DE102009013656A1 - Fluid actuated rodless linear drive, has boundary wall for limiting drive chamber communicating with control channel that serves for controlled fluid application, where drive chamber is fluid-tightly separated from another drive chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Linearantrieb, mit einem Gehäuse und einer diesbezüglich linear verschiebbaren, einen Kraftabgriff ermöglichenden Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit in dem Gehäuse unter Abdichtung eine über einen ersten Steuerkanal gesteuert mit einem Arbeitsfluid beaufschlagbare erste Antriebskammer begrenzt, und mit einer ortsfest bezüglich des Gehäuses angeordneten Unterteilungseinheit, die die erste Antriebskammer axial durchsetzt und mit einer einen Unterteilungskolben tragenden Tragstange in einen Hohlraum der Antriebseinheit eintaucht, wobei der einen größeren Querschnitt als die Tragstange aufweisende Unterteilungskolben unter Abdichtung und gleitverschieblich an der umfangsseitigen Hohlraumwand anliegt und dadurch den Hohlraum axial in zwei Hohlraumabschnitte unterteilt.The The invention relates to a fluid-actuated linear drive, with a housing and a linear in this regard displaceable, a power tap enabling drive unit, the drive unit being sealed in the housing one controlled by a first control channel with a Limited working fluid acted upon first drive chamber, and arranged with a fixed relative to the housing Subdivision unit, which passes through the first drive chamber axially and a support rod supporting a partitioning piston a cavity of the drive unit is immersed, the one larger Cross section as the support rod having dividing piston below Sealing and sliding on the circumferential cavity wall abuts and thereby the cavity axially into two cavity sections divided.
Ein
aus der
Linearantriebe
mit vergleichbarem Aufbau zeigen auch die
Aus
der
Schließlich
offenbart die
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb der eingangs genannten Art so zu modifizieren, dass er einen energiesparenden Betrieb ermöglicht.It The object of the present invention is a linear drive of the type mentioned above to modify so that it is energy-saving Operation possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine die Tragstange mit axialem Abstand zu dem Unterteilungskolben unter Abdichtung axial gleitverschieblich umschließende ringförmige Begrenzungswand aufweist, die gemeinsam mit dem axial gegenüberliegenden Unterteilungskolben eine von dem der ersten Antriebskammer zugewandten Hohl raumabschnitt gebildete und von der ersten Antriebskammer fluiddicht abgetrennte zweite Antriebskammer begrenzt, die mit einem zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung dienenden zweiten Steuerkanal kommuniziert.to Solution to this problem is provided that the drive unit a the support bar with axial distance to the subdivision piston under sealing axially slidable enclosing annular boundary wall having in common with the axially opposite subdivision piston one of the first drive chamber facing hollow space section formed and fluid-tightly separated from the first drive chamber second drive chamber limited, with serving for controlled fluid loading second control channel communicates.
Um die Antriebseinheit in einer ersten Richtung zu verlagern, kann die erste Antriebskammer mit einem Arbeitsfluid beaufschlagt werden, das sodann auf die Ringfläche der die Tragstange umschließenden Antriebseinheit einwirkt. Zu Gunsten einer hohen Stellkraft kann auf eine Tragstange mit geringem Außenquerschnitt zurückgegriffen werden, woraus eine große Ringfläche der Antriebseinheit resultiert. Ein solcher Antriebsvorgang wird beispielsweise genutzt, um eine an der Antriebseinheit fixierte Komponente mit hoher Geschwindigkeit und/oder mit hoher Betätigungskraft zu verlagern, beispielsweise in der Handhabungstechnik oder in der Schweißtechnik. In der entgegengesetzten Bewegungsrichtung sind allerdings in vielen Fällen keine besonders hohen Kräfte oder Geschwindigkeiten notwendig. Hier kann dann die zweite Antriebskammer zum Hervorrufen der Betätigungskraft genutzt werden, deren Querschnitt wesentlich kleiner ausgebildet sein kann als derjenige der ersten Antriebskammer. Wie die erste Antriebskammer hat auch die zweite Antriebskammer einen ringförmigen Querschnitt, der allerdings innen vom Außenumfang der Tragstange und außen von der Innenumfangsfläche der Hohlraum wand begrenzt ist, so dass sein Volumen sehr gering sein kann, was einen nur geringen Verbrauch an Druckmedium zur Folge hat. Der Anteil des hohen Energieverbrauches beschränkt sich also auf die eine Bewegungsrichtung, was deutliche Energieeinsparungen mit sich bringt, wenn in der anderen Bewegungsrichtung keine oder nur sehr kleine Lasten bewegt werden sollen und/oder nur niedrige Hubgeschwindigkeiten gefragt sind.In order to displace the drive unit in a first direction, a working fluid can be applied to the first drive chamber, which then acts on the annular surface of the drive unit enclosing the support rod. In favor of a high actuating force can be used on a support rod with a small outer cross section, resulting in a large annular surface of the drive unit results. Such a drive operation is used, for example, to displace a component fixed to the drive unit at high speed and / or with a high actuation force, for example in handling technology or in welding technology. In the opposite direction of movement, however, in many cases no particularly high forces or speeds are necessary. Here, then, the second drive chamber can be used to bring about the actuating force, whose cross-section may be formed substantially smaller than that of the first drive chamber. Like the first drive chamber and the second drive chamber has an annular cross-section, however, the inside of the outer circumference of the support rod and the outside of the inner peripheral surface of the cavity wall is limited so that its volume can be very low, resulting in only a small consumption of pressure medium result , The proportion of high energy consumption is therefore limited to the one direction of movement, which brings significant energy savings when in the other direction of movement no or only very small loads to be moved and / or only low Hubgeschwindigkei are in demand.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims out.
Der für die Ansteuerung der zweiten Antriebskammer nutzbare zweite Steuerkanal erstreckt sich zweckmäßigerweise in der Unterteilungseinheit und verläuft dabei insbesondere bis hin zu einer stirnseitigen Gehäusewand, an der auch die Unterteilungseinheit fixiert ist. An dieser Gehäusewand kann sich eine Anschlussöffnung befinden, über die die Einspeisung und Abfuhr des Druckmediums bezüglich des zweiten Steuerkanals stattfindet.Of the usable for the control of the second drive chamber second control channel extends expediently in the subdivision unit and runs in particular up to a frontal housing wall, on the also the subdivision unit is fixed. At this housing wall there may be a connection opening over the the feed and discharge of the pressure medium with respect the second control channel takes place.
An der vorgenannten Gehäusewand befindet sich zweckmäßigerweise auch eine dem ersten Steuerkanal zugeordnete Anschlussöffnung, so dass beide Anschlussöffnungen von ein und derselben axialen Seite her zugänglich sind. Der erste Steu erkanal kann als einfacher, die Gehäusewand durchsetzender Durchgangskanal ausgebildet sein.At the aforementioned housing wall is expediently also a connection opening assigned to the first control channel, so that both connection openings of one and the same axial side are accessible. The first control channel can as a simple, the housing wall passing through passage be educated.
Vorzugsweise mündet der zweite Steuerkanal am Außenumfang der Tragstange zu der zweiten Antriebskammer aus. Es können hierbei mehrere über den Umfang verteilte Mündungsöffnungen vorhanden sein. Vorzugsweise verläuft der zweite Steuerkanal koaxial zentral im Innern der Tragstange. Die mindestens eine Mündungsöffnung ist insbesondere mit einem gewissen axialen Abstand zu dem Unterteilungskolben platziert.Preferably opens the second control channel on the outer circumference of Support rod to the second drive chamber. It can Here several distributed over the circumference mouth openings to be available. Preferably, the second control channel runs coaxial centrally inside the support bar. The at least one mouth opening is in particular with a certain axial distance to the subdivision piston placed.
Zur dynamischen Abdichtung bezüglich der umfangsseitigen Hohlraumwand ist der Unterteilungskolben zweckmäßigerweise mit einer ringförmigen Dichtungseinrichtung ausgestattet. In vergleichbarer Weise trägt die Begrenzungswand zur dynamischen Abdichtung bezüglich der Tragstange ebenfalls eine ringförmige Dichtungseinrichtung. Bei den Dichtungseinrichtungen kann es sich um jeweils mindestens einen Dichtungsring handeln, der im Bereich des Außenumfanges des Unterteilungskolbens beziehungsweise im Bereich des Innenumfanges der Begrenzungswand fixiert ist.to dynamic seal with respect to the circumferential cavity wall is the dividing piston expediently equipped with an annular sealing device. In a similar way, the boundary wall contributes to the dynamic Seal with respect to the support rod also an annular Sealing device. The sealing devices may be each act at least one sealing ring, which is in the range of Outer circumference of the subdivision piston or is fixed in the region of the inner periphery of the boundary wall.
Die Antriebseinheit könnte nach Art eines sogenannten Plungerkolbens ausgebildet sein, der im Innern des Gehäuses nur eine Gehäusekammer begrenzt, nämlich die erste Antriebs kammer. Universeller in seinen Einsatzmöglichkeiten ist allerdings eine Bauform, bei der die Antriebseinheit einen Antriebskolben aufweist, der im Gehäuseinnenraum des Gehäuses unter Abdichtung zwei axial aufeinanderfolgende Gehäusekammern abtrennt, deren eine die erste Antriebskammer begrenzt und deren andere, je nach Anwendungsfall, entweder ständig entlüftet ist oder als weitere Antriebskammer genutzt wird, die wie die erste Antriebskammer gesteuert mit einem Arbeitsfluid beaufschlagbar ist. Letzteres schafft die vorteilhafte Möglichkeit, die weitere Antriebskammer alternativ oder gleichzeitig zu der im Innern der Antriebseinheit ausgebildeten zweiten Antriebskammer zu nutzen, in Fällen, in denen in der zweiten Bewegungsrichtung auch schwere Lasten und/oder hohe Geschwindigkeiten bewältigt werden sollen. Bei solchen Anwendungsfällen tritt der Energiespareffekt naturlich in den Hintergrund.The Drive unit could in the manner of a so-called plunger be formed, the inside of the housing only a housing chamber limited, namely the first drive chamber. universal in its possible uses, however, is a design, in which the drive unit has a drive piston, which in the Housing interior of the housing under seal separates two axially successive housing chambers, one of which limits the first drive chamber and the other, depending on Use case, either constantly vented or used as a further drive chamber, which is like the first drive chamber controlled by a working fluid can be acted upon. The latter creates the advantageous possibility, the further drive chamber alternatively or at the same time as that formed inside the drive unit second drive chamber to use, in cases where in the second direction of movement also heavy loads and / or high speeds to be mastered. In such applications Of course, the energy saving effect fades into the background.
Der Linearantrieb kann als sogenannter kolbenstangenloser Linearantrieb ausgeführt sein, bei dem die Kraftübertragung von der Antriebseinheit nach außen stangenlos stattfindet, beispielsweise auf der Basis von Magnetkräften oder unter Verwendung eines einen Längsschlitz des Gehäuses durchsetzenden Mitnehmers. Besonders kostengünstig ist allerdings eine Bauform, bei der die Antriebseinheit eine als Antriebsstange bezeichnete Kolbenstange aufweist, die am Antriebskolben angeordnet ist und aus dem Gehäuse axial herausragt. In diesem Fall ist der den Unterteilungskolben aufnehmende Hohlraum zweckmäßigerweise in der Antriebsstange ausgebildet.Of the Linear drive can be used as a so-called rodless linear drive be executed, in which the power transmission from the drive unit to the outside is rodless, for example, based on magnetic forces or under Use of a longitudinal slot of the housing enforcing driver. However, it is particularly cost-effective a design in which the drive unit as a drive rod has designated piston rod which is arranged on the drive piston is and protrudes axially from the housing. In this case is the dividing piston receiving cavity expediently formed in the drive rod.
Der der zweiten Antriebskammer entgegengesetzte andere Hohlraumabschnitt innerhalb der Antriebseinheit kann ständig an die Atmosphäre angeschlossen sein, um ein ”Atmen” der Anordnung zu ermöglichen. Der besagte Hohlraumabschnitt wird hierbei nicht aktiv genutzt. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den jenseits der zweiten Antriebskammer vorhandenen Hohlraumabschnitt der Antriebseinheit als weitere Antriebskammer zu nutzen, die mit einem weiteren, eigenen Steuerkanal kommuniziert. Diese weitere Antriebskammer kann dann zusätzlich oder alternativ zur ersten Antriebskammer genutzt werden, um in der ersten Bewegungsrichtung entweder besonders hohe Stellkräfte und/oder Hubgeschwindigkeiten zu erhalten oder aber um für diese Bewegung den erforderlichen Fluidverbrauch zu minimieren. Der hierbei verwendete weitere Steuerkanal kann wie der zweite Steuerkanal in der Unterteilungseinheit verlaufen, so dass man auf externe Fluidleitungen verzichten kann.Of the the second drive chamber opposite other cavity section Inside the drive unit can constantly contact the atmosphere be connected to a "breathing" of the arrangement to enable. The said cavity section is in this case not actively used. Alternatively, however, it is also possible the beyond the second drive chamber existing cavity section the drive unit as a further drive chamber to use with communicates with another, separate control channel. This further Drive chamber can then additionally or alternatively to first drive chamber used to move in the first direction either very high actuating forces and / or lifting speeds or to obtain the necessary for this movement To minimize fluid consumption. The other control channel used here can run like the second control channel in the subdivision unit, so you can do without external fluid lines.
Wenn der Linearantrieb in der geschilderten Weise über mehr als zwei Antriebskammern verfügt und entweder drei oder sogar vier Antriebskammern aufweist, ergibt sich eine erheblich gesteigerte Flexibilität für die Nutzung, wobei je nach Nutzungsart die Energieeinsparung im Vordergrund steht oder auch eine nur untergeordnete Rolle spielt.If the linear drive in the manner described above more has two drive chambers and either three or even has four drive chambers, results in a considerably increased Flexibility for use, depending on usage the energy saving is in the foreground or even a subordinate one Role play.
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. Die einzige Figur (
Der
insgesamt mit Bezugsziffer
Der
Linearantrieb
Die
Antriebsbewegung
Die
Komponente
Die
Antriebseinheit
Zu
der Antriebseinheit
Im
Innern der Antriebseinheit
Der
Hohlraum
Im
Rahmen der Antriebsbewegung
An
der ersten stirnseitigen Abschlusswand
Die
Unterteilungseinheit
Vorzugsweise
verfügt die Tragstange
Der
Außenquerschnitt ist zweckmäßigerweise
kreisförmig, ebenso der Querschnitt des Hohlraumes
Die
Unterteilungseinheit
Die
erste Gehäusekammer
Bei
einer möglichen Anwendung kommuniziert die zweite Gehäusekammer
Der
Ringraum
Vorzugsweise
erstreckt sich der zweite Steuerkanal
Zur
Verbindung mit der zweiten Antriebskammer
Der
einen größeren Außendurchmesser als die
Tragstange
Die
Begrenzungswand
Beide
Dichtungseinrichtungen
Der
Unterteilungskolben
Der
Unterteilungskolben
Bei
einem bevorzugten Anwendungsfall wird die Antriebsbewegung
Da
die um die Tragstange
Zum
Einfahren der Antriebseinheit
Mit
dem Linearantrieb
Bei
dem geschilderten Vorgang erlauben die Entlüftungsöffnungen
Bei
einer abgewandelten Anwendung ist auch die zweite Gehäusekammer
Um
besonders hohe Einfahrkräfte hervorzurufen, können
die zweite Antriebskammer
Bei
einer weiteren Anwendungsmöglichkeit wird der zweite Hohlraumabschnitt
Anstelle
eines die Unterteilungseinheit
Der
die Unterteilungseinheit
Es
versteht sich, dass Anwendungen des Linearantriebes möglich
sind, bei denen außer der ersten und zweiten Antriebskammer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 2718639 [0005] - DE 2718639 [0005]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009013656A DE102009013656A1 (en) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Fluid actuated rodless linear drive, has boundary wall for limiting drive chamber communicating with control channel that serves for controlled fluid application, where drive chamber is fluid-tightly separated from another drive chamber |
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