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Linearantrieb
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Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit einem Antriebsprofil,
einem in einer Zylinderbohrung des Antriebsprofiles laufenden Kolben, einem auf
dem Antriebsprofil laufenden Schlitten und einem Band, das über an den Stirnseiten
des Antriebsprofiles angeordnete Umlenkrollen läuft und den Kolben mit dem Schlitten
endlos verbindet, wobei das Band durch mindestens eine, die Zylinderbohrung nach
außen abdichtende Lippendichtung läuft.
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Ein derartiger Linearantrieb ist aus der DE-OS 28 30 058 bekannt.
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Bei diesem bekannten Linearantrieb sind Einzelheiten über die verwendete
Lippendichtung nicht angegeben. Man kann daher davon ausgehen, daß eine Lippendichtung
üblicher Art verwendet wird. Bei einer solchen üblichen Lippendichtung liegen zwei
zylindrische oder prismatische elastische Körper in Längsrichtung - ggf. unter Druck
- aneinander. Das Band läuft zwischen diesen "Lippen" hindurch, so daß die Räume
auf beiden Seiten der Lippendichtung mehr oder weniger gut druckdicht voneinander
getrennt sind. Die endliche Dichtwirkung derartiger bekannter Lippendichtungen liegt
daran, daß die seitlichen Kanten des im radialen Querschnitt üblicherweise rechteckförmigen
Bandes nicht vollkommen von den elastischen Körpern umschlossen werden, so daß eine
nicht zu vernachlässigende Restleckage auftritt.
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Weiterhin haben bekannte Lippendichtungen den Nachteil, daß insbesondere
bei hoher Geschwindigkeit des Bandes ein erheblicher Verschleiß auftritt, der zudem
temperaturabhängig ist. Schließlich ist die Montage bekannter Lippendichturtgen
problematisch, so daß auch ein Austausch schwierig und zeitaufwendig ist.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die erforderliche Dichtwirkung
für das Band weitgehend frei von Restleckagen ist, daß der Verschleiß der Dichtelemente
in erträglichen Grenzen bleibt und daß die Dichtelemente mit nur geringem Aufwand
montiert und ggf.
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ausgetauscht werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lippendichtung
zwei Halbschalen mit jeweils einer flachen und einer gewölbten Seiten aufweist,
wobei jede der Halbschalen in einer Ebene senkrecht zur Achse des Bandes von mindestens
zwei in Seitenansicht D-förmigen Ringschnüren umschlungen ist, die auf der Achse
im Abstand voneinander angeordnet sind und wobei ferner das Band beidseitig elastisch
unter Druck von geraden Abschnitten der Ringschnitre geführt wird.
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Die Erfindung löst damit die zugrundeliegende Aufgabe vollkommen,
weil die Verwendung zweier Halbschalen der angegebenen Art eine leichte Montage
und damit auch eine leichte Austauschbarkeit gewährleistet. Weiterhin wird die Dichtsirkung
zum einen dadurch erhöht, daß mehrere Ringschnüre hintereinander das Band abdichten
und andererseits dadurch, daß die umlaufenden Ringschnüre eine vollkommen elastische
Lagerung der Halbschalen gewährleisten. Durch die Verwendung mehrerer Ringschnüre
kann überdies der Anpreßdruck am Band und damit auch der Verschleiß vermindert werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Halbschalen aus
einem elastischen Kunststoff und die Ringachnüre sind mit den Halbschalen einstückig.
Als besonders geeignet hat sich dabei ein Polyurethan-Elastomer erwiesen, wie es
unter der Bezeichnung Desmopan von der Firma Bayer AG im Handel ist.
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Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß die Halbschalen und damit die
gesamte Lippendichtung extrem einfach und kostengünstig hergestellt werden können
und bei einem eventuellen
Ausfall oder bei einer Abnutzung der Lippendichtung
die Dichtelemente einfach austauschbar sind, ohne daß große Materialkosten dabei
anfallen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Ringschnüre
in Aussparungen der Halbschalen eingelegt.
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Insbesondere können die Halbschalen dann aus einem Hartstoff, vorzugsweise
einem Metall, bestehen, wobei sih Aluminium als besonders geeignet erwiesen hat.
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Diese maßnahme hat den Vorteil, daß die tragenden Elmntc der Lippendichtung
aus besonders beständigem Material bestehen können, daß Justageeinrichtungen an
diesen Elementen befestigbar sind, wodurch die Lage der Lippendichtung, mechanisch
enngestellt werden kann und daß schließlich bei einem Ausfall oder einer Abnutzung
der Ringschnüre diese leicklt und kostengünstig ausgetauscht werden können.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindllrlg sind
die Halbschalen an der Oberfläche der flachen Seite zwischen den Ringschnüren mit
Taschen zur Aufnahme eines Gleitmittels versehen.
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Diese Maßnahme, die auch für sich allein als erfinderiach angesehen
wird, hat den besonderen Vorteil, daß das Band in der Dichtung nicht nur mit einem
die Reibung an der Lippendichtung vermindernden Gleitmittel versehen wird, gleichzeitig
wird nämlich auch die Dichtwirkung selbst verbessert, weil das Gleitmittel den Raum
zwischen den Ringschnüren und dem Band ausfüllt und damit einen Durchtritt eines
Druckmediums praktisch vollkommen verhindert.
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In bevorzugter Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels sind die
Taschen durch Stege unterteilt, die in Richtung der Achse verlaufen.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die mechanische Stabilität der
Halbschalen erhöht werden kann, die in diesem Palle aus einem einfachen Kunststoff
hergestellt werden können, gleichzeitig stehen die Stege durch ihre Ausrichtung
parallel zur Bewegungsrichtung des Bandes diesem nicht entgegen und erhöhen die
Reibung daher nicht.
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Bei einem anderen, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die Halbschalen in einer Trennwand zwischen der Zylinderbohrung und einer die Umlenkrolle
aufnehmenden Kammer angeordnet.
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Diese "innere" Bauweise hat den Vorteil, daß die Kammern nicht nach
außen abgedichtet werden müssen, insbesondere ergibt sich aber ein besonders geringes
Totvolumen auf beiden Seiten des Kolbens in der Zylinderbohrung, was zu einer besseren
Dynamik führt. Die zuletzt genannte Eigenschaft macht dieses Ausführungsbeispiel
damit besonders geeignet für die Verwendung bei Servoantrieben.
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Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispieles, die alternativ oder
zusammen mit dem letztgenannten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden kann, sind
die Halbschalen in einer Trennwand zwischen einer die Umlenkrolle aufnehmenden Kammer
und dem Außenraum angeordnet.
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Diese "äußere Bauweise hat zum einen den Vorteil, daß die Lippendichtung,
da sie leichter von außen zugänglich ist,
auch leichter montiert
und damit ausgetauscht werden kann.
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Außerdem wird eine Platzeinsparung im Bereich der Kammern erreicht
und schließlich kann die Lippendichtung in diesem Falle gleichzeitig die Funktion
eines Schmutzabstreifers ausüben, weil der Schmutz, der an der Außenseite des Linearantriebes
auf das dort freiliegende Band gerät, möglichst nicht in das Innere des Linearantriebes
gelangen soll.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten
Zeichnung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1
eine schematische Darstellung im Längsschnitt durch einen Linearantrieb; Fig. 2
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lippendichtung, in Explosionsdarstellung, wie
sie erfindungsgemäß beim Linearantrieb gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann; Fig.
3a bis 3c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halbschale einer Lippendichtung,
teilweise im Schnitt, wie sie ebenfalls beim Linearantrieb gemäß Fig 1 erfindunsgemäß
verwendet werden kann; Fig. 4 eine Ringschnur zur Verwendung bei der Halbschale
gemäß Fig. 3a bis 3c;
Fig. 5 eine komplett montierte Lippendichtung
unter Verwendung der Elemente der Fig. 3a bis 3c und 4; Fig. 6 eine perspektivische
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Lippendichtung zur Verwendung
bei einem Linearantrieb gemäß Fig. 1.
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In Fig. 1 ist 10 ein Linearantrieb, wie er beispielsweise in der Handhabungstechnik
verwendet wird. Die Bewegungsabläufe des Linearantriebes 10 verlaufen entlang zweier
Längsachsen 11 und 11 a. In Achsrichtung erstreckt sich ein Antriebsprofil 12, auf
dessen Außenseite ein Schlitten 13 in Richtung der Achse 11 beweglich angeordnet
ist. In einer zur Achse 11a koaxialen Zylinderbohrung 14 im Inneren des Antriebsprofiles
12 läuft ein Kolben 15, wobei Öffnungen 16, 17 an beiden Enden der Zylinderbohrung
14 angeordnet sind, um von außen oder durch integrierte Servoventile (vgl.
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parallel anhängige Patentanmeldung P 34 36 946.3) ein Druckmedium,
beispielsweise Druckluft, zu-bzw. abführen zu können und damit den Kolben 15 in
der Zylinderbohrung 14 entlang der Achse 11a in beiden Richtungen auszulenken.
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Ein Band 18 ist um Umlenkrollen 19, 20 geführt, die in Kammern 21,
22 an den Stirnseiten des Antriebsprofiles 12 angeordnet sind. Mittels des Bandes
18 sind der Schlitten 13 und der Kolben 15 miteinander endlos verbunden. Eine der
beiden möglichen Bewegungsrichtungen der Elemente ist in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet.
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In der links von einer Linie 25 in Fig. 1 dargestellten Hälfte des
Linearantriebes 10 wird eine Dichtung 26 für das Band 18 verwendet, die in einer
Trennwand 27 zwischen der Zylinderbohrung 14 und der Kammer 22 angeordnet ist.
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Bei dieser "inneren Bauweise der Dichtung 26 wird das Volumen der
Zylinderbohrung 14 unmittelbar abgedichtet, so daß beim Zu- bzw. Abführen von Druckmedium
durch die Öffnungen 16, 17 nur das Volumen der Zylinderbohrung 14 selbst beeinflußt
wird.
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Rechts von der Linie 25 in Fig. 1 ist demgegenüber eine alternative
Bauweise dargestellt, bei der sich eine Dichtung 28 in einer Trennwand 29 zwischen
der Kammer 21 und dem Außenraum befindet.
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Diese "äußere" Bauweise der Dichtung 28 zeichnet sich zwar durch eine
bessere Zugänglichkeit und durch eine Schutzwirkung für die Kammer 21 gegenüber
Verschmutzung von außen aus, man muß dabei jedoch in Kauf nehmen, daß das Volumen
der Kammer 21 beim Ansteuern der Zylinderbohrung 14 mit Druck mitwirkt.
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Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung sowohl bei einer "inneren"
wie auch bei einer äußeren" Bauweise der Dichtung 26 bzw. 28 verwendet werden kann,
ebenso wie bei einer Bauweise, bei der beide Formen der Dichtung gemeinsam verwendet
werden.
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Fig. 2 zeigt in Explosionsdarstellung eine Lippendichtung, wie sie
beim Linearantrieb gemäß Fig. 1 als Dichtung 26 oder 28 verwendet werden kann.
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Das insgesamt mit 40 bezeichnete Dichtungselement besteht aus einer
unteren Halbschale 41 und einer oberen Halbschale 41a, zwischen denen das Band 18
in beiden Richtungen des Doppelpfeiles 43 bewegbar verläuft.
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Jede Halbschale 41, 41a verfügt über einen wannenförmigen Körper 44,
der an den Stirnseiten mit einer vorderen Ringschnur 45 bz. einer hinteren Ringschnur
46 versehen ist.
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Die Ringschnüre 45, 46 laufen zum einen um den äußeren, gewölbten
Teil der Körper 44 herum, sie bilden jedoch auch an der inneren, flachen Seite einen
vorderen geraden Abschnitt 47 bzw. einen hinteren geraden Abschnitt 48, in der Seitenansicht
haben sie daher eine D-förmige Gestalt. Wie man besonders gut aus dem Teilschnitt
der hinteren rechten Ecke der Halbschale 41 von Fig. 2 erkennen kann, sind die Ringschnüre
45, 46 sowohl im gewölbten Bereich wie auch im Bereich ihres geraden Abschnittes
47 bzw. 48 von halbkreisförmigem Querschnitt 49 bzw. 50.
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Es sind ferner in dem wannenförmigen Körper 44 zwischen den Ringschnüren
45, 46 in die flache Seite Taschen 51, 52 eingelassen, die durch einen in Beuegungsrichtung
des Bandes 18 verlaufenden Steg 53 voneinander getrennt sind. Die aschen 51 , 52
sind im Betrieb des Dichtungselementes 40 mit einem Gleitmittel gefüllt.
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Die Halbschalen 41, 41a sind mit den Ringschnüren 45, 46 einstückig
und bestehen aus einem elastischen Kunststoff.
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Als besonders geeignet hat sich hierfür ein Polyurethan-Elastomer
erwiesen, wie es unter der Bezeichnung Desmopan von der Firma Bayer AG im Handel
ist.
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Die Halbschalen 41, 41a werden in entsprechende Aussparungen der Trennwand
27 bzw. 29 eingesetzt, und zwar derart, daß die geraden Abschnitte 47 und 48 dicht
an den zugehörigen gegenüberliegenden Abschnitten 47a, 48a der jeweils anderen
Halbschale
anliegen. Die Halbschalen 41, 41a können auch so montiert sein, daß sie im Bereich
der geraden Abschnitte 47, 47a bzw. 48, 48a unter Druck aneinander liegen. Die Dichtwirkung
gegenüber dem hindurchgeführten Band 18 wird demzufolge entweder durch die Verdrängung
durch das Band 18 selbst bewirkt oder aber zusätzlich durch die genannte Druck-Vorspannung.
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Beim Hindurchlaufen durch die Halbschalen 41, 41a nimmt das Band 18
selbsttätig etwas Gleitmittel aus den Taschen 51, 52 mit, so daß der Raum zwischen
den geraden Abschnitten 47, 47a und 48, 48a vollkommen abgedichtet ist. Durch die
Abstreifwirkung der geraden Abschnitte 47, 47a und 48, 48a ist darüber hinaus sichergestellt,
daß nur vernachlässigbare Mengen des Gleitmittels aus dem Innenraum des Dichtungselementes
40 nach außen dringen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie es in den Fig. 3a bis
3c, 4 und 5 dargestellt ist, sind Halbschalen 60, 60a vorgesehen, die vorzugsweise
aus einem Hartstoff, insbesondere aus einem Metall, bestehen, wobei sich Aluminium
als besonders geeignet erwiesen hat.
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Die Halbschalen 60, 60a sind von etwa halbzylindrischer Gestalt, wobei
in die flache Seite eine Nut 61 eingefräst ist. so daß in axialer Richtung gerade
Randleisten 62, 63 stehenbleiben. Die Stirnseiten der Halbschalen 60, 60a sind mit
kreisbogenförmigen Ausfräsungen 64, 65 versehen, so daß an den Stirnseiten im Querschnitt
kreisabschnittförmige Vorsprünge 66, 67 stehenbleiben.
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in die flache Seite der Halbschalen 60, 60a ist eine Tasche 68 zur
Aufnahme eines Gleitmittels eingefräst.
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Fig. 4 zeigt eine Ringschnur 70, wie sie zusammen mit der .halbscrlule
60 gemäß Fig. 3a bis 3c Verwendung finden kann.
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Die Ringschnur 70 hat in der Ansicht von Fig. 4 eine D-förmige Gestalt
mit einem geraden Abschnitt 71 und einem gebogenen Abschnitt 72, die jeweils eine
kreisförmige radiale Querschnittsfläche aufweisen. Die Länge D des geraden Abschrittes
71 ist etwas größer bemessen als der Durchmesser d der jaibschalen 60, 60a, sodaß
auf die kreisabschnittförmigen Vorsprünge 66, 67 aufgeschobene Ringschnüre 70 aryl
der Auße£iseite jeweils etwas über die radiale Kontur der Halbschalen 60, 60a vorstehen.
Dies ermöglicht das Aufbringen eines Druckes auf die Ringschnur 70 bei bündig sitzender
Montage der Halbschale 60.
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in g. 5 ist eine komplett montierte Lippendichtung dargestellt. lçlarl
erkennt, daß das Band 18 dicht zwischen den geraden Abschnitten der Ringschnüre
70, 70a bzw. 70', 70a' hindurchgeführt ist und im Zwischenraum durch die mit Gleitmittel
gefüllten Taschen 68, 68a läuft. Es ergibt sich damit die bereits vorstehend zum
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 geschilderte Dichtwirkung.
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SchlieSlich zeigt Fig. 6 noch ein drittens Ausführungsbeispiel einer
Lippendichtung zur Verwendung beim Linearantrieb gemäb Fig. 1, bei der ein Dichtungselement
80 aus zwei Halbschalen besteht, von denen der Einfachheit halber nur eine Halbschale
81 dargestellt ist.
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Die Halbschale 81 ist nicht nur an den Stirnseiten, sondern auch dazwischen
mit einer vorderen Ringschnur 82 bzw. einer mittleren Ringschnur 83 bzw. einer hintern
Ringschnur 84 versehen. Die RinJschnüre 82 bis 84 weisen einen vorderen geraden
Abschnitt 85 bzw. einen mittleren geraden Abschnitt 86 bzw. einen hinteren geraden
Abschnitt 87 auf.
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Das gesamte Dichtungsgelement 80 gemäß Fig. 6 besteht aus einem Stück
Kunststoff, das entweder an den beiden Stirnflachen im Innenbereich der Ringschnüre
82 bzw. 84 offen oder aber mit einer Wand versehen ist, die in Fig. 6 gestrichelt
mit 88 angedeutet ist. Es versteht sich ferner, daß auch die Halbschale 81 gemäß
Fig. 6 mit Taschen zur Aufnahme eines Gleitmittels versehen werden kann, wenn dies
nötig oder gewünscht ist. Auch kann die Halbschale 81 entweder, wie im Teils(hnitt
im Bereich der rechten vorderen Ecke dargestellt, als dünnschaliges Element oder
aber auch massiv ausbildet sein.
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