DE10030409A1 - Verstellantrieb mit Endlageschalter - Google Patents
Verstellantrieb mit EndlageschalterInfo
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Abstract
Ein Verstellantrieb mit Endlagefunktion besteht aus einem Motor, welcher dem Verstellantrieb Antriebskraft liefert, einer Spindel, welche vom Motor getrieben ist, einer Mutter, welche die Drehbewegung der Spindel in eine Linearbewegung umwandelt, einer Kolbenstange, welche mit der Mutter verbunden ist, und sich zusammen mit der Mutter linear bewegt. Ferner weist der Verstellantrieb ein Außenrohr, welches die Kolbenstange umschließt, ein Gehäuse, eine in das Gehäuse eingefügte Leiterplatte, zwei in die Leiterplatte montierten Endschalter, einen sich in einer Rille des Außenrohrs befindenden Federring und eine Druckfeder auf, welche neben dem Federring angeordnet ist und sich in einer Kammer des Gehäuses befindet. DOLLAR A Der Verstellantrieb zeichnet sich dadurch aus, daß einer der beiden Endschalter, welcher zur Wegbegrenzung der ausfahrenden Kolbenstange immer mit dem Außenrohr in Kontakt bleibt, wenn der Verstellantrieb dessen Endposition beim Ausfahren nicht erreicht und daß der andere Endschalter, welcher zur Wegbegrenzung der zurückfahrenden Kolbenstange die Mutter nicht berührt, bis der Verstellantrieb dessen Endposition beim Zurückfahren erreicht hat.
Description
Die Erfindung betrifft einen Verstellantrieb bestehend aus
einem Motor, einer Spindel, einer Mutter, einer mit der Mutter
verbundenen Kolbenstange und einem Außenrohr, welches die
Kolbenstange umschließt. In vielen Anwendungsfällen wird es
gefordert, daß die Kolbenstange gestoppt werden muß, wenn sie
eine der zwei Endlagen des Verstellantriebs erreicht.
Eine bekannte Ausführung solcher Verstellantriebe zeigt Fig. 5.
Zwei Endschalter 61 und 62 sind in einer Leiterplatte 6
montiert und in zwei Endlagen des Verstellantriebs plaziert.
Der Schalter 61 dient als ein Endschalter für Rückfahrt der
Kolbenstange. Der Schalter 62 dient als Endschalter für
Ausfahrt der Kolbenstange. Wenn die Kolbenstange 3 einen der
Endschalter erreicht, betätigt die Mutter 4 einen der
Endschalter, welcher den Motorstrom ausschaltet und die
Kolbenstange 3 stoppt. Die Ausführung hat folgende Nachteile:
Ein größeres Außenrohr 2 ist erforderlich, um die Leiterplatte
6 und die beiden Endschalter aufnehmen zu können. Dies
vergrößert die Abmessung des Verstellantriebs. Die Montage der
Leiterplatte und Endschalter in das Außenrohr ist eine
zeitaufwendige Arbeit. Unterschiedliche Wegbegrenzungen
erfordern Leiterplatten in unterschiedlicher Größen. Dies führt
zu Teilvielfalt der Leiterplatte und höheren Produktionskosten.
Der zweite bekannte Ansatz für Realisierung der Wegbegrenzung
ist Zählen der Umdrehungszahl der Spindel. Dafür wird
beispielsweise ein Getriebe mit der Spindel verbunden. Ist die
Umdrehungszahl der Spindel eine vorgegebene Zahl, das bedeutet,
daß die Kolbenstange eine der zweiten Endpositionen des
Antriebs erreicht. Das Getriebe schaltet dann den Motor
elektronisch oder mechanisch aus. Ähnlich wie bei der
vorherigen Ausführung, sind unterschiedliche Getriebe für
unterschiedliche Wegbegrenzungen erforderlich.
Die dritte bekannte Lösung ist die Überwachung des
Stromverbrauches des Motors im Verstellantrieb. Wenn die
Kolbenstange eine der Endpositionen erreicht, fängt die
Kolbenstange oder die Mutter an, gegen ein Hindernis wie zum
Beispiel Endlagendämpfung zu fahren. Dabei nimmt der Motorstrom
drastisch zu. Übersteigt der überwachte Motorstrom einen
vorgesetzten Wert, schaltet eine Steuerung den Motor aus. Ein
Nachteil des Ansatzes besteht darin, daß bevor der Motorstrom
den Grenzwert erreicht, können wichtige Übertragungsglieder des
Verstellantriebs, wie zum Beispiel die Spindel und die Mutter,
schon wegen des schwankenden Motordrehmoments beim Abbremsen
beschädigt werden. Demzufolge ist eine präzise Einstellung der
Steuerung für jeden einzelnen Verstellantrieb erforderlich.
Dies bedeutet zusätzliche Produktionskosten.
Ein weitere bekannte Ausführung, wie in EP 0647799 A2
beschrieben, verwendet eine Buchse 22 und einen Federring 23
(Fig. 6), die mit dem Außenrohr verbunden sind, zum Bestätigen
zwei umgekehrt orientierter Endschalter 61 und 62. Wenn die
Kolbenstange 3 die Endposition für Rückfahrt erreicht, fährt
die Mutter gegen den Federring 23, der an das Außenrohr drückt.
Das Außenrohr betätigt dann wiederum den Endschalter 61 für das
Zurückfahren. Dies führt zum Ausschalten des Motorstroms und
stoppt die Kolbenstange. Erreicht die Kolbenstange bei der
Ausfahrt eine andere Endposition, drückt die Mutter die Buchse
22, die wiederum das Außenrohr nach außen schiebt. Das rechte
Ende des Außenrohrs verließt den Endschalter 62. Dadurch wird
der Motor ausgeschaltet. Eine Schwachstelle der Ausführung läßt
sich im folgenden mit Hilfe der Abbildung Fig. 7 erläutern.
Unterliegt die Kolbenstange einer vertikalen Belastung, biegt
sich das Außenrohr aufgrund von Montagetoleranzen zu einer
Seite ab. Dies kann dazu führen, daß das Außenrohr durch diese
Verbiegung die Endschalter nicht mehr trifft. Eine zuverlässige
Wegbegrenzung ist dadurch nicht möglich. Eine engere
Montagetoleranz hat jedoch höheren Montageaufwand, größere
Reibung zwischen dem Außenrohr und der Kolbenstange und
zusätzlichen Energieverbrauch des Verstellantriebs
zur Folge. Schließlich führt der Federring innerhalb des
Außenrohrs zu höheren Fertigungs- und Montagekosten des
Außenrohrs.
Ziel der Erfindung ist die Konstruktion eines Verstellantriebs
mit Wegbegrenzungsfunktion, welche im Vergleich zu vorhandenen
Ausführungen folgende Verbesserungen aufweist:
unabhängig von Hublänge des Verstellantriebs,
einfachere und zuverlässigere Konstruktion,
wenige Komponenten,
kleinere Abmessung und
geringe Fertigungskosten.
unabhängig von Hublänge des Verstellantriebs,
einfachere und zuverlässigere Konstruktion,
wenige Komponenten,
kleinere Abmessung und
geringe Fertigungskosten.
Für die Realisierung einer zuverlässigen Wegbegrenzung setzt
die Erfindung Endschalter ein, womit kein mit einer
Stromüberwachung verbundener Nachteil existiert.
Um den Durchmesser des Außenrohrs und somit die Abmessung des
Verstellantriebs zu reduzieren, werden die Endschalter für Aus-
und Rückfahrt mit einer Leiterplatte integriert, die in der
Nähe eines Endes des Außenrohrs plaziert ist und von dem
Außenrohr und der Mutter ausgelöst. Durch eine solche Anordnung
kann die Abmessung der Leiterplatte von der Hublänge des
Verstellantriebs unabhängig sein. Darüber hinaus lassen sich
die Fertigungskosten des Außenrohrs wegen fehlender Federring
innerhalb des Außenrohrs reduzieren.
Um die Montagearbeit der Leiterplatte in das Gehäuse des
Verstellantriebs zu vereinfachen, wird das Gehäuse so
konstruiert, das es zwei Nuten sowie eine Rippe für Führung der
Leiterplatte beim Einfügen aufweist.
Darüber hinaus, werden die Endschalter in der Leiterplatte in
einer Linie parallel zu der Achse des Außenrohrs angeordnet,
damit die Bestätigung der Schalter unempfindlich gegen die
vertikale Deformation des Außenrohrs ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im
einzelnen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Außenrohr in die Endposition der Rückfahrt gemäß der
Erfindung,
Fig. 2 das Außenrohr in die Endposition der Ausfahrt gemäß der
Erfindung,
Fig. 3 die in das Gehäuse des Verstellantriebs eingefügte
Leiterplatte gemäß der Erfindung,
Fig. 4 die Anordnung der Endschalter auf der Leiterplatte gemäß
der Erfindung,
Fig. 5 eine bekannte Ausführung, wobei sich zwei Endschalter im
Außenrohr befinden,
Fig. 6 eine bekannte Ausführung mit zwei Endschalter und
Fig. 7 eine Schnittdarstellung über die Deformation des in Fig.
6 gezeigte Außenrohrs wegen einer vertikalen Belastung.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein
Motor 9 dem Verstellantrieb die nötige Bewegungskraft liefert.
Die Kraft wird mit Hilfe einer Schneckenwelle und eines
Schneckenrads auf eine Spindel weiterleitet. Die Drehbewegung
der Spindel wird in die Linienbewegung einer Mutter 4 weiter
umgesetzt. Wenn die mit der Mutter 4 verbundene Kolbenstange 3
die Endlage für Rückfahrt erreicht, drückt die Mutter 4 den
Taster des Endschalters, welcher den Motor ausschaltet und die
Kolbenstange stoppt. In der Position kann der Verstellantrieb
nur ausfahren, nicht mehr zurückfahren. Wie in Fig. 1 gezeigt,
werden beide Taster der Endschalter vom Außenrohr gedrückt,
wenn die Kolbenstange die Endposition erreicht.
Wenn die Kolbenstange des Verstellantriebs ausfährt und die
Endpostion erreicht, wie in Fig. 2 dargestellt, fährt die
Mutter gegen eine Buchse 22 auf einem Ende des Außenrohrs und
bringt das Rohr nach außen. Ein in einer Rille auf dem
Außenrohr 2 fixierter Federring 21 drückt eine Druckfeder 7,
die sich in einer Kammer des Gehäuse 1 befindet. Das Außenrohr
wird sich immer nach außen bewegen bis dessen Rechtsende den
Taster des Endschalters 62 verlässt und den Motor 9
ausschaltet. In der Endposition kann die Kolbenstange nur
zurückfahren, nicht mehr ausfahren. Wie in Fig. 2 dargestellt,
sind beide Taster der Endschalter 61 und 62 in der Position
nicht betätigt. Wenn der Verstellantrieb zurückfährt, drückt
die Druckfeder 7 das Außenrohr zur Innenseite, so daß das
Rechtsende des Außenrohrs mit dem Endschalter 62 wieder
kontaktiert, und die Kolbenstange wieder in beide Richtungen
fahren kann. In der Position ist der Taster des Schalters 62
betätigt, und der Taster des Endschalters 61 ist nicht
betätigt.
Um die oben erwähnte Funktion zu realisieren, werden die
Endschalter wie folgt kontrolliert:
Ist der Taster des Schalters 61 von der Mutter 4 nicht betätigt, und der Taster des Schalters 62 vom Rechtsende des Außenrohrs gedrückt, kann die Kolbenstange in beide Richtungen fahren.
Ist der Taster des Schalters 61 von der Mutter 4 gedrückt, und der Taster des Endschalters 62 vom Außenrohr aktiviert, kann die Kolbenstange nur ausfahren.
Sind die beiden Taster von der Mutter und vom Außenrohr betätigt, kann die Kolbenstange 3 nur zurückfahren.
Ist der Endschalter 61 von der Mutter 4 aktiviert und der Endschalter 62 vom Außenrohr 2 nicht aktiviert, kann der ganze Mechanismus nicht mehr in Ordnung sein. Eine mögliche Ursache dafür ist, daß der Druckfeder 7 ihre Elastizität verloren hat. In diesem Fall gibt die Steuerung dem Verstellantrieb keine Freigabe, um weitere Schaden zu vermeiden.
Ist der Taster des Schalters 61 von der Mutter 4 nicht betätigt, und der Taster des Schalters 62 vom Rechtsende des Außenrohrs gedrückt, kann die Kolbenstange in beide Richtungen fahren.
Ist der Taster des Schalters 61 von der Mutter 4 gedrückt, und der Taster des Endschalters 62 vom Außenrohr aktiviert, kann die Kolbenstange nur ausfahren.
Sind die beiden Taster von der Mutter und vom Außenrohr betätigt, kann die Kolbenstange 3 nur zurückfahren.
Ist der Endschalter 61 von der Mutter 4 aktiviert und der Endschalter 62 vom Außenrohr 2 nicht aktiviert, kann der ganze Mechanismus nicht mehr in Ordnung sein. Eine mögliche Ursache dafür ist, daß der Druckfeder 7 ihre Elastizität verloren hat. In diesem Fall gibt die Steuerung dem Verstellantrieb keine Freigabe, um weitere Schaden zu vermeiden.
In dem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 3 gezeigt, sind
Endschalter 61 und 62 in eine Leiterplatte 6 montiert. Zwischen
dem Endschalter 61 und der Leiterplatte 6 liegt ein
Distanzstück 63. Dadurch ist die Lage des Endschalters 61 in
bezug auf der Leiterplatte 6 höher als die des Endschalters 62.
Durch diese Anordnung läßt sich sicherstellen, daß die Mutter 4
den Endschalter 62 bei der Ausfahrt während der Rückfahrt der
Kolbenstange nicht berührt.
Um die Leiterplatte 6 beim Einfügen in das Gehäuse 1 zu führen,
wird das Gehäuse 1 mit einer Rippe 11 und zwei Nuten 12, 13
gestaltet. Nachdem die Leiterplatte 6 in das Gehäuse 1
eingelegt ist, liegt die Rippe 11 zwischen den Endschaltern 61
und 62 und bleibt mit der Leiterplatte in Kontakt. Die
Konstruktion sichert dies, daß die Leiterplatte nicht wegen der
Bestätigung der Schalter aus ihrer originellen Position
ausweicht.
Die Endschalter in der Leiterplatte sind absichtlich, wie in
Fig. 4 dargestellt, in einer Gerade parallel zu der Achse des
Außenrohrs angeordnet. Mit der besonderen Anordnung kann ihre
Betätigung im Vergleich zu vorhandenem Ansatz wenig empfindlich
gegen die vertikale Deformation des Außenrohrs sowie gegen die
Montagetoleranz zwischen den Endschalter, der Mutter und dem
Außenrohr sein.
In dem Ausführungsbeispiel werden Endschalter für die
Implementierung der Wegbegrenzung des Verstellantriebs
eingesetzt. Dies überwindet das Zuverlässigkeitsproblem des
Ansatzes mit Stromüberwachung. Weil die beider Endschalter
außerhalb des Außenrohrs plaziert sind, kann der Durchmesser
bzw. die Abmessung des Verstellantriebs drastisch reduziert
werden. Das Gehäuse des Verstellantriebs weist eine Rippe und
zwei Nuten auf, wodurch die Leiterplatte sehr einfach in das
Gehäuse hineingelegt werden kann. Die Zeit und Kosten der
Montage lassen sich drastisch reduzieren. Ist eine andere
Hublänge des Verstellantriebs gefordert, brauchen nur die Länge
der Spindel und des Außenrohrs verändert zu werden. Eine
Änderung der Abmessung der Leiterplatte ist hier unnötig.
1
Gehäuse
11
Rippe
12
Nute
13
Nute
2
Außenrohr
21
Federring
22
Buchse
3
Kolbenstange
4
Mutter
5
Spindel
6
Leiterplatte
61
Endschalter für Rückfahrt
62
Endschalter für Ausfahrt
63
Distanzstück
7
Druckfeder
8
Schneckenwelle
81
Schneckenrad
9
Motor
Claims (3)
1. Ein Verstellantrieb mit Endlagefunktion besteht aus einem
Motor, welcher dem Verstellantrieb Antriebkraft liefert, einer
Spindel, welche vom Motor getrieben ist, einer Mutter, welche
die Drehbewegung der Spindel in eine Linearbewegung umwandelt,
einer Kolbenstange, welche mit der Mutter verbunden ist, und
sich zusammen mit der Mutter linear bewegt,
- - einem Außenrohr, welches die Kolbenstange umschließt,
- - einem Gehäuse,
- - einer in das Gehäuse eingefügten Leiterplatte,
- - zwei in die Leiterplatte montierten Endschalter,
- - einem sich in einer Rille des Außenrohrs befindenden Federring,
- - einer Druckfeder, welche neben dem Federring angeordnet ist und sich in einer Kammer des Gehäuses befindet,
- - einer der beiden Endschalter, welcher zur Wegbegrenzung der ausfahrenden Kolbenstange immer mit dem Außenrohr in Kontakt bleibt, wenn der Verstellantrieb dessen Endposition beim Ausfahren nicht erreicht,
- - der andere Endschalter, welcher zur Wegbegrenzung der zurückfahrenden Kolbenstange die Mutter nicht berührt, bis der Verstellantrieb dessen Endposition beim Zurückfahren erreicht,
- - der Federring, welcher die Druckfeder drückt, welche beim Ausfahren das Außenrohr weg von dem Endschalter schiebt, wenn die Kolbenstange dessen Endposition beim Ausfahren erreicht,
- - die Druckfeder, welche den Federring drückt, welche das Außenrohr immer mit dem Endschalter zum Ausfahren in Kontakt hält, wenn die Kolbenstange dessen Endposition beim Ausfahren nicht erreicht,
- - die Mutter den Endschalter beim Zurückfahren betätigt, wenn die Kolbenstange die Endlage für Zurückfahren des Verstellantriebs erreicht, und den Endschalter nicht berührt, wenn der Verstellantrieb die Endposition beim Zurückfahren nicht erreicht.
2. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Endschalter ähnliche Abmessung besitzen, und der
Endschalter beim Zurückfahren auf einem Distanzstück auf der
Leiterplatte montiert, und sich in bezug auf die Leiterplatte
in einer höheren Position als der Endschalter zum Ausfahren
befindet.
3. Verstallantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
während der Endmontage des Verstellantriebs die beiden
Endschalter von einer Rippe des Gehäuse getrennt sind.
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