalls anstelle der
Stifte vorgesehen sein. Dasselbe trifft selbstverständlich
für alle anderen Ausführungsformen ähnlicher Konstruktion zu,
wie sie später beschrieben werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die umlaufenden
Nuten 15A und 15B in die Oberfläche der linear hin- und her
beweglichen Elemente 2A und 2B eingeschnitten, und die da
hineinpassenden Vorsprünge 18A und 18B werden durch das Ge
häuse 1 gehalten. Statt dessen können die umlaufenden Nuten
15A und 15B auch in die Innenwand des Gehäuses 1 eingeschnit
ten sein und die Vorsprünge 18A und 18B können durch die
linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B gehalten
werden.
Die Umfangslänge der sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Nuten 17A und 17B der umlaufenden Nuten 15A und 15B auf den
linear hin- und herbeweglichen Elementen 2A und 2B entspre
chen dem Drehwinkel, der durch die linear hin- und herbe
weglichen Element 2B und 2A über die geneigten Nuten 16B und
16A erzeugt wird, wenn sich die linear hin- und herbewegli
chen Element 2B und 2A axial bewegen. Bewegt sich bspw. das
linear hin- und herbewegliche Element 2A axial, so wird der
Drehwinkel, den die geneigten Nuten 16A darauf aufbringen,
gleichgroß dem Drehwinkel, der durch die Umfangslänge der
sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17B in der ent
sprechenden Position des linear hin- und herbeweglichen Ele
ments 2B erzeugt wird.
Daher werden die geneigten und sich in Umfangsrichtung er
streckenden Nuten 16A und 17B sowie 16B und 17A der Umfangs
nuten 15A und 15B auf den linear hin- und herbeweglichen
Elementen 2A und 2B in der entsprechenden Position innerhalb
desselben Winkelbereiches um den Umfang der linear hin- und
herbeweglichen Elemente 2A und 2B vorgesehen.
Wird unter Druck stehendes Fluid von der Öffnung 10 des eben
beschriebenen Schrittantriebs zugeführt, so bewegt sich das
linear bewegliche Element 2A von dem linken Ende in Fig. 1
nach rechts. Die Vorsprünge 18A bewegen ihre Position von dem
rechten Ende der geneigten Nuten 16A zu deren linkem Ende in
Fig. 2 (als Folge der Bewegung der geneigten Nuten 16A). Dann
dreht sich das linear hin- und herbewegliche Element 2A um
einen Winkel (22,5°), der durch die geneigten Nuten 16A er
zeugt wird, während sich die Vorsprünge 18B von einem Ende
der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17B der Um
fangsnut 15B auf dem linear hin- und herbeweglichen Element
2B zu dessen anderem Ende bewegen. Selbstverständlich wird
die Drehung des linear hin- und herbeweglichen Elements 2A
auf das Drehelement 3 übertragen.
Die Fig. 3A und 3B zeigen den Zustand des linear hin- und
herbeweglichen Elements 2A vor und nach der Bewegung. Zur
Vereinfachung sind die umlaufenden Nuten in Fig. 3 lediglich
durch ihre Mittellinie angedeutet. Dasselbe trifft zu für
andere ähnliche Darstellungen, auf die später Bezug genommen
wird.
Wenn von der Öffnung 11 zugeführtes unter Druck stehendes
Fluid das linear hin- und herbewegliche Element 2B von der in
Fig. 1 dargestellten Position nach links bewegt, so ergibt
sich ein Zustand, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Die Vor
sprünge 18B bewegen sich entlang der geneigten Nuten 16B, um
eine Drehung des linear hin- und herbeweglichen Elements 2B
in derselben Richtung wie oben dargestellt um einen Winkel
(22,5°) zu bewirken, der durch die Kontur der Nuten erzeugt
wird. Dann wird die Drehung auf das Drehelement 3 übertragen
und über die Ausgangswelle 4 ausgegeben. In der Zwischenzeit
bewegen sich die Vorsprünge 18A von einem Ende der sich in
Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17A der Umfangsnut 15A
auf dem linear hin- und herbeweglichen Element 2A zu deren
anderem Ende.
Nach Ablassen des zuvor durch die Öffnung 10 zugeführten
unter Druck stehenden Fluids, wird unter Druck stehendes
Fluid von der Öffnung 12 zugeführt, um das linear hin- und
herbewegliche Element 2A zu dem linken Ende in Fig. 1 zu
bewegen, wodurch der Zustand von Fig. 3C in den in Fig. 3D
dargestellten geändert wird. Die Vorsprünge 18A bewegen sich
entlang der geneigten Nuten 16A, um das linear hin- und her
bewegliche Element 2A in dieselbe Richtung um einen Winkel
(22,5°) zu drehen, der durch die Kontur der Nuten erzeugt
wird. Dann wird die Drehung auf das Drehelement 3 übertragen
und über die Ausgangswelle 4 ausgegeben. In der Zwischenzeit
bewegen sich die Vorsprünge 18B von einem Ende der sich in
Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17B der umlaufenden Nut
15B auf dem linear hin- und herbeweglichen Element 2B zu
deren anderem Ende. Nach Ablassen der zuvor über die Öffnung
11 zugeführten unter Druck stehenden Fluids wird unter Druck
stehendes Fluid von der Öffnung 13 zugeführt, um das linear
hin- und herbewegliche Element 2B zu der rechten Seite in
Fig. 1 zu bewegen, wobei sich die Vorsprünge 18B entlang der
geneigten Nuten 16B bewegen. Dadurch wird der Zustand von
Fig. 3D in einen Zustand geändert, der ähnlich dem in Fig. 3D
ist, bis auf die Tatsache, daß sich das linear bewegliche
Element 2B um einen Winkel von 90° vorwärts gedreht hat. In
der Zwischenzeit bewegen sich selbstverständlich die Vor
sprünge 18A von einem Ende der sich in Umfangsrichtung er
streckenden Nuten 17A auf dem linear hin- und herbeweglichen
Element 2A zu deren anderem Ende.
Somit wird die axiale Bewegung des ausgewählten linear hin-
und herbeweglichen Elements 2A oder 2B in die Drehbewegung
des Drehelements 3 umgesetzt, das dann zuverlässig um einen
gewünschten Winkel vorwärts oder rückwärts gedreht wird. Die
beiden linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B
nehmen vier unterschiedliche Positionsanordnungen, die in den
Fig. 3A bis 3D dargestellt sind, an. In jedem dieser Zustände
können die linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B
in jeder Richtung bewegt werden. Die Bewegung eines der line
ar hin- und herbeweglichen Elemente 2A oder 2B bewirkt eine
Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Ausgangswelle 4.
Werden die linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B
bspw. in der der in Fig. 3 dargestellten entgegengesetzten
Reihenfolge bewegt, so wird die Ausgangswelle 4 in entgegen
gesetzter Richtung um einen gewünschten Winkel gedreht. Außer
dem kann die Drehung umgekehrt werden, in dem die Richtung
der Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemente an
jedem gewünschten Zwischenpunkt umgekehrt wird.
Die präzise Bewegung der Vorsprünge 18A und 18B in den um
laufenden Nuten 15A und 15B des Schrittantriebs ermöglicht
der Ausgangswelle 4 immer, sich schrittweise stabil und
gleichmäßig in der gewünschten Richtung zu drehen.
Werden die linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B
schrittweise bewegt und erreichen die Vorsprünge 18A und 18b
die Punkte, an denen die geneigten Nuten 16A und 16B die sich
in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17A und 17B schneiden,
so behindern die Vorsprünge 18A und 18b, die an einem Ende
der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17A und 17B
angeordnet sind, die Drehung der linear hin- und herbewegli
chen Elemente 2A und 2B in jeder Richtung, wie sich aus Fig.
2 ergibt. Dies verhindert eine Drehung der Ausgangswelle 4
selbst bei Überlast, so daß ein großes Haltedrehmoment aufge
bracht werden kann.
Die Stellung der linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A
und 2B des oben beschriebenen Schrittantriebs kann auf eine
der üblicherweise verwendeten Methoden festgestellt werden,
bspw. mittels eines außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten
magnetischen Sensors, der einen an den linear hin- und herbe
weglichen Elementen 2A und 2b befestigten Magneten fest
stellt. Ein an der Ausgangswelle 4 befestigter Drehgeber
ermittelt ihren Drehwinkel. Über diese Einrichtungen kann die
Vollständigkeit der Bewegung und andere Betriebsbedingungen
auf einfache Weise überprüft werden.
Der eben beschriebenen Schrittantrieb rotiert die Ausgangs
welle 4 immer um einen bestimmten Winkel (22.5°) entweder
vorwärts oder rückwärts, indem er die linear hin- und herbe
weglichen Elemente 2A und 2B bewegt. Der Drehwinkel der line
ar hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B bei jedem
Schritt kann jedoch nach Wunsch variiert werden, um besondere
Betriebsbedingungen zu erfüllen, indem der Winkel der geneig
ten Nuten 16A und 16B der umlaufenden Nuten 15A und 15B ein
gestellt wird.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel, das zwei Drehwinkel vorsieht; die
Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A bzw.
2B schafft einen Drehwinkel von 30 bzw. 15 Grad. Diese Dreh
winkel werden durch Neigung der Nuten 15A und 15B um einen
Winkel von nicht mehr als 30 bzw. 15 Grad erreicht.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel, das drei Drehwinkel von
15, 30 und 60 Grad vorsieht. Bei diesem Beispiel ist der
axiale Hub des linear hin- und herbeweglichen Elements 2B
größer als der des linear hin- und herbeweglichen Elements
2A. Diese Anordnung, die für Anwendungen geeignet ist, die
viele verschiedene Drehwinkel erfordern, kann erreicht wer
den, in dem einfach die Kontur der umlaufenden Nuten 15A und
15B geändert wird.
Die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17A und 17b
müssen eine solche Länge aufweisen, die es erlaubt, daß, wenn
die Bewegung eines der linear hin- und herbeweglichen Elemen
te 2A oder 2B das Drehelement 3 dreht, das andere Element 2B
oder 2A sich um denselben Winkel dreht. Der durch die genei
gen Nuten 16A und 16B erteilte Drehwinkel kann wie gewünscht
ausgewählt werden, solange die obengenannte Beziehung auf
rechterhalten bleibt.
Obwohl das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel zwei
linear hin- und herbewegliche Elemente 2A und 2B aufweist,
können auch mehr als zwei linear hin- und herbewegliche Ele
mente koaxial vorgesehen sein.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der
Erfindung mit drei linear hin- und herbeweglichen Elementen
22A, 22B und 22C. Eine Ausgangswelle 24 wird schrittweise
vorwärts oder rückwärts gedreht, indem wahlweise die Elemen
te 22A, 22B oder 22C hin- und herbewegt werden.
Bei der ersten Ausführungsform sind die umlaufenden Nuten 15A
und 15B in die Oberfläche entweder des Gehäuses 1 oder der
linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B einge
schnitten und die Vorsprünge 18A und 18B erheben sich von der
Oberfläche des jeweils anderen Teils. Die umlaufenden Nuten
und Vorsprünge können aber auch an den linear hin- und herbe
weglichen Elementen 2A und 2B und dem Drehelement 3 vorgese
hen sein. Dann weisen entweder die linear hin- und herbe
weglichen Elemente 2A und 2B oder das gemeinsame Drehelement
3, das in dem Gehäuse 1 aufgenommen ist, die umlaufenden
Nuten eingeschnitten in ihre Umfangsfläche auf, während das
andere die Vorsprünge hält, die in die umlaufenden Nuten
passen. Das Gehäuse und die linear hin- und herbeweglichen
Elemente werden durch solche Kupplungsmittel verbunden, die
die Drehung von beiden verhindern, während sie ihre freie
axiale Bewegung ermöglichen.
Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten zweiten Ausfüh
rungsform sind die umlaufenden Nuten und die hineinpassenden
Vorsprünge zwischen den linear hin- und herbeweglichen Ele
menten 22A, 22B und 22C und dem Drehelement 23 vorgesehen.
Dieselbe Anordnung ist nicht nur auf die erste Ausführungs
form sondern auch auf die später beschriebenen weiteren Aus
führungsformen anwendbar.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte zweite Ausführungsform
umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 21, das drei linear hin- und
herbewegliche Elemente 22A, 22B und 22C enthält, die unabhän
gig und koaxial gleitend vorgesehen sind. Ein gemeinsames
Drehelement 23, das drehbar durch Lager 25 und 26 gehalten
wird, ist durch die linear hin- und herbeweglichen Elemente
22A, 22B und 22C hindurchgeführt, wobei eine Ausgangswelle 24
axial aus dem Gehäuse 21 hervorsteht.
Das Gehäuse 21, dessen beide Enden hermetisch abgedichtet
sind, ist über Trennwände 27A und 27B, durch welche das Dreh
element 23 hermetisch abgedichtet durchgeführt ist, in drei
unabhängige Fluiddruckkammern, die als Zylinder dienen, un
terteilt. Die linear hin- und herbeweglichen Elemente 22A,
22B und 22C dienen als Kolben, die hermetisch abgedichtet
entlang der inneren Wand des Gehäuses 21 und der Umfangsfläche
des Drehelements 23 gleiten. Der Fluiddruck (Pneumatikdruck
oder Öldruck), der durch Öffnungen 30A bis 30C und 31a bis
31C an beiden Enden des Gehäuses 21 zugeführt wird, wirkt auf
die äußere Endfläche jedes Kolbens, um diesen vor und zurück
zu bewegen.
Das Drehelement 23 hat an seiner den linear hin- und herbe
weglichen Elemente 22A, 22B und 22C gegenüberliegenden Ober
fläche endlos zick-zack umlaufende Nuten 35A, 35B und 35C,
die aus einer Anzahl von Nuten 36A, 36B und 36C, die relativ
zu dem Generator abwechselnd in gegengesetzte Richtungen
geneigt sind, und sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten
37A, 37B, 37C bestehen, die die angrenzenden geneigten Nuten
an deren beiden Enden verbinden.
Durch die linear hin- und herbeweglichen Elemente 22A, 22B,
22C sind Stifte durchgeführt, die Vorsprünge 38A, 38B und 38C
bilden, deren Spitzen so angepaßt sind, daß sie in die um
laufenden Nuten 35A, 35B und 35C passen. Die äußeren Enden
der Stifte sind in Nuten 28A, 28B und 28C eingesetzt, die
sich in Richtung des Generators eingeschnitten in die Innen
wand des Gehäuses 1 erstrecken, und führen die Axialbewegung
der linear hin- und herbeweglichen Elemente 22A, 22B und 22C.
Wie bereits beschrieben, können diese Stifte durch Kugeln
oder andere ähnliche Mittel ersetzt werden, die in Öffnungen
eingesetzt sind, die in der inneren und/oder äußeren Ober
fläche der linear hin- und herbeweglichen Elemente 22A, 22B
und 22C vorgesehen sind.
Wie sich aus Fig. 7 ergibt, entspricht die Umfangslänge der
sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 37A, 37B und 37C
der umlaufenden Nuten 35A, 35B und 35C auf den linear hin-
und herbeweglichen Elementen 22A, 22B und 22C dem Drehwinkel,
der über die geneigten Nuten auf den anderen linear hin- und
herbeweglichen Elementen auf jedes linear hin- und herbe
wegliche Element übertragen wird, wenn die anderen linear
hin- und herbeweglichen Elementen sich axial bewegen. Bspw.
entspricht die Umfangslänge der sich in Umfangsrichtung er
streckenden Nuten 37A der umlaufenden Nut 35A auf dem linear
hin- und herbeweglichen Element 22A der Summe der Drehwinkel,
die die geneigten Nuten 36B und 36C auf die linear hin- und
herbeweglichen Elemente 22B und 22C übertragen, wenn diese
sich axial bewegen.
Die Position der geneigten Nuten 36A, 36B und 36C der um
laufenden Nuten 35A, 35B und 35C auf den linear hin- und
herbeweglichen Element 22A, 22B und 22C entspricht individu
ell der Position der sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Nuten der umlaufenden Nuten auf anderen linear hin- und her
beweglichen Elementen.
Bei dieser zweiten Ausführungsform wird wie bei der ersten
Ausführungsform unter Druck stehendes Fluid von einer der
Öffnungen, die aus 30A bis 30C oder 31A bis 31C ausgewählt
werden, zugeführt, um eines der linear hin- und herbewegli
chen Elemente 22A, 22B und 22C axial zu bewegen, wobei die
erzeugte Axialbewegung das Drehelement dreht.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Zustand behindert der Vor
spung 38C auf dem linear hin- und herbeweglichen Element 22C,
das in der Mitte der sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Nut 37C der umlaufenden Nut 35C auf dem Drehelement 23 an
geordnet ist, die Axialbewegung des linear hin- und herbe
weglichen Elements 22C. Dadurch dreht die Bewegung jedes der
linear hin- und herbeweglichen Elemente 22A und 22B das Dreh
element 23 vorwärts oder rückwärts.
Wird bspw. die Neigung der geneigten Nuten der umlaufenden
Nuten bei der ersten Ausführungsform verringert, um den Dreh
winkel, der durch die Linearbewegung der linear hin- und
herbeweglichen Element erzeugt wird, zu verringern, so werden
aneinander angrenzende geneigte Nuten zu nahe aneinander
kommen, als daß die sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Nuten vorgesehen werden könnten, die für ein Erreichen einer
gleichmäßigen Bewegung notwendig sind. Die Anordnung vieler
linear hin- und herbeweglicher Elemente auf einer gemeinsamen
Achse ermöglicht eine Streuung der geneigten Nuten darüber,
wodurch das Problem der zu nahe beieinanderliegenden geneig
ten Nuten beseitigt wird.
Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform teilen die
Trennwände 27A und 27B, durch die das Drehelement 23 herme
tisch abgedichtet hindurchtritt, den Raum innerhalb des Ge
häuses 21 in drei Zylinderkammern. Die Trennwände können
jedoch auch weggelassen werden, wenn der Luftdruck geeignet
gesteuert wird.
Eine in Fig. 8 dargestellte dritte Ausführungsform der Erfin
dung weist keine Trennwände auf. Da sie der zweiten Ausfüh
rungsform im wesentlichen ähnlich ist, bis auf die Tatsache,
daß Trennwände fehlen und daß Öffnungen 41 bis 44 vorgesehen
sind, durch die unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird,
werden denen der zweiten Ausführungsform ähnliche oder ent
sprechende Teile mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. Die
abgewickelten Darstellungen der umlaufenden Nuten in Fig. 9
sind ebenfalls denen der zweiten Ausführungsform ähnlich.
Das Gehäuse 21 weist eine Öffnung 41 auf, die unter Druck
stehendes Fluid der äußeren Endfläche des linear hin- und
herbeweglichen Elements 22A zuführt, eine Öffnung 42, die
unter Druck stehendes Fluid den gegenüberliegenden Endflächen
der linear hin- und herbeweglichen Elemente 22A und 22B zu
führt, eine Öffnung 43, die unter Druck stehendes Fluid zu
den gegenüberliegenden Endflächen der linear hin- und herbe
weglichen Elemente 22B und 22C zuführt, und eine Öffnung 44,
die unter Druck stehendes Fluid der äußeren Endfläche des
linear hin- und herbeweglichen Elements 22C zuführt.
Unter Druck stehende Fluide werden durch die einzelnen Öff
nungen der dritten Ausführungsform entsprechend den Vorwärts-
und Rückwärts-Drehprogrammen zugeführt und abgeführt, die auf
beiden Seiten der abgewickelten Darstellung in Fig. 9 dar
gestellt sind (die dicken Linien zeigen die Zeit an, während
der unter Druck stehende Fluide zugeführt werden). Die Posi
tion der Vorsprünge 38A, 38B und 38C in Fig. 9 entspricht dem
in Fig. 8 dargestellten Zustand, wenn die linear hin- und
herbeweglichen Elemente 22A, 22B und 22C bewegt werden. Die
Vorwärts- und Rückwärts-Drehprogramme auf beiden Seiten der
abgerollten Darstellung zeigen das Timing der Fluidzufuhr und
-abfuhr durch die Öffnung 41 bis 44, wodurch die Vorsprünge
38A, 38B und 38C sich entlang der umlaufenden Nuten 35A, 35B
und 35C in Fig. 9 bewegen.
Wenn die Vorsprünge 38A, 38B und 38C sich bspw. in der in der
abgerollten Darstellung gemäß Fig. 4 gezeigten Position be
finden, so ist die Öffnung 42 durch die unter Druck stehendes
Fluid zugeführt wurde zur Atmosphäre offen, während die Zu
fuhr von unter Druck stehendem Fluid durch die Öffnung 43
weitergeht. Dadurch bewegt sich das linear hin- und herbe
wegliche Element 22A nach links, während sich die linear hin-
und herbeweglichen Elemente 22B und 22C, wie in Fig. 8 dar
gestellt, nach rechts bewegen. Obwohl unter Druck stehendes
Fluid durch die Öffnung 43 zugeführt wurde, verblieb das
linear hin- und herbewegliche Element 22B am rechten Ende,
ohne sich nach links zu bewegen, weil der Vorsprung 38B in
der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nut 37B war. Tritt
jedoch der Vorsprung 38B in die geneigte Nut 36B ein, so
bewegt sich das linear hin- und herbewegliche Element 22B
nach links, um den Vorsprung 38B entlang der geneigten Nut
36b zu bewegen, wodurch das Drehelement 23 um einen Winkel
von 30° gedreht wird. Schreitet das Betriebsprogramm einen
Schritt weiter, so wird die Öffnung 43, durch die unter Druck
stehendes Fluid zugeführt wurde, zur Atmosphäre hin geöffnet,
während unter Druck stehendes Fluid durch die Öffnung 44
zugeführt wird. Dann bewegt sich das linear hin- und herbe
wegliche Element 22C nach links, um das Drehelement 23 vor
wärts zu drehen. Schreitet das Betriebsprogramm einen weite
ren Schritt vor, so wird unter Druck stehendes Fluid durch
die Öffnung 41 zugeführt, um das linear hin- und herbewegli
che Element 22A nach rechts zu bewegen. Das Betriebsprogramm
bewegt durch denselben Prozeß das hin- und herbewegliche
Element weiter. Die Drehung des Drehelements 23 kann umge
kehrt werden, indem man das Umkehrprogramm verwendet.
Diese beiden oder mehrere linear hin- und herbewegliche Ele
mente, die bei dem oben beschriebenen Schrittantrieb auf
einer gemeinsamen Achse befestigt sind, können auch parallel
oder auf verschiedenen Achsen angeordnet sein.
Fig. 10 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung,
wobei die linear hin- und herbeweglichen Elemente und das
Drehelement parallel angeordnet sind. Ein Paar von Bewegungs
umkehrungseinheiten 50A und 50B umfaßt zylindrische Gehäuse
51A und 51B, die axial gleitende hin- und herbewegliche Ele
mente 52A und 52B enthalten, durch welche Drehelemente 53A
und 53B hindurchgeführt sind, wobei Ausgangswellen 54A und
54B aus den Gehäusen 51A und 51B vorspringen. Die Bewegungs
umkehreinheiten 50A und 50B und die Ausgangswellen 54A und
54B sind miteinander über einen Rotationsübertragungsmecha
nismus 59 verbunden. Die Gehäuse 51A und 51B, die bei der
beschriebenen Ausführungsform eine einstückige Einheit bil
den, können auch als getrennte Einheiten ausgebildet sein.
Die Bewegungsumkehreinheiten müssen auch nicht zwei sein.
Mehr als zwei Einheiten, deren Ausgangswellen miteinander
über einen Rotationsübertragungsmechanismus verbunden sind,
können ebenfalls verwendet werden.
Wie auf vereinfachte Weise dargestellt ist, weisen entweder
die Gehäuse 51A und 51B oder die linear hin- und herbewegli
chen Elemente 52A und 52B umlaufende Nuten 65A und 65B auf,
die später anhand von Fig. 11 beschrieben werden, und die in
ihre Umfangsoberfläche eingeschnitten sind, während das je
weils andere Vorsprünge 68A und 68B aufweist, die in die
umlaufenden Nuten 65A und 65B passen. Die Vorsprünge 68A und
68B sind Kugeln, die in den entweder in den Gehäusen oder den
linear hin- und herbeweglichen Elementen vorgesehenen Öff
nungen gehalten und in die in das jeweils andere Element
eingeschnittenen umlaufenden Nuten eingesetzt sind. Die line
ar hin- und herbeweglichen Elemente 52A und 52B und die Dreh
elemente 53A und 53B sind gleitend miteinander durch Kupp
lungsmittel verbunden, die eine Drehung der beiden verhin
dern, während sie ihre freie axiale Bewegung gestatten. Die
Kupplungsmittel umfassen eine Anzahl von sich axial erstrec
kenden Vorsprüngen 58A und 58B auf der Umfangsfläche der
Drehelemente 53A und 53B und eine entsprechend Anzahl von
Nuten, die in die Umfangsfläche der linear hin- und herbe
weglichen Elemente 52A und 52B eingeschnitten sind, und die
miteinander verkeilt sind.
Die Ausgangswellen 54A und 54B der Bewegungsumkehreinheiten
50A und 50B sind miteinander über den Rotationsübertragungs
mechanismus 59 verbunden. Nicht nur die dargestellten inein
ander eingreifenden Zahnräder 59A und 59B sondern auch ein
Steuerriemen, perforierter Riemen oder andere Mechanismen,
die gleichmäßig synchronisierte Drehbewegungen erzeugen,
können als Rotationsübertragungsmechanismus 59 verwendet
werden. Außerdem kann der Rotationsübertragungsmechanismus 59
entweder eine Rotation zwischen den verbundenen Ausgangs
wellen 54A und 54B ohne Änderung des Winkelgeschwindigkeits
verhältnisses übertragen oder andererseits das Winkel
geschwindigkeitsverhältnis durch Variation des Durchmessers
(oder der Anzahl der Zähne) der Zahnräder 59A und 59B ver
ändern.
Überträgt der Rotationsübertragungsmechanismus 59 die Rota
tion zwischen den Ausgangswellen 54A und 54B ohne das Winkel
geschwindigkeitsverhältnis zu ändern, so bestehen die um
laufenden Nuten 65A und 65B der vierten Ausführungsform aus
endlosen Zick-Zack-Nuten, die wie bei anderen vorhergehenden
Ausführungsformen aus geneigten und aus sich in Umfangsrich
tung erstreckenden Nuten bestehen. Wird das Winkelgeschwin
digkeitsverhältnis zwischen den Ausgangswellen 54A und 54B
variiert (bspw. 3 : 4), so müssen jedoch die geneigten Nuten
66a und 66b und die sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Nuten 67A und 67B unter Berücksichtigung des dazwischen lie
genden Winkelgeschwindigkeitsverhältnisses ausgebildet sein
(vgl. Fig. 11).
Die umlaufenden Nuten 65A und 65B der in Fig. 11 dargestell
ten Bewegungsumkehreinheiten 50A und 50B umfassen geneigte
Nuten 66A und 66B und sich in Umfangsrichtung erstreckende
Nuten 67A und 67B. Die Umfangslänge der sich in Umfangsrich
tung erstreckenden Nuten 67A oder 67B der umlaufenden Nuten
65A oder 65B auf jeder der Bewegungsumkehreinheiten 50A und
50B entspricht dem Drehwinkel, der durch die geneigten Nuten
66B oder 66A erzeugt wird, wenn sich das linear hin- und
herbewegliche Element 52B oder 52A in der anderen Bewegungs
umkehreinheit 50B oder 50A bewegt. Die Umfangsnuten 65A und
65B sind in der Umfangsfläche von 36ß° zwischen den Gehäusen
51A und 51B und den linear hin- und herbeweglichen Elementen
52A und 52B der Bewegungsumkehreinheiten 50A und 50B vor
gesehen.
Wie sich aus Fig. 11 ergibt, können zwei oder mehr Bewegungs
umkehreinheiten mit unterschiedlichen Anzahlen von geneigten
Nuten innerhalb des Bereiches von 360° miteinander in einem
Schrittantrieb des oben beschriebenen Typs verbunden werden.
Die Funktion eines Schrittantriebs mit den umlaufenden Nuten
der in Fig. 11 dargestellten Art wird nachfolgend kurz be
schrieben. Wird das linear hin- und herbewegliche Element 52B
axial bewegt, um die Ausgangswelle 54B bspw. um 15° zu dre
hen, so wird die Rotation über den Rotationsübertragungs
mechanismus 59 auf die Ausgangswelle 54A übertragen, wodurch
die Ausgangswelle 54A sich entsprechend dem Zähneverhältnis
zwischen den Zahnrädern 59A und 59B um 20° dreht. Wird das
linear hin- und herbewegliche Element 52A als nächstes axial
bewegt, um die Ausgangswelle 54A um 40° zu drehen, so wird
die Rotation über den Rotationsübertragungsmechanismus 59 auf
die Ausgangswelle 54B übertragen, wodurch die Ausgangswelle
54B um 30° (oder eine Summe von 45°) gedreht wird. Wird das
linear hin- und herbewegliche Element 52B weiter axial be
wegt, um die Ausgangswelle 54B um 15° zu drehen, so wird die
Ausgangswelle 54A um 20° gedreht.
Selbstverständlich können die Ausgangswellen schrittweise in
jeder Richtung gedreht werden, indem die linear hin- und
herbeweglichen Elemente wahlweise bewegt werden.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine merkliche Verringerung
der axialen Länge des gesamten Schrittantriebs, was einen
wesentlichen Vorteil bietet, wenn Größenbegrenzungen beachtet
werden müssen. Durch Auswahl eines geeigneten Zahnverhält
nisses zwischen den Zahnrädern, die den Rotationsübertra
gungsmechanismus 59 bilden, kann eine zu starke Annäherung
aneinander angrenzender geneigter Nuten vermieden werden,
selbst wenn der Drehwinkel, der sich aus der Bewegung der
linear hin- und herbeweglichen Elemente 52A und 52B ergibt,
klein ist.
Die umlaufenden Nuten 65A und 65B und Vorsprünge 68A und 68B
können auch zwischen den linear hin- und herbeweglichen Ele
menten 52A und 52B und den Drehelementen 53A und 53B vor
gesehen sein, wie in den vorherigen Ausführungsformen.
Eine in den Fig. 12 und 13 dargestellte fünfte Ausführungform
der Erfindung ist eine Modifikation der ersten Ausführungs
form gemäß den Fig. 1 und 2. Die Vorsprünge 18A und 18B sind
Kugeln, die in zwei gegenüberliegende Sets von umlaufenden
Nuten eingesetzt sind, wobei eines die in die Umfangsfläche
der linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B einge
schnittenen umlaufenden Nuten 15A und 15B umfaßt und das
andere die in die Innenwand des Gehäuses 1 eingeschnittenen
Nuten 75A und 75B. Da diese fünfte Ausführungsform der ersten
Ausführungsform in anderen Aspekten ähnlich ist, werden ähn
liche oder entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen
bezeichnet, die nicht erneut im einzelnen beschrieben werden.
Fig. 13 zeigt schematisch die Konturen der umlaufenden Nuten
15A und 15B, die in die Umfangsfläche der linear hin- und
herbeweglichen Elemente 2A und 2B eingeschnitten sind, und
der Nuten 75A und 75B in der Innenwand des Gehäuses 1. Die in
die Umfangsfläche eingeschnittenen umlaufenden Nuten 15A und
15B sind durch durchgezogene Linien angedeutet, während die
umlaufenden Nuten 75A und 75B in der Innenwand des Gehäuses
1 durch gestrichelte Linien angedeutet sind, und die darin
eingesetzten Kugeln durch Kreise.
Wie sich aus Fig. 13 ergibt, umfassen die in die Umfangs
fläche der linear hin- und herbeweglichen Elemente 2A und 2B
eingeschnittenen umlaufenden Nuten 15A und 15B im wesentli
chen die gleichen geneigten Nuten 16B und 16A und sich in
Umfangsrichtung erstreckende Nuten 17A und 17B wie die in
Fig. 2 dargestellten, während die umlaufenden Nuten 75A und
75B, die in die Innenwand des Gehäuses 1 eingeschnitten sind,
ähnliche geneigte Nuten 76B und 76A und sich in Umfangsrich
tung erstreckende Nuten 77A und 77B umfassen.
Wird unter Druck stehendes Fluid durch die Öffnung 10 der
fünften Ausführungsform in dem in den Fig. 12 und 13 oder in
Fig. 14A dargestellten Zustand zugeführt, so bewegt sich das
linear hin- und herbewegliche Element 2A von dem linken Ende
in Fig. 12 nach rechts, wodurch die Vorsprünge 18A sich ent
lang der geneigten Nuten 16A und 76A bewegen. Dann dreht sich
das linear hin- und herbewegliche Element 2A um einen Winkel
(45°), der durch die beiden geneigten Nuten erzeugt wird,
wobei seine Drehung auf das Drehelement 3 übertragen wird,
wobei sich die Vorsprünge 18B entlang der sich in Umfangs
richtung erstreckenden Nuten 17B und 77B der umlaufenden
Nuten 15B und 75B bewegen. Fig. 14B zeigt den Zustand, der
bei Abschluß dieser Bewegungen erhalten wird.
Wenn als nächstes unter Druck stehendes Fluid durch die Öff
nung 11 zugeführt wird, um das linear hin- und herbewegliche
Element 2B von der in Fig. 12 dargestellten Position nach
links zu bewegen, bewegen sich die Vorsprünge 18B entlang der
geneigten Nuten 16B und 76B. Das linear hin- und herbewegli
che Element 2B dreht sich um einen Winkel (45°), der durch
die Kontur der geneigten Nut vorgegeben wird, wobei seine
Drehung auf das Drehelement 3 übertragen wird, wobei die
Vorsprünge 18A sich, wie in Fig. 14C dargestellt, entlang der
sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 17A und 77A der
umlaufenden Nuten 15A und 75A bewegen. Die in den Fig. 14D
und 14C dargestellten Zustände werden erreicht, wenn die
linear hin- und herbeweglichen Elemente abwechselnd axial
bewegt werden. Die Drehung der Ausgangswelle kann umgekehrt
werden, indem die Axialbewegung der linear hin- und herbe
weglichen Elemente, die gerade in einer Richtung bewegt wur
den, umgekehrt wird.
Die Kugeln 18A und 18B, die zwischen die umlaufenden Nuten
15A und 75A und zwischen 15B und 75B eingesetzt sind, über
tragen durch rollen Kraft wie die Vorsprünge. Die Kugeln
gewährleisten dadurch eine gleichmäßige Drehung, da sie wirk
sam Bewegung umsetzen, und weniger Reibung mit der Innen
fläche der umlaufenden Nuten erzeugen als andere Arten von
Vorsprüngen.
Die umlaufenden Nuten 15A, 15B, 75A und 75B, die in den ge
genüberliegenden Flächen der linear hin- und herbeweglichen
Elemente 2A und 2B und des Gehäuses 1 der eben beschriebenen
fünften Ausführungsform vorgesehen sind, können auch in den
gegenüberliegenden Flächen der linear hin- und herbeweglichen
Elemente und des Drehelements vorgesehen sein.
Eine in Fig. 15 dargestellte sechste Ausführungform weist
umlaufende Nuten 85A, 85B, 86A und 86B ähnlich denen der
fünften Ausführungsform auf, die in gegenüberliegenden Flä
chen von linear hin- und herbeweglichen Elementen 82A und 82B
und einem Drehelement 83 vorgesehen sind, wobei umlaufende
Nuten 87A und 87B in der Innenwand eines Gehäuses 81 vor
gesehen sind. Halteelemente 89A und 89B halten Kugeln 88A und
88B, die als die zwischen ein Paar von den umlaufenden Nuten
85A und 86A und ein anders Paar von den umlaufenden Nuten 85B
und 86B eingesetzte Vorsprünge dienen.
Die sechste Ausführungsform weist in das Gehäuse 81 einge
setzte Schlitzhülsen 81A, 81B und 81C auf. Während in den
Öffnungen in der äußeren Umfangsfläche der linear hin- und
herbeweglichen Elemente 82A und 82B gehaltene kugelförmige
Vorsprünge 91A und 91B in die umlaufenden Nuten 87A und 87B
auf der Innenseite der Schlitzhülsen eingesetzt sind, sind
Halteelemente 92A und 92B auf der Außenseite der linear hin-
und herbeweglichen Elemente 82A und 82B vorgesehen, um die
Vorsprünge zu halten.
Um das Einpassen der umlaufenden Nuten 87A und 87B in die
Vorsprünge 91A und 91B zu erleichtern, sind die Hülsen 81A,
81B und 81C auf der Mittellinie der umlaufenden Nuten 87A und
87B geschlitzt. Fig. 16 zeigt ein Querschnittprofil der
Schlitzhülse 81A.
Fig. 17 zeigt einen Ausführungsform mit einem ersten inneren
Schrittantrieb 100, der zwei der drei linear hin- und herbe
weglichen Elemente 22A, 22B und 22C der dritten Ausführungs
form gemäß Fig. 8 aufweist, wobei ein zweiter Schrittantrieb
120 ähnlicher Konstruktion außerhalb des Gehäuses befestigt
ist.
Kurz gesagt umfaßt der innere Schrittantrieb 100 ein zylin
drisches Gehäuse 101 mit zwei linear hin- und herbeweglichen
Elementen 102A und 102B, die koaxial und gleitend darin an
geordnet sind, und ein gemeinsames Drehelement 103, das durch
sie hindurchgeführt ist, wobei eine Ausgangswelle 104 nach
außen vorspringt. Ein Gehäuse 121 des äußeren Schrittantriebs
120 weist Öffnungen 111, 112 und 113 auf, durch welche unter
Druck stehendes Fluid zugeführt wird, um die linear hin- und
herbeweglichen Elemente 102A und 102B zu bewegen.
Endlos umlaufende Nuten 115A und 115B umfassen eine Anzahl
von geneigten Nuten 116A und 116B und sich in Umfangsrichtung
erstreckenden Nuten 117A und 117B, wie in einer abgerollten
Darstellung in Fig. 18 gezeigt ist, und sind in der Ober
fläche des Drehelements 103 vorgesehen, die den linear hin-
und herbeweglichen Elementen 102A und 102B gegenüberliegt.
Vorsprünge 118A und 118B auf den linear hin- und herbewegli
chen Elementen 102A und 102B sind in die umlaufenden Nuten
115A und 115B eingesetzt.
Der zweite Schrittantrieb 120 ist über das Gehäuse 101 des
inneren Schrittantriebs 100, das als sein Drehelement dient,
aufgesetzt.
Der zweite Schrittantrieb 120 hält zwei linear hin- und her
bewegliche Elemente 122A und 122B, die axial gleitend zischen
dem äußeren Gehäuse 121 und dem inneren Gehäuse 101, das als
dessen Drehelement dient, angeordnet sind. Das Gehäuse 121
weist Öffnungen 131, 132 und 133 auf, durch welche unter
Druck stehendes Fluid zugeführt und abgeführt wird, um die
linear hin- und herbeweglichen Elemente 122A und 122B zu
bewegen.
Endlos umlaufende Nuten 135A und 135B umfassen eine Anzahl
von geneigten Nuten 136A und 136B und sich in Umfangsrichtung
erstreckenden Nuten 137A und 137B, wie in der abgerollten
Darstellung in Fig. 19 gezeigt, und sind in der Oberfläche
des Gehäuses 101 vorgesehen, das den linear hin- und herbe
weglichen Elementen 122A und 122B gegenüberliegt. Vorsprünge
138A und 138B auf den linear hin- und herbeweglichen Elemen
ten 122A und 122B sind in die umlaufenden Nuten 135A und 135B
eingesetzt.
Bei diesem doppelrohrartigen Schrittantrieb kann die Aus
gangswelle schrittweise vorwärts oder rückwärts gedreht wer
den, indem wahlweise die linear hin- und herbeweglichen Ele
mente 102A, 102B, 122A und 122B des inneren und äußeren
Schrittantriebs 100 und 120 bewegt werden. Wenn der innere
und äußere Schrittantrieb individuell die Ausgangswelle
dreht, wird die Ausgangswelle um einen Winkel gedreht, der
der Summe der Winkel entspricht, um die beide Schrittantriebe
100 und 120 rotieren. Durch Auswahl geeigneter Drehwinkel für
beide Antriebe können dadurch zwei oder mehrere gewünschte
Drehwinkel einfach erhalten werden.
Beispielsweise zeigt Fig. 18 die umlaufenden Nuten 115A und
115B des inneren Schrittantriebs 100, die ausgebildet sind,
um die Ausgangswelle um 45° zu drehen, wenn die linear hin-
und herbeweglichen Elemente 102A und 102B sich um einen
Schritt bewegen. Fig. 19 zeigt die umlaufenden Nuten 135A und
135B des anderen Schrittantriebs 120, die ausgebildet sind,
um die Ausgangswelle um 5° zu drehen, wenn sich die linear
hin- und herbeweglichen Elemente 122A und 122B um einen
Schritt bewegen. Dann kann die Ausgangswelle um einen Winkel
von +95° gedreht werden, indem die linear hin- und herbe
weglichen Elemente des inneren Antriebs zwei Schritte und die
des äußeren Antriebs einen Schritt bewegt werden. Auf ähnli
che Weise kann die Ausgangswelle um einen Winkel von +25°
gedreht werden, indem die linear hin- und herbeweglichen
Elemente des inneren Antriebs um einen Schritt und die des
anderen Antriebs um vier Schritte (was einem Winkel von -20°
entspricht) umgekehrt werden.
Die Drehschrittantriebe gemäß der vorliegenden Erfindung
setzen mittels der präzisen Bewegung der Vorsprünge entlang
der umlaufenden Nuten linear hin- und hergehende Bewegungen
in schrittweise Drehbewegungen um jeden gewünschten Winkel
entweder vorwärts oder rückwärts um, was eine durchgehende
und gleichmäßige schrittweise Drehung der Ausgangswelle in
jeder gewünschten Richtung gewährleistet.
Der oben beschriebene Schrittantrieb kann als linearer An
trieb verwendet werden, der die Ausgangswelle mit der Kugel
spindel verbindet, und das Ausgangselement, das zu der Axial
linie geführt wird, in die Kugelspindel einschraubt.
1
Gehäuse
2
A, B hin- und herbewegliche Elemente
3
Drehelemente
4
Ausgangswelle
5
Lager
6
Lager
7
Trennplatte
8
A, B Stege
10
Öffnungen
11
Öffnungen
12
Öffnungen
13
Öffnungen
15
A, B Zick-Zack-Nuten
16
A, B Nuten
17
A, B Nuten
18
A, B Vorsprünge
21
Gehäuse
22
A, B, C hin- und herbewegliche Elemente
23
Drehelement
24
Ausgangswelle
25
Lager
26
Lager
27
A, B Trennwände
28
A, B, C Nuten
30
A, B, C Öffnungen
31
A, B, C Öffnungen
35
A, B, C Zick-Zack-Nuten
36
A, B, C Nuten
37
A, B, C Nuten
38
A, B, C Vorsprünge
41
Öffnungen
42
Öffnungen
43
Öffnungen
44
Öffnungen
50
A, B Bewegungsumkehreinheit
51
A, B Gehäuse
52
A, B hin- und herbewegliche Elemente
53
A, B Drehelement
54
A, B Ausgangswelle
58
A, B Vorsprünge
59
Rotationsübertragungsmechanismus
59
A, B Zahnräder
65
A, B Zick-Zack-Nuten
66
A, B Nuten
67
A, B Nuten
68
A, B Vorsprünge
75
A, B Nuten
76
A, B Nuten
77
A, B Nuten
81
Gehäuse
81
A, B, C Schlitzhülsen
82
A, B hin- und herbewegliche Elemente
83
Drehelement
85
A, B Nuten
86
A, B Nuten
87
A, B Nuten
88
A, B Kugeln
89
A, B Halteelemente
91
A, B Vorsprünge
92
A, B Halteelemente
100
innerer Schrittantrieb
101
Gehäuse
102
A, B hin- und herbewegliche Elemente
103
Drehelement
104
Ausgangswelle
111
Öffnungen
112
Öffnungen
113
Öffnungen
115
A, B Zick-Zack-Nuten
116
A, B Nuten
117
A, B Nuten
118
A, B Vorsprünge
120
äußerer Schrittantrieb
121
Gehäuse
122
A, B hin- und herbewegliche Elemente
131
Öffnungen
132
Öffnungen
133
Öffnungen
135
A, B Zick-Zack-Nuten
136
A, B Nuten
137
A, B Nuten
138
A, B Vorsprünge
Claims (10)
1. Schrittantrieb mit einem zylindrischen Gehäuse (1), zwei
oder mehreren linear hin- und herbeweglichen Elementen (2A,
2B), die auf einer gemeinsamen Achse derart angeordnet sind,
daß sie einzeln und axial gleiten können, und einem gemein
samen Drehelement (3), das durch die linear hin- und herbe
weglichen Elemente (2A, B) durchgeführt ist, wobei eine
Ausgangswelle (4) sich von da aus dem Gehäuse vorspringend
erstreckt, wobei:
das eine des Gehäuses (1) und der linear hin- und herbe weglichen Elemente (2A, B) endlos umlaufende Zick-Zack-Nuten (15A, B) mit einer Anzahl von geneigten Nuten (16A, B) aufweist, die relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und die in der dem jeweils anderen gegenüberliegenden Umfangsfläche ausgebildet sind, und wobei das andere des Gehäuses (1) und der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) Vorsprünge (18A, B) hält, die in die einzelnen umlaufenden Nuten (15A, B) passen,
dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Nuten (15A, 15B) sich in Umfangsrichtung erstreckende Nuten (17A, B) aufweisen, die die aneinander angrenzenden geneigten Nuten an deren beiden Enden miteinander verbinden,
daß die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (17A, B) der umlaufenden Nuten (15A, B) auf jedem linear hin- und herbeweglichen Element (2A, B) eine Umfangslänge aufweisen, die der Summe der Drehwinkel zwischen dem Gehäuse (1) und den linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) entspricht, die durch die geneigten Nuten (16A, B) erzeugt werden, wenn sich das andere linear hin- und herbewegliche Element (2A, B) axial bewegt,
daß die linear hin- und herbeweglichen und die Drehelemente (2A, B, 3) miteinander über Kupplungsmittel verbunden sind, die Drehbewegungen aufeinander übertragen, während sie eine freie axiale Bewegung gestatten, und
daß eine wahlweise Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) bewirkt, daß sich die Ausgangswelle (4) schrittweise vorwärts oder rückwärts dreht.
das eine des Gehäuses (1) und der linear hin- und herbe weglichen Elemente (2A, B) endlos umlaufende Zick-Zack-Nuten (15A, B) mit einer Anzahl von geneigten Nuten (16A, B) aufweist, die relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und die in der dem jeweils anderen gegenüberliegenden Umfangsfläche ausgebildet sind, und wobei das andere des Gehäuses (1) und der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) Vorsprünge (18A, B) hält, die in die einzelnen umlaufenden Nuten (15A, B) passen,
dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Nuten (15A, 15B) sich in Umfangsrichtung erstreckende Nuten (17A, B) aufweisen, die die aneinander angrenzenden geneigten Nuten an deren beiden Enden miteinander verbinden,
daß die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (17A, B) der umlaufenden Nuten (15A, B) auf jedem linear hin- und herbeweglichen Element (2A, B) eine Umfangslänge aufweisen, die der Summe der Drehwinkel zwischen dem Gehäuse (1) und den linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) entspricht, die durch die geneigten Nuten (16A, B) erzeugt werden, wenn sich das andere linear hin- und herbewegliche Element (2A, B) axial bewegt,
daß die linear hin- und herbeweglichen und die Drehelemente (2A, B, 3) miteinander über Kupplungsmittel verbunden sind, die Drehbewegungen aufeinander übertragen, während sie eine freie axiale Bewegung gestatten, und
daß eine wahlweise Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) bewirkt, daß sich die Ausgangswelle (4) schrittweise vorwärts oder rückwärts dreht.
2. Schrittantrieb mit einem zylindrischen Gehäuse (1), zwei
oder mehreren linear hin- und herbeweglichen Elementen (2A,
2B), die auf einer gemeinsamen Achse derart angeordnet sind,
daß sie einzeln und axial gleiten können, und einem gemein
samen Drehelement (3), das durch die linear hin- und herbe
weglichen Elemente (2A, B) durchgeführt ist, wobei eine
Ausgangswelle (4) sich von da aus dem Gehäuse vorspringend
erstreckt, dadurch gekennzeichnet,
daß das eine des Drehelements (3) und der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) endlos umlaufende Zick-Zack- Nuten (15A, B) mit einer Anzahl von geneigten Nuten (16A, B), die relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und sich in Umfangsrichtung er streckenden Nuten (17A, B), die die aneinander angrenzenden geneigten Nuten an deren beiden Enden miteinander verbinden, aufweist und die in der dem jeweils anderen gegenüberliegenden Umfangsfläche ausgebildet sind, und wobei das andere des Drehelements (3) und der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) Vorsprünge (18A, B) hält, die in die einzelnen umlaufenden Nuten (15A, B) passen,
daß die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (17A, B) der umlaufenden Nuten (15A, B) eine Umfangslänge aufweisen, die der Summe der Drehwinkel zwischen den linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) und dem Drehelement (3) entspricht, die durch die geneigten Nuten (16A, B) aufgebracht werden, wenn sich das andere linear hin- und herbewegliche Element (2A, B) axial bewegt,
daß das Gehäuse (1) und die linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) miteinander über Kupplungsmittel verbunden sind, die Drehbewegungen aufeinander übertragen, während sie eine freie axiale Bewegung gestatten, und
daß eine wahlweise Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) bewirkt, daß sich die Ausgangswelle (4) schrittweise vorwärts oder rückwärts dreht.
daß das eine des Drehelements (3) und der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) endlos umlaufende Zick-Zack- Nuten (15A, B) mit einer Anzahl von geneigten Nuten (16A, B), die relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und sich in Umfangsrichtung er streckenden Nuten (17A, B), die die aneinander angrenzenden geneigten Nuten an deren beiden Enden miteinander verbinden, aufweist und die in der dem jeweils anderen gegenüberliegenden Umfangsfläche ausgebildet sind, und wobei das andere des Drehelements (3) und der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) Vorsprünge (18A, B) hält, die in die einzelnen umlaufenden Nuten (15A, B) passen,
daß die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (17A, B) der umlaufenden Nuten (15A, B) eine Umfangslänge aufweisen, die der Summe der Drehwinkel zwischen den linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) und dem Drehelement (3) entspricht, die durch die geneigten Nuten (16A, B) aufgebracht werden, wenn sich das andere linear hin- und herbewegliche Element (2A, B) axial bewegt,
daß das Gehäuse (1) und die linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) miteinander über Kupplungsmittel verbunden sind, die Drehbewegungen aufeinander übertragen, während sie eine freie axiale Bewegung gestatten, und
daß eine wahlweise Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemente (2A, B) bewirkt, daß sich die Ausgangswelle (4) schrittweise vorwärts oder rückwärts dreht.
3. Schrittantrieb nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwei
linear hin- und herbewegliche Elemente (2A, B) vorgesehen
sind, und die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten
(17A, B) der umlaufenden Nuten (15A, B) auf jedem linear hin-
und herbeweglichen Element (2A, B) eine Umfangslänge haben,
die den Drehwinkeln zwischen den linear hin- und herbewegli
chen Elementen (2A, B) und dem Drehelement (3) entsprechen,
die durch die geneigten Nuten (16A, B) erzeugt werden, wenn
sich das andere linear hin- und herbewegliche Element (2A, B)
axial bewegt.
4. Schrittantrieb nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dreh
winkel, die durch die geneigten Nuten (16A, B) erzeugt wer
den, wenn sich die linear hin- und herbeweglichen Elemente
(2A, B) axial bewegen, variiert werden.
5. Schrittantrieb mit zwei oder mehr Bewegungsumkehreinhei
ten (50A, B), die jeweils ein zylindrisches Gehäuse (51A, B),
ein darin aufgenommenes axial gleitendes linear hin- und
herbewegliches Element (52A, B) und ein Drehelement (53A, B)
aufweisen, das durch das linear hin- und herbewegliche Ele
ment (52A, B) hindurchgeführt ist, wobei sich eine aus dem
Gehäuse (51A, B) vorspringende Ausgangswelle (54A, B) von da
erstreckt, bei dem:
zwei oder mehr Bewegungsumkehreinheiten (50A, B) parallel zueinander angeordnet sind, wobei deren Ausgangswellen (54A, B) über einen Rotationsübertragungsmechanismus (59) mitein ander verbunden sind;
das eine des Gehäuses (51A, B) und der linear hin- und herbe weglichen Elemente (52A, B) oder der linear hin- und herbe weglichen Elemente (52A, B) und des Drehelements (53A, B) in jeder Bewegungsumkehreinheit (50A, B) endlos umlaufende Zick- Zack-Nuten (65A, B) aufweist, die eine Anzahl von geneigten Nuten (66A, B), die relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und sich in Um fangsrichtung erstreckenden Nuten (67A, B), die aneinander angrenzende geneigte Nuten (66A, B) an deren beiden Enden miteinander verbindet, aufweist und die in der Umfangsfläche ausgebildet sind, die dem jeweils anderen gegenüberliegt, und wobei das andere Vorsprünge (68A, B) hält, die in die ein zelnen umlaufenden Nuten (65A, B) passen;
die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (67A, B) der umlaufenden Nuten (65A, B) auf jeder Bewegungsumkehreinheit (50A, B) eine Umfangslänge haben, die der Summe der Drehwin kel entspricht, die durch die geneigten Nuten (66A, B) er zeugt werden, wenn sich das linear hin- und herbewegliche Element (52A, B) in der anderen Bewegungsumkehreinheit (50A, B) axial bewegt;
das linear hin- und herbewegliche Element (52A, B), das Dreh element (53A, B) und das Gehäuse (51A, B), die keine daran vorgesehenen umlaufenden Nuten und Vorsprünge aufweisen, miteinander über Kupplungsmittel verbunden sind, die die gegenseitige Rotation behindern, aber eine freie axiale Bewe gung gestatten; und bei dem
wahlweise Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemen te (52A, B) eine schrittweise Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Ausgangswellen (54A, B) bewirkt.
zwei oder mehr Bewegungsumkehreinheiten (50A, B) parallel zueinander angeordnet sind, wobei deren Ausgangswellen (54A, B) über einen Rotationsübertragungsmechanismus (59) mitein ander verbunden sind;
das eine des Gehäuses (51A, B) und der linear hin- und herbe weglichen Elemente (52A, B) oder der linear hin- und herbe weglichen Elemente (52A, B) und des Drehelements (53A, B) in jeder Bewegungsumkehreinheit (50A, B) endlos umlaufende Zick- Zack-Nuten (65A, B) aufweist, die eine Anzahl von geneigten Nuten (66A, B), die relativ zu dem Generator abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und sich in Um fangsrichtung erstreckenden Nuten (67A, B), die aneinander angrenzende geneigte Nuten (66A, B) an deren beiden Enden miteinander verbindet, aufweist und die in der Umfangsfläche ausgebildet sind, die dem jeweils anderen gegenüberliegt, und wobei das andere Vorsprünge (68A, B) hält, die in die ein zelnen umlaufenden Nuten (65A, B) passen;
die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (67A, B) der umlaufenden Nuten (65A, B) auf jeder Bewegungsumkehreinheit (50A, B) eine Umfangslänge haben, die der Summe der Drehwin kel entspricht, die durch die geneigten Nuten (66A, B) er zeugt werden, wenn sich das linear hin- und herbewegliche Element (52A, B) in der anderen Bewegungsumkehreinheit (50A, B) axial bewegt;
das linear hin- und herbewegliche Element (52A, B), das Dreh element (53A, B) und das Gehäuse (51A, B), die keine daran vorgesehenen umlaufenden Nuten und Vorsprünge aufweisen, miteinander über Kupplungsmittel verbunden sind, die die gegenseitige Rotation behindern, aber eine freie axiale Bewe gung gestatten; und bei dem
wahlweise Bewegung der linear hin- und herbeweglichen Elemen te (52A, B) eine schrittweise Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Ausgangswellen (54A, B) bewirkt.
6. Schrittantrieb nach Anspruch 5, bei dem der Rotations
übertragungsmechanismus (59), der die Ausgangswellen (54A, B)
der Bewegungsumkehreinheiten (50A, B) miteinander verbindet,
ein bestimmtes Winkelgeschwindigkeitverhältnis zwischen den
dadurch verbundenen Ausgangswellen (54A, B) schafft.
7. Schrittantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
das Element, das die Vorsprünge hält, die in die umlaufenden Nuten auf dem anderen Element passen, außerdem ähnliche dar auf ausgebildete umlaufende Nuten aufweist; und bei dem
die Vorsprünge in die beiden gegenüberliegenden Paare von umlaufenden Nuten eingesetzt sind.
das Element, das die Vorsprünge hält, die in die umlaufenden Nuten auf dem anderen Element passen, außerdem ähnliche dar auf ausgebildete umlaufende Nuten aufweist; und bei dem
die Vorsprünge in die beiden gegenüberliegenden Paare von umlaufenden Nuten eingesetzt sind.
8. Schrittantrieb nach Anspruch 7, bei dem die Kugeln (88A,
B), die durch Halteelemente (89A, B) gehalten werden, in die
beiden gegenüberliegenden Paare von umlaufenden Nuten einge
setzt werden.
9. Schrittantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7 und
8, bei dem ein zweiter Schrittantrieb (120) über das Gehäuse
(101) eines ersten Schrittantriebs (100) aufgesetzt ist,
wobei das Gehäuse (101) des ersten Schrittantriebs (100) als
das Drehelement des zweiten Schrittantriebs (120) dient, der
durch wahlweises Hin- und Herbewegen von zwei oder mehr line
ar hin- und herbeweglichen Elementen (102A, B), die darum
befestigt sind, schrittweise vorwärts oder rückwärts gedreht
wird.
10. Schrittantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem
das Gehäuse (1) als ein Hydraulikzylinder dient, um das line
ar hin- und herbewegliche Element (2A) und das linear hin-
und herbewegliche Element (2B) als ein Kolben, der durch auf
seine eine Endfläche wirkendes unter Druck stehendes Fluid
bewegt wird, axial zu bewegen.
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