DE3205143C2

DE3205143C2 - Mechanische Lineareinheit

Info

Publication number: DE3205143C2
Application number: DE3205143A
Authority: DE
Inventors: Reinhard 7310 Plochingen Lipinski; Karl 7035 Waldenbuch Neff
Original assignee: Individual
Current assignee: TGA Deutschland GmbH
Priority date: 1982-02-13
Filing date: 1982-02-13
Publication date: 1984-02-09
Also published as: EP0086885A2; EP0086885B1; US4512208A; EP0086885A3; DE3205143A1; ATE26161T1; JPS58149452A

Abstract

Eine mechanische Lineareinheit dient zur Erzeugung einer begrenzten Linearbewegung eines angetriebenen Kraftübertragungselementes. Um zu erreichen, daß eine präzise Einstellung des Kraftübertragungselementes auf eine jeweils gewünschte Stellung möglich ist, ist die Anordnung derart getroffen, daß in einem formstabilen länglichen Gehäuse ein Spindeltrieb angeordnet ist, dessen Gewindespindel in dem Gehäuse drehbar gelagert und mit einer Antriebsquelle kuppelbar ist, wobei das durch wenigstens eine Spindelmutter des Spindeltriebes angetriebene Kraftübertragungselement durch einen Längsschlitz des Gehäuses nach außen ragend angeordnet und am dem Gehäuse längsgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Lineareinheit zur Erzeugung einer begrenzten Linearbewegung eines angetriebenen Kraftübertragungselementes an einem Spindeltrieb, dessen Gewindespindel in einem endseitig Lagerflansche aufweisenden Gehäuse drehbar gelagert und mit einer Antriebsquelle kuppelbar ist, wobei das durch wenigstens eine Spindelmutter des Spindeltriebes angetriebene Kraftübertragungselement durch eine Öffnung des Gehäuses nach außen ragend angeordnet und an dem Gehäuse längs geführt ist

Bei einer als Positioniereinrichtung für eine Werkzeugmaschine dienenden bekannten Lineareinheit (US-PS 35 54046) weist das die Gewindespindel

s aufnehmende Gehäuse zwei im Abstand nebeneinander verlaufend auf einer entsprechenden Fläche des Maschinenbettes befestigte Führungsschienen auf, auf denen ein das Kraftübertragungselement bildender Schlitten verschiebbar geführt ist, der mit der

ίο Spindelmutter verschraubt ist Zur Führung des Schlittens trägt dieser angeschraubte Führungsleisten, die mit zwei auf der Außenseite der Führungsschienen beidseitig der von diesen begrenzten Gehäuseöffnung angeordneten Führungsbahnen zusammenwirken und gegen diese seitlich abgestützt sind.

Das von den beiden Führungsschienen, von auf diese endseitig aufgesetzten Lagerflanschen und dem Maschinenbett gebildete Gehäuse ist mehrteilig. Die Führungsschienen müssen bei der Montage genau parallel einjustiert werden, um eine einwandfreie Führung des Schlittens sicherzustellen. Außerdem liegt die Gewindespindel über die Gehäuseöffnung nach außen hin frei; der Spnideltrieb ist deshalb durch eintretenden Schmutz, Späne etc. gefährdet, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Lineareinheit gegen solche äußeren Einflüsse abzuschirmen. Dies würde aber einen zusätzlichen Aufwand bedingen.

Bei druckmediumsbetätigten Lineareinheiten ist es bekannt (EU-OS 00 33 541), einen Druckzylinder in Gestalt eines formstabilen Profilrohres vorzusehen, das endseitig durch die Druckmediumszuführungen enthaltende Endteile abgeschlossen ist. Das Profilrohr ist mit einem Längsschlitz ausgebildet, durch den ein mit dem in dem Rohrinneren verschieblich gelagerten druckmediumsbetätigten Kolben verbundenes Kraftübertragungselement nach außen ragt und der beidseitig des Kraftübertragungselementes durch ein längliches Verschlußelement in Gestalt eines aus magnetisierbarem Gummi oder Kunststoff bestehenden Streifens verschlossen ist. Eine Längsführung des Kraftübertragungselementes an der Außenseite des Profilrohres ist nicht vorgesehen.

Derartige Lineareinheiten bedürfen zu ihrem Betrieb einer Druckmediumsquelle; sie erlauben auch nicht ohne weiteres ein exaktes Positionieren des Kraftübertragungselementes, während andererseits ihr Profilrohr und dessen Endteile im Hinblick auf die Funktion als Druckmediumszylinder ausgelegt und gestaltet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische

so Lineareinheit zu schaffen, die von Druckmittelquellen unabhängig eine präzise Einstellung des Kraftübertragungselementes auf eine jeweils gewünschte Stellung auf seinem Hubweg ermöglicht und sich dabei durch sehr einfache konstruktive Verhältnisse auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte mechanische Lineareinheit erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem formstabilen Profilrohr besteht, das endseitig durch die Lagerflansche abgeschlossen ist und das als öffnung wenigstens einen Längsschlitz aufweist, der beidseitig des Kraftübertragungselementes durch ein längliches Verschlußelement verschlossen ist.

Der Spindeltrieb bildet mit dem Profilrohr eine Baueinheit, die gegebenenfalls auch die Antriebsquelle mit umfassen kann, wenn etwa mit dem Profilrohr ein mit der Gewindespindel gekuppelter Antriebsmotor verbunden ist. Diese Baueinheit gestattet es, durch entsprechende Verdrehung der Gewindespindel jede

beliebige Stellung des Kraftübertragungselementes bezüglich des Gehäuses exakt anzusteuern, wobei sehr große Betätigungskräfte erzielt werden können, während die Gewindespindel selbst durch das Profilrohr allseitig abgedeckt ist. Dadurch ist nicht nur der Spindeltrieb gegen Beeinträchtigungen geschützt, sondern es wird zusätzlich bei schnellaufenden Gewindespindeln und Kugelumlaufspindeln eine wirksame Geräuschdämpfung erzielt, mit dem Ergebnis, daß die Lineareinheit praktisch geräuschfrei arbeitet

Die Führung des Kraftübertragungselementes an dem das Gehäuse bildenden Profilrohr gewährleistet, daß auf das Kraftübertragungselement von allen Seiten her Kräfte einwirken können, ohne daß zu befürchten wäre, daß die Spindelmutter Quer- oder Kippbelastungen ausgesetzt würde, die zu einem erhöhten Verschleiß oder zu einer Beschädigung der Spindelmutter führen köanten.

Die Lineareinheit kann ohne weiteres in einer schmutz- oder spritzwassergefährdeten Umgebung oder unter Bedingungen eingesetzt werden, bei denen es darauf ankommt, auch bei ungünstiger Einbaulage das Austreten von Schmiermitteln zu verhüten, weil der Längsschlitz des Profilrohres beidseitig des Kraftübertragungselementes durch das längliche Verschlußelement verschlossen ist

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verschlußelement in Gestalt eines flexiblen Abdeckbandes ausgebildet sein, das endseitig gegenüber dem Gehäuse fixiert ist und wenigstens einen in den Längsschlitz eingreifenden leistenartigen Halterungsafksatz aufweist, wobei das Kraftübertragungselement oder ein mit diesem verbundenes Teil eine das Abdeckband über einem begrenzten Längsbereich mit seinem Halterungsansatz aus dem Längsschlitz aushebende und das ausgehobene Abdeckband vor bzw. hinter diesem Längsbereich mit seinem Halterungsansatz in den Längsschlitz eindrückende Schiebereinrichtung aufweist.

Der Halterungsansatz kann angeformte leistenartige und mit dem Gehäuse im Bereiche des Längsschlitzes zusammenwirkende Rastelemente tragen, um damit eine sichere Verankerung des Abdeckbandes in dem Längsschlitz zu gewährleisten.

Die Führung des Kraftübertragungselementes an dem Gehäuse kann grundsätzlich entsprechend den Erfordernissen des jeweiligen Einsatzzweckes ausgebildet sein. Wenn das Gehäuse zu beiden Seiten der öffnung auf seiner Außenseite wenigstens zwei parallele Führungsbahnen trägt, wobei das Kraftübertragungselement ein das Gehäuse bis auf die Höhe der Führungsbahnen übergreifendes bügelartiges Führungsteil aufweist, das seitlich gegen die Fühn>ngsbahnen abgestützt ist, kann die Anordnung mit Vorteil derart getroffen sein, daß das Führungsteil nachstellbare prismatische Führungsleisten aufweist, auf denen es gelagert ist. Um die Stabilität der Abstützung des Kraftübertragungselementes gegenüber dem Gehäuse zu erhöhen, kann das Profilrohr auf seiner Außenseite auf der dem Längsschlitz abgewandten Seite einer die Gewindespindelachse enthaltenden Ebene weitere Führungsbahnen tragen, die somit in einem größeren Abstand von dem Längsschlitz liegen und damit günstigere Abstützungsverhält'iisse bieten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Lineareinheit jjsmäß der Erfindung, im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht,

Fig.2 die Lineareinheit nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie H-II der Fig. 1, in einer Seitenansicht, und

Fig.3 das Gehäuse im Bereich des Längsschlitzes und das Abdeckband der Iineareinneit nach F i g. 1 im Querschnitt und in einer perspektivischen Teildarstellung, in einem anderen Maßstab.

Die mechanische Lineareinheit weist ein längliches Gehäuse 1 in Gestalt eines Profilrohres auf, das

in endseitig durch zwei aufgesetzte Lagerflansche 2 verschlossen ist, die mittels Schrauben 3 mit dem Gehäuse 1 verbunden sind. In dem Gehäuse 1 ist ein Spindeltrieb angeordnet der aus einer Gewindespindel 4 und zwei Spindelmuttern 5, 6 besteht Die Gewindeis spindel 4, die auch als Kugelumlaufspindel ausgebildet sein kann, ist mittels zylindrischer Lagerzapfen 7 in Wälzlagern 8 gelagert die ihrerseits jeweils in einer entsprechenden Lagerbohrung der beiden Lagerflansche 2 angeordnet sind. Wenigstens einer der Lagerzapfen 7 ragt bei 9 über den zugeordneten Lagerflansch 2 vor; er ist dazu eingerichtet mit einem auf den zugeordneten Lagerflansch 2 aufgesetzten Elektromotor gekuppelt zu werden, welcher im einzelnen in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist

Das Gehäuse 1, das außen mit zwei parallelen, ebenen Flächen 10, Il (Fig.2) ausgebildet ist, ist im Bereiche der einen ebenen Fläche 11 mit einem durchgehenden Längsschlitz 12 versehen, durch den ein stegartiges Teil 13 eines Kraftübertragungselementes 14 von dem Gehäuseinnenraum nach außen ragt. Das stegartige Teil 13 geht in ein angeformtes, die Gewindespindel 4 umschließendes Auge 15 über, das zwischen den beiden Spindelmuttern · 5, 6 axial verklemmt ist, womit einerseits eine kraftschlüssige Kupplung mit dem Spindeltrieb gegeben ist und andererseits die beiden Spindelmuttern 5,6 gegeneinander verspannt sind.

Auf der anderen Seite ist das stegartige Teil 13 mit einem das Gehäuse 1 von oben her teilweise umgreifenden bügelartigen Führungsteil 16 verbunden, an dem ein zum Anschluß eines nicht weiter dargestellten anzutreibenden Elementes dienendes Kupplungsteil 17 mittels einer Schraube 18 befestigt ist. Das Führungsteil 16 trägt zwei über Stellschrauben 19 nachstellbare, prismatische Führungsleisten 20, die parallel zueinander ausgerichtet sind und in entsprechende parallele und beidseitig des Längsschlitzes 12 angeordnete Führungsbahnen 21 auf der Außenseite des Gehäuses 1 eingreifen.
Das durch die beiden Spindelmuttern 5, 6 bei einer Verdrehung der Gewindespindel 4 in Axialrichtung bewegbare Kraftübertragungselement 14 ist somit über sein Führungsteil 16 und die Führungsbahnen 21 an dem Gehäuse 1 längsgeführt und seitlich abgestützt, so daß das Kraftübertragungselement 14 und die Spindelmuttern 5, 6 einerseits unverdrehbar gehalten und andererseits derart geführt sind, daß quer zur Bewegungsrichtung wirkende Kräfte nicht auf den Spindeltrieb übertragen werden können.

Das Gehäuse 1 ist im übrigen auf der dem Längsschlitz 12 abgewandten Seite der bei 22 angedeuteten, die Achse der Gewindespindel 4 enthaltenden Symmetrieebene 22 mit einem weiteren Paar paralleler und einander gegenüberliegender Führungsbahnen 21 versehen, die es gestatten — bei entsprechender Verlängerung des Führungsbügels 16 — entweder eine zusätzliche Längsführung des Kraftübertragungselementes 14 zu bewirken oder diese Längsführung dadurch noch stabiler zu gestalten, daß die Abstützstel-

len des Führungsbügels 16 weiter von dem Längsschlitz 12 entfernt angeordnet sind.

Der Längsschlitz 12 ist beidseitig des Kraftübertragungselementes 14 durch ein Verschlußelement verschlossen, das in Gestalt eines aus Kunststoff bestehenden flexiblen Abdeckbandes 23 ausgebildet ist, welches endseitig bei 24, 25 an den Lagerflanschen 2 und damit an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Das Abdeckband 23 ist im Querschnitt etwa rechteckig (Fig.3) und trägt auf einer Seite einen leistenartigen Halterungsansatz 27, der aus zwei im Abstand angeordneten parallelen Halterungsleisten 28 besteht, die in unmittelbarer Nähe der Längsschlitzberandung verlaufend angeordnet und endseitig mit angeformten leistenartigen Rastelementen 30 versehen sind, welche im Querschnitt eine etwa dreieckförmige Gestalt aufweisen und in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise die inneniiegenden Randkanten des Längsschlitzes 12 hintergreifen. Im übrigen liegt das eine glatte Oberfläche aufweisende Abdeckband 23 in einer entsprechenden Ausnehmung 31 im Bereiche der ebenen Fläche 11 des Gehäuses 1.

Das Kraftübertragungselement 14 weist oberhalb des stegartigen Teiles 13 und des Führungsteiles 16 eine kanalartige durchgehende öffnung 32 auf, deren Boden im Bereich zwischen den beiden Spindelmuttern 5, 6 in Gestalt einer Steuerfläche 33 ausgebildet ist, die beidenends schräg ansteigende, rampenartige Flächenteile 34 umfaßt (F i g. 1).

Im axialen Abstand von der Steuerfläche 33 sind bei dem in F i g. 1 in axialer Richtung verkürzt dargestellten Kraftübertragungselement 14 endseitig zwei auf das Abdeckband 23 jeweils einwirkende, an dem Teil 17 festgeschraubte Niederhaltefinger 37 vorgesehen, von denen jeder mit einer in der Durchgangsöffnung 32 in seiner unmittelbaren Nähe frei drehbar gelagerten Niederhalterrolle 35 zusammenwirkt, die auf einem Federarm 36 gelagert ist.

Das flexible Abdeckband 23 liegt auf der Steuerfläche 23 auf, die über den Gehäuseumriß im Bereiche des Längsschlitzes 12 radial vorragt, so daß das Abdeckband 23 in diesem Bereiche mit seinen Halterungsleisten 28 aus dem Längsschlitz 12 ausgehoben ist und den Durchgang des stegartigen Teiles 13 durch den Längsschlitz 12 gestattet. Die Niederhalterrollen 35 führen im Zusammenwirken mit den starren Niederhalterfingern 37 das ausgehobene Abdeckband 23 beidseitig der Steuerfläche 33 mit seinen Halterungsleisten 28 wieder in den Längsschlitz 12 ein, wo es durch die Rastelemente 30 elastisch verriegelt gehalten wird.

Wenn somit das Kraftübertragungselement 14 durch entsprechende Verdrehung der Gewindespindel 9 axial verschoben wird, wandert der durch die Steuerfläche 33 mit den Halterungsleisten 28 aus dem Längsschlitz 12 ausgehobene Längsbereich des Abdeckbandes 23 mit dem Kraftübertragungselement 14 mit, während beidseitig des Kraftübertragungselementes 14 der Längsschlitz 12 durch das Abdeckband 23 dicht verschlossen ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Lineareinheit weist das Gehäuse 1 lediglich einen Längsschlitz auf. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen mehrere solcher Längsschlitze vorhanden sind, durch die Teile des Kraftübertragungselementes oder mehrerer Kraftübertragungselemente nach außen ragen und die in entsprechender Weise jeweils durch ein Abdeckband 23 verschlossen sein können.

Die Niederhalterfinger 37 können die Breite des Gehäuses 1 aufweisen und auf der ebenen Fläche 11 entlanggleiten, so daß sie Abstreifer zugleich für das Gehäuse 1 und das Abdeckband 23 bilden. Damit wird verhindert, daß Verunreinigungen unter dem Kraftübertragungselement 14 eintreten und durch den dort offenen Längsschlitz 12 zu dem Spindeltrieb gelangen. Das Gehäuse 1 kann auch zumindest teilweise mit Schmieröl gefüllt sein, um einen verschleißfreien Betrieb des Spindeltriebes zu gewährleisten und die Geräuschdämpfung noch zu verbessern. In diesem Falle ist das öldichte Gehäuse 1 endseitig im Bereiche der Lager 8 durch bekannte Dichtmittel abgedichtet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Mechanische Lineareinheit zur Erzeugung einer begrenzten Linearbewegung eines angetriebenen Kraftübertragungselementes an einem Spindeltrieb, dessen Gewindespindel in einem endseitig Lagerflansche aufweisenden Gehäuse drehbar gelagert und mit einer Antriebsquelle kuppelbar ist, wobei das durch wenigstens eine Spindelmutter des Spindeltriebes angetriebene Kraftübertragungselement durch eine Öffnung des Gehäuses nach außen ragend angeordnet und an dem Gehäuse längs geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus einem formstabilen Profilrohr besteht, das endseitig durch die Lagerflansche (2) abgeschlossen ist und das als Öffnung wenigstens einen Längsschlitz (12) aufweist, der beidseitig des Kraftübertragungselementes (14) durch ein längliches Verschlußelement (23) verschlossen ist

2. Lineareinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement in Gestalt eines flexiblen Abdeckbandes (23) ausgebildet ist, das endseitig gegenüber dem Gehäuse (1) fixiert ist und wenigstens einen in den Längsschlitz (12) eingreifenden leistenartigen Halterungsansatz (27) aufweist, und daß das Kraftübertragungselement (14) oder ein mit diesem verbundenes Teil (17) eine das Abdeckband über einen begrenzten Längsbereich mit seinem Halterungsansatz aus dem Längsschlitz aushebende und das ausgehobene Abdeckband vor bzw. hinter diesem Längsbereich mit seinem Halterungsansatz in den Längsschlitz eindrückende Schiebereinrichtung (33, 34, 35, 37) aufweist.

3. Lineareinheit nach Anspruch-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungsansatz (27) angeformte leistenartige und mit dem Gehäuse (1) im Bereich des Längsschlitzes (12) zusammenwirkende Rastelemente (13) trägt.

4. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Gehäuse zu beiden Seiten der Öffnung auf seiner Außenseite wenigstens zwei parallele Führungsbahnen trägt, wobei das Kraftübertragungselement ein das Gehäuse bis auf die Höhe der Führungsbahnen übergreifendes bügelartiges Führungsteil aufweist, das seitlich gegen die Führungsbahnen abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (16) nachstellbare, prismatische Führungsleisten (20) aufweist, auf denen es gelagert ist.

5. Lineareinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilrohr (1) auf seiner Außenseite auf der dem Längsschlitz (12) abgewandten Seite einer die Gewindespindelachse enthaltenen Ebene (22) weitere Führungsbahnen (21) trägt.