Beschreibung Die Erfindung betrifft eine mechanische Einrichtung zur Erzeugung von beliebig vielen linearen Bewegungen aus einer Kraftquelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind zu animierende Objekte wie Roboter oder automatische mechanische Klaviere, die eine Vielzahl von linearen Bewegungen erforderlich machen. Diese linearen Bewegungen müssen meist nur wenige Millimeter bis mehrere Zentimeter betragen. Die erforderlichen Kräfte sind dabei unterschiedlich.
Um solche Bewegungen zu ermöglichen, werden heutzutage eine Vielzahl von Kraftquellen eingebaut, die sich einzeln steuern lassen. Roboter, die nach diesem Prinzip aufgebaut sind, erhalten beispielsweise eine Vielzahl von Elektromotoren jeweils an den Gelenken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine prinzipiell beliebige Anzahl von linearen Bewegungen aus einer einzigen Kraftquelle zu erzeugen, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit sowie die jeweilige Kraft unterschiedlich sein können. Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Standardeinheit zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen und konfigurieren lässt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch einen einzigen rotierenden Motor, der mit einer Achse verbunden ist, die wiederum ein Profil aufweist. Eine Kupplungsscheibe, mit einem zentralen Profil, das zu dem Profil der Achse passt, wird auf die Achse aufgesteckt. Diese Kupplungsscheibe bildet gleichzeitig eine runde Achse für eine zweite Kupplungsscheibe, die dadurch gegenüber der Motorachse beweglich bleibt. Werden die zwei Kupplungsscheiben gegeneinander gedrückt, wird die bewegliche Kupplungsscheibe in Bewegung versetzt. Diese bewegliche Kupplungsscheibe besitzt ein Zahnrad, das mit einem grösseren Zahnrad verbunden ist. Das grössere Zahnrad besitzt eine Laufrolle, die einen mit selbiger fest verbunden Seil aufnimmt. Dadurch wird in der Folge das Seil auf dieser Laufrolle aufgerollt und somit erfolgt ein Zug an dem Seil. Die Kupplungsscheiben, die Zahnräder und das Seil werden als Baugruppe auf einem mechanischen Träger vorinstalliert und für einen gewünschten Bewegungsvorgang auf die Achse gesteckt. Je nach Länge der Achse und der Anzahl der gewünschten Bewegungen können solche Baugruppen auf die Achse aufgesteckt werden. Jede Baugruppe besitzt eine Vorrichtung zum Andrücken der Kupplungsscheiben. In der Regel kann hierfür ein Elektromagnet verwendet werden. Für unterschiedliche Kräfte und Bewegungsgeschwindigkeiten können die Durchmesser der einzelnen Zahnräder variiert werden. In der Robotik wird in der Regel für jede Kraft eine Gegenkraft benötigt. Um ein Gleichgewicht nicht energiefressend über das Gleichgewicht von Kraft und Gegenkraft herstellen zu müssen, kann das grosse Zahnrad, welches gleichzeitig mit der Seilrolle verbunden ist, noch eine Feststellbremse besitzen. Es ist von Vorteil, wenn die jeweiligen Anschlüsse der Elektromagneten an eine elektronische Steuereinheit gelangen, so dass die Auswahl einer Baugruppe sowie die Andruckkraft dort über elektronische Signale erfolgen.
Damit kann eine Computer sämtliche Bewegungen kontrollieren.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Es zeigen : Fig 1 : eine Explosionszeichnung Fig. 2 : eine Schnittzeichnung Fig. 1 zeigt die Anordnung mit einem Elektromotor (1), dessen äusserer Teil der Welle (4) vierkantig ist. Die Kupplungsscheibe (2) besitzt eine zentrierte Öffnung, die zu dem vierkantigen Profil des Achse (4) passt. Dadurch wird sie von der Welle (4) in Rotation versetzt. Die Kupplungsscheibe (2) besitzt einen runde äussere Achse, auf die die Kupplungsscheibe (3) aufgesteckt wird. Dadurch bleibt die Kupplungsscheibe (3) ohne Andruck an die Kupplungsscheibe (2) bei Rotation der Welle (4) zunächst in Ruhelage. Bei Andruck der beiden Kupplungsscheiben (2) und (3) wird die Kupplungsscheibe (3) in Rotation versetzt und treibt über ein kleines Zahnrad das grössere Zahnrad (5). Dieses Zahnrad (5) besitzt ausserdem eine Seilrolle, so dass bei Rotation von (5) ein daran befestigtes Seil eine lineare Bewegung erzeugt.
Fig. 2 zeigt, wie die Einzelteile aus Fig. 1 zu einer Baugruppe zusammengefügt werden können. Dadurch ist es möglich, dass pro benötigter linearer Bewegung auf die Welle (4) eine derartige Baugruppe aufgesteckt wird. Dabei werden die Kupplungsscheiben (2) und (3) sowie das grosse Zahnrad mit der Seilrolle zwischen zwei Platten (6) angeordnet. Durch deren Andruck durch die zwei Elektromagneten (7) werden die zwei Kupplungsscheiben (2) und (3) mechanisch verbunden, so dass die vorher beschriebene Bewegung der Seilrolle erzeugt wird.
