-
Anwendungsgebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Linearschrittmotor mit einem Stator und einem glockenförmigen Rotor, auf dessen mit einem Schraubengewinde versehenen Rotorwelle eine längsverschiebliche Stellstange läuft, deren inneres Ende einen Spindelmutterabschnitt ausbildet, deren äußeres Ende einen Kupplungsschaft für ein kundenspezifisches Betätigungselement ausbildet und deren Mittelteil aus zwei sich gegenüberstehenden und die beiden Enden verbindenden parallelen Stegen gebildet ist, die auf der Antriebsseite (D-Seite) des Motors durch zwei entsprechend ausgesparte Führungsausschnitte eines Lagerschildes verdrehsicher geführt sind.
-
Stand der Technik
-
Ein gattungsgemäßer Linearschrittmotor ist aus der
DE 103 32 389 A1 bekannt, wobei die äußeren Stegenden der Stellstange frei liegen, um durch entsprechende Führungsausschnitte eines D-Lagerschildes gesteckt werden zu können. Erst nach dem Durchstecken wird ein die Stegenden der Stellstange abschließender Kupplungsschaft aufgesetzt und geeignet befestigt.
-
Nach
EP 1 414 636 B 1 betätigt ein elektromechanischer Linearantrieb mit einem Elektromotor, aufweisend einen einseitig offenen Hohlwellenrotor und ein im Inneren des Hohlwellenrotors die Drehbewegung des Hohlwellenrotors in eine Linearbewegung umsetzendes Schraubengetriebe eine Spindelwelle, wobei das stabförmige Ende einer hülsenförmigen Spindelmutter die offene D-Seite des Linearantriebs überragt. Der Hohlwellenrotor selbst ist auf der D-Seite des Linearantriebs fliegend gelagert.
-
Aus
DE 10 2008 054 330 A1 ist ein Linearantrieb mit einem Schraubengetriebe und einem Klauenpolmotor bekannt, bei dem das Gehäuse radial aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil besteht, die miteinander durch einen Bajonettverschluss verbunden sind mit einer innen liegenden Spindel wobei die Spindel nicht gesondert gelagert ist.
-
In
EP 1 928 074 B1 ist ein linearer Aktuator aufgezeigt, der ein Gehäuse, einen Motor, der einen Stator mit Spule umfasst, ein Schraube-Mutter-System und einen motorseitig axial und radial von einem Lager gehaltenen Rotor umfasst. Auf dem Schraubenschaft der Rotorwelle sitzt ein gabelförmiges Linearverschiebungsorgan mit einem Mutterabschnitt und einem Kopplungsabschnitt für seine Verbindung mit einem zu steuernden Organ. Die gabelförmigen Stege des Linearverschiebungsorgans sind am außenendigen Kopplungsabschnitt durch einen Steg stoffschlüssig miteinander verbunden und innenendig mit elastischen Rastmitteln versehen, die am Mutterabschnitt selbsttätig einrasten.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearschrittmotor der eingangs beschriebenen Gattung mit einer komplett einteiligen Stellstange zu schaffen, deren zwei längliche parallele Verbindungsstege im Motorinneren einen angeformten Spindelmutterabschnitt fassen, durch zwei entsprechend ausgesparte Führungsausschnitte im D-Lagerschild für die Rotorwelle verdrehsicher hindurchführen und außen einen die beiden Stegenden verbindenden angeformten Kupplungsschaft tragen, ohne die beidendig geschlossenen diametral angeordneten Stege der Stellstange zu öffnen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Lagerschild auf der Antriebsseite (D-Seite) des Motors innerhalb der geschlossenen Kontur zwischen den beiden Verbindungsstegen der Stellstange platziert und am Stator festgelegt ist.
-
Nach einer ersten Ausprägung der Erfindung besteht das Lagerschild aus zwei sich komplementär ergänzenden Lagerschildsegmenten, zwischen denen sich im gefügten Zustand der Lagerschildsegmente zwei in sich geschlossene Führungsausschnitte für die Verbindungsstege der Stellstange sowie ein D-seitiger Lagersitz für die Rotorwelle ausbilden.
-
Gemäß einer zweiten Ausprägung der Erfindung ist das Lagerschild vom Rand ausgehend bis hin zu zwei Führungsausschnitten parallel eingeschlitzt, wobei zwischen beiden Führungsausschnitten der D-seitige Lagersitz für die Rotorwelle ausgebildet ist.
-
Bevorzugt ist bei dieser zweiten Ausprägung das Lagerschild einteilig ausgebildet, wobei das Lagerschild zwei parallele randseitige Einschlitzungen bis in die Führungsschlitze aufweist.
-
Vorteilhaft werden die beiden parallelen Schlitze im Lagerschild im montierten Zustand des Lagerschildes durch zwei die Schlitze verschließende Statorvorsprünge des Motors verschlossen.
-
Nach einer dritten Ausprägung der Erfindung ist das Lagerschild von zwei sich diametral gegenüberliegenden Seiten zur Mitte hin derart ausgeschnitten ausgebildet, dass es in einem Vormontageprozess als Einlegeteil längs durch die parallelen Verbindungsstege der Stellstange gefädelt und anschließend quer gestellt werden kann. Der Mittelteil bildet eine Lagerbrücke mit einem Lagersitz im Mittelpunkt für die Rotorwelle auf der D-Seite des Motors, die Ausschnitte werden im montierten Zustand von den Verbindungsstegen geschlossen.
-
Bei allen drei Ausprägungen wird im endmontierten Zustand das Lagerschild, welcher in geometrischer Anpassung an den Stator als kreisrunde Scheibe abzüglich der Ausschnitte für die Durchführung der Verbindungsstege der Stellstange gesehen werden kann, mit dem Stator bzw. Motorgehäuse fest verbunden, wobei gemäß der beiden ersten Ausprägungen das Lagerschild den ringförmigen Stator äußerlich abschließt und in der dritten Ausprägung in den ringförmigen Stator eingesetzt ist.
-
Vorteile der Erfindung
-
Mit der Erfindung wird es möglich, die Stellstange eines gattungsgemäßen Linearschrittmotors einteilig in einem Spritzgießwerkzeug herzustellen, wodurch nicht nur die Herstellung kostengünstig wird, sondern die Stellstange selbst besonders stabil und passgenau und maßhaltig ausbildbar ist.
-
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
- 1 einen Linearschrittmotor mit einem zweigeteilten D-Lagerschild in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine perspektivische Ansicht auf eine Stellstange,
- 3a eine Draufsicht auf zwei komplementäre Lagerschildsegmente mit angespritzter Lagerbrücke,
- 3b eine Ansicht auf die Stirnseite (D-Seite) eines komplett montierten Linearschrittmotors bei zusammengestecktem Lagerschild,
- 4 einen Linearschrittmotor mit einem einteiligen, geschlitzten Lagerschild in perspektivischer Ansicht,
- 5 einen einteiligen, geschlitzten Lagerschild als Einzelbauteil,
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Stators mit seinen Statorvorsprüngen,
- 7 einen Linearschrittmotor mit einem durchsteckbaren Lagerschild in perspektivischer Ansicht,
- 8a eine Stellstange mit durchgestecktem Lagerschild in perspektivischer Ansicht und
- 8b den Lagerschild und die Stellstange in Einzeldarstellungen.
-
Von einem Linearschrittmotor gemäß 1 sind ein Statorgehäuse 1, ein die D-Seite des Motors abschließender Lagerschild 2, Formschlitze 3 für Verbindungslaschen 4, mit welchen das Lagerschild 2 am Stator 1 schraubenlos befestigt ist, und eine einteilige Stellstange 5 dargestellt, welche mit ihren zwei parallelen Verbindungsstegen 6 durch zwei den Konturen der Stegquerschnitte angepasste Führungsausschnitte 7 im Lagerschild 2 gesteckt ist. Die parallelen Verbindungsstege 6 schließen am äußeren Kopfteil mit einem Kupplungsschaft 8 ab, der zum Beispiel mit Konturen 11 für eine Fernbetätigung eines Wasserventils ausgebildet ist.
-
Die Stellstange 5 als einteiliges Einzelbauteil zeigt die 2 in perspektivischer Darstellung. Die Stellstange 5 kann im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt werden. Die beiden parallelen, diametral angespritzten Stege 6 verbinden den D-seitigen Kupplungsschaft 8 mit einem Spindelmutterabschnitt 9 am inneren N-seitigen Ende der Stellstange 5. Folglich sind die beiden Verbindungsstege 6 an beiden Enden geschlossen ausgeführt.
-
Der Spindelmutterabschnitt 9 ist Teil eines nicht näher dargestellten Spindel-Mutter-Triebs im Inneren des Motors, der dafür sorgt, dass beim Lauf des Motors über die Rotorspindel die Stellstange 5 eine Linearbewegung ausführt, wobei die beiden Verbindungsstege 6 im Zusammenspiel mit den beiden Führungsausschnitten 7 im Lagerschild 2 dafür sorgen, dass die Stellstange 5 nicht rotiert. Außerdem dienen die Führungsausschnitte 7 der Geradführung der Stellstange 5. Andererseits schaffen die Verbindungsstege 6 einen axialen Innenraum für die Rotorspindel, welche einerseits in einem Lagersitz des N-seitigen Lagerschildes und andererseits in einem innenliegenden Lagersitz einer angeformten Lagerbrücke 10 des D-seitigen Lagerschildes 2 spielfrei gelagert ist. Der zylindrische Kupplungsschaft 8 ist Anwender-spezifisch ausgebildet und trägt im Beispiel Konturen 11, hier ausgeführt als ein Schlitz mit Loch in einem abgestuften Endstück des Kupplungsschaftes 8.
-
In 3a und 3b ist eine erste Variante eines geteilten Lagerschildes dargestellt. Das Lagerschild ist aus zwei halbkreisförmigen Segmenten 2a, 2b gebildet, die sich zusammengesetzt zum kompletten Lagerschild 2 ergänzen. Beide Segmente 2a, 2b können aus Kunststoff hergestellt werden. Jedes Lagerschildsegment 2a, 2b trägt Steck- und Rastzungen 12 und Formschlitze 3 für Verbindungslaschen 4 zum Statorgehäuse 1. Außerdem sind auf der Innenseite Konturen zum zentrischen Aufsetzen auf das im Querschnitt kreisrunde Statorgehäuse 1 eingeformt. Wie insbesondere aus 3a hervorgeht, ist das Segment 2a, welches von seiner Außenseite gezeigt ist, zum Zentrum des Lagerschildes 2 hin leicht freigespart ausgebildet. Diese Freisparung schafft im Zusammenhang mit der analogen Freisparung im Lagerschildsegment 2b und dessen Lagerbrücke 10 die Führungsausschnitte 7 für die Durchführung der Verbindungsstege 6 der Stellstange 5. Vom komplementären Lagerschildsegment 2b ist die Rückseite samt einer unmittelbar an das Lagerschildsegment 2b angeformten Lagerbrücke 10 für den Lagersitz der Rotorwelle ersichtlich. Ansonsten unterscheidet sich diese Deckelhälfte 2b nicht von einer Deckelhälfte 2a. Es ist darauf hinzuweisen, dass die beiden Lagerschildsegmente 2a, 2b nicht unbedingt symmetrisch bzw. halbkreisförmig ausgeführt werden müssen. Wesentlich ist lediglich, dass sich beide Lagerschildsegmente 2a, 2b komplementär zu einem vollständigen Lagerschild 2 fügen lassen.
-
In 3b ist eine Ansicht auf die Antriebsseite (D-Seite) eines komplett montierten Linearschrittmotors offenbart. Zwei symmetrische Lagerschildhälften 2a, 2b ergänzen sich zu dem Lagerdeckel 2 und schnappen mit ihren Steck- und Rastzungen 12 zusammen. Mittels vier Verbindungslaschen 4 innerhalb der Formschlitze 3 ist der komplettierte Lagerschild 2 am Statorgehäuse 1 befestigt. Das Zentrum des Lagerschildes 2 wird durch die Draufsicht auf den Kupplungsschaft 8 der Stellstange 5 verdeckt, jedoch sind die zwei kreissegmentförmigen Führungsausschnitte 7 im Lagerschild 2 ersichtlich, welche von den im Querschnitt kreissegmentförmigen Verbindungsstegen 6 der Stellstange 5 durchsetzt werden.
-
Eine weitere Ausprägung des Erfindungsgedankens soll anhand der 4 bis 6 näher beschrieben werden. Zunächst gibt 4 eine perspektivische Gesamtansicht eines Linearschrittmotors wieder, dessen Aufbau mit Ausnahme des Lagerschildes 2 dem vorbeschriebenen im Wesentlichen gleicht. Am Statorgehäuse 1 ist ein Lagerschild 2 mit Verbindungslaschen 4 schraubenlos befestigt. Der Lagerschild 2 wird wiederum von den zwei Verbindungsstegen 6 der Stellstange 5 durchsetzt. Wie insbesondere 4 verdeutlicht, welche den Lagerschild von seiner Außenseite betrachtet zeigt, ist der Lagerschild 2 in dieser Ausführung einteilig. Um dennoch die Stellstange 5 im Bereich ihrer Verbindungsstege 6 hindurchführen zu können, sind die beiden Führungsausschnitte 7 über Einschlitzungen 13 zum Rand hin geöffnet. Damit lässt sich die Stellstange 5 vom Rand her einschieben. Mit Hilfe zweier am Stator 1 (die Statorwicklung ist nicht gezeichnet) vorgesehener Statorvorsprünge 15, wie sie aus den 4 und 6 näher hervorgehen, werden beim Zusammenstecken des Motors die Einschlitzungen 13 durch die Statorvorsprünge 15 geschlossen, wodurch lediglich noch die Führungsausschnitte 7 für die Stellstange 5 offen bleiben. Zwischen den beiden Führungsausschnitten 7 bildet sich die Lagerbrücke 10 aus, die auf der Innenseite mit einem D-Lagersitz für die Rotorwelle ausgestattet ist.
-
Mit den 7 bis 8b wird eine dritte Ausprägung der Erfindung offenbart. Einen konstruktiv angepassten Linearmotor zeigt in perspektivischer Ansicht die 7. Der Lagerschild 2, vorzugsweise eine Kunststoffscheibe mit entsprechenden randseitigen Aussparungen 7 für die Verbindungsstege 6 der Stellstange 5 ist in dieser Variante in den Stator 1 auf dessen D-Seite eingesetzt und mit dem Stator 1 durch Kleben, Lasern oder US-Schweißen drehfest verbunden. Der Lagerschild 2 kann wiederum als Kreisscheibe aufgefasst werden, in welcher diametral die Führungsausschnitte für die Verbindungsstege 6 der Stellstange 5 liegen. Der hierdurch eingeschnürte Mittelteil bildet eine Lagerbrücke 10 mit einem zentrischen Lagersitz für die Rotorwelle. Die Dicke des Lagerschildes 2, die Bemessung der Führungsausschnitte 7, der Querschnitt der Verbindungsstege 6 und die Breite des Freiraums zwischen diesen sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich in einem Vormontageprozess das Lagerschild 2 zunächst längs durch den Zwischenraum zwischen den Verbindungsstegen 6 der Stellstange 5 stecken und anschließend quer stellen lässt. In der 8a ist dieser Vormontageschritt dargestellt, während 8b den Lagerschild 2 und die Stellstange 5 vereinzelt wiedergibt.
-
Bezugszeichenliste
-
- D
- Drive-Seite des Motors
- N
- Nondrive-Seite des Motors
- 1
- Statorgehäuse
- 2
- D-Lagerschild
- 2a, 2b
- Lagerschildsegmente
- 3
- Formschlitze
- 4
- Verbindungslaschen
- 5
- Stell stange
- 6
- Verbindungsstege der Stellstange
- 7
- Führungsausschnitte
- 8
- Kupplungsschaft
- 9
- Spindelmutterabschnitt
- 10
- Lagerbrücke mit innenliegendem Lagersitz im D-Lagerschild
- 11
- Schaftkonturen
- 12
- Steck- und Rastzungen
- 13
- Einschlitzungen
- 14
- Stator
- 15
- Statorvorsprünge
