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Mechanischer Kraftverstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen
mechanischen Kraftverstärker zum Verstärken der Kraft, die von einem Regelglied
auf einen getriebenen Teil ausgeübt wird, z. B. für den Hilfsantrieb einer Kraftanlage,
bei Schiffsrudermaschinen usw. Vor allem schafft die Erfindung einen Kraftverstärker,
bei welchem starke Drücke und größere Bewegungen von einer ständig arbeitenden Kraftquelle
durch kleine Regelkräfte sehr genau geregelt werden.
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Bekannte mechanische Vorrichtungen zum Regeln starker Kräfte und Bewegungen
mittels einer kontinuierlich arbeitenden Kraftquelle verwenden Reibvorrichtungen
oder Reibkupplungen. Diese Reibvorrichtungen oder Reibkupplungen sind unzuverlässig,
da in diesen Vorrichtungen ein Schlupf auftreten und eine zu große Erwärmung erfolgen
kann. Außerdem kann das Arbeiten dieser Vorrichtungen nicht mit hoher Genauigkeit
geregelt werden. Ferner sind die bekannten mechanischen Kraftverstärkervorrichtungen
in ihren Arbeiten umkehrbar, so daß diese Vorrichtungen stets in Verbindung mit
einer Bremse verwendet werden müssen, um eine Umkehrwirkung zu verhüten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen mechanischen Kraftverstärker
zu schaffen, der starke Kräfte ohne Verwendung von Reibvorrichtungen oder Reibkupplungen
genau regelt und der nicht umkehrbar ist, so daß daher keine Bremse verwendet werden
muß und dennoch ein sicheres Arbeiten erzielt wird. Bei diesem erfindungsgemäßen
Kraftverstärker betätigt der Antriebsteil über eine auf dem getriebenen Teil befindliche
übertragungseinrichtung intermittierend einen getriebenen Teil, auf dem sich eine
Tragvorrichtung befindet, die entsprechend der Stellung einer Antriebsregelvorrichtung
bewegt wird, wenn der getriebene Teil von dem treibenden Teil angetrieben wird.
Zu dieser Zeit wird die Tragvorrichtung von dem Träger angehoben. Dabei nimmt die
getriebene Vorrichtung, die der Ausgangsteil des Kraftverstärkers ist, eine Stellung
ein, die von der von der Eingangsregelvorrichtung bestimmten Stellung des Tragteiles
abhängt.
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Der mechanische Kraftverstärker kennzeichnet sich durch eine regelbare
bewegliche Spindelmutter, die zeitweilig mit der Antriebsscheibe in Eingriff gebracht
, werden kann, durch eine getriebene Spindel, die mit der Spindelmutter getrieblich
verbunden ist und von dieser bewegt wird, wenn die Spindelmutter eine lastaufnehmende
Stellung zwischen dem treibenden Teil und dem getriebenen Teil einnimmt, und durch
eine regelbare, bewegliche tragende Spindehnutter, die entsprechend der Stellung
der Kraftaufnahmeregelvorrichtung bewegt wird, ferner mit der getriebenen Spindel
verbunden ist und den getriebenen Teil in den Impulsintervallen trägt, in denen
die Spindelmutter eine entlastete Stellung zwischen der treibenden Scheibe und der
getriebenen Spindel einnimmt.
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Die verschiedenen Ausführungen sind nur als Beispiele zu werten und
sollen die Erfindung in keiner Weise begrenzen.
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Andere Kennzeichen und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung
an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schnitt durch eine einfache
Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig.
l; Fig. 3 A bis 3 D sind schematische Darstellungen der Arbeitsfolge der Vorrichtung
nach Fig. 1 bei Abwärtsdruck auf die Spindel und beim Senken der Spindel; Fig. 4
A bis 4 D sind den Fig. 3 A bis 3 D ähnliche Darstellungen mit der Arbeitsfolge
der Vorrichtung bei Abwärtsdruck auf die Spindel und beim Heben der Spindel; Fig.
5 A bis 5 D sind den Fig. 3 A bis 3 D ähnliche Darstellungen mit der Arbeitsfolge
der Vorrichtung bei Aufwärtsdruck auf die Spindel und beim Senken der Spindel; Fig.
6 A bis 6 D sind den Fig. 3 A bis 3 D ähnliche Darstellungen mit der Arbeitsfolge
der Vorrichtung
bei Aufwärtsdruck auf die Spindel- und- beim Heben
der Spindel; ferner ist Fig.7 ein Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführung
für eine einzige Druckrichtung, Fig. 8 ein abgewickelter Teilschnitt nach Linie
8-8 der Fig: 7, Fig.9 ein Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführung für einen
einseitig gerichteten Druck, Fig. 10 ein abgewickelter Teilschnitt nach Linie 10-10
der Fig. 9, Fig. 11 ein Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführung für einen
in zwei Richtungen wirkenden Druck, und Fig. 12 ist ein Schnitt nach Linie 12-12
der Fig.11, der die den Schnittlinien A, B und C der Fig. 11 entsprechenden
Zonen A, B und C zeigt.
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Ganz allgemein weist die Erfindung einen stetig auf uirtd -.ab beweglichen
Kraftaufnahmeteil, _ ferner eine wahlweise einstellbare Regelvorrichtung, ferner
von dieser Regelvorrichtung geregelte Übertragungselemente und einen Kraftabgabeteil
auf, der wahlweise von den geregelten Übertragungselementen getrieben wird. Diese
Elemente und die Bauteile können zwar verschiedene Formen annehmen, doch sind die
Übertragungselemente vorzugsweise Spindelmuttern und der Kraftabgabeteil ist vorzugsweise
eine Spindel, auf die Spindelmuttern aufgeschraubt sind und die von diesen Spindelmuttern
bewegt wird. Der Ausdruck Spindelmuttern und Spindel wird daher für diese Bauteile
verwendet, jedoch sind unter diesen Ausdrücken alle gleichwertigen Elemente zu verstehen,
die im wesentlichen gleich arbeiten, beispielsweise Keile, Nocken und Nockenablaufroilen
und Sperradvorrichtungen.
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Fig. 1 bis 6 zeigen eine vereinfachte Form, an der die Lehren der
Erfindung erläutert werden sollen. Diese Form` soll nur zum Erleichtern des Verständnisses--der
-verwickelteren und verbesserten Formen der Erfindung dienen, die in den anderen
Figuren dargestellt sind.
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In Fig. 1 ist ein ortsfestes Gehäuse 15 dargestellt, das von einer
sich nicht drehenden verschiebbaren Spindel 16 durchsetzt wird. Innerhalb
des Gehäuses 15 sind Spindelmuttern 17 und 18 auf die Spindel 16 aufgeschraubt und
stehen in einem Abstand voneinander: Jede Spindelmutter kann sich auf den benachbarten
Teil des Gehäuses 15 auflegen. In der einen Seitenfläche des Gehäuses 15 ist an
der Lagerstelle 19 eine Welle 20 drehbar gelagert, die ständig in Drehungen versetzt
wird und an ihrem Innenende einen Nocken oder einen Exzenter 22 trägt.
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Der Exzenter 22 trägt einen auf dem Exzenter mittels Kugeln 24 gelagerten
Ring 23, der sich also ohne Drehung in einer Kreisbahn bewegen kann, wenn sich Welle
22 dreht. Der Ring 23 stellt eine kraft- ; betätigte Hub- und Senkvorrichtung dar,
die zeitweilig in Antriebseingriff mit der Spindelmutter 17 oder der Spindelmutter
18 gebracht werden kann, wie dies später noch beschrieben wird.-Jede Spindelmutter
17 oder 18 kann eingestellt t werden. In der Darstellung nach Fig. 1 werden die
Spindelmuttern 17 und 18 unmittelbar eingestellt. Die Spindelmutter 17 weist eine
Verzahnung 26 auf, in die ein Ritzel27 eingreift, das beispielsweise mittels einer
Handkurbel 29 gedreht werden kann. Die Spindelmuttern 17 und 18 sind mittels einer
Zentriervorrichtung 30 federnd nachgiebig miteinander gekuppelt.- Diese -Vorrichtung-.besteht
aus den Bauteilen 31 und 32, den Federn 33 und 34 und den Anschlägen
35 und 36. Infolge dieser Ausführung können die Spindelmuttern relativ zueinander
um ein von den Anschlägen 35 und 36 bestimmtes Ausmaß gedreht werden, werden aber
ständig in eine bestimmte Zentrierlage von den Federn 33 und 34 gedrängt. Diese
Federn sind vorgespannt, um die Spindelmuttern in der Zentrierlage zu halten. Wenn
in Zwischenabschnitten der Ring 23 von der Spindelmutter 17 abgehoben und die Spindehnutter
17 nicht in Berührung mit dem Gehäuse 15 ist, kann die Spindelmutter 17 in beiden
Richtungen mittels der Handkurbel 29 gedreht werden, um eine intermittierende oder
pulsierende Axialbewegung der Spinde116 in jeder Richtung -hervorzurufen, und zwar
entweder bei der Abwärts- oder der Aufwärtsbewegung der Spindel, wie dies noch näher
beschrieben wird.
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Fig. 3 A bis 3 D zeigen die Relativbewegungen und die Relativstellungen
der Bauteile bei Abwärtsdruck der Last auf die Spindel und beim Senken der Last.
Fig. 3 A zeigt den Zyklusbeginn, bei dem die Spindelmutter 18 die Last trägt und
auf dem Gehäuse 15 aufliegt. Die Spindehnutter 18 dreht sich nicht, wenn sie die
Last trägt. Die Normalstellung der Spindelmutter 17 ist gestrichelt dargestellt,
in der sie durch die Zentriervorrichtung 30 mit der Drehstellung der Spindelmutter
18 (wenn die- Handkurbel 29 -nach Fig. 1 frei ist) koordiniert ist. Bleibt die Spindelmutter
17 in der gestrichelt dargestellten Stellung, dann hebt der Ring 23 bei einer Drehung
die Spindelmutter intermittierend an und senkt sie, wobei die Last von der Spindelmutter
18 getragen wird, wenn kein Tragen durch die Spindelmutter 17 erfolgt. In der Zwischenzeit,
in der die Spindelmutter 17 ohne Belastung ist, kann sie auf die in voll
ausgezogenen Linien dargestellte Stellung nach oben geschraubt werden, und zwar
bis zu der von der Zentriervorrichtung 30 bestimmten Grenze ihrer Winkelbewegung
relativ zur Spindelmutter 18. Dieses Anheben wird so geregelt, daß die Spindelmutter
17 vom Ring 23 nahe dem oberen Scheitel der Bewegungsbahn dieses Ringes erfaßt wird,
wie Fig. 3 B zeigt. Die Spindelmutter 17 wird daher nur etwas gehoben und hebt über
die Spindel 16 die Last und die Spindelmutter 18 von dem Gehäuse 15 ab. Die
unbelastete Spindelmutter 18 kann sich frei drehen und wird in die in Fig. 3 C in
vollen Linien gezeichnete Stellung durch die Wirkung der in der Zentriervorrichtung30
befindlichen Federn gedreht. Bei einer weiteren Drehung des Ringes 23 wird die Spindehnutter
17 in die in Fig. 3 D dargestellte Lage gesenkt, in der die Spindelmutter 18 wieder
auf dem Gehäuse 15 aufliegt und die Last trägt. Hierbei sind der Ring 23 und die
Spindelmutter 17 entlastet. Ein weiteres Senken der Spindel kann durch Wiederholung
der Bewegung der Spindelmutter 17 erfolgen. -Fig: 4 A bis 4 D zeigen die Reihenfolge
der Arbeitsstufen bei einem auf die Spindel wirkenden Abwärtsdruck, wenn die Spindel
gehoben werden soll. Bei Abwärtsdruck auf die Spindeln liegt die Spindelmutter 18
auf dem Gehäuse 15 beim Umlauf des Ringes 23 auf. Die Spindelmutter 17 nimmt für
gewöhnlich die gestrichelt dargestellte Stellung ein, und der Ring 23 hebt die Last
schrittweise, wenn sie in Eingriff mit der Spindelmutter kommt. Zum Heben der Last
ist es erforderlich, daß die Spindelmutter 17 auf der Spindel nach unten geschraubt
wird, so daß der Ring 23 früher mit dieser Spindelmutter 17 in
Berührung
kommt. Diese Tiefstellung der Spindelmutter 17 ist in voll ausgezogenen Linien
dargestellt. In Fig. 4 B hat der Ring 23 die Spindehnutter 17 gehoben, so daß die
Spindelmutter 18 von der Last frei ist. Dann wird infolge der Wirkung der Zentriervorrichtung
30 die Spindelmutter 18 aus der in gestrichelt dargestellten Stellung in die voll
ausgezogen dargestellte Stellung geschraubt. Bei der weiteren Drehung des Ringes
23 wird die Spindelmutter 17
gesenkt, bis sie außer Berührung mit dem Ring
23 kommt und die Last auf die Spindelmutter 18 übertragen wird, wie Fig. 4 D zeigt.
Bei dieser Arbeitsfolge ist die Spindel in ihre Mittelstellung um ein Ausmaß gehoben
worden, das gleich der Senkgröße der Spindelmuttern aus ihrer gestrichelt dargestellten
Stellung in ihre in vollen Linien dargestellte Stellung entspricht.
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Fig. 5 A bis 5 D zeigen die Arbeitsfolge, wenn ein Aufwärtsdruck der
Last auf die Spindel ausgeübt wird und wenn die Spindel gesenkt werden soll. Bei
dieser Druckrichtung wird die Spindelmutter 17 zur Tragmutter und die Spindelmutter
18 wird zur Hubmutter. In Fig. 5 A drückt die Last die Spindelmutter 18 gegen den
Ring 23, und die Spindelmutter 17 kann sich frei drehen. Zum Senken der Last wird
die Spindelmutter 17 auf der Spindel von ihrer in gestrichelten Linien dargestellten
Stellung in ihre in voll ausgezogenen Linien dargestellte Stellung nach oben geschraubt.
Beim Umlauf des Ringes 23 hält die Spindelmutter 17 die Last gegen das Gehäuse 15
wie in den Fig. 5 B und 5 C. Dann wird die Spindelmutter 18 frei und kann sich drehen.
In Fig. 5 C schraubt sich die Spindelmutter 18 infolge der Wirkung der Zentnervorrichtung
30 auf die Spindel nach oben, während die Last von der Spindelmutter 17 getragen
wird. Bei weiterer Drehung des Ringes 23 wird die Spindelmutter 18 erfaßt und trägt
die Last, wobei die Last von der Spindelmutter 17 auf die Spindelmutter 18 übertragen
wird. Dann nimmt das System wieder seine Normalstellung ein, wobei die Spindel relativ
, zu beiden Spindelmuttern gesenkt ist.
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Fig. 6 A bis 6 D zeigen die Arbeitsfolgen, wenn bei Vorhandensein
eines Aufwärtsdruckes auf die Spindel ein Anheben der Spindel erfolgen soll. In
Fig.6A wird die Last wie in Fig. 5 A auf den Ring 23 über , die Spindelmutter 18
übertragen, wobei sich die Spindelmutter 17 frei drehen kann. Da die Last gehoben
werden soll, wird die Spindelmutter 17 aus der in gestrichelten Linien dargestellten
Stellung in die in voll ausgezogenen Linien dargestellte Stellung nach unten geschraubt.
In Fig. 6 B ist die Last vom Ring 23 und der Spindelmutter 18 auf die Spindelmutter
17 übertragen worden, die auf dem Gehäuse aufliegt, so daß sich die Spindelmutter
18 frei drehen kann.
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In Fig. 6 C hat der Ring 23 seine Drehung weiter fortgesetzt und hat
die auf der Spindelmutter 18 befindliche Last übernommen. Der Ring 23 setzt seine
Drehbewegung fort, wobei die Last zwischen den Spindelmuttern 17 und 18 in ihre
neue Stellung übertragen wird, bis ein neuer Impuls zur Einwirkung gelangt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also folgende Eigenheiten auf:
Beim Verschieben der Last von der Abwärtsrichtung in die Aufwärtsrichtung entsteht
in der Anlage ein Leergang oder Hubverlust, der in der dargestellten Anlage ungefähr
gleich der Hälfte des von dem Ring 23 bewirkten Hubes ist. Bei der Bewegung der
Spindel in der gleichen Richtung, in der auch die Lasteinwirkung erfolgt, ist jede
Bewegung gleich einem Bruchteil des Hubes des Ringes 23. Bei der Bewegung der Spindel
in einer Richtung, die entgegengesetzt der Richtung der Lasteinwirkung ist, ist
die Spindelbewegung für jeden voll geregelten Zyklus ebenfalls gleich einem Bruchteil
des Hubes des Ringes 23.
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Wird jedoch eine geringere Zunahme erwünscht,-dann kann diese durch
entsprechendes Verstellen der Spindelmutter 17 auf der Spindel in den Zwischenräumen
bzw. dann erfolgen, wenn auf die Spindelmutter 17 kein Druck zur Einwirkung kommt.
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Die Ausführung der Erfindung nach den Fig. 1 und 2 gemeinsam mit den
in den Fig. 3A bis 6D gezeigten Arbeitsschritten verdeutlicht das Arbeitsprinzip
der Erfindung. Das Merkmal dieses Arbeitsprinzips besteht darin, daß die Last beim
Heben oder Senken auf einem kleinen Abschnitt des Hubes des Ringes 23 ständig auf
und ab bewegt wird. Dieses Merkmal kann bei einigen Anwendungen ohne Bedeutung sein,
kann aber bei anderen Anwendungen unerwünscht sein. In den nachstehend beschriebenen
Ausführungen der Erfindung sind Einrichtungen vorhanden, die diese Aufwärts- und
Abwärtsbewegung bei stetigem Arbeitsvorgang auf ein Kleinstmaß verringert. In den
noch zu beschreibenden Ausführungen sind auch Einrichtungen vorhanden, die den Lastgegendruck
von der zentrierenden Federungsvorrichtung oder die Federn enthaltenden Zentriervorrichtung
30 auf die Kraftaufnahme verringern. Die Kraftabgabespindel bewegt sich dabei in
direktem Verhältnis oder linear zur Bewegung der Aufnahmeregelung.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine abgeänderte Form der mechanischen Verstärkervorrichtung,
die zum Tragen einer einseitig wirkenden Last ausgeführt ist und die zum Heben oder
Senken der Last dient. Die Ausdrücke »Heben« und »Senken« beziehen sich lediglich
auf die in den Zeichnungen dargestellten Richtungen. Die Belastung kann in Wirklichkeit
in irgendeiner beliebigen Richtung erfolgen, wobei dann eine entsprechende Aufstellung
der Vorrichtung getroffen werden muß, so daß die Achse der Vorrichtung mit der Belastungsrichtung
fluchtet.
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In der nachstehend beschriebenen Anordnung und auch in den folgenden
Anordnungen der Vorrichtung wird eine Reihe von wellenförmigen Nocken, die durch
Kugeln voneinander getrennt sind, verwendet. In den Fig. 7 und 8 ist eine Ringscheibe
40 an ihrer Umfangsfläche mit einer Verzahnung versehen, mit der ein Zahnrad 42
kämmt. Die obere Fläche der Ringscheibe 40 ist mit Wellennocken 44 versehen. Die
Ringscheibe 40 wird von einem Drucklager 46 getragen, das auf einem ortsfesten Gehäuse
48 aufliegt. Auf dem Wellennocken 44 werden Kugeln 50 gehalten. über den Kugeln
50 ist eine Ringscheibe 52 angeordnet, die auf ihrer unteren Fläche ebenfalls mit
einem Wellennocken 54 versehen ist. Die Ringscheibe 52 wird an einer Drehung durch
einen Keil 56 gehindert. Beim Umlauf der Ringscheibe 52 dreht sich deren Wellennocken
44 relativ zu dem Wellennocken 54. Infolge der zwischengeschalteten Kugeln 50 wird
die Ringscheibe 52 zyklisch gehoben und gesenkt.
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Eine der Oberflächen der Wellennocken 44 oder 54 kann aber auch flach
sein, wobei die gleiche Aufwärts- und Abwärtsbewegung erzielt wird. Sind beide Bahnen
wellenförmig ausgeführt, dann müssen die Kugeln 50 mittels besonderer Einrichtungen
relativ
zu den Bahnen gehalten und eingestellt werden, so daß die
Gähnen stets eine Stellung beibehalten, bei der sich die Kuppen und die Täler beider
Scheiben stets einander gegenüberstehen.
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Die obere Fläche der Ringscheibe 52 weist eine Kugellauffläche auf,
in der Kugellager 58 liegen, auf denen eine Ringscheibe 60 gelagert ist, deren obere
Fläche ebenfalls Wellen 62 hat. Die Ringscheibe 60 weist einen Antriebszapfen 64
auf, der in eine obere Mutter 66 eingreift, die für gewöhnlich auf dem Gehäuse 48
aufliegt. Oberhalb der Ringscheibe 60 befindet sich eine Scheibe 68; die an ihrer
Unterseite Wellenflächen 70 hat, die zu den auf der Ringscheibe 60 befindlichen
Wellenflächen 62 weisen. Eine Reihe von Kugeln 72 ist zwischen den Wellenflächen
62 und den Wellenflächen 70 eingebettet.
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Die Scheibe 68 weist auf ihrem Umfang eine Verzahnung auf, in die
ein Ritzel76 eingreift. Die Scheibe 68 kann über eine in dem Gehäuse 48 befindliche
(Öffnung auf demjenigen Teil des Arbeitszyklus, bei dem die Last von der Mutter
66 getragen wird, in beiden Richtungen gedreht werden, je nachdem, ob die von der
Spindel 16 getragene Last gehoben oder gesenkt werden soll. Die obere Fläche
der Scheibe 68 weist eine Reihe von Schrägflächen 74 und Planflächen 76 auf. Mit
diesen Schrägflächen und Planflächen arbeiten Schrägflächen 78 zusammen, die auf
der unteren Flüche einer Spindelmutter 80 angeordnet sind, welche auf das Gewinde
der Spindel 16 aufgeschraubt ist. Die Mutter 66 und die Spindelmutter 80 sind während
ihrer relativen Drehbewegung durch eine Feder 82 verbunden, die zwischen den auf
der Tragmutter 66 befindlichen Anschlägen 84 und den auf der Spindelmutter 80 befindlichen
Anschlägen 86 eingeschaltet ist. Feder 82 drängt die Muttern 66 und 80 in eine bestimmte
Relativstellung. Aus dieser bestimmten Winkelstellung heraus können sich die Muttern
in jeder Richtung um eine begrenzte Strecke winklig verlagern. Die Feder 82 und
ihre zugehörenden Anschläge dienen dem gleichen Zweck wie die in Fig. 1 dargestellte
Zentriervorrichtung 30. Die Spindel 16 wird an einer Drehung von einem im
Gehäuse befestigten Keil 87 gehindert, der in eine in Längsrichtung der Spindel
sich erstreckende Keilnut eingreift.
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Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung ist die Scheibe 68 gedreht,
um ein Heben der Spindel 16 zu bewirken. Befindet sich die Ringscheibe 52 nahe ihrer
untersten Stellung und wird die Last von der Mutter 66 getragen, dann kann die Scheibe
68 in beiden Richtungen frei gedreht werden, ohne daß ein Widerstand gegen diese
Drehung auftritt.
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In der Darstellung gemäß Fig. B ist die Scheibe 68 so gedreht worden,
daß die Täler oder Vertiefungen dar Wellenfläche 70 relativ zu den Tälern der Wellenfläche
62 nach links verlagert worden sind. Gleichzeitig sind die Schrägflächen 74 zu den
Schrägflächen 78 nach links bewegt worden, so daß die Scheiben 68 und 80 auseinandergespreizt
werden. Wenn. die Ringscheibe 52 sich infolge der Bewegung der Kugeln 50 auf den
Wellenflächen 44 und 54 hebt, wird die Hubkraft über die Kugeln 72 und die Schrägflächen
74 und 78 übertragen, um die Spindel mutter 80 und infolgedessen auch die Spindel
16 zu heben. Die Hubkraft versucht, die Täler der Wellen- t flachen 70 und 62 wieder
zurückzuführen und in Gegenstellung aufzustellen, wodurch ein Drehmoment auf die
Ringscheibe 60 ausgeübt wird, das die Ring-Scheibe 60 gegen den Uhrzeigersinn drehen
will. Diese Drehung wird durch den Antriebszapfen 64 und seinen Eingriff mit der
Mutter 66 verhütet, bis die Spindelmutter 80 die Last angehoben hat, so daß die
Mutter 66 entlastet ist. Bei entlasteter Mutter 66 kann sich die Ringscheibe 60
gegen den Uhrzeiger sinn drehen und kann die Mutter 66 in gleicher Drehrichtung
antreiben oder nach unten auf der Spindel 16 bewegen. Die Hubkraft wird jedoch immer
noch auf die Spindelmutter 80 über die Schrägflächen 74 und 78 ausgeübt. Wenn die
Ringscheibe 52 ihre oberste Stellung einnimmt, wird die Last von der Spindelmutter
80 auf die Mutter 66 übertragen, wenn sich diese Mutter 66 wieder entsprechend ihrer
auf der Spindel 16 befindlichen neuen Stellung an das Gehäuse 48 anlegt.
Die unbelastete Spindelmutter 80
wird auf der Spindel nach unten in eine neue
Stellung geschoben, die der neuen Stellung der Mutter 66 entspricht. Dieser Vorgang
wird von der Feder 82 eingeleitet. Diese Bewegungsfolge stellt das System wieder
auf seinen ursprünglichen Zustand ein, jedoch ist die Spindel 16 gehoben.
Die weitere Zyklusbewegung der Ringscheibe 52 ruft erst dann ein nutzbares Heben
oder Senken hervor, wenn ein neuer Impuls auf die Seheibe 68 ausgeübt wird.
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Wird kein Regelstoß auf die Vorrichtung ausgeübt, dann steigt und
fällt die pulsierende Ring-Scheibe 52 ohne wesentliche Beeinflussung des Steigens
und Senkens der Last, die von der Mutter 66 getragen wird. Die Schrägflächen 74
und 78 und die Flächen 76 weisen jedoch eine solche gegenseitige Lage auf, daß sie
eine kleine axiale Abweichung haben, so daß die Spindelmutter 80, wenn die pulsierende
Ringscheibe 52 auf ihre höchste Stellung steigt, etwas angehoben wird, wodurch die
Last von der Mutter 66 aufgenommen wird. Diese Beziehung ist wesentlich, damit das
nachstehend beschriebene Senken der Last erfolgen kann.
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Zum Senken der Last wird die Scheibe 68 aus der in Fig. 8 dargestellten
Stellung gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Enden der Schrägflächen 78
auf Abschnitten der Planflächen 76 der Scheibe 68 aufliegen. Bei einer Drehung der
Scheibe 68 im Uhrzeigersinn liegen die Täler der Wellenfläche 70 rechts von den
Tälern der Wellenfläche 62. Wird jetzt die pulsierende Ringscheibe 52 in ihre höchste
Stellung gehoben, dann wird die Last von der Spindelmutter 80 übernommen, und es
wird auch ein Drehmoment auf die Ringscheibe 60 übertragen, die die Scheibe60 infolge
der Stellung der Schrägflächen der Wellenflachen 70 und 62 nach gegen den Uhrzeigersinn
verdreht. Dieses Drehmoment wird über den Antriebszapfen 64 auf die Mutter 66 übertragen
und verschraubt die Mutter 66 auf der Spindel 16 nach oben. Die Mutter 66 ist zu
dieser Zeit unbelastet und kann sich frei drehen, da die Last von der Spindehnutter
80 getragen wird. Da die Mutter 66 nicht am Gehäuse 48 anliegt und da sich die pulsierende
Ringscheibe 52 nahe ihrer höchsten Stellung befindet, wird bei der Abwärtsbewegung
der pulsierenden Scheibe 52 die zu dieser Zeit sich nicht drehende Mutter 80 gesenkt,
wodurch auch die Spindel 16 gesenkt wird. Nach dem unteren Ende der Bewegung
der Ringscheibe 52 nimmt die Tragmutter 66 wieder die Last auf und wird an einer
Drehung gehindert, während sich die Spindelmutter 80 frei drehen kann.
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Die Anschläge 84 drehen dann die Spindehnutter 80 in Aufwärtsrichtung
auf der Spindel in eine Neutralstellung
mittels der Feder 82 zurück.
Hierdurch wird das System wieder auf seine Normalstellung bei gesenkter Spindel
zurückgebracht. Eine nutzbare Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Spindel 16 erfolgt
erst dann wieder, wenn eine neue Regelbewegung auf die Scheibe 68 zur Einwirkung
gebracht ist.
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Die vorstehend beschriebene Anlage kann als »Reihen«-Servoanlage bezeichnet
werden, da das Drehmoment, das erforderlich ist, um die unbelastete Tragmutter auf
der Spindel nach oben oder nach unten zu drehen, von der Last selbst abgeleitet
wird. In diesem Zusammenhang sei darauf verwiesen, daß das das Drehmoment aufnehmende
Untersystem aus den Bauteilen 62, 70 und 72 besteht, die in Reihe mit der pulsierenden
Ringscheibe 52 und den lasthebenden Schrägflächen 74, 76 und 78 angeordnet sind.
Die Tiefe der in den Flächen 62 und 70 befindlichen Wellen ist in der Darstellung
übertrieben groß wiedergegeben, um das Arbeiten der Anordnung zu verdeutlichen.
In Wirklichkeit können diese Wellen so flach gemacht werden, daß relativ kleine
Hübe der pulsierenden Ringscheibe 52 erzeugt werden.
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Die Fig.9 und 10 zeigen eine Abänderung der Vorrichtung, bei der an
Stelle einer »Reihen«-Servoanlage der Fig. 7 und 8 eine »Parallel«-Servoanlage geschaffen
ist. Einige der in den Fig. 9 und 1.0 vorhandenen Bauteile entsprechen den in der
Ausführung nach den Fig.7 und 8 verwendeten Bauteile und sind daher mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet. Die pulsierende Ringscheibe 52 dient dem gleichen
Zweck wie die entsprechende Scheibe in den Fig. 7 und B.
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In den Fig. 9 und 10 ist der Regelteil 90 zeitweise im Eingriff mit
der pulsierenden Ringscheibe 52. Der Regelteil 90 wird von einem Ritzel76
angetrieben. Ein auf dem Regelteil 90 befindlicher Außenring hat Wellenflächen 92,
an denen die Kugeln 94 anliegen. Eine obere Scheibe 96 hat an ihrer unteren Fläche
Wellenflächen 98, an denen die Kugeln 94 ebenfalls anliegen. Die obere Scheibe 96
wird von der Feder 98' nach unten gedrückt, die über ein Drucklager 100 wirkt. Die
Scheibe 96 wird gegen eine übergroße Abwärtsbewegung von einer am Gehäuse 48 befindlichen
Leiste 102 gehalten. Die Scheibe 96 weist ferner einen Antriebszapfen 64 auf, der
die Scheibe mit der Mutter 66 kuppelt. Wenn in den Zwischenzeiten, in denen sich
die Ringscheibe 52 unterhalb ihrer höchsten Stellung befindet, eine geregelte Drehung
auf den Regelteil 90 übertragen wird und wenn die Tragmutter 66 die Last
trägt, wird die Scheibe ; 96 außer Berührung mit dem Regelteil 90 durch die
Leiste 102 gehalten, so daß der Regelteil 90 frei gedreht werden kann. Beim Heben
der pulsierenden Ringscheibe 52 wird jedoch die obere Scheibe 96 von der Feder 98'
nach unten gedrängt, und die Feder ; übt dann ein Drehmoment auf die obere Scheibe
96 aus, und zwar infolge der in der Fig. 10 dargestellten Relativlage der Wellenflächen
92 und 98. Dieses Drehmoment wird über den Antriebszapfen 64 auf die Mutter 66 übertragen,
wobei auf die Mutter ein Drehmoment ausgeübt wird, das die unbelastete Mutter 66
dreht. Die Drehung der Mutter 66 erfolgt in einer Richtung, die der auf den Regelteil
90 zur Einwirkung gebrachten Drehrichtung entspricht.
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Ein Innenring des Regelteiles 90 weist Schrägflächen 106 und Planflächen
108 auf, die den Schrägflächen und Planflächen 74 bzw. der Anordnung gemäß der Fig.
8 entsprechen. Diese Flächen arbeiten mit den auf der Spindelmutter 80 befindlichen
Schrägflächen 78 zusammen, die den in den Fig. 7 und 8 dargestellten Flächen entsprechen.
Außerdem werden auch entsprechende Muttern 66 und 80 in den Fig. 9 und 10 in eine
neutrale Winkelstellung von einer Feder 82 gedrängt. Die Muttern 66 und 80 werden
in ihrer relativen Winkellage von den Anschlägen 84 und 86 begrenzt.
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Es ist bereits erwähnt worden, daß die Feder 98' eine Drehkraft auf
die Mutter 66 durch die Wirkung der Kugeln 94 und der Wellenflächen 92 und 98 ausübt.
Bei Ausübung des Drehmomentes wird gleichzeitig die Hubkraft der pulsierenden Ringscheibe
52 über den Regelteil 90 und ihre Schrägflächen und Planflächen übertragen,
so daß die Spindelmutter 80
angehoben wird. Fig. 10 zeigt, daß die Planflächen
108 relativ zu den Schrägflächen 78 nach rechts bewegt worden sind, um das Senken
der Last einzuleiten, wobei das Drehmoment auf die Mutter 66 gleichzeitig übertragen
wird, um die Mutter 66 auf der Spindel nach oben zu schrauben. Wie in Verbindung
mit der Ausführung nach den Fig. 7 und 8 beschrieben, hebt die pulsierende Ringscheibe
52 die Mutter 80 und hebt auf diese Weise die Last, so daß die Mutter 66 zwecks
Drehung frei ist. Durch das auf die Mutter 66 wirkende Drehmoment wird die Mutter
66 auf der Spindel nach oben geschraubt. Beim Senken der pulsierenden Scheibe 52
senkt sich die Mutter 80 so lange mit der Ringscheibe 52, bis die Mutter 66 wieder
am Gehäuse 48 anliegt und die Spindehnutter 80 unbelastet ist. Bei unbelasteter
Spindelmutter 80 dreht die Feder 82 die Mutter 80 auf der Spindel nach oben, um
die Drehstellung der Mutter 66 auszugleichen, worauf ein weiteres Heben und Senken
der Last erst dann wieder erfolgt, wenn eine neue Regelbewegung über den Regelteil
90 zur Einwirkung gebracht wird.
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Das Anheben der Last bewirkt eine Drehbewegung des Regelteiles 90
aus der in Fig. 10 dargestellten Stellung im Uhrzeigersinn, so daß sich die Schräg-Rächen
78 und 106 aneinanderlegen und ein Heben der Last bewirken, wenn sich die pulsierende
Scheibe 52 aus einer Tiefstellung in eine Hochstellung bewegt. Die Bewegung in diese
Stellung erfolgt im wesentlichen in der gleichen Weise, wie dies in Verbindung mit
den Fig. 7 und 8 beschrieben ist.
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In beiden in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Anordnungen ist der Eingriff
zwischen den Schrägflächen 78 und den Planflächen 76 und 108 so groß, daß die Spindel
unter Zwischenschaltung der Spindelmutter 80 gehoben und die Mutter 66 freigegeben
wird, wenn die Spindel 16 bis zur zulässigen Grenze belastet ist und die
Teile der Vorrichtung infolge der Last entsprechend völlig durchgebogen sind. Dieser
Eingriff muß auch eine Verschleißmöglichkeit einschließen. Ein Verschleiß erfolgt
in der Hauptsache im Drucklager 46, ferner in den Wellenflächen 44 und 54 und in
den Kugeln 50, da diese Teile die einzigen Teile der Anlage sind, die sich beim
Arbeiten der Anlage und beim Heben und Senken der Last bewegen. Die anderen Bauteile
bewegen sich unter der Last nicht relativ zueinander und sind daher einem nur geringen
Verschleiß unterworfen.
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Die in den Fig. 11 und 12 dargestellte mechanische Servovorrichtung
ist so angeordnet, daß die auf die Spindel 16 einwirkende Last in beiden
Richtungen wirken kann und daß die Spindel bei einer entsprechenden Bewegung der
Regelscheibe in jeder Richtung,
ohne Rücksicht auf die Richtung
des Lastdruckes; bewegt werden kann. Bei dieser Ausführungsform durchsetzt die Spindel
16 ein für gewöhnlich ortsfestes Gehäuse 118. Das Gehäuse weist einen oberen
Anschlag 120 auf, gegen den sieh eine Mutter dann legt, wenn diese Mutter als Tragmutter
verwendet wird. Das Gehäuse hat auch einen Anschlag 124, gegen den sich eine Tragmutter
126 dann legt, wenn diese Mutter als Tragmutter dient. Anschlag 120 und Tragmutter
122 arbeiten zusammen, wenn die auf die Spindel einwirkende Axialbelastung oder
der einwirkende Axialdruck nach oben gerichtet ist, während der Anschlag 124 und
die Tragmutter 126 zusammenwirken, wenn die Belastung oder der Druck auf die Spindel
nach unten gerichtet ist. Es ist ein bestimmter Spielraum 128 bei der Belastungsumkehr
oder Druckumkehr vorhanden. Die beiden Muttern sind so angeordnet, daß sie für gewöhnlich
die gleiche Phasenstellung durch Federn 128 beibehalten, die wie bei den bereits
beschriebenen Anordnungen aufgestellt sind; um die gegenseitige Relativdrehung der
Muttern zu begrenzen, die aber immer ein Drehmoment zwischen den Muttern ausüben,
das die Muttern in die dargestellte neutrale Phasenstellung bringt.
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Innerhalb des Gehäuses 118 werden die Schäfte der Tragmuttern 122
und 126 von einer Reihe von Ringscheiben umgeben. Die erste Ringscheibe ist eine
umlaufende Kraftaufnahmescheibe 130, die von einem Zahnrad 132 getrieben wird und
auf ihrer oberen Fläche eine wellige Nockenbahn aufweist. Auf dieser Nockenbahn
befindet sich eine Reihe von Kugeln 134, auf denen eine Ringscheibe 136 gelagert
ist, deren untere Fläche eine Nockenbahn aufweist, die ähnlich der auf der Scheibe
130 geformten Nockenbahn ist. Die Ringscheibe 136 wird an einer Relativdrehung zum
Gehäuse 118 durch einen Keil 138 gehindert. Bei der durch Krafteinwirkung erfolgenden
Drehung der Kraftaufnahmescheibe 130 werden die Scheiben 130 und 136 relativ zueinander
in Axialrichtung pulsierend bewegt. Die obere Fläche der Scheibe 136 liegt zeitweilig
an der Fläche der Tragmutter 122 an, um einen Hub auszuführen, wenn die Last nach
unten auf die Spindel wirkt. Wenn die Last in Aufwärtsrichtung auf die Spindel wirkt,
legt sich die obere Fläche der Tragmutter 122 an das Gehäuse, das auf diese Weise
einen Gegendruck ausübt. Unterhalb der unteren Fläche der Kraftaufnahmescheibe 130
befindet sich ein Drucklager 140, das mit einem Aufnahmeregeltei1142 zusammenarbeitet,
der wahlweise in jeder Richtung mittels eines Zahnrades 144 gedreht werden kann,
das mit den an der Umfangsfläche des Aufnahmeregelteiles 142 befindlichen Zähnen
im Eingriff steht. Die untere Fläche des Teiles 142 hat an der Ringzone A einen
welligen Laufring 146, der über die Kugeln 148 mit der auf der oberen Fläche eines
Ringflansches 152 befindlichenWellenbahn 150zusammenarbeitet. Dieser Ringflansch
152 besteht aus einem Stück mit einer Büchse 154, die sich innerhalb der Ringscheibe
136 bis zu einer Verbindungsstelle mit dem Innenlaufring eines Kugellagers 156 nach
oben erstreckt. Der Außenlaufring dieses Kugellagers 156 ist in eine Ringnut der
Scheibe 136 eingesetzt und wird relativ zur Ringscheibe 136 mittels einer Feder
158 nach oben gedrückt. Diese Bauteile sind so angeordnet, daß die Feder 158 den
Ringflansch 152 gegen das Aufnahmmegelglied 142 drückt und daß sich der Außenlaufring
des Lagers 156 jedoch an die Stirnseite der in der Ringscheibe 136 -befindlichen
Nut aufsetzt, ehe der Ringflansch 152 und das Aufnahmeregelglied 142 einen kleinsten
Abstand voneinander haben, bei dem die Kugeln 148 sich in den Tälern der Wellenbahnen
der Elemente 146 und 152 befinden.
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Die vorstehend beschriebenen Bauteile entsprechen der in Fig. 9 dargestellten
Belastungsfeder 98' und ihren zugehörenden Teilen und dienen, wenn die Vorrichtung
zum Heben oder Senken der Last bestimmt ist, dazu, ein Drehmoment auf eine der Tragmuttern
122 und 126 zur Einwirkung zu bringen, um die freie Mutter zu drehen. Eine Kupplung
der Büchse 154 mit der zugehörenden Mutter erfolgt mittels Keil- oder Keilnutenverbindungen.
Bei einem Abwärtsdruck auf die Spindel 16 dient die Mutter 126 als Tragmutter
und befindet sich in ihrer untersten Stellung. Ein an dieser Mutter 126 befindlicher
Keil 160 greift dann in eine an der Innenseite der Büchse 154 befindliche
Keilnut 162. Bei einem Aufwärtsdruck auf die Spindel 16 bewegt sich die Tragmutter
122 in ihre oberste Stellung, worauf ein auf der Mutter befindlicher Keil 164 in
eine auf der Innenseite der Büchse 154 befindliche Keilnut 162
eingreift.
Sowohl bei Eingriff des Keiles 160 in die Keilnut 162 als auch bei Eingriff des
Keiles 164 in die Keilnut 166 ist keine freie Zone vorhanden, an der keine Verbindung
besteht.
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An der unteren Fläche des Aufnahmeregelgliedes 142 sind auf den Ringzonen
B bzw. C Keilschrägflächen und Planflächen vorhanden, wie sie auch in den Zonen
B und C der Fig. 12 dargestellt sind. In Zone B befinden sich Schrägflächen 170
und Planflächen 172. In Zone C befinden sich Schrägflächen 174 und Planflächen 176.
Die Schrägflächen 170 haben eine entgegengesetzte Schräge zu den Schrägflächen 174.
In Zone B befindet sich eine Ringscheibe 178, die auf ihrer oberen Stirnfläche ebenfalls
Schrägflächen und Planflächen aufweist, die komplementär zu den Schrägflächen 170
und den Planflächen 172 sind. In Zone C befindet sich eine Ringscheibe 180, die
ebenfalls auf ihrer oberen Fläche Schräg und Planflächen aufweist, die komplementär
in Form den Schrägflächen 174 und den Planflächen 176 sind. Die Ringscheiben
178 und 180 sind an der Verbindungsstelle 182 durch Keile miteinander verbunden,
um sie gegen eine Relativdrehung zu sichern. Beide Ringscheiben 178 und
180 werden in einer Neutralstellung relativ zur Büchse 154 von einer Ringfeder
184 gehalten, die zwischen einer dieser Ringscheiben, beispielsweise der Ringscheibe
178, und der Büchse 154 arbeitet. Die Feder 184 ermöglicht eine Winkel-Bewegung
der Ringscheiben 178 und 180 relativ zu den auf dem Aufnahmereglerglied
142 befindlichen Keilen. Die Ringscheibe 178 wirkt als ein einstellbares Abstandsstück
zwischen Regelglied 142 und Tragmutter 126 und übernimmt die Last oder den
Druck, wenn die auf die Spindel 16 wirkende D2uckrichturig nach oben gerichtet ist.
Wenn die Druckrichturig nach oben gerichtet ist, legt sich also der Rand der Tragmutter
126 an die untere Fläche der Ringscheibe 178. Wenn der auf die Spindel 16 wirkende
Druck oder die auf die Spindel 16 wirkende Last nach unten gerichtet ist,
dann liegt das Regelglied 142 zeitweilig an der Ringscheibe 180 an, die wiederum
an einem benachbarten Abschnitt des Gehäuses 118 anliegt.
Ist die
auf dem System liegende Last oder der Druck nach unten gerichtet, dann arbeitet
die Vorrichtung in folgender Weise: Die Kraftaufnahmescheibe 130 dreht sich ständig
und erzeugt ein zyklisches axiales Pulsieren zwischen den Scheiben 130 und 136.
Auf dem einen Abschnitt des Arbeitszyklus wird die Last von der Tragmutter 126 auf
dem Anschlag 124 getragen. Wenn die Scheiben 130 und 136 am weitesten voneinander
entfernt sind, legt sich die Ringscheibe 136 an die Tragmutter 122, um sie etwas
anzuheben, so daß sie die Last aufnimmt und die Tragmutter 126 entlastet wird. Der
Gegendruck zu diesem Anheben verläuft hierbei von der Kraftaufnahmescheibe 130 über
das Drucklager 140 und das Regelglied 142 zur Ringscheibe 180 und dann zum Gehäuse.
Wird das Regelglied 142 in einer Richtung gedreht, bei der die Last dadurch gehoben
wird, daß sich die Schrägfläche 174 an ihre damit zusammenwirkende Schrägfläche
anlegt und die Teile 142 und 180 auseinanderspreizt, dann legt sich die pulsierende
Scheibe 136 früher an die Tragmutter 122 und hebt sie um ein wesentliches Ausmaß.
Die Aufnahmeregelung erzeugt zu dieser Zeit auch ein Drehmoment auf den Ringflansch
152, und zwar als Folge der welligen Bahnen 146 und 150 und der Feder 158, wobei
dieses Drehmoment auf die Tragmutter 126 übertragen wird, um die Mutter auf der
Spindel 16
nach unten zu schrauben.
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Die infolge dieses Drehmomentes hervorgerufene Drehung der Mutter
kann erst dann erfolgen, wenn die Mutter entlastet ist. Wenn die Pulsierungsvorrichtung
die obere Tragmutter 122 hebt, wird die untere Tragmutter 126 frei, die sich dann
bewegt und sich auf der Spindel 16 nach unten dreht. Die Pulsierungsvorrichtung
dehnt sich aus, um die belastete Tragmutter 1.22 nahe zur höchsten Ebene ihrer Bewegungsbahn
zu heben, und die Last wird dann auf die Tragmutter 126 bei deren Anlegen an das
Gehäuse zurückgebracht, wodurch die Last von der Tragmutter 122 abgenommen wird
und sich diese frei drehen kann. Die Tragmutter 122 wird dann auf die gleiche Stellung
gedreht, die die Tragmutter 126 einnimmt. Diese Drehung erfolgt durch die Wirkung
der Feder 128. Wenn die Ringscheibe 180 durch Anlegen der Tragmutter 126 an das
Gehäuse entlastet ist, wird die Ringscheibe 180 mittels der Ringfeder 184 auf eine
Neutralstellung gedreht.
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Wird das Aufnahmeregelglied 142 so gedreht, daß ein Senken der Last
erfolgt, wobei die Last immer noch einen Abwärtsdruck auf die Spindel ausübt, dann
werden die Schrägflächen 174 in Zone C längs der Planflächen bewegt. Diese Bewegung
des Regelgliedes 142 erzeugt auch ein Drehmoment, das in der bereits beschriebenen
Weise an der Tragmutter 126 angreift. Erreicht die Pulsierungsvorrichtung nahezu
ihren größten Hub, dann legt sich die Ringscheibe 136 an die Tragmutter
122 und hebt sie mit kleinem Hub. Die Tragmutter 126 wird entlastet, so daß
sie sich unter der Einwirkung des auf die Mutter wirkenden Drehmomentes dreht, das
dann die Tragmutter i 126 auf der Spindel vom Boden des Gehäuses weg nach oben schraubt
und gleichzeitig die Feder 128 zusammendrückt. Beim Zusammenziehen der Pulsierungsvorrichtung
wird die Last weiterhin von der Tragmutter 122 und von der Ringscheibe 136 ge- i
tragen, bis ein beträchtliches Zusammenziehen erfolgt ist. Dann wird die Last auf
die wieder eingestellte Tragmutter 126 übertragen. Nach völliger übertragung der
Last auf die Tragenmutter 126 kann sich die Tragmutter 122 frei drehen und wird
mittels der Feder 128 auf der Spindel nach oben gedreht, und zwar bis zu einer Stelle,
an der sich beide Tragmuttern 126 und 122 in ihrer Neutralstellung befinden.
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Bei Wiederaufnahme der Last von der Trab mutter 126 wird die Ringscheibe
180 entlastet und wird auf die Neutraistellung relativ zum Regelglied 142 mittels
der Ringfeder 184 zurückgeführt. Beim Abwärtsdruck der Last auf die Spindel wird
sowohl beim Heben als auch beim Senken der Last die Gegendruckkraft von der Ringscheibe
180 jedesmal dann aufgenommen, wenn die Tragmutter 122 die Last trägt.
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Bei einem Aufwärtsdruck der Last auf die Spindel hebt sich die Ringscheibe
180 von dem Gehäuse 118 ab, und die Tragmutter 126 legt sich an die Ringscheibe
178 an. Die Last wird dann entweder von der auf dem Gehäuseanschlag 120 aufliegenden
Tragmutter 122 oder von der an der Ringscheibe 178 anliegenden Tragmutter 126 getragen,
die wiederum von den Bauteilen 142, 140, 130, 134 und 136 getragen wird, von denen
der letztere auf einem oberen Innenteil des Gehäuses 118 aufliegt. Bei der Verschiebung
in Last- oder Druckrichtung legt sich der auf der Tragmutter 126 befindliche Keil
160 in die in Büchse 154 befindliche Keilnut 162, und der auf der Tragmutter
122 befindliche Keil schiebt sich in die in Büchse 154 befindliche Keilnut 166.
Bei einer geregelten Drehung des Regelgliedes 142 bewegen sich die Schrägflächen
170 in bezug auf die damit zusammenarbeitenden, auf der Ringscheibe 178 befindlichen
Schrägflächen, wobei die Schrägflächen im gleichen Längsabstand voneinander gehalten
werden, wenn ein Anheben der Last erfolgen soll, und auseinandergespreizt werden,
wenn ein Senken der Last erfolgen soll. Bei einem Senken der Last bewegt sich die
Ringscheibe 178 relativ zum Regelglied 142 nach unten, und bei einem weiter fortgesetzten
Pulsieren drückt die an der Tragmutter 126 anliegende Ringscheibe 178 die Mutter
nach unten gegen die Last. Hierdurch wird die Tragmutter 122 von dem Gehäuse angehoben.
Infolge des von den welligen Laufbahnen 146 und 150 geschaffenen Drehmomentes wird
die Drehung der Büchse 154 über den Keil 164 auf die Tragmutter 122 übertragen,
um sie auf der Spindel zu drehen. Wenn bei weiter fortgesetztem Pulsierungszyklus
ein Zusammenziehen erfolgt, wird die Tragmutter 126 frei und wird in ihre Neutralstellung
in bezug auf die Tragmutter 122 durch die Federn 128 zurückgeführt. Wirkt die Druckbelastung
auf die Spindel nach oben und soll die Last gehoben werden, dann legt sich die Ringscheibe
178 nahe dem größten Ausdehnungsimpuls an die Tragmutter 126, drückt die Last um
ein geringes Ausmaß nach unten und entlastet die Tragmutter 122. Das als Ergebnis
der Regelung zur Einwirkung gebrachte Drehmoment dreht dann die Tragmutter 122 auf
der Spindel nach unten, wobei sich die Spindel nach oben bewegt und sich die Tragmutter
126 an die Ringscheibe 178 legt, wenn sich die Pulsierungsvorrichtung zusammenzieht.
Diese Bewegung erfolgt so lange, bis sich die Tragmutter 122 wieder an das Gehäuse
anlegt und die Tragmutter 126 entlastet wird.
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Bei den in den Fig. 7 bis 12 dargestellten Ausführungen weisen die
die Last tragenden Schrägflächen 170, 174, 78 und 74 eine Schräge auf, die kleiner
ist
als der Reibungswinkel der zusammenarbeitenden Teile, so däß
sie beim Tragen der Last nicht gegenseitig schlüpfen.
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Zum besten Arbeiten soll der Vorschub der verschiedenen Muttern längs
der Spindel für einen bestimmten Mutterndrehwinkel auf der Spindel im wesentlichen
gleich dem Vorschub sein, der durch die in Drehrichtung erfolgende Verlagerung der
verschiedenen Keile geschaffen wird.
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Bei der Regelbewegung des Regelteiles aller dargestellten Anlagen
können diese Bewegungen bis zum höchsten Winkelausmaß erfolgen, das durch die begrenzte
Winkelbewegung der Muttern möglich ist, um auf diese Weise eine größte Aufwärtsbewegung
und Abwärtsbewegung der Spindel bei jedem Arbeitszyklus zu erzielen. Sind die Regelbewegungen
kleiner als die Höchstbewegung, dann ist die Längsbewegung der Spindel proportional
dieser Bewegung. Mit anderen Worten: Sehr kleine Zunahmen oder Abnahmen der Spindelbewegung
können durch sehr kleine Bewegung des Regelteiles erhalten werden. Dies erklärt
einen der großen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der darin zu sehen
ist, daß die Regelstufen jede beliebige Größe von einem kleinen Ausmaß bis zu einem
großen Ausmaß haben können, wobei entsprechende Stufen des Kraftabgabeelementes
der Anlage vorhanden sind. Dies unterscheidet die erfindungsgemäße Vorrichtung von
anderen Vorrichtungen, wie Sperradvorrichtungen usw., bei denen nicht ein Schritt
von sehr kleiner Größe, sondern stets ein Bewegungsschritt mit einer Mindestgröße
vorhanden ist.
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Die Formen der Pulsierungsvorrichtungen können von den dargestellten
und beschriebenen Formen abweichen. Es kann jede Vorrichtung verwendet werden, die
zyklische Hin- und Herbewegungen auszuführen vermag. Werden die Bewegungen unter
Verwendung von Kugeln und Schrägflächen erzeugt, und zwar entweder mit Pulsierungsvorrichtungen
oder mit Belastungsvorrichtungen, damit ein Drehmoment zur Drehung der unbelasteten
Muttern vorhanden ist, dann müssen für gewöhnlich Synchronisierungsvorrichtungen
verwendet werden, um die Kugeln relativ zu den Kuppen und Tälern der zusammenarbeitenden
Laufringe einzustellen, so daß diese Laufringe stets die erforderliche Stellung
zueinander haben.
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Hinsichtlich der Drehmomentbelastungsvorrichtung ist es leichter,
diese Vorrichtungen ohne eine Federbelastung auszuführen und sie so genau aufzubauen,
daß die Drehmomentbelastung auf die Muttern eine zwangläufige Belastung ist und
von der Axialbelastung auf die Vorrichtung herrührt.
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Federbelastung ist jedoch erwünscht, da sie den Abstandsbereich und
auch den Toleranzbereich bei der Ausführung und dem Aufbau der Vorrichtung erweitert.
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Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Kraft, die vorhanden sein
muß, um ein Drehmoment auf die freien Muttern und auf die Ringschienen 178 und 180
auzuüben, so groß sein muß, daß diese Teile ohne unnötige Zeitverzögerung gedreht
werden, auch wenn die Drehung bei Entlastung erfolgt. Ferner muß das Trägheitsmoment
der Bauteile und die Geschwindigkeit und Winkelbewegung berücksichtigt werden, die
von diesen Teilen beim Arbeiten der Vorrichtung erwartet wird. Die Pulsierungs-
und Regelbauteile können- mit mehreren hundert Zyklen oder noch mehr Zyklen je Minute
arbeiten, so daß also die Ausmaße der geregelten Bewegung der Spindelleistung mehrere
Zentimeter oder auch mehrere Meter je Sekunde für eine Vorrichtung mittlerer Größe
betragen.
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Notfalls können umkehrbare Schnellgangspindeln und Muttern verwendet
werden. Die Nichtumkehrbarkeit oder Selbsthemmung kann dadurch erhalten werden,
daß ein Reibungseingriff der Hub- und Tragmuttern mit den nichtdrehenden Hub- bzw.
Gegendruckkomponenten erfolgt.
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Bei der Herstellung muß auch die unter Belastung erfolgende Durchbiegung
der Teile berücksichtigt werden, insbesondere um den Abstand zu wahren, der für
ein stoßfreies Arbeiten der Vorrichtung und für eine lange Verwendungsdauer erforderlich
ist.