DE10009390A1 - Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung - Google Patents

Abstract

Für Anwendungen in Präzisionsverstellern, wie schnelle und repetierbare Verstellungen von beispielsweise Werkzeugen oder Verfahrtischen über große bis größte Längen mit großer Positioniergenauigkeit, wird eine Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung angegeben. Bei der Antriebsvorrichtung sind mindestens vier mehrstufige Zahnräder matrixförmig in zwei Spalten und in mindestens zwei Reihen angeordnet, wobei die mindestens vier Zahnräder zumindest jeweils in einer ersten Ebene einen ersten Zahnring und jeweils in einer zweiten Ebene einen im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring aufweisen, und das Antriebszahnrad zwischen zwei Zahnräder der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift, und jeweils den Zahnrädern der ersten Spalte ein Gegenzahnrad in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet ist, daß deren erste Zahnringe miteinander in Eingriff stehen, und die Zahnstange derart zwischen den Zahnrädern der ersten Spalte und den Gegenzahnrädern der zweiten Spalte angeordnet ist, daß die Zahnstange mit den zweiten Zahnringen in Eingriff steht. Zum Erzeugen der Spielfreiheit wird die Antriebsvorrichtung verspannt. Hierdurch werden die radialen Verzahnungskräfte, die nicht in die Längsrichtung der Zahnstange wirken, kompensiert. Die Antriebsvorrichtung weist eine integrierte Führung für die Zahnstange auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit einer Zahnstange und einem Antriebszahnrad.

Bei vielen Anwendungen in Präzisionsverstellern, wie beispielsweise für schnelle und repetierbare Verstellungen von Werkzeugen, Werkzeugtischen, Supporte, Schlitten, Verfahrtische oder dgl. verstellbaren Elementen, werden präzise Zahnstangengetriebe als Bewegungswandler zur Umwandlung einer Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung des verstellbaren Elements eingesetzt. Hierbei ermöglicht die Zahnstange eine sehr präzise Positionierung des verstellbaren Elements über große bis größte Längen.

Um die Verstellbewegung mit größter Genauigkeit ausführen zu können muß die Bewegung der verstellbaren Elemente schlupffrei, spielfrei und schwingungsfrei möglich sein. Bei bekannten Zahnstangengetrieben dieser Art werden zusätzliche Führungen, wie beispielsweise Kugelführungen, für die Bewegung der Zahnstange benötigt. Durch ständig repetierbare Abläufe entstehen in der Praxis sehr hohe Beanspruchungen der Bauteile und damit verbunden unerwünschte Verschleißerscheinungen, die auf die Dauer zu Ungenauigkeiten in der Positionierung der verstellbaren Elemente führen.

Eine diese hohen Anforderungen erfüllende Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ist aus der DE 34 33 363 C1 bekannt. Diese Antriebsvorrichtung besteht aus einem als Schleife ausgebildeten endlosen Übertragungselement in Form eines Zahnriemens und einem mit diesem in Eingriff stehenden Antriebszahnrad, wobei eine in Verstellrichtung verlaufende Zahnstange vorhanden ist, mit der der Zahnriemen ständig in Eingriff ist, und wobei der Zahnriemen mit seiner Rückseite zwei Umlenkrollen kraftschlüssig umschlingt und das Abtriebszahnrad von der der Zahnstange abgewanden Seite der Schleife her zwischen den Umlenkrollen in den Zahnriemen derart eingreift, daß nur ein zu Null tendierender, vernachlässigbarer geringer Abschnitt des Zahnriemens weder eine form- noch eine kraftschlüssige Abstützung aufweist. Nachteilig bei der Verwendung dieses Zahnriemenantriebs ist die freie Dehnung des Zahnriemens und der damit verbundene Schlupf, der zwar erfindungsgemäß weitestgehend reduziert worden ist, aber dennoch insbesondere bei Auftreten von Stößen oder bei intervallartigen Dauerbelastungen nicht auszuschließen ist.

Daher besteht Bedarf an Antriebsvorrichtungen zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, die ohne elastische Übertragungselemente, wie beispielsweise einen Zahnriemen, auskommen und die beschriebenen hohen Anforderungen insbesondere auch bei Stößen oder intervallartigen Dauerbelastungen erfüllen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung mit einer Zahnstange zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung anzugeben, die ohne elastisches Übertragungselement, wie beispielsweise einen Zahnriemen, und ohne zusätzliche Führung, wie beispielsweise einer Kugelführung, auskommt, mit der verstellbare Elemente oder sonstige zu positionierende Elemente über große Längen und spiel- und schlupffrei mit großer Positioniergenauigkeit bewegt werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens vier mehrstufige Zahnräder matrixförmig in zwei Spalten und in mindestens zwei Reihen angeordnet sind, wobei die mindestens vier Zahnräder zumindest jeweils in einer ersten Ebene einen ersten Zahnring und jeweils in einer zweiten Ebene einen im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring aufweisen, und das Antriebszahnrad zwischen zwei Zahnräder der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift, und jeweils den Zahnrädern der ersten Spalte ein Gegenzahnrad in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet ist, daß deren erste Zahnringe miteinander in Eingriff stehen, und die Zahnstange derart zwischen den Zahnrädern der ersten Spalte und den Gegenzahnrädern der zweiten Spalte angeordnet ist, daß die Zahnstange mit den zweiten Zahnringen in Eingriff steht.

Durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit einer Zahnstange und mit mindestens vier mehrstufigen Zahnrädern, die matrixförmig in zwei Spalten und in mindestens zwei Reihen angeordnet sind, wobei die mindestens vier Zahnräder zumindest jeweils in einer ersten Ebene einen ersten Zahnring und jeweils in einer zweiten Ebene einen im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring aufweisen, wird ein Bewegungswandler angegeben, der ohne elastisches Element, wie beispielsweise einen Zahnriemen, auskommt und dennoch die Bewegung von verstellbaren Elementen oder sonstigen zu positionierenden Elementen über große Längen und spiel- und schlupffrei mit großer Positioniergenauigkeit ermöglicht.

Die Wandlung der Drehbewegung beispielsweise eines Abtriebsritzels eines Motors in eine lineare Bewegung der Zahnstange wird durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung dadurch realisiert, daß die mindestens vier Zahnräder matrixförmig in zwei Spalten und in mindestens zwei Reihen angeordnet sind und das vom Motor angetriebene Antriebszahnrad zwischen zwei Zahnräder der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift. Hierdurch wird das Antriebszahnrad zwischen den beiden Zahnrädern eingespannt. Dies führt zu einer Verbesserung der Kraftübertragung des Antriebszahnrads auf die beiden Zahnräder der ersten Spalte, da die nicht in die Drehrichtung des Antriebszahnrads wirkenden radialen Kräfte kompensiert und somit die Lagerung der Abtriebswelle im Antriebsmotors entlastet wird. Schließlich ist durch das Eingreifen des Antriebzahnrads in zwei Zahnräder der ersten Spalte eine Leistungsverzweigung realisiert, wobei infolge beide Zahnräder in eine Drehbewegung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Antriebzahnrads versetzt werden.

Erfindungsgemäß werden diese beiden Drehbewegungen der beiden Zahnräder der ersten Spalte auf die in der zweiten Spalte angeordneten Gegenzahnräder dadurch übertragen, daß jeweils den Zahnrädern der ersten Spalte ein Gegenzahnrad in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet ist, daß deren erste bzw. untere Zahnringe miteinander in Eingriff stehen. Da erfindungsgemäß die Zahnräder und Gegenzahnräder in der zweiten Ebene einen im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring aufweisen, wird hierdurch in der zweiten Ebene zwischen jeweils zwei gegenüberliegenden zweiten Zahnringen eine Lücke gebildet, in die die Zahnstange derart einlegbar ist, daß die Zahnstange mit den links und rechts der Zahnstange angeordneten zweiten Zahnringen in Eingriff steht. Hierdurch werden die nicht exakt in die Bewegungsrichtung auf die Zahnstange wirkenden radialen Kräfte der links und rechts der Zahnstange angeordneten zweiten Zahnringe kompensiert. Durch die Anordnung der Zahnräder in der ersten Spalte und der Gegenzahnräder in der zweiten Spalte als gegenüberliegende Zahnrad- Gegenzahnrad-Paare, wobei erfindungsgemäß mindestens zwei Zahnrad- Gegenzahnrad-Paare in Längsrichtung der Zahnstange beabstandet angeordnet sind, wird eine Führung der Zahnstange erreicht.

Nach einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greift das Antriebszahnrad entweder in die beiden ersten Zahnringe oder in die beiden zweiten Zahnringe von zwei Zahnrädern der ersten Spalte ein. Hierdurch wird eine Übertragung der Drehbewegung des Antriebsmotors entweder auf die in der ersten Ebene angeordneten ersten Zahnringe oder auf die in der zweiten Ebene und direkt mit der Zahnstange in Eingriff stehenden zweiten Zahnringe ermöglicht.

Um die Spiel- und Schlupffreiheit in der Antriebsvorrichtung zu verbessern, sind nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens die Zahnringe der ersten Ebene und die Zahnringe der zweiten Ebene der mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehenden Zahnräder der ersten Spalte gegeneinander verspannbar. Da das Antriebszahnrad zwischen zwei zu verspannenden Zahnrädern der ersten Spalte angeordnet ist und entweder in der ersten Ebene in die beiden ersten Zahnringe oder in der zweiten Ebene in die beiden zweiten Zahnringe dieser zwei Zahnräder eingreift, wird durch das gegenseitige Verspannen der beiden Zahnringe in der entsprechenden Ebene auf der jeweils zugehörigen Welle erreicht, daß die Radialkräfte am Abtriebsrad des Motors, dem Antriebsrad, nahezu auf Null reduziert werden. Durch ein Verspannen eines Zahnrings der ersten Ebene auf der zugehörigen Welle in der ersten Spalte wird nacheinander zunächst das Spiel des hiermit in der ersten Ebene in Eingriff stehenden Zahnrings des Gegenzahnrades und dann infolge das Spiel zwischen dem in der zweiten Ebene angeordneten Zahnring des Gegenzahnrades und der Zahnstange entfernt. Durch das Verspannen eines Zahnrings der zweiten Ebene auf der zugehörigen Welle in der ersten Spalte wird das Spiel zwischen diesem Zahnring und der Zahnstange entfernt, so daß hierdurch die Positioniergenauigkeit der Antriebsvorrichtung erheblich verbessert wird.

Hierbei ist nach einem besonderen Gedanken der Erfindung das Verspannen durch gegenseitiges Verdrehen der Zahnringe der ersten Ebene und der Zahnringe der zweiten Ebene und anschließendes Fixieren, beispielsweise durch Kleben, Pressen oder ein Verspannungselement, realisiert.

Ein weiterer besonderer Gedanke der Erfindung besteht darin, daß die Zahnstange mittels einer Führung in der Höhe zwischen den zweiten Zahnringen der Zahnräder angeordnet ist. Dies verhindert bei der Bewegung des verstellbaren Elements ein Abheben der Zahnstange.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Führung als Laufrollen unterhalb und/oder oberhalb der Zahnstange ausgebildet.

In einem anderen besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Führung als Tragschiene für die Zahnstange ausgebildet. Hierbei kann eine Tragschiene mit der Zahnstange verbunden sein oder die Zahnstange selbst weist beispielsweise als Unterbau eine Tragschiene auf.

Um die Tragschiene an den Zahnrädern der ersten und zweiten Spalte der Antriebsvorrichtung und damit platzsparend anordnen zu können, weist die Tragschiene an ihren Seitenflächen jeweils eine Führungsfläche auf.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die mehrstufigen Zahnräder und die mehrstufigen Gegenzahnräder zusätzlich jeweils einen Wälzkörper auf, mit denen die Führungsflächen der Tragschiene in Eingriff stehen. Hierdurch wird ein Abstützen und eine Längsführung der Tragschiene und damit der hiermit in Verbindung stehenden Zahnstange ermöglicht.

Bei einem anderen besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Zahnstange eine V-Verzahnung auf. Auch durch eine v-förmige Verzahnung der Zahnstange mit den hiermit in Eingriff stehenden Zahnringen der Zahnräder der zweiten Ebene wird ein Abheben der Zahnstange sicher verhindert, und zwar ohne das es einer zusätzlichen Höhenführung bedarf.

In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit einer Zahnstange und einem Antriebszahnrad, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier dreistufige Zahnräder matrixförmig in zwei Spalten und mindestens zwei Reihen angeordnet sind, wobei die mindestens vier Zahnräder in einer ersten Ebene jeweils einen ersten Zahnring und in einer dritten Ebene jeweils einen identischen dritten Zahnring sowie in einer mittleren zweiten Ebene jeweils im Vergleich hierzu einen im Umfang kleineren zweiten Zahnring aufweisen, und das Antriebszahnrad zwischen zwei Zahnräder der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift, und jeweils den Zahnrädern der ersten Spalte ein Gegenzahnrad in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet ist, daß deren erste Zahnringe und dritte Zahnringe miteinander in Eingriff stehen, und die Zahnstange derart zwischen den Zahnrädern der ersten Spalte und den Gegenzahnrädern der zweiten Spalte angeordnet ist, daß die Zahnstange mit den zweiten Zahnringen in Eingriff steht.

Bei dieser dreiststufigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird die Höhenführung und damit das Abheben der Zahnstange durch die in der dritten Ebene in Eingriff stehenden dritten Zahnringe der Zahnräder der ersten Spalte und der Gegenzahnräder in der zweiten Spalte bewirkt. Die Zahnstange liegt bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise direkt auf den in der ersten und dritten Ebene angeordneten Zahnringen der Zahnräder der ersten und der Gegenzahnräder der zweiten Spalte gleitend auf. Hierdurch wird eine besonders kompakte und flache Bauweise der Antriebsvorrichtung ermöglicht, wobei die Zahnstange von allen Seiten, also oben und unten sowie links und rechts, durch die drei Zahnringe der Zahnräder, die in den drei Ebenen der ersten und zweiten Spalte angeordnet sind, eingefaßt ist. Damit ist die Zahnstange in allen sechs Freiheitsgraden geführt.

In einer ersten Ausführungsform der dreistufigen Antriebsvorrichtung wird das Antriebsrad derart ausgeführt, daß das Antriebszahnrad entweder in die beiden ersten Zahnringe oder in die beiden zweiten Zahnringe oder in die beiden dritten Zahnringe von zwei Zahnrädern der ersten Spalte eingreift.

Um auch bei dieser ersten Ausführungsform der dreistufigen Antriebsvorrichtung eine Spiel- und Schlupffreiheit in der Antriebsvorrichtung zu erreichen, sind nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens die Zahnringe der ersten Ebene und die Zahnringe der zweiten Ebene sowie die Zahnringe der dritten Ebene der mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehenden Zahnräder der ersten Spalte gegeneinander verspannbar. Da das Antriebszahnrad zwischen zwei zu verspannenden Zahnrädern der ersten Spalte angeordnet ist und in dieser ersten Ausführungsform entweder in der ersten Ebene in die beiden ersten Zahnringe oder in der zweiten Ebene in die beiden zweiten Zahnringe oder in der dritten Ebene in die beiden dritten Zahnringe dieser zwei Zahnräder eingreift, wird durch das gegenseitige Verspannen der beiden Zahnringe in der entsprechenden Ebene auf der jeweils zugehörigen Welle erreicht, daß die Radialkräfte am Abtriebsrad des Motors, dem Antriebsrad, nahezu auf Null reduziert werden. Durch ein Verspannen eines Zahnrings der ersten Ebene auf der zugehörigen Welle in der ersten Spalte wird nacheinander zunächst das Spiel des hiermit in der ersten Ebene in Eingriff stehenden Zahnrings des Gegenzahnrades und dann infolge das Spiel zwischen dem in der zweiten Ebene angeordneten Zahnring des Gegenzahnrades und der Zahnstange entfernt. Durch ein Verspannen eines Zahnrings der zweiten Ebene auf der zugehörigen Welle in der ersten Spalte wird das Spiel zwischen diesem Zahnring und der Zahnstange entfernt, so daß hierdurch die Positioniergenauigkeit der Antriebsvorrichtung erheblich verbessert wird.

In einer zweiten Ausführungsform der dreistufigen Antriebsvorrichtung ist das Antriebszahnrad aus einer Welle und zwei Zahnrädern zusammengesetzt, wobei das untere, erste Zahnrad in die beiden ersten Zahnringe und das obere zweite Zahnrad in die beiden dritten Zahnringe von zwei Zahnrädern der ersten Spalte eingreift.

Bei dieser zweiten Ausführungsform wird das Verspannen und damit die Spiel- und Schlupffreiheit der dreistufigen Antriebsvorrichtung dadurch realisiert, daß die beiden Zahnräder des Antriebszahnrads auf der Welle gegeneinander verspannbar sind.

Das Verspannen ist in der ersten Ausführungsform durch gegenseitiges Verdrehen der jeweils beiden Zahnringe der ersten Ebene und der Zahnringe der zweiten Ebene und der Zahnringe der dritten Ebene der mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehenden Zahnräder der ersten Spalte sowie in der zweiten Ausführungsform durch gegenseitiges Verdrehen der beiden Zahnräder des Antriebszahnrades und jeweils anschließendes Fixieren realisiert.

Bei einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Zahnräder der ersten Spalte mit den jeweils gegenüberliegend in der zweiten Spalte angeordneten Gegenzahnrädern drehbar mit jeweils einem Drehpunkt im Mittelpunkt der Zahnräder der ersten Spalte verbunden. Durch diese Verbindung der Gegenzahnräder der zweiten Spalte mit den Zahnrädern der ersten Spalte durch beispielsweise jeweils eine im Mittelpunkt der ersten Spalte drehbaren Stange, wird erreicht, daß die Gegenzahnräder entlang der Längsrichtung der zweiten Spalte beweglich angeordnet sind.

In diesem Fall weist die in der Antriebsvorrichtung zum Einsatz kommende Zahnstange einen s-förmigen Verlauf auf. Hierdurch ist eine Bewegung der verstellbaren Elemente entlang dieser s-förmigen Linie ermöglicht.

Eine andere vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zum Einsatz kommende Zahnstange weist einen geradlinigen und/oder bogenförmigen Verlauf auf.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1a eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antriebsvorrichtung

Fig. 1b eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' gemäß Fig. 1

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verspannens der Antriebsvorrichtung

Fig. 3a-e zeigen verschiedene Elemente zum Verspannen der Antriebsvorrichtung

Fig. 4a, b jeweils eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1

Fig. 5a-e zeigen verschiedene Ausführungsformen von Höhenführungen für die Zahnstange

Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung

Fig. 7 eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 6

Fig. 8a-b zeigt eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung

In der Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung dargestellt. Die Antriebsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Zahnstange 1, einem Antriebszahnrad 2 und vier mehrstufigen Zahnrädern A-D, die matrixförmig in zwei Spalten und in mindestens zwei Reihen angeordnet sind. Die Zahnräder A, B sind in der ersten Spalte und die Zahnräder C, D in der zweiten Spalte jeweils auf einer geraden Linie angeordnet.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung sind die Zahnräder A- D zweistufig ausgeführt und weisen jeweils auf einer zugehörigen Welle 3a-d in einer ersten Ebene einen im Umfang gleich großen ersten Zahnring A'-D' und jeweils in einer zweiten Ebene einen im Umfang gleich großen, aber im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring A"-D" auf. Den Zahnrädern A, B der ersten Spalte ist jeweils ein Gegenzahnrad C, D in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet, daß deren erste Zahnringe A' + D' und B' + C' miteinander in Eingriff stehen, wie dies die Fig. 1a und 1b veranschaulichen. Da die Zahnräder A-D in der zweiten Ebene einen im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring A"-D" aufweisen, entsteht hierdurch zwischen jeweils zwei gegenüberliegend in der zweiten Ebene angeordneten Zahnringen A" + D" sowie B" und C" jeweils eine Lücke, in der die Zahnstange 1 derart angeordnet ist, daß die Zahnstange 1 mit ihren jeweils an den seitlichen Flächen 1a, b angebrachten Verzahnung 10 mit den zweiten Zahnringen A"-D" in Eingriff steht, wie dies am Beispiel des Zahnrads A und des Gegenzahnrads D die Fig. 1b veranschaulicht.

Gemäß Fig. 4a sitzt das Antriebszahnrad 2 der Antriebsvorrichtung auf einer Welle 2a eines Motors 15 auf. Die Drehbewegung der Welle 2a des Motors 15 wird bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel auf die Antriebsvorrichtung derart übertragen, daß das Antriebszahnrad 2 zwischen den beiden Zahnrädern A, B der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift. Da die ersten Zahnringe A', B' und die zweiten Zahnringe A", B" unterschiedlichen Umfang aufweisen, kann das Antriebszahnrad 2 zur Kraftübertragung entweder in die beiden zweiten Zahnringe A", B" der ersten Spalte oder vorzugsweise in die beiden ersten Zahnringe A', B' eingreifen, wie dies die Fig. 1a zeigt. Hierdurch werden neben den Zahnringen A', B' in der ersten Ebene auch die beiden auf zugehöriger Welle 3a, b angeordneten Zahnringe A", B" in der zweiten Ebene der Zahnräder A, B in eine Drehbewegung versetzt. Da die Zahnringe A", B" mit der Verzahnung 10 der Zahnstange 1 auf deren seitlichen Fläche 1a in Eingriff stehen, wird hierdurch die Zahnstange 1 von Seiten ihrer seitlichen Fläche 1a her aktiv in ihre Längsrichtung bewegt, wie dies in Fig. 1a der auf der Zahnstange 1 eingezeichnete Pfeil veranschaulicht.

Ferner ist durch das Eingreifen des Antriebzahnrads 2 in die beiden Zahnringe A', B' der ersten Ebene eine Leistungsverzweigung realisiert. Hierbei werden zunächst durch die Drehung des Antriebszahnrads 2 die Zahnräder A, B in eine Drehbewegung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Antriebszahnrads 2 versetzt, wie dies die Pfeile in Fig. 1a anzeigen. Nachfolgend werden diese beiden Drehbewegungen der Zahnräder A, B auf die in der zugehörigen Reihe in der zweiten Spalte gegenüberliegend angeordneten Gegenzahnräder C, B durch den Eingriff der ersten Zahnringe A' + D' und B' + C' übertragen. Hierdurch werden die Zahnringe C', D' und infolge die beiden auf der zugehörigen Welle 3c, d in der zweiten Ebene angeordneten Zahnringe C", D" in Drehung versetzt. Da die beiden Zahnringe C", D" mit der Verzahnung 10 der Zahnstange 1 auf deren seitlichen Fläche 1b in Eingriff stehen, wird durch diese Art der Leistungsverzweigung erreicht, daß die Zahnstange 1 auch von Seiten ihrer seitlichen Fläche 1b her aktiv in ihre Längsrichtung bewegt wird.

Gemäß Fig. 1a sind die Zahnräder A, B in der ersten Spalte und die Gegenzahnräder C, D in der zweiten Spalte als gegenüberliegend und in Längsrichtung der Zahnstange 1 beabstandete Zahnrad-Gegenzahnrad-Paare (A + D, B + C) angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine Führung der Zahnstange 1 in der Bewegungsrichtung erreicht.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung muß zum Erzeugen der Spiel- und Schlupffreiheit verspannt werden. Gemäß Fig. 2 sind hierzu die Zahnringe A', B' der ersten Ebenen und die Zahnringe A", B" der zweiten Ebene der mit dem Antriebszahnrad 2 in Eingriff stehenden Zahnräder A, B der ersten Spalte gegeneinander verspannbar. Dieses Verspannen wird nach einer besonderen Idee der Erfindung durch gegenseitiges Verdrehen der Zahnringe A', B' der ersten Ebene und der Zahnringe A", B" der zweiten Ebene der beiden mit dem Antriebszahnrad 2 in Eingriff stehenden Zahnräder A, B der ersten Spalte und anschließendes Fixieren realisiert. Das Verdrehen der Zahnringe kann hierbei beispielsweise beim Aufsetzen der Zahnringe auf die zugehörige Welle erfolgen. Das Fixieren kann hierbei beispielsweise durch Kleben, Pressen, eine Wärmebehandlung der zugehörigen Welle 3a, b oder ein Verspannungselement 4 erfolgen.

Da gemäß Fig. 2 das Antriebszahnrad 2 zwischen den beiden Zahnringen A', B' in der ersten Ebene angeordnet ist, wird durch das Verspannen der beiden Zahnringe A', B' in der ersten Ebene der Zahnräder A, B ein Einspannen des Antriebszahnrads 2 zwischen den beiden Zahnringen A', B' erreicht. Dies bewirkt eine Entlastung der Lagerung der Abtriebswelle 2a des Motors 15. Das Verspannen der beiden Zahnringe A', B' mit dem Antriebszahnrad 2 führt auch zu einer Verbesserung der Kraftübertragung auf die beiden Zahnringe A', B', da hierdurch die nicht in die Drehrichtung des Antriebszahnrads 2 wirkenden radialen Kräfte auf nahezu Null kompensiert werden. Ferner wird durch das Verspannen der beiden Zahnringe A', B' der ersten Ebene nacheinander zunächst das Spiel des hiermit in der ersten Ebene in Eingriff stehenden Zahnrings C', D' des Gegenzahnrads C, D und dann infolge das Spiel zwischen dem in der zweiten Ebene angeordneten Zahnring C", D" des Gegenzahnrads C, D und der Zahnstange 1 und damit das Spiel der Zahnstange 1 von Seiten ihrer seitlichen Fläche 1b her entfernt.

Durch das Verspannen eines Zahnrings A", B" der zweiten Ebene auf der zugehörigen Welle 3a, b wird das Spiel zwischen diesem Zahnring A", B" und der Zahnstange 1 und damit das Spiel der Zahnstange 1 von Seiten ihrer seitlichen Fläche 1a her entfernt. Schließlich wird durch das gegenseitige Verspannen der in der zweiten Ebene gegenüberliegend angeordneten zweiten Zahnringe A"-D" ein Einspannen der dazwischen angeordneten Zahnstange 1 erreicht. Hierdurch werden die nicht exakt in die Bewegungsrichtung der Zahnstange 1 wirkenden radialen Kräfte der links und rechts der Zahnstange 1 angeordneten zweiten Zahnringe A"- D" auf die Zahnstange 1 auf nahezu Null kompensiert. Durch das Verspannen wird die Positioniergenauigkeit der Antriebsvorrichtung erheblich verbessert.

Die Fig. 3a-e zeigen verschiedene Verspannungselemente 4 die beim Verspannen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zur Anwendung kommen können. Gemäß Fig. 3a kann das gegenseitige Verdrehen und anschließende Fixieren der Zahnringe A', B' der ersten Ebene und der Zahnringe A", B" der zweiten Ebene der beiden mit dem Antriebszahnrad 2 in Eingriff stehenden Zahnräder A, B der ersten Spalte mit einer Schraube 20 und jeweils einem Langloch 21 durchgeführt werden. In einer zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3b wird der Zahnring A', B' der ersten Ebene auf einem Keil 22 gegen den Zahnring A", B" der zweiten Ebene durch Verschrauben mittels Schrauben 20 verdreht und anschließend fixiert. In einer dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird zum Verdrehen ein Stift 23, der beispielsweise mit dem Zahnring der zweiten Ebene A", B" in Verbindung steht, verwendet. Dieser Stift 23 wird in einer beispielsweise im Zahnring A", B" der zweiten Ebene vorgesehnen keilförmigen Einsenkung 24 geführt und anschließend in seiner Endposition mittels Schrauben 20 fixiert. Schließlich kann gemäß den Fig. 3d, e eine Spiralfeder 25 zwischen dem ersten Zahnring A', B' und zweiten Zahnring A", B" zum Verdrehen angeordnet sein.

Die Fig. 4a zeigt eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht auf die seitliche Fläche 1a der Zahnstange 1. Entsprechend zeigt die Fig. 4b eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht auf die seitliche Fläche 1b der Zahnstange 1. Aus beiden Figuren wird deutlich, daß bei dem bisher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung die Zahnringe A'-D' in der ersten Ebene in der Höhe beabstandet zu den Zahnringen A"-D" in der zweiten Ebene auf der zugehörigen Welle 3a-d angeordnet sind.

Die Fig. 5a-e zeigen verschiedene Arten von Führungen 5 bzw. Höhenführung zum Anordnen der Zahnstange 1 zwischen den Zahnringen A"-D" der Zahnräder A- D in der zweiten Ebene. Die dargestellten Führungen 5 verhindern bei der Bewegung des verstellbaren Elements, wie beispielsweise ein Verfahrtisch, ein Abheben der Zahnstange 1. Gemäß Fig. 5a kann die Führung 5 als Laufrollenführung 6 ausgebildet sein. Hierbei werden die Laufrollen 6 vorzugsweise unter- und oberhalb der Zahnstange 1 angeordnet und verhindern so das Abheben der Zahnstange 1.

Gemäß den Fig. 5b, c kann die Führung 5 auch als Tragschiene 7 für die Zahnstange 1 ausgebildet sein. Die Tragschiene 7 kann hierbei als separates Element ausgeführt sein oder gemäß den beiden Fig. 5b, c als Unterbau der Zahnstange 1. Die Tragschiene 7 weist an ihren Seitenflächen 7a, b jeweils eine Führungsfläche 8 auf, die bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen als nach außen weisende Kugelfläche 8a ausgebildet ist. Zum platzsparenden Anordnen der Tragschiene 7 zwischen den Wellen 3a-d der Zahnräder A-D dient ein Wälzkörper 9, der vorzugsweise jeweils auf den Wellen 3a-d drehbar aufgesteckt ist. Dieser Wälzkörper 9 weist bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine V- Nut 9a auf, in die die Kugelfächen 8a der Tragschiene 7 eingreifen und/oder sich abstützen. Dadurch das der Wälzkörper 9 drehbar auf den Wellen 3a-d aufgesteckt ist, können die V-Nuten 9a des Wälzkörpers 9 auf den Kugelflächen 8a der Tragschiene 7 abwälzen. Hierdurch ist eine Längsführung der Tragschiene 7 zwischen den Wellen 3a-d realisiert.

Die Anordnung des Walzkörpers 9 auf den Wellen 3a-d kann je nach Höhenabstand zwischen den ersten Zahnringen A'-D' und den zweiten Zahnringen A"-D" entweder gemäß Fig. 5b zwischen den Zahnringen A'-D' in der ersten Ebene und den Zahnringen A"-D" in der zweiten Ebene oder gemäß Fig. 5c in der Reihenfolge erster Zahnring A'-D', zweiter Zahnring A"-D", Wälzkörper 9 erfolgen. Hierbei ist die Reihenfolge gemäß Fig. 5c beim Einsatz der Antriebsvorrichtung in schmutziger Umgebung vorzuziehen, da hierdurch die Zahnstange 1 und damit auch deren Verzahnung 10 weitestgehend vor Schmutz geschützt ist.

Eine weitere ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Führung 5 besteht darin, daß gemäß den Fig. 5d, e eine Zahnstange 1 verwendet wird, die eine V- Verzahnung 10 aufweist. Durch den Eingriff einer v-förmigen Verzahnung 10 der Zahnstange 1 in entsprechend ausgebildete Zähne der Zahnringe A", D" in der zweiten Ebene der Zahnräder A-D wird auch ein Abheben der Zahnstange 1 bei der Bewegung eines verstellbaren Elements verhindert. Ferner handelt es sich hierbei um eine besonders platzsparende Höhenführung 5, da es keiner zusätzlichen Elemente bedarf. Hierdurch wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit sehr geringer Bauhöhe ermöglicht, bei der die Zahnringe A'- D' der ersten Ebene durch lediglich einen geringen Luftspalt von den Zahnringen A"-D" in der zweiten Ebene getrennt sind.

Um darüber hinaus die Herstellung von erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtungen mit noch geringerer Bauhöhe beispielsweise für den Bereich der Kleinst- und Mikroantriebsvorrichtungen zu ermöglichen, zeigt die Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung. Bei der Fig. 6 handelt es um eine Schnittzeichnung des zweiten Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung analog zur Fig. 1b, wobei eine Darstellung gemäß Fig. 1a zugrunde gelegt wird.

Bei der in Fig. 6 dargestellten dreistufige Ausführungsform der Antriebsvorrichtung sind analog zur Fig. 1 mindestens vier dreistufige Zahnräder E-G matrixförmig in zwei Spalten und mindestens zwei Reihen angeordnet. Der wesentliche Unterschied zum ersten zweistufigen Ausführungsbeispiel besteht also darin, daß nun dreistufige Zahnräder E-G zum Aufbau der Antriebsvorrichtung verwendet werden.

Diese mindestens vier Zahnräder E-G weisen in einer ersten Ebene jeweils einen ersten Zahnring E'-G' und jeweils hierzu in einer dritten Ebene einen identischen dritten Zahnring E'''-G''' sowie jeweils im Vergleich zur ersten und dritten Ebene in einer mittleren zweiten Ebene einen im Umfang kleineren zweiten Zahnring E"-G" auf. Ein in Fig. 7 dargestelltes Antriebszahnrad 12 ist zwischen die beiden Zahnräder E, F der ersten Spalte angeordnet und greift in diese ein. Den beiden in der ersten Spalte angeordneten Zahnrädern E, F ist jeweils ein Gegenzahnrad G, H in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet, daß deren erste Zahnringe E' + H', F' + G' und dritte Zahnringe E''' + H''', F''' + G''' miteinander in Eingriff stehen, wie dies die Fig. 6 veranschaulicht. Gemäß Fig. 6 ist die Zahnstange 1 derart zwischen den Zahnrädern E, F der ersten Spalte und den Gegenzahnrädern G, H der zweiten Spalte angeordnet, daß die Zahnstange 1 mit den zweiten Zahnringen E"-G" in Eingriff steht.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung liegt die Zahnstange 1 bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung direkt auf den in der ersten Ebene ineinandergreifenden Zahnringen E' + H', F' + G' der Zahnräder E-H der ersten und zweiten Spalte auf. Hierdurch wird eine kompakte und flache Bauweise der Antriebsvorrichtung ermöglicht, da insbesondere die im ersten Ausführungsbeispiel dargestellten Elemente für die Höhenführung 5, wie Laufrollen 6 oder Tragschiene 7, entfallen.

Da die Zahnstange 1 gemäß Fig. 6 auch gleitend auf den in der dritten Ebene angeordneten Zahnringen E'''-H''' der Zahnräder E, F der ersten und der Gegenzahnräder G, H der zweiten Spalte gleitend aufliegt, wird die Zahnstange 1 von allen Seiten, also oben und unten sowie links und rechts, im Bereich der gegenüberliegend angeordneten Zahnrad-Gegenzahnradpaare E + H und F + G eingefaßt. Damit ist die Zahnstange 1 in allen sechs Freiheitsgraden geführt. Die Höhenführung 5 wird durch die in der ersten und dritten Ebene in Eingriff stehenden ersten Zahnringe E'-H' und dritten Zahnringe E'''-H''' der Zahnräder E, F der ersten Spalte und der Gegenzahnräder G, H in der zweiten Spalte bewirkt.

In einer ersten Ausführungsform der dreistufigen Antriebsvorrichtung ist das Antriebsrad 12 derart ausgeführt, daß das Antriebszahnrad entweder in die beiden ersten Zahnringe E', F' oder in die beiden zweiten Zahnringe E", F" oder in die beiden dritten Zahnringe E''', F''' der beiden Zahnräder E, F der ersten Spalte eingreift. Bei dieser Ausführungsformen werden die beiden dreistufigen Zahnräder E, F zum Verspannen der Antriebsvorrichtung vorzugsweise beim Aufbau der Antriebsvorrichtung jeweils aus der Welle 3e, f und den ersten Zahnringen E', F' und den zweiten Zahnringen E", F" sowie den dritten Zahnringen E''', F''' zusammengesetzt. Das Verspannen und damit die Spiel- und Schlupffreiheit der dreistufigen Antriebsvorrichtung wird in dieser ersten Ausführungsform durch gegenseitiges Verdrehen der jeweils beiden Zahnringe E', F' der ersten Ebene und der Zahnringe E", F" der zweiten Ebene und der Zahnringe E''', F''' der dritten Ebene und jeweils anschließendes Fixieren realisiert.

In einer zweiten Ausführungsform der dreistufigen Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 7 ist das Antriebszahnrad 12 aus einer Welle 12c und zwei Zahnrädern 12a, b zusammengesetzt, wobei das untere, erste Zahnrad 12a in die beiden ersten Zahnringe E', F' und das obere zweite Zahnrad 12b in die beiden dritten Zahnringe E''', F''' der beiden Zahnrädern E, F der ersten Spalte eingreift. Die Welle 12c wird vom Motor 15 angetrieben. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden dreistufigen Zahnräder E, F zum Verspannen der Antriebsvorrichtung vorzugsweise einteilig mit der Welle 3e, f und den ersten Zahnringen E', F' und den zweiten Zahnringen E", F" sowie den dritten Zahnringen E''', F''' ausgeführt. In dieser zweiten Ausführungsform der dreistufigen Antriebsvorrichtung wird die Spiel- und Schlupffreiheit dadurch erreicht, daß die beiden Zahnräder 12a, 12b des Antriebszahnrads 12 auf der Welle 12c gegeneinander verdreht und anschließend fixiert werden.

Bei dem bisher beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung kommt eine Zahnstange 1 mit geradlinigen und/oder bogenförmigen Verlauf zum Einsatz. Hierbei wird unter bogenförmigem Verlauf ein Verlauf der Zahnstange mit konstantem Kurvenradius, also beispielsweise ein Kreisbogen mit konstantem Kurvenradius oder ein Kreis mit konstantem Kurvenradius, verstanden. Diese beiden Antriebsvorrichtungen dienen damit zur präzisen linearen und/oder bogenförmigen Verstellung von verstellbaren Elementen.

Um auch eine Bewegung der verstellbaren Elemente entlang einer beliebigen Linie mit nicht konstantem Krümmungsradius, beispielsweise einer s-förmigen Linie zu ermöglichen, zeigen die Fig. 8a und 8b ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, wobei eine Zahnstange 1 mit s-förmigen Verlauf zum Einsatz kommt. Dieses dritte Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung kann sowohl mit den zweistufigen Zahnrädern A-D als auch mit den dreistufigen Zahnrädern G-H realisiert werden. Hierbei sind gemäß den Fig. 8a, b die Zahnräder A, B bzw. E, F der ersten Spalte sind mit den jeweils gegenüberliegend in der zweiten Spalte angeordneten Gegenzahnrädern C, D bzw. G, H drehbar mit jeweils einem Drehpunkt im Mittelpunkt der Zahnräder der ersten Spalte verbunden. Durch diese Verbindung der Gegenzahnräder C, D bzw. G, H der zweiten Spalte mit den Zahnrädern der ersten Spalte A, B bzw. E, F durch beispielsweise jeweils eine im Mittelpunkt der Zahnräder der ersten Spalte drehbaren Stange 13, wird erreicht, daß die Gegenzahnräder C, D bzw. G, H entlang der Längsrichtung der s-förmigen Zahnstange 1 beweglich angeordnet sind, wie dies aus einem Vergleich der Fig. 8a, b zu entnehmen ist.

Bezugszeichen

1

Zahnstange

2

Antriebszahnrad

2

a Welle
A-D mehrstufiges Zahnrad
A'-D' erster Zahnring
A"-D" zweiter Zahnring

3

a-h Welle

4

Verspannungselement

5

Führung

6

Laufrollen

7

Tragschiene

7

a,

7

b Seitenflächen

8

Führungsfläche

8

a Kugelfläche

9

Wälzkörper

9

a V-Nut

10

V-Verzahnung
E-H dreistufige Zahnräder
E'-H' erster Zahnring
E"-H" zweiter Zahnring
E'''-H''' dritter Zahnring

12

Antriebszahnrad

12

a,

12

b Zahnrad

12

c Welle

13

Stange

15

Motor

20

Schrauben

21

Langloch

22

Keil

23

Stift

24

Einsenkung

25

Spiralfeder

Claims (19)

1. Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit einer Zahnstange (1) und einem Antriebszahnrad (2), dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens vier mehrstufige Zahnräder (A-D) matrixförmig in zwei Spalten und in mindestens zwei Reihen angeordnet sind,
wobei die mindestens vier Zahnräder (A-D) zumindest jeweils in einer ersten Ebene einen ersten Zahnring (A'-D') und jeweils in einer zweiten Ebene einen im Vergleich zur ersten Ebene im Umfang kleineren zweiten Zahnring (A"-D") aufweisen,
und das Antriebszahnrad (2) zwischen zwei Zahnräder (A, B) der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift,
und jeweils den Zahnrädern (A, B) der ersten Spalte ein Gegenzahnrad (C, D) in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet ist, daß deren erste Zahnringe (A' + D', B' + C') miteinander in Eingriff stehen,
und die Zahnstange (1) derart zwischen den Zahnrädern (A, B) der ersten Spalte und den Gegenzahnrädern (C, D) der zweiten Spalte angeordnet ist, daß die Zahnstange (1) mit den zweiten Zahnringen (A"-D") in Eingriff steht.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (2) entweder in die beiden ersten Zahnringe (A', B') oder in die beiden zweiten Zahnringe (A", B") von zwei Zahnrädern (A, B) der ersten Spalte eingreift.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Zahnringe (A', B') der ersten Ebene und die Zahnringe (A", B") der zweiten Ebene der mit dem Antriebszahnrad (2) in Eingriff stehenden Zahnräder (A, B) der ersten Spalte gegeneinander verspannbar sind.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannen durch gegenseitiges Verdrehen der Zahnringe (A', B') der ersten Ebene und der Zahnringe (A", B") der zweiten Ebene und anschließendes Fixieren realisiert ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (1) mittels einer Führung (5) in der Höhe zwischen den zweiten Zahnringen (A"-D") der Zahnräder (A-D) angeordnet ist.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (5) als Laufrollen (6) unterhalb und/oder oberhalb der Zahnstange (1) ausgebildet ist.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (5) als Tragschiene (7) für die Zahnstange (1) ausgebildet ist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschiene (7) an ihren Seitenflächen (7a, 7b) jeweils eine Führungsfläche (8) aufweist.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrstufigen Zahnräder (A, B) und die mehrstufigen Gegenzahnräder (C, D) zusätzlich jeweils einen Wälzkörper (9) aufweisen, mit denen die Führungsflächen (8) der Tragschiene (7) in Eingriff stehen.

10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (1) eine V-Verzahnung (10) aufweist.

11. Antriebsvorrichtung zum spielfreien Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit einer Zahnstange (1) und einem Antriebszahnrad (12), dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens vier dreistufige Zahnräder (E-H) matrixförmig in zwei Spalten und mindestens zwei Reihen angeordnet sind,
wobei die mindestens vier Zahnräder (E-H) in einer ersten Ebene jeweils einen ersten Zahnring (E'-H') und in einer dritten Ebene jeweils einen identischen dritten Zahnring (E'''-H''') sowie in einer mittleren zweiten Ebene jeweils im Vergleich hierzu einen im Umfang kleineren zweiten Zahnring (E"-H") aufweisen,
und das Antriebszahnrad (12) zwischen zwei Zahnräder (E, F) der ersten Spalte angeordnet ist und in diese eingreift,
und jeweils den Zahnrädern (E, F) der ersten Spalte ein Gegenzahnrad (G, H) in der zweiten Spalte so gegenüberliegend angeordnet ist, daß deren erste Zahnringe (E' + H', F' + G') und dritte Zahnringe (E''' + H''', F''' + G''') miteinander in Eingriff stehen,
und die Zahnstange (1) derart zwischen den Zahnrädern (E, F) der ersten Spalte und den Gegenzahnrädern (G, H) der zweiten Spalte angeordnet ist, daß die Zahnstange (1) mit den zweiten Zahnringen (E"-H") in Eingriff steht.

12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (12) entweder in die beiden ersten Zahnringe (E', F') oder in die beiden zweiten Zahnringe (E", F") oder in die beiden dritten Zahnringe (E''', F''') von zwei Zahnrädern (E, F) der ersten Spalte eingreift.

13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Zahnringe (E', F) der ersten Ebene und die Zahnringe (E", F") der zweiten Ebene sowie die Zahnringe (E''', F''') der dritten Ebene der mit dem Antriebszahnrad (12) in Eingriff stehenden Zahnräder (E, F) der ersten Spalte gegeneinander verspannbar sind.

14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (12) aus einer Welle (12c) und zwei Zahnrädern (12a + 12b) zusammengesetzt ist, wobei das untere, erste Zahnrad (12a) in die beiden ersten Zahnringe (E', F') und das obere zweite Zahnrad (12b) in die beiden dritten Zahnringe (E''', F''') von zwei Zahnrädern (E, F) der ersten Spalte eingreift.

15. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnräder (12a, 12b) des Antriebszahnrads (12) auf der Welle (12c) gegeneinander verspannbar sind.

16. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannen durch gegenseitiges Verdrehen der jeweils beiden Zahnringe (E', F') der ersten Ebene und der Zahnringe (E", F") der zweiten Ebene und der Zahnringe (E''', F''') der dritten Ebene sowie der Zahnräder (12a, 12b) und anschließendes Fixieren realisiert ist.

17. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (A, B, E, F) der ersten Spalte mit den jeweils gegenüberliegend in der zweiten Spalte angeordneten Gegenzahnrädern (C, D, G, H) drehbar mit jeweils einem Drehpunkt im Mittelpunkt der Zahnräder (A, B, E, F) der ersten Spalte verbunden sind.

18. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (1) einen geradlinigen und/oder bogenförmigen Verlauf aufweist.

19. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (1) einen s-förmigen Verlauf aufweist.