CN101415953A - 线性驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性驱动装置，其具有线性驱动器(2)，该线性驱动器(2)具有用于线性从动运动(4)的可驱动的从动部件(5)，而该从动部件(5)通过耦联装置(24)与在线性引导件(25)上在平行于从动运动(4)方向的运动方向上可偏移导引的引导部件(26)以驱动的方式耦联或可以这样耦联。该耦联装置(24)具有至少一个一端与从动部件(5)而另一端与引导部件(26)连接的或可连接的耦联体(36)，它抗拉、抗压且抗弯地构成并且通过球形铰链装置(37)与从动部件(5)和引导部件(26)连接或可以这样连接。

Description

线性驱动装置

本发明涉及一种线性驱动装置，其具有线性驱动器，该线性驱动器具有用于线性从动运动的可驱动的从动部件，该从动部件通过耦联装置与在线性引导件上在平行于从动运动方向的运动方向上可偏移导引的引导部件以驱动的方式耦联或可以这样耦联，其中耦联装置具有至少一个抗拉且抗压的、一端与从动部件而另一端与引导部件连接的或可连接的耦联体。

在由EP0744554B1已知的这种线性驱动装置中流体控制的线性驱动器的从动部件与在引导杆上可偏移导引的引导部件以驱动的方式运动耦联。通过这种方式使引导部件可以直接参与从动部件的直线运动。为了连接两个部件存在耦联装置，它具有抗拉且抗压的、但是同时弹性的弯曲弹性的耦联体，它旋转运动地一端支承在驱动部件上而另一端支承在引导部件上。由于耦联体的这种支承和弯曲弹性使耦联装置处于无间隙地补偿可能的在从动部件和引导部件的运动方向上的不平行性的位置。但是耦联装置的加工费用是相当高的。

由DE21007002U1给出一种角形铰链，它能够通过可旋转地支承在球体支承面里面的铰链球体实现两个结构部件的铰接。

DE9218883U1公开了一种工作缸，其中一个滑架通过唯一的球铰链与行程传感器耦联，用于避免滑架与行程传感器之间的卡死。

本发明的目的是建议一种措施，其以简单的方式在线性驱动装置的从动部件与从属的引导部件之间实现起到对齐误差补偿作用的符合驱动的耦联。

为了实现这个目的，在上述形式的线性驱动装置中使耦联体抗拉、抗压且抗弯地构成并且通过球形铰链装置与从动部件和引导部件连接或可以这样连接。

两个球形铰链装置形成从动部件和引导部件基于耦联体的相互独立的相对运动，同时保证在从动运动方向上从动部件与从属的引导部件之间的无间隙耦联。该耦联装置同时适合于补偿可能的对中和角度误差，它们可能在线性驱动器的驱动部件与在运行中通常与要被运动的负载连接的或可连接的引导部件之间产生或存在。由此防止，反作用力由于超规程引起提前磨损。同时通过在从动运动方向上绝对无间隙的耦联保证引导部件和与其可能连接的负载的精确定位。因此该耦联装置尤其也适用于伺服气动领域，其中定位精度是特别重要的。通过简单的结构可以实现非常有利的加工成本。

本发明的有利改进方案由从属权利要求给出。

所述线性驱动器有利地是流体控制的线性驱动器并且尤其是以压力空气驱动的、气动的线性驱动器。

所述线性驱动器有利地具有用于从动部件的自身的线性引导件，它例如设置在驱动外壳的外表面上，其中该外壳适用于导引滑架状构成的从动部件。从动部件首先对于无活塞杆的线性驱动器的结构形式是重要的，其中从动部件仅仅沿着驱动外壳运动并且不超过其端面驶出。在这里对于流体控制的线性驱动器尤其可以示例地参阅所谓的缝隙缸，但是也可以参阅无接触地、电磁地力传递到从动部件上的线性驱动器。

所述耦联装置可以设计成用于使其耦联体直接固定在从动部件和/或引导部件上。但是由这样一种结构形式得到易于操作性，即，其中耦联装置具有基座元件，用于优选可拆卸地固定在从动部件上并且也固定在引导部件上，其中在每个基座元件与耦联体之间中间连接有两个球形铰链装置中的一个球形铰链装置。

所述球形铰链装置最好包括设置在耦联体上的球容纳体和在球容纳体中在所有方向上围绕其球心可旋转的轴承球，其中在轴承球上设置用于与从动部件或引导部件直接或间接连接的固定用机构。这些固定用机构例如可以由径向突出于轴承球的、尤其是配有固定用螺纹的固定用杆构成。

优选使所述耦联体至少在其球容纳体处且最好整体地具有平坦形状。该球容纳体在这里可以由耦联体的断口构成，其圆周侧的边界面形成用于轴承球的、对应于球拱曲的凹形的支承面。该支承面尤其类似于赤道的球形区构成。

如果所述耦联体由塑料材料制成，可以使球轴承非常简单地通过顶压进从属的球容纳体安装。这一点尤其也有利于一体的、尤其是为压铸件的耦联体结构。

根据使用情况可以使设置在轴承球上的固定用机构指向相同的侧面或相反的侧面。

下面借助于附图详细描述本发明。附图中：

图1以正视图示出按照本发明的线性驱动装置的优选第一结构形式，

图2以后视图示出图1的线性驱动装置，

图3以按照截切线III-III的横截面图示出图1的线性驱动装置，

图4以按照截切线IV-IV的耦联装置处的纵向截面图示出图1的线性驱动装置，

图5以放大的视图示出在图4中框出的细节V。

在其总体上以标记符号1表示的线性驱动装置包括线性驱动器2与从动部件5，它在线性驱动器2运行中可以驱动通过双箭头表示的往复运动的线性从动运动4。从动运动4的方向通过属于线性驱动器2的第一线性引导件3给定，它例如由在从动运动4方向上延伸的导轨3a构成。优选使导轨设置在长形的、称为驱动外壳6的线性驱动器2外壳上。导轨可以与这个驱动外壳6如图所示一体地构成，尽管也可以作为单独的部件实现。

驱动外壳6在其内部完全或部分地容纳用于驱动从动部件5的驱动机构7。它们在线性驱动器2是流体控制的且尤其气动控制的线性驱动器2的实施例中包括驱动活塞8，它可移动地支承在沿着驱动外壳6延伸的容纳室12里面。该驱动活塞配有密封机构13，通过密封机构驱动活塞与容纳室12的壁体配合，由此使容纳室12轴向分成两个工作室14a，14b。工作室通过未示出的、穿过驱动外壳6壁体的流体通道可控地以压力介质加载，用于使驱动活塞8在一个方向或另一方向上轴向偏移。

通过力传递装置15使驱动活塞8与从动部件5这样运动耦联，使从动部件在完成从动运动4的条件下同步地参与驱动活塞8的直线运动。

线性驱动器2可以是工作缸，其中力传递装置15由穿过驱动外壳6端面封闭壁的活塞杆构成，它在驱动外壳6外部嵌接在从动部件5上或者形成这个从动部件本身。但是本发明优选在所谓的无活塞杆线性驱动器2中使用，如同由附图示例表示的那样。在这里驱动外壳6在容纳室12的圆周位置上纵向开缝，其中通过纵向缝16贯穿地接合属于力传递装置15的拨杆17，它使驱动活塞8与从动部件5以驱动的方式连接。拨杆可以通过安置在从动部件5上的封盖18覆盖。

在两个工作室14a，14b处长缝16通过从内部顶靠在其缝侧面上的密封带22覆盖。密封带在驱动活塞8处在两个密封机构13之间的部位中向内从长缝抬起，用于使拨杆17能够穿过长缝16。

与本实施例不同，线性驱动器2也可以是例如电的或电液的线性驱动器。

从动部件5尤其可以滑架状地构成。以有利的方式使从动部件夹钳式地包围接合第一引导体3的导轨3a(见图3)。设置在从动部件5上的轴承机构23起到与第一引导体3引导接触的作用。轴承机构23可以是滑动轴承和/或滚动轴承。

总体以标记符号24表示的线性驱动装置1的耦联装置24能够在从动运动4的方向、下面也简称为“轴向”上实现与在另一第二线性引导件25上在其纵向可移动导引的引导部件26的无间隙同步连接。

引导部件26的运动称为引导运动27。第二线性引导件25这样构成，即，使引导运动27的运动方向与从动运动4的运动方向平行地延伸。这一点至少在实现整个装置时是必需的。但是在实践中由于加工和装配误差至少不能完全排除在从动运动4与引导运动27之间平行度中的最小偏差。这种可以称为对中和角度误差的偏差对于总体上刚性的从动部件5与引导部件26的耦联可能导致增加磨损同时导致减少使用寿命。耦联装置24减少或排除这种问题，尽管耦联装置在轴向起到从动部件5与引导部件26之间无间隙同步耦联的作用，但是还允许上述部件之间的相对运动，用于自动地补偿可能的对中和角度误差。

第二线性引导件25在本实施例中是引导杆。它包括至少一个且最好至少两个以平行位置在长边上并排延伸的引导杆25a，25b，在其上引导部件可移动地在纵向上导引。但是同样能够实现第二线性引导件25的其它结构形式。例如它可以由一个或多个导轨构成。

第二直线引导25也包括附属于它的引导部件26例如可以是机械或设备的组成部分，线性驱动器2在借助于耦联装置24的条件下可以与设备以驱动的方式耦联，用于提供驱动力。在此线性驱动器2可以独立于第二线性引导件25而装配。以28示意地表示固定结构28，在其上第二线性引导件25与线性驱动器2独立地固定并且例如由设备机架构成，在其上也可以装配线性驱动器2与其驱动外壳6。

但是尽管上述内容也存在这种可能性，使整个装置由线性驱动器2、耦联装置24、引导部件26和第二线性引导件25以结构单元实现。在此甚至可能放弃第一线性引导件3。

引导部件26最好形成为负载载体32，即这样一个部件，利用它，要被运动的各种形式的负载总是可以与支架连接。该支架包括适合于要被运动负载的固定用机构33，例如可以是许多螺纹孔。但是按照在图2中以32a表示的点划线图形，负载载体也可以是相对于引导部件26独立的部件，它以各种方式总是固定在引导部件26上。

第二线性引导件25沿长边隔开一定间距地在线性驱动器2旁边延伸。从动部件5和引导部件26在图3中通过点划线表示的横轴线34方向上相互间隔。横轴线通过从动部件和引导部件26的相互平行的运动方向张紧线性驱动装置1的主平面35。

耦联装置24包括抗拉、抗压且抗弯构成的耦联体36，它通过球形铰链装置37不仅与从动部件5而且与引导部件26连接或可以这样连接。通过这个装置使驱动力从从动部件5传递到引导部件26。最好这样构成耦联体36，即，连接两个球形铰链装置37的直的连接线38基本平行于从动运动4的方向取向。但是同样能够轻而易举地实现至少略微的倾斜位置。有利的是，在连接线38与从动运动4的轴向之间形成的角度是锐角——只要呈现倾斜布置。

每个球形铰链装置37都包括在耦联体36上设置或构成的球容纳体42和支承在其中的轴承球43，其中轴承能够实现球轴承43相对于球容纳体42在所有方向上围绕其球心44的旋转。换言之，耦联体37可以在每个球形铰链装置37的部位中任意地围绕球心44旋转或摆动。

每个轴承球43都配有固定用机构45，用于尤其可拆卸地与从属的从动部件5或引导部件26连接。这些固定用机构45有利地包括径向突出于从属的轴承球43的且尤其与轴承球43一体构成的固定用杆46。这个固定用杆在本实施例中是配有固定用螺纹的螺纹杆，因此能够实现与从属的从动部件5或引导部件26的可拆卸的螺栓连接。

耦联体36至少在一个球容纳体部位且最好在两个球容纳体部位中都具有平坦形状。整体上平坦的耦联体36形状被认为是最佳的，不过板部件实际上也可具有任意外轮廓。例如在两个球容纳体42的部位具有圆形轮廓的端部段，在其间延伸更窄的短臂段。

有利地这样构成耦联体36，使其在图3中点划线表示的主膨胀面47基本平行于上面定义的主平面35延伸。但是由于在两个线性引导件3，25之间存在的对齐误差也能够实现其它的取向。

耦联体36的厚度至少在球容纳体32处有利地小于从属的球轴承43的直径。因此这个球轴承按照图4和5还在两侧突出于耦联体36。固定用机构45垂直于耦联体36的主膨胀面47定向。

在本实施例中固定用机构35从主膨胀面47指向相同的侧面。但是它们也可以相互相反地对准。这种布置尤其针对从动部件5与引导部件26之间配置的状况。

球容纳体42在本实施例中由耦联体36的断口构成，其圆周侧的边界面形成或具有可旋转容纳的轴承球43的支承面48。为了不使轴承球43吊下来，支承面48凹形地对应于球拱曲成形。它在本实施例中具有数学意义上的与赤道面对称的球区形状。

轴承球43不必在其总体上具有球形状。球形状可以局限于某个截段上，它在考虑可能的旋转和偏转角度的条件下总是保留在球容纳体42内部。示例地使轴承球43在固定用机构45直径上相反的侧面上削平。

通过使耦联体36至少在球容纳体42处且有利地总体上由塑料材料制成，它具有一定的弹性变形性，球轴承43在其球容纳体42中的装配能够特别简单地实现。轴承球43简单地通过顶压穿过球容纳体42的两个开口中的一个就足够了，由此无需特殊的固定手段。这一点能够实现特别经济的加工。尤其是耦联体36可以首先以这种结构形式一体地加工。

通过固定用机构45能够使每个轴承球43直接固定在与其适配的从动部件5和/或耦联体36的对应体上。但是耦联装置24有利地使每个球形铰链装置37包括基座元件52，它起到用于使轴承球43与从动部件5或引导部件26连接的相交位置部件的作用。

每个轴承球43通过其固定用机构45固定在基座元件52上。每个基座元件52通过适合的另一固定用机构53安置在从动部件5或引导部件26上，尤其是以可拆卸的方式。其它固定用机构53尤其可以是固定用螺栓，其可以穿过基座元件52导引，用于接着与从动部件5或引导部件26以螺栓连接。

Claims (18)

1.一种线性驱动装置，其具有线性驱动器(2)，该线性驱动器(2)具有用于线性从动运动(4)的可驱动的从动部件(5)，而该从动部件(5)通过耦联装置(24)与在线性引导件(25)上沿平行于从动运动(4)方向的运动方向上可偏移导引的引导部件(26)以驱动的方式耦联或可以这样耦联，其中所述耦联装置(24)具有至少一个抗拉且抗压的、一端与所述从动部件(5)而另一端与所述引导部件(26)连接的或可连接的耦联体(36)，其特征在于，所述耦联体(36)抗拉、抗压且抗弯地构成，并且通过球形铰链装置(37)与所述从动部件(5)和所述引导部件(26)连接或可以这样连接。

2.如权利要求1所述的线性驱动装置，其特征在于，所述线性驱动器(2)是流体控制的、尤其是气动的线性驱动器(2)。

3.如权利要求2所述的线性驱动装置，其特征在于，所述线性驱动器(2)是无活塞杆的线性驱动器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，所述线性驱动器(2)设有与用于所述引导部件(26)的线性引导件(25)相分离的、自有的线性引导件(3)，所述从动部件(5)在该线性引导件(3)上线性可偏移地受导引。

5.如权利要求4所述的线性驱动装置，其特征在于，所述线性驱动器(2)包括完全地或部分地容纳其驱动机构(7)的驱动外壳(6)，在该驱动外壳(6)的外表面上设置有用于所述从动部件(5)的线性引导件(3)。

6.如权利要求4或5所述的线性驱动装置，其特征在于，用于所述从动部件(5)的线性引导件(3)构成为导轨(3a)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，所述从动部件(5)滑架状地构成。

8.如权利要求1至7中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，所述耦联装置(24)为了固定在所述从动部件(5)上和所述引导部件(26)上而分别具有基座元件(52)，其中所述耦联体(36)与各基座元件(52)通过球形铰链装置(37)连接。

9.如权利要求1至8中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，每个球形铰链装置(37)都具有设置在所述耦联体(36)上的球容纳体(42)和在球容纳体(42)中在所有方向上围绕其球心(44)可旋转地支承的轴承球(43)，该轴承球(43)具有适合于与所述从动部件(5)或所述引导部件(26)连接的固定用机构(45)。

10.如权利要求9所述的线性驱动装置，其特征在于，所述固定用机构(45)包括沿径向突出所述轴承球(43)的、尤其带有固定用螺纹的固定用杆(46)。

11.如权利要求9或10所述的线性驱动装置，其特征在于，所述耦联体(36)至少在至少一个球容纳体(42)的区域中具有平坦形状，其中所述球容纳体(42)由所述耦联体(36)的断口形成，该断口的边界面形成或具有用于所述轴承球(43)的对应于球拱曲的凹形的支承面(48)。

12.如权利要求11所述的线性驱动装置，其特征在于，所述耦联体(36)至少在所述球容纳体(42)区域中由塑料材料制成，并且所述轴承球(43)通过顶压而安装进所述球容纳体(42)中。

13.如权利要求11或12结合权利要求9或10所述的线性驱动装置，其特征在于，两个轴承球(43)的固定用机构(45)相对于耦联体(36)而对准相同的侧面或对准相反的侧面。

14.如权利要求1至13中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，所述从动部件(5)和所述引导部件(26)在所述线性驱动装置的横轴线(34)的方向上彼此相邻地设置，其中所述耦联体(36)是平坦结构部件并且对齐成使其主膨胀面(47)至少基本地平行于所述线性驱动装置(1)的纵轴线和横轴线(34)而延伸。

15.如权利要求1至14中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，用于所述引导部件(26)的线性引导件(25)是引导杆，它以有利的方式具有两个相互平行地、带有间距地、彼此相邻地延伸的引导杆(25a，25b)。

16.如权利要求1至15中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，连接两个球形铰链装置(37)的直的连接线(38)基本平行于从动运动(4)的方向定向，或者与这个方向形成锐角。

17.如权利要求1至16中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，所述引导部件(26)构成为负载载体(32，32a)，或者与这样的负载载体固定地连接。

18.如权利要求1至17中任一项所述的线性驱动装置，其特征在于，所述耦联体(36)是一体的结构部件。

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