Aktor

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aktor mit einem eine Welle in Rotation versetzenden Wellenantrieb, um dessen Welle wenigstens ein band- oder seilartiges Element, im folgenden Seil genannt, auf- und/oder abwickelbar ist, das über eine Seillänge verfügt und zwei Seilenden aufweist, wobei die Seilenden jeweils mit einem Seilbefestigungslager verbindbar sind, die Seilbefestigungslager relativ zu der Welle weitgehend diametral gegenüberliegen, das mit der Welle verbundene Seil zwischen beiden Seilbefestigungslagern einen straffen Zustand einnimmt und das Seil längs seiner Seillänge in einem lokal begrenzten Seilbereich zwischen beiden Seilenden an einer Seilbefestigungsstelle mit der Welle verbunden ist.

Stand der Technik

Aktoren zur übertragung in erster Linie von Zugkräften, beispielsweise zwischen einem mechanischen festen Gegenlager und einem gegenüber dem Gegenlager beweglich gelagerten Objekt, sind in mannigfaltiger Vielfalt bekannt. Eine sehr einfache Ausführungsform eines derartigen Aktors stellt eine mit einem festen Gegenlager verbundene, motorisch angetriebene Welle dar, um die ein Zugmittel, beispielsweise in Form eines Seils, bei entsprechender Wellendrehung aufgewickelt wird. Ist das lose Ende des Seils beispielsweise mit einem ansonsten lose gelagerten

Objekt fest verbunden, so wird durch die motorunterstützte Seilaufwicklung das Objekt in Richtung des festen Gegenlagers gezogen. Nachteilhaft bei einer derartigen Aktoranordnung ist die direkte Lasteinwirkung unmittelbar auf die Welle, die es gilt, geeignet stabil auszubilden und/oder stabil zu lagern. Selbstverständlich sind darüber hinaus derartige Aktorsysteme aus dem Bereich der mechanischen Antriebstechnik sowie im Hinblick auf die Ausbildung mikromechanischer Aktorsysteme aus dem Bereich der Feinwerk- und Mikromechanik beliebig kompliziert aufgebaute, motorisch unterstützte Zugspannungen zwischen entsprechenden Gegenlagern erzeugende Aktoren bekannt, die dem Antrieb bzw. der Lokomotion kinematischer Systeme dienen.

Von besonderem Interesse für die Ansteuerung beweglicher Mechaniken und deren Betrieb im industriellen Umfeld, beispielsweise der Betätigung von Greifer, Hebel, Klappen, Schieber etc. aber insbesondere auch für die Realisierung beweglicher Prothesen zum Zwecke der Nachbildung beispielsweise einer menschlichen Hand, oder für die Realisierung beliebig artikulierter Roboterkinematiken, wie sie bei Industrieroboterarmen oder künstlichen Fortbewegungsmechanismen eingesetzt werden, sind so genannte muskelähnliche Aktoren, die in der Lage sind sich unter großer Kraftgenerierung zusammenzuziehen und lediglich nur geringe Rückstellkräfte zu erzeugen vermögen, so dass ein entsprechendes Auseinanderziehen derartiger muskelähnlicher, in den komprimierten Zustand überführter Aktoren lediglich durch äußere Krafteinwirkung in den elongierten Zustand erreicht werden kann.

In der DE 2300104 B2 wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der ein Maschendrahtzaun gespannt werden kann. Dazu ist ein hohler Pfosten mit radialen Bohrungen vorgesehen, in dem eine Wickelwelle gelagert ist. Einzelne Maschendrahtzaunsegmente sind mittels Spanndrähten, die durch die radialen Bohrungen im Pfosten und durch diametrale Bohrungen der Wickelwelle geführt sind, miteinander verbunden. Der Maschendrahtzaun kann derart gespannt werden, indem die Wickelwelle manuell gedreht wird. Dabei wickelt sich der Spanndraht auf die Wickelwelle. Im Unterschied zum nachfolgend beschriebenen Aktor erfolgt die Aufwicklung des Spanndrahtes vollständig unkontrolliert, so dass längs zur

Wickelwelle auftretende Kippmomente zu Durchbiegungen der Wickelwelle führen können. Dem wird dadurch begegnet, dass längs der Wickelwelle Stützscheiben vorgesehen sind und die Welle mit ihrem im Vergleich zum Draht großen Durchmesser mechanisch robust ist. Weiterhin ist diese Vorrichtung konstruktiv und funktional nicht für ständiges Auf- und Abwickeln geeignet sondern nur für einmaliges verspannen und gelegentliches Nachspannen.

Der im weiteren beschriebene Aktor, der Eigenschaften beispielsweise hinsichtlich einer muskelähnlichen Funktion in sich vereinen soll, vereint ein mechanisch sehr einfaches Konstruktions- und Wirkprinzip, und verfügt zudem über ein Höchstmaß an Integrationsfähigkeit in mechanisch komplexe Systeme und läßt sich überdies in seiner Größe nahezu beliebig skalieren.

Ein derartiger Aktor ist in der DE 10 2006 012 431 A1 beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt an dieser Stelle ausdrücklich hingewiesen wird. Der Aktor weist einen, eine Welle in Rotation versetzenden Wellenantrieb auf, um dessen Welle wenigstens ein band- oder seilartiges Element auf- und/oder abwickelbar ist, das über eine Länge sowie zwei Element- bzw. Seilenden verfügt. Das band- oder seilartige Element verfügt über eine hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung sowie Querelastizität um auf Wellen mit möglichst engen Radien aufgewickelt werden zu können. Grundsätzlich eignen sich hierzu handelsübliche Stahlseile bzw. Stahlseildrähte, wie sie in Form von Saiten von Saiteninstrumenten aus dem Musikbereich her bekannt sind. Auch können ganze Bündel aus feinen Stahldrahtfasern in geeigneter Weise verwendet werden, wie sie beispielsweise als „Vorfach" im Angelsport eingesetzt werden. Auch eignen sich aus Kunststoff bzw. Nylon gefertigte Seile, wie sie als handelsübliche Angel- oder Drachenschnüre erhältlich sind. Diese weisen eine höhere Elastizität im Hinblick auf ein Aufwickeln der Seile um eine im Durchmesser kleindimensionierte Welle auf, vergleichbar zu Stahlseildrähten, verfügen jedoch ebenso über eine hohe Abriebfestigkeit und hohe Reißfestigkeit. Auch können anstelle handelsüblicher Stahlseildrähte oder Kunststoffschnüre dünne Stahlbänder eingesetzt werden, mittels derer sowohl hohe Zugkräfte als auch beträchtliche Schubkräfte übertragbar sind. Ohne die Vielzahl der

vorstehend in nicht abschließender Form erläuterten möglichen Ausbildungsformen für die in der Anspruchsformulierung gewählte Formulierung „band- oder seilartiges Element" einschränken zu wollen, wird im weiteren aus Gründen einer einfacheren Beschreibung der Begriff „Seil" verwendet.

Das Seil ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und weist eine von zwei Seilenden begrenzte Seillänge auf. In einem nicht notwendigerweise mittigen, zwischen den zwei Seilenden befindlichen, lokal begrenzten Seilbereich ist das Seil mit der Welle verbunden. Die Verbindung des Seils mit der Welle ist vorzugsweise in Form einer festen Verbindung ausgebildet, so dass das Seil bspw. längs seiner Erstreckung punktuell an der Welle fixiert ist.

Die beiden Seilenden sind jeweils mit einem Seilbefestigungslager verbindbar, die der Welle weitgehend diametral gegenüberliegen, so dass das Seil stets einen gespannten Zustand einnimmt. Der Begriff „Seilbefestigungslager" ist allgemein zu verstehen und soll einen Kraftangriffspunkt beschreiben, an dem eine längs zur Seilerstreckung generierbare Kraft auf einen mit dem Kraftangriffspunkt verbundenen beliebigen Bereich oder auf ein mit dem Kraftangriffspunkt verbundenes beliebiges Objekt übertragen werden kann. So kann die Seilkraft am Seilbefestigungslager entweder Zug- oder Schubkräfte übertragen und somit in Abhängigkeit der Ausbildung des Lagers bspw. durch Anbringen an einem peripheren Rand einer Drehscheibe ein Drehmoment erzeugen.

Durch Rotation der Welle beginnt sich das Seil auf die Welle aufzuwickeln, wodurch die mit dem Seilbefestigungslagern verbundenen Seilenden in Richtung der Welle gezogen werden. Wird hingegen die Welle durch den Wellenantrieb in die entgegengesetzt zur Aufwickelrichtung orientierte Richtung gedreht, so erfolgt eine entsprechende Abwicklung des Seils von der Welle. Denkbar wäre es auch zwei Seilstücke mit ihren jeweiligen Enden an der Welle zu verbinden, derart, als würde das Seil einstückig, wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein. Auch ist es möglich mehr als ein Seil an einer Welle eines Wellenantriebes anzubringen, um die längs der Seilstränge übertragbaren Zug- und gegebenenfalls Schubkräfte in der

Summe zu erhöhen oder Seilenden aus mehreren jeweils gegenüberliegenden Richtungen kommend zusammenzuziehen.

Sei beispielsweise angenommen, dass beide Seilbefestigungslager relativ zum Wellenantrieb, der beispielsweise an einer mechanischen Tragstruktur oder einem festem mechanischen Gegenlager räumlich fixiert ist, lose gelagert sind, so bewegen sich die lose gelagerten Seilbefestigungslager jeweils mit gleicher Geschwindigkeit auf die Welle zu.

Ebenso ist es möglich, den Wellenantrieb samt Welle sowie eines der beiden Befestigungslager relativ zu dem anderen Befestigungslager, das beispielsweise an einem mechanischen Gegenlager bzw. auf einer geeignet ausgebildeten Tragstruktur fixiert ist, lose zu führen, so dass bei Wellenrotation sowohl der Wellenantrieb samt Welle als auch das lose geführte Seilbefestigungslager im Falle einer Seilaufwicklung auf die Welle in Richtung des fixierten Seilbefestigungslagers bewegt werden.

Unabhängig von den vorstehend beschriebenen Lagerungsmöglichkeiten des Wellenantriebes relativ zu den zwei Seilbefestigungslagern wird das durch den Wellenantrieb längs der Welle auf das Seil wirkende Kraftmoment nahezu verlustfrei in eine auf die beiden Seilbefestigungslager wirkende Kraft umgewandelt, wobei, und dies ist der besondere Vorteil des Aktorprinzips, die längs der Seile auftretenden Seilkräfte F nicht von der Welle des Wellenantriebes aufgenommen werden. Aus diesem Grunde kann die Welle überaus kleine Durchmesser aufweisen und selbst leistungsschwache Wellenantriebe vermögen auf diese Weise große Seilkräfte zu erzeugen. Dies ist letztlich auch der Grund dafür, dass der Aktor selbst klein- und leichtbauend ausgebildet werden kann und sich hierdurch ideal zu Zwecken der Miniaturisierung eignet.

Darstellung der Erfindung

Der Einsatz des vorstehenden Aktorprinzips hat gezeigt, dass der wesentliche Erfolg des Aktors davon abhängt, wie gleichmäßig das Seil bzw. die wenigstens zwei der Welle diametral gegenüberliegenden Seilstränge auf die Welle auf- und von dieser

wieder abgewickelt werden. So können nur dann auf die Welle wirkende Kraftmomente ausgeschlossen werden, wenn die Seilstränge stets in Bezug zur Wellenachse an zwei diametral gegenüberliegenden Berührpunkten zur Anlage gebracht werden. Hierfür gilt es besondere Vorsorge zu treffen, insbesondere in Fällen, in denen bereits eine beträchtliche Seillänge auf die Welle aufgewickelt ist.

Lösungsgemäß zeichnet sich somit ein Aktor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch aus, dass im Bereich der Seilbefestigungsstelle ein Mittel vorgesehen ist, durch das die längs der Seile wirkenden Seilkräfte jeweils an bezüglich einer Wellenachse der Welle diametral gegenüberliegenden Tangentenpunkten angreifen, dass bei einer Rotation der Welle zum Zwecke des Aufwickeins des Seils auf die Welle beide von der Welle beabstandete Seilenden relativ zur Welle auf die Welle mit gleichen Geschwindigkeiten zu bewegbar sind, und dass die Seile beim Aufwickeln durch das Mittel einlagig und in helikaler Anordnung um die Welle in Anlage gebracht werden oder mehrlagig, bei gleich bleibender axialer Lage relativ zur Welle mit zunehmenden Wickelradius um die Welle.

Der Vorteil des lösungsgemäßen Aktors ist darin zu sehen, dass durch das im Bereich der Seilbefestigungsstelle vorgesehene Mittel dafür gesorgt wird, dass das Seil geordnet, d.h. zwangsgeführt unter Ausbildung eines durch das Mittel festgelegtes Anlegemuster um die Welle geführt wird. Im Weiteren sei zur vereinfachten Erläuterung des lösungsgemäßen Aktors davon ausgegangen, dass um die Welle jeweils zwei Seilstränge auf bzw. abgewickelt werden, gleichwohl es grundsätzlich möglich ist, mehr als zwei Seilstränge, d.h. 3, 4 und mehr Seilstränge in entsprechend äquivalenter Weise um die Welle, entsprechend zwangsgeführt auf- bzw. abzuwickeln. In allen Fällen sorgt das im Weiteren näher zu spezifizierende Mittel dafür, dass die Anlagepunkte der Seilstränge längs des Umfangsrandes der Welle bezüglich der Wellenachse diametral gegenüberliegen bzw. am Umfangsrand jeweils gleich verteilt sind, so dass sich die über die einzelnen Seilstränge auf die Welle wirkenden Zugkräfte am Ort der Welle weitgehend vollständig kompensieren, so dass die Welle keinerlei Kraftmomenten ausgesetzt ist. Zur erleichterten

Erläuterung des lösungsgemäßen Aktors sei im Weiteren auf konkrete Ausführungsbeispiele verwiesen, die in den nachfolgenden Figuren illustriert sind. Der dem Aktor zugrunde liegende allgemeine Erfindungsgedanke soll jedoch durch die konkreten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt sein.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Aktor mit Welle und Seilzug (allgemeine Prinziperläuterung),

Fig. 2a, b Darstellung bevorzugter Aufwickelmethoden längs der Welle mit a) zwei Seilsträngen und b) vier Seilsträngen,

Fig. 3a-e Ausführungsformen zur Seilbefestigung an bzw. längs einer Welle,

Fig. 4 Darstellung einer Aufwickelvorrichtung mit einem längs zur

Welle beweglich angeordneten Führungsring,

Fig. 5 Ausführungsbeispiel mit einer doppelhelikalen Führungskontur längs der Welle,

Fig. 6 Ausführungsbeispiel mit spiralfederartig ausgebildeter Führungs-

Kulisse,

Fig. 7 Darstellung einer geordneten Aufwicklung zweier Seilstränge längs einer Welle im Wege räumlich geführter Seilbefestigungslager sowie

Fig. 8a, b Aktordarstellung mit Sicherung zum Spannen der Seilstränge.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Figur 1 zeigt schematisiert einen Aktor, der in der DE 10 2006 012 431 A1 beschrieben ist und einen aus einem Elektromotor bestehenden Wellenantrieb 1 , eine motorisch angetriebene Welle 2 und ein mit der Welle 2 verbundenes Seil 3 vorsieht, wobei das Seil 3 zwei Seilenden 3' aufweist, die jeweils mit Seilbefestigungslagern 4, 5 verbunden sind. Die Seilbefestigungslager 4, 5 befinden sich relativ zur Welle 2 diametral gegenüberliegend und stellen Befestigungspunkte für die Seilenden 3' dar. Der als Elektromotor ausgebildete Wellenantrieb 1 wird über ein elektronisches Steuergerät 6 bezüglich Drehsinn und Drehgeschwindigkeit der Welle 2 angesteuert. Zur Befestigung und Aufnahme des Eigengewichtes des Wellenantriebes 1 , im Folgenden kurz Motor bezeichnet, ist der Motor 1 mit einer entsprechenden Tragstruktur 7 abgestützt.

Durch die räumliche Anordnung der relativ zur Welle 2 diametral gegenüberliegenden Seilbefestigungslager 4, 5 wird das Seil 3 bei Rotation der Welle 2 in der in Figur 1 dargestellten Wicklungsweise auf die Welle 2 aufgewickelt. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Seil 3 stets einen zumindest leicht gespannten Zustand zwischen den entsprechenden Seilbefestigungslagern 4, 5 einnimmt. Das mit der Welle 2 erzeugte Abtriebsmoment M wird jeweils in eine auf die Seilbefestigungslager 4, 5 wirkende Kraft F nahezu verlustfrei umgewandelt. Aufgrund der auf die Welle 2 jeweils aus entgegen gesetzten Richtungen einwirkenden und gleichgroßen Kräfte F verbleibt die Welle 2 nahezu kraftlos, so dass sie mit sehr kleinem Durchmesser ausgebildet und mittels leistungsschwacher Motoren angetrieben werden kann, obgleich sie dennoch große Seilkräfte zu erzeugen in der Lage ist.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sorgt die Tragstruktur 7 zur Aufnahme des Eigengewichtes des Motors 1 sowie des durch die Wellenrotation und den damit verbundenen Aufwickelvorgang erzeugten Drehmomentes M.

Um zu gewährleisten, dass das Seil 3 mit seinen zwei zur Welle 2 diametral gegenüberliegenden Seilabschnitten möglichst einlagig um die Welle 2 gewickelt wird und dies in einer Weise, bei der die zwei Seilabschnitte des Seils 3 stets an jeweils zwei zur Wellenachse gegenüberliegenden Tangentialpunkten der Welle 2 anliegen, wird das Seil 3 mit Hilfe eines Befestigungsringes 12 fest anliegend an der Welle 2 fixiert, so dass die um die Welle 2 gespannten Seilabschnitte jeweils eine Seillängserstreckung aufweisen, die mit der Welle einen Winkel ß mit 90° < ß < 0° vorzugsweise 70° < ß < 20° einschließen (siehe hierzu Figur 2a, obere Darstellung). In Figur 2a, untere Darstellung, ist eine Sicht in Wellenlängsrichtung gezeigt, anhand der die diametral zur Welle 2 gegenüberliegenden Anlagepunkte P1 und P2 der Seilabschnitte 3 illustriert werden. Es liegt auf der Hand, dass bei einer im Durchmesser genügend gering dimensionierten Welle 2 sich die auf die Welle 2 einwirkenden Kräfte bzw. Kraftmomente gegenseitig aufheben bzw. vernachlässigbar klein sind.

Entsprechend der Ausführung und Anordnung mit zwei Seilabschnitten zur Umwicklung um die Welle 2 ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 b auch möglich, jeweils vier Seilstränge in entsprechender Anordnung um die Welle 2 anzuordnen und aufzuwickeln, wobei auch in diesem Fall die Längserstreckungen der einzelnen Seilstränge relativ zur Wellenlängsachse der Welle 2 einen Winkel ß in der vorstehend beschriebenen Größenordnung einschließen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Seilabschnitte entsprechend helikal um die Welle 2 in einlagiger Abfolge in Anlage gebracht werden können. Auch in Figur 2b, untere Darstellung, kann ersehen werden, dass die jeweils vier Anlagepunkte P1 bis P4 paarweise in diametraler Gegenüberstellung zu einer vollständigen Kraftkompensation am Ort der Welle 2 beitragen.

Zur geordneten Anlage des Seils 3 in der in Figur 2 dargestellten einlagig, helikalen Weise ist es vorteilhaft, Seile zu verwenden, die über eine gewisse Formstabilität verfügen, so dass beim Aufwickeln ein jeweils aufzuwickelnder Seilabschnitt längs einer Seitenflanke eines bereits auf die Welle 2 aufgewickelten Seilstückes selbstzentrierend abgleiten kann.

Grundsätzlich ist es möglich, die Welle 2 mit einer glatten Wellenoberfläche auszubilden, gleichwohl ist eine nicht weiter dargestellte Ausführungsform denkbar, bei der die Welle 2 nutförmige Vertiefungen vorsieht, die gleichsam helikal um die Welle 2 umlaufen, in die sich die Seile 3 beim Aufwickeln selbstständig ablegen. Im Falle einer Anordnung gemäß Figur 2a sieht die Welle zwei doppelhelikal nutförmig oder konkav ausgeformte Ausnehmungen vor, wohin im Falle der Figur 2b die Welle jeweils vier nutförmig ausgeformte Ausnehmungsbahnen vorsieht.

In den Figuren 3a bis e sind unterschiedliche Ausbildungsformen für eine Fixierung des Seils 3 an der Welle 2 dargestellt. Figur 3a, linke Darstellung verdeutlicht, dass das Seil 3 nicht notwendigerweise durchgängig sondern auch in geteilter Form an der der Welle 2 befestigt werden kann. So sind die losen Seilenden 112 der beiden Seilabschnitte mit einem durch eine Arretierschraube 13 gesicherten Befestigungsring 12 fest an der Welle 2 fixiert, wobei die Seilenden 112 in vorteilhafter weise verdickt ausgebildet sind, beispielsweise mittels eines Knotens oder durch Aufschmelzen der Seilenden, so dass ein Durchrutschen der Seilenden 112 durch den Befestigungsring 12 ausgeschlossen werden kann. Figur 3a rechte Darstellung zeigt eine alternative Befestigungsweise des Seils 3 längs zur Welle 2, indem das Seil 3 einstückig im Bereich des Befestigungsringes 12 um die Welle 2, halb umschlingend herumgeführt und mit dem Befestigungsring 12 fest gegen die Welle 2 verpresst wird.

In der in Figur 3c dargestellten Ausführungsform weist die Welle 2 einen Durchführungskanal 10 auf, durch den das Seil 3 hindurchgefädelt ist. Um zu vermeiden, dass das Seil 3 Quetschungen, insbesondere in Randbereichen der Welle 2 erfährt und somit Schaden erleiden könnte, sind die Randbereiche des Durchführungskanals 10 verrundet.

In Figur 3d in Verbindung mit Figur 3e ist eine bevorzugte Ausführungsform zur Befestigung des Seils 3 an einem stirnseitigen Ende der Welle 2 dargestellt, die zugleich mit der Antriebswelle 113 eines Elektromotors 3 lösbar fest verbunden wird.

So weist die Antriebswelle 113 gleichsam der Prinzipsskizze in Figur 3c einen Durchführungskanal 10 auf, durch den das Seil 3 in der in Figur 3e dargestellten Weise hindurchgefädelt ist. Zusätzlich weist die Antriebswelle 113 eine sacklochartig ausgebildete Aufnahmeöffnung für das stirnseitige Ende der Welle 2 auf, die mit Hilfe einer Madenschraube 13 zur Antriebswelle 113 lösbar fest fixiert werden kann. Ein deckelartig ausgebildeter Befestigungsring 12 wird dabei in der in Figur 3e dargestellten Weise über die Antriebswelle 113 gestülpt und mit der vorstehend beschriebenen Madenschraube 13 gegen die Welle 2 gesichert. Sämtliche Kanten, über die das Seil 3 innerhalb der in den Figuren 3 d und e dargestellten Befestigungsvorrichtung verläuft, sind verrundet ausgebildet, so dass das Seil 3 keinerlei Knickgefahr unterliegt. Auch die stirnseitige öffnung 114 innerhalb des deckelartig ausgebildeten Befestigungsringes 12 ist verrundet ausgebildet und sorgt für einen möglichst großen Biege- bzw. Krümmungsradius des Seils. Auch dient die orthogonal zur Wellenlängserstreckung orientierte Stirnfläche des Befestigungsringes 12 dazu, dass sich das Seil 3 beginnend am Ort des Seilaustrittes an der stirnseitigen öffnung 114 längs der Welle 2 in doppelhelikaler, einlagiger Anordnung sich unmittelbar längs der Wellenoberfläche anschmiegt.

In Figur 4 ist in perspektivischer Sichtweise die Welle 2 dargestellt, längs der ein bandförmiges Seil 9 mittels eines Befestigungsrings 12 fixiert ist und in doppelhelikaler Anordnung um die Welle 2 in der dargestellten Weise aufgewickelt wird. Damit sich das bandförmige Seil 9 nicht übereinander wickelt und die Bandanlegebereiche beider diametral gegenüberstehender Bandabschnitte axial in gleicher Höhe auf die Welle 2 treffen ist eine lose, axial zur Welle 2 beweglich angeordnete Führungshülse bzw. ein Führungsring 14 vorgesehen, der jeweils zwei diametral gegenüberliegende öffnungen vorsieht, durch die das bandförmige Seil 9 hindurchläuft.

Selbstverständlich ist es möglich den in Figur 4 dargestellten axial beweglichen Führungsring 14 für drei, vier und mehr Seilzuführungen entsprechend mit öffnungen zu versehen, deren Form und Größe jeweils an das auf die Welle 2 aufzuwickelnde Seil angepasst sind. Das in der Figur 4 dargestellte bandförmige Seil 9 ist

vorzugsweise als einrundendes Stahlband ausgeführt, mit dem beim Aufwickeln auf die Welle 2 hohe Zug- und beim Abwickeln kleinere Schubkräfte übertragen werden können.

In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel zur kontrollierten Seilführung in Form einer doppelhelikal ausgebildeten Spiralfeder dargestellt, die die Welle 2 radial, vorzugsweise leicht beabstandet umfasst. Die Welle 2 ist in Figur 5 endseitig mit einem Elektromotor 1 verbunden und wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen sorgt der Befestigungsring 12 für die Fixierung des Seils 3 längs zur Welle, die zugleich auch zur Fixierung der doppelhelikalen als Spiralfeder ausgebildeten Führungskulisse 104 dient. Zur besseren Unterscheidung der Seilführungen sind die linke Seilhälfte grau und die rechte Seilhälfte schwarz eingefärbt, es handelt sich jedoch um denselben Seiltyp bzw. um dasselbe Seil. Mit einer derartigen die Seilaufwicklung zwangsführenden Vorrichtung ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Seil 3 immer straff ist. So gewährleistet die vorzugsweise aus handelsüblichen Druckfedern bzw. aus Stahl herstellbare doppelhelikale Führungskulisse 104, dass die Aufwickelpunkte gleichmäßig und immer diametral gegenüberliegend axial entlang der Welle 2 zu liegen kommen.

Demgegenüber ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 lediglich eine einfache spiralförmig ausgebildete Führungskulisse 104 dargestellt, längs der zusätzlich ein hülsenartiger Führungsring 14 axial gleitend gelagert ist, das wenigstens zwei diametral gegenüberliegende öffnungen 101 jeweils zur Seildurchführung aufweist. Zur gleitenden Auflage des hülsenartigen Führungsringes 14 dient ein den Umfangsrand des Führungsringes 14 radial überragender Gleitnocken 102, der im gleitenden Eingriff mit der Spiralfederanordnung steht, wodurch diese beim Auf- und Abwickelvorgang in definierter Weise in axialer Richtung relativ zur Welle 2 verschoben wird. Zusätzlich dienen zwei stegartige Fortsätze 103, die in Anlage mit den jeweiligen Seilabschnitten geraten, wodurch verhindert wird, dass sich einerseits das hülsenartige Führungsringes 14 verklemmt und andererseits das Seil 3 um die Hülse wickelt.

Selbstverständlich ist es möglich, die vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur kontrollierten Aufwicklung des Seils 3 längs der Welle 2 in geeigneter Form zu kombinieren. So kann die Welle 2 in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen in der eingangs erläuterten Weise mit jeweils nutförmigen, die Welle helikal umlaufenden Vertiefungen versehen sein, in die sich die Seilabschnitte beim Aufwickeln zu schmiegen vermögen.

Einen alternativen Ansatz für ein kontrolliertes Aufwickeln des Seils 3 längs der Welle 2 verfolgt das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel, das einen Aufwickelvorgang eines Seils 3 längs einer Welle 2 in jeweils drei unterschiedlichen Aufwickelpositionen I, Il und III zeigt. So ist hier ein Antriebsmotor 1 mit einer daran angebrachten Welle 2 dargestellt, an der ein Seil 3 mittels eines Befestigungsringes 12 fest angebracht ist. Zur besseren Unterscheidung der jeweiligen Aufwickelpositionen sind die linke Seilhälfte grau und die rechte Seilhälfte schwarz eingefärbt, wobei es sich jedoch um denselben Seiltyp bzw. Seil handelt. Die jeweils drei unterschiedlichen Aufwickelpositionen betreffen in der Position I die vollständig abgewickelte Stellung, in der Position III die vollständig aufgewickelte Stellung sowie in der Position Il eine entsprechende Mittelposition. Ein geordnetes Aufwickeln des Seils 3 längs der Welle 2 kann dadurch gewährleistet werden, indem der Seilzug stets unter einem Winkel α relativ zur Orthogonalen bezüglich der Wellenlängserstreckung angeordnet bleibt. Dies setzt voraus, dass das Seilbefestigungslager, an dem die jeweiligen Seilenden geführt sind, während des Aufwickelvorganges längs der strichliert eingezeichneten Geraden G geführt werden. Der Winkel α ist zugleich der Steigungswinkel, der die Welle 2 umlaufenden doppelten Helix des Aufwickelmusters. Idealerweise berechnet sich dieser Winkel durch Vorgabe des Wellendurchmessers sowie der Querschnittsmaße des unter Last aufgewickelten Seils auf der Welle in der nachstehenden Form:

wobei d _s der Wellendurchmesser und dc _e die Höhe und d _Cc die Breite des unter Spannung auf der Welle 2 aufliegenden Seils sind.

In Figur 8 ist ein Aktor dargestellt, der eine Zusatzvorrichtung für eine dauerhafte Seilvorspannung vorsieht. Der Aktor sieht, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 einen Elektromotor 1 vor, an dessen Welle 2 ein Seil 3 aufgewickelt wird, das über einen Befestigungsring 12 an der Welle 2 befestigt ist. Die Welle 2 durchragt den Elektromotor 1 rückseitig, siehe hierzu Bezugsziffer 117. Anhand der rechten Darstellung in Figur 8 ist eine Draufsicht in Wellenrichtung dargestellt, die eine Feder 116 zeigt, deren Enden einerseits fest mit dem Gehäuse des Elektromotors 1 und andererseits an einer Schleifscheibe 115 fixiert sind, die ihrerseits an der Welle 117 befestigt ist. Die Verbindung zwischen Schleifscheibe 115 und der Welle 117 ist entweder kraftschlüssig oder über eine Reibkupplung mit definiertem Reibmoment vorgenommen. Durch Abwickeln des Seils 3 wird die Feder 116 gespannt. Erschlafft das Seil 3, dreht das in der Feder 116 gespeicherte Moment die Welle 2 solange, bis das Seil 3 gespannt ist und die Seilkraft ein Weiterdrehen verhindert.

Bezugszeichenliste

Wellenantπeb, Motor

Welle

Seil ' Seilende , 5 Seilbefestigungslager elektronisches Steuergerät

Tragstruktur bandförmiges Seil, Stahlband 0 Durchführungskanal 2 Befestigungsring 3 Madenschraube

Führungsring 01 öffnung 2 Gleitnocken 3 stegartiger Fortsatz 4 Führungskulisse 12 Seilende 13 Antriebswelle 14 stirnseitige öffnung 15 Schleifscheibe 16 Feder 17 Welle