DE3505167C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mir einem Antriebs­ profil, 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 mir dem Schlitten endlos verbindet, wobei das Band an beiden Stirnseiten durch mindestens eine aus zwei Hälften gebildete, die Zylinderbohrung nach außen abdichtende Lippendichtung läuft, wobei ferner das Band beidseitig elastisch unser Druck von geraden Abschnitten der Lippendichtung geführt wird.

Ein Linearantrieb der vorstehend genannten Art ist aus der DE-Z "fluid", 1980, Nr. 10, Seiten 32 bis 34 bekannt.

Bei dem bekannten Linearantrieb wird eine in ihren Einzelheiten nicht näher beschriebene zweiteilige Banddichtung verwendet, die unter Vorspannung steht. Die Banddichtung des bekannten Linearantriebes ist von der Seite der Umlenkrolle her in eine gestufte Durchgangsbohrung zur Zylinderbohrung eingesetzt und von der Seite der Umlenkrolle her mittels eines angeschraubten Verschlußbleches fixiert. In welcher Weise der Banddichtung eine Vorspannung erteilt wird und in welcher Weise die Band­ dichtung am Band anliegt, ist in der DE-Z nicht angegeben.

Aus der DE-OS 24 04 244 ist ein kolbenstangenloser Arbeits­ zylinder bekannt, bei dem eine ebenfalls in ihren Einzelheiten nicht näher erläuterte Lippendichtung zur Abdichtung des Bandes dient. Die Lippendichtung ist in einem vom Zylindergehäuse getrennten Kopfstück des Linearantriebes angeordnet, das auch die Umlenkrolle aufnimmt. In der zweiten Ansicht hat die bekannte Banddichtung im wesentlichen die Gestalt einer "3", wobei das Band die Banddichtung in der horizontalen Symmetrie­ ebene durchsetzt. In der DE-OS ist hierzu lediglich angegeben, daß die Banddichtung eine druckmittelunterstützte Lippendichtung sei, nähere Einzelheiten sind nicht angegeben.

Aus der DE-PS 12 93 037 ist eine durch gasförmiges oder flüs­ siges Treibmittel betriebene Fördervorrichtung zur Erzeugung von hin- und hergehenden Bewegungen von großem Hub bekannt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein Band durch eine Stirnseite eines Zylindergehäuses geführt. Als Banddichtung werden vier zylindrische, stabförmige, elastische Elemente verwendet, die sich radial zur Bewegungsrichtung des Bandes erstrecken und jeweils paarweise von beiden Breitseiten des Bandes mit gewisser Spannung an dieses anlegen.

Aus der GB-PS 11 92 249 ist eine kraftausübende Anordnung zum Bewegen einer Last bekannt. Auch bei dieser Anordnung wird ein Band durch Stirnwände einer Zylinderbohrung geführt. Eine Banddichtung besteht dabei aus Dichtungskissen bzw. Trägern, die beidseitig des abzudichtenden Bandes angeordnet sind.

Aus der FR-PS 14 25 462 ist eine dichte Verbindung für den Durchgang eines Bandes durch eine zwei Flüssigkeiten trennende Wand bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung, die bei einer Textilmaschine eingesetzt wird, wird ein Textilband durch zwei im Vertikalschnitt U-förmige Membranen hindurchgeführt, die mir ihren Grundseiten beidseitig an dem Band anliegen.

Aus der GB-PS 8 79 271 ist eine druckdichte Anordnung bekannt, die ebenfalls bei Textilmaschinen eingesetzt wird. Bei dieser bekannten Anordnung werden jedenfalls im Vertikalschnitt U- förmige Dichtungselemente von beiden Seiten gegen das durch­ laufende Textilband angedrückt.

Aus der DE-AS 14 60 266 ist eine dichtende Durchlaßvorrichtung für bahnförmiges Textilgut an einem Behälter bekannt. Zur Herstellung einer Dichtung für ein durchlaufendes Textilband werden bei dieser bekannten Anordnung mehrere axial hintereinan­ der angeordnete Schläuche bzw. Druckmembranen verwendet, die nochmals gemeinsam mittels einer Teflonfolie überzogen sind.

Aus der US-PS 26 06 046 ist eine flüssigkeitsdichte Durchführung für Platten bekannt, wie sie bei einer Metallbeschichtungsanlage verwendet werden. Auch bei der dort verwendeten Dichtung werden Schläuche eingesetzt, die in geschlitzten Rohren wesentlichen geringeren Durchmessers derart angeordnet sind, daß die Schläu­ che sich im Bereich des Schlitzes im Rohr nach außen vorstülpen und dort Dichtlippen bilden.

Aus der DE-AS 12 31 981 ist eine Dichtungsvorrichtung bekannt, die ebenfalls Teil einer Textilmaschine ist. Die Einzelheiten dieser bekannten Anordnung entsprechen im wesentlichen den­ jenigen der bereits oben gewürdigten GB-PS 8 79 271.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb der eingangs genannten Art dahingehend weiter­ zubilden, daß eine leicht montier- und demontierbare Dichtung für das durchlaufende Band bei geringem konstruktivem Aufwand erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lippendichtung Schalen mit jeweils einer flachen und einer gewölbten Seite als Halbschalen aufweist, wobei jede der Halbschalen in einer Ebene senkrecht zur Achse des Bandes von die Dichtlippen bildenden Ringschnüren umschlungen ist, die auf der Achse im Abstand voneinander angeordnet sind.

Die Erfindung löst damit die zugrundeliegende Aufgabe vollkom­ men, weil die Verwendung zweier Halbschalen der angegebenen Art eine leichte Montage und damit auch eine leichte Austausch­ barkeit gewährleistet. Weiterhin wird die Dichtwirkung 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 Verschließ vermindert werden.

Wenn die Lippendichtung, wie an sich bekannt, aus einem elasti­ schen Kunststoff besteht, so sind vorzugsweise auch die Ring­ schnüre mit den Halbschalen einstückig. Als besonders geeigneter Kunstsstoff hat sich dabei ein Polyurethan-Elastomer erwiesen, wie es unter der Bezeichnung Desmopan von der Firma Bayer AG im Handel ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Ringschnüre in Aussparungen der Halbschalen eingelegt. Ins­ besondere können die Halbschalen dann aus einem Hartstoff, vorzugsweise einem Metall bestehen, wobei sich Aluminium als besonders geeignet erwiesen hat.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die tragenden Elemente der Lippendichtung aus besonders beständigem Material bestehen können, daß Justageeinrichtungen an diesen Elementen befestigbar sind, wodurch die Lage der Lippendichtung mechanisch eingestellt werden kann, und daß schließlich bei einem Ausfall oder einer Abnutzung der Ringschnüre diese leicht und kostengünstig ausgetauscht werden können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Halbschalen an der Oberfläche der flachen Seite zwischen den Ringschnüren mit Taschen zur Aufnahme eines Gleitmittels versehen.

Diese Maßnahme, die auch für sich allein als erfinderisch angesehen wird, hat den besonderen Vorteil, daß das Band in der Dichtung nicht nur mit einem die Reibung an der Lippendich­ tung 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.

In bevorzugter Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels sind die Taschen durch Stege unterteilt, die in Richtung der Achse verlaufen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die mechanische Stabilität der Halbschalen erhöht werden kann, die in diesem Falle aus einem einfachen Kunststoff hergestellt werden können. Gleich­ zeitig stehen die Stege durch ihre Ausrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Bandes diesem nicht entgegen und erhöhen die Reibung daher nicht.

Bevorzugt befinden sich die Halbschalen in an sich bekannter Weise in einer Trennwand zwischen der Zylinderbohrung und einer die Umlenkrolle aufnehmenden Kammer. 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 diese Ausführungsform damit besonders geeignet für die Verwendung bei Servoantrieben.

Bei einer Variante des vorstehend genannten, an sich bekannten Merkmals, die alternativ oder zusammen mit diesem eingesetzt werden kann, sind die Halbschalen in einer Trennwand zwischen einer die Umlenkrolle aufnehmenden Kammer und dem Außenraum angeordnet.

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. 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 Linearan­ triebes auf das dort freiliegende Band gerät, möglichst nicht in das Innere des Linearantriebes gelangen soll.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

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 mit einer Lippen­ dichtung, in Explosionsdarstellung, wie sie erfin­ dungsgemäß beim Linearantrieb gemäß Fig. 1 Verwen­ dung finden kann;

Fig. 3a bis 3c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halbschale einer Lippendichtung, teilweise im Schnitt, wie sie ebenfalls beim Linearantrieb gemäß Fig. 1 erfindungsgemäß 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.

In Fig. 1 ist 10 ein Linearantrieb, wie er beispielsweise in der Handhabungstechnik verwendet wird. Die Bewegungsabläufe des Linearantriebes 10 verlaufen entlang zweier Längsach­ sen 11 und 11 a. In Achsrichtung erstreckt sich ein Antriebs­ profil 12, auf dessen Außenseite ein Schlitten 13 in Rich­ tung der Achse 11 beweglich angeordnet ist. In einer zur Achse 11 a koaxialen Zylinderbohrung 14 im Inneren des An­ triebsprofiles 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. parallel anhängige Patentanmeldung P 34 36 946.3) ein Druck­ medium, beispielsweise Druckluft, zu- bzw. abführen zu können und damit den Kolben 15 in der Zylinderbohrung 14 entlang der Achse 11 a in beiden Richtungen auszulenken.

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.

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.

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 Öffnun­ gen 16, 17 nur das Volumen der Zylinderbohrung 14 selbst beeinflußt wird.

Rechts von der Linie 25 in Fig. 1 ist demgegenüber eine alternative Bauweise dargestellt, bei der sich eine Dich­ tung 28 in einer Trennwand 29 zwischen der Kammer 21 und dem Außenraum befindet.

Diese "äußere" Bauweise der Dichtung 28 zeichnet sich zwar durch eine bessere Zugänglichkeit und durch eine Schutzwir­ kung 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.

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.

Fig. 2 zeigt in Explosionsdarstellung eine Lippendichtung, wie sie beim Linearantrieb gemäß Fig. 1 als Dichtung 26 oder 28 verwendet werden kann.

Das insgesamt mit 40 bezeichnete Dichtungselement besteht aus einer unteren Halbschale 41 und einer oberen Halbscha­ le 41 a, zwischen denen das Band 18 in beiden Richtungen des Doppelpfeiles 43 bewegbar verläuft.

Jede Halbschale 41, 41 a verfügt über einen wannenförmigen Körper 44, der an den Stirnseiten mit einer vorderen Ring­ schnur 45 bzw. einer hinteren Ringschnur 46 versehen ist. 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 Ab­ schnitt 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 halbkreis­ förmigem Querschnitt 49 bzw. 50.

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 Bewegungsrichtung des Ban­ des 18 verlaufenden Steg 53 voneinander getrennt sind. Die Taschen 51, 52 sind im Betrieb des Dichtungselementes 40 mit einem Gleitmittel gefüllt.

Die Halbschalen 41, 41 a sind mit den Ringschnüren 45, 46 einstückig und bestehen aus einem elastischen Kunststoff. Als besonders geeignet hat sich hierfür ein Polyurethan- Elastomer erwiesen, wie es unter der Bezeichnung Desmopan von der Firma Bayer AG im Handel ist.

Die Halbschalen 41, 41 a 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 47 a, 48 a der jeweils anderen Halbschale anliegen. Die Halbschalen 41, 41 a können auch so montiert sein, daß sie im Bereich der geraden Abschnitte 47, 47 a bzw. 48, 48 a unter Druck aneinander liegen. Die Dicht­ wirkung gegenüber dem hindurchgeführten Band 18 wird demzu­ folge entweder durch die Verdrängung durch das Band 18 selbst bewirkt oder aber zusätzlich durch die genannte Druck-Vorspannung.

Beim Hindurchlaufen durch die Halbschalen 41, 41 a nimmt das Band 18 selbsttätig etwas Gleitmittel aus den Taschen 51, 52 mit, so daß der Raum zwischen den geraden Abschnitten 47, 47 a und 48, 48 a vollkommen abgedichtet ist. Durch die Ab­ streifwirkung der geraden Abschnitte 47, 47 a und 48, 48 a ist darüber hinaus sichergestellt, daß nur vernachlässigbare Mengen des Gleitmittels aus dem Innenraum des Dichtungsele­ mentes 40 nach außen dringen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie es in den Fig. 3a bis 3c, 4 und 5 dargestellt ist, sind Halbscha­ len 60, 60 a vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Hart­ stoff, insbesondere aus einem Metall, bestehen, wobei sich Aluminium als besonders geeignet erwiesen hat.

Die Halbschalen 60, 60 a 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, 60 a sind mit kreisbogenförmigen Ausfräsungen 64, 65 versehen, so daß an den Stirnseiten im Querschnitt kreisabschnittförmige Vorsprünge 66, 67 stehenbleiben.

In die flache Seite der Halbschalen 60, 60 a ist eine Ta­ sche 68 zur Aufnahme eines Gleitmittels eingefräst.

Fig. 4 zeigt eine Ringschnur 70, wie sie zusammen mit der Halbschale 60 gemäß Fig. 3a bis 3c Verwendung finden kann. Die Ringschnur 70 hat in der Ansicht von Fig. 4 eine D-för­ mige Gestalt mit einem geraden Abschnitt 71 und einem gebo­ genen Abschnitt 72, die jeweils eine kreisförmige radiale Querschnittsfläche aufweisen. Die Länge D des geraden Ab­ schnittes 71 ist etwas größer bemessen als der Durchmesser d der Halbschalen 60, 60 a, so daß auf die kreisabschnittförmi­ gen Vorsprünge 66, 67 aufgeschobene Ringschnüre 70 an der Außenseite jeweils etwas über die radiale Kontur der Halb­ schalen 60, 60 a vorstehen. Dies ermöglicht das Aufbringen eines Druckes auf die Ringschnur 70 bei bündig sitzender Montage der Halbschale 60.

In Fig. 5 ist eine komplett montierte Lippendichtung darge­ stellt. Man erkennt, daß das Band 18 dicht zwischen den geraden Abschnitten der Ringschnüre 70, 70 a bzw. 70′, 70 a′ hindurchgeführt ist und im Zwischenraum durch die mit Gleit­ mittel gefüllten Taschen 68, 68 a läuft. Es ergibt sich damit die bereits vorstehend zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 geschilderte Dichtwirkung.

Schließlich zeigt Fig. 6 noch ein drittes Ausführungsbei­ spiel einer Lippendichtung zur Verwendung beim Linearantrieb gemäß Fig. 1, bei der ein Dichtungselement 80 aus zwei Halbschalen besteht, von denen der Einfachheit halber nur eine Halbschale 81 dargestellt ist.

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 Ringschnüre 82 bis 84 weisen einen vorderen geraden Abschnitt 85 bzw. einen mittleren geraden Ab­ schnitt 86 bzw. einen hinteren geraden Abschnitt 87 auf.

Das gesamte Dichtungsgelement 80 gemäß Fig. 6 besteht aus einem Stück Kunststoff, das entweder an den beiden Stirnflä­ chen 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 Teilschnitt im Bereich der rechten vorderen Ecke darge­ stellt, als dünnschaliges Element oder aber auch massiv ausgebildet sein.

Claims (7)

1. Linearantrieb mit einem Antriebsprofil (12), einem in einer Zylinderbohrung (14) des Antriebsprofiles (12) laufenden Kolben (15), einem auf dem Antriebsprofil (12) laufenden Schlitten (13) und einem Band (18), das über an den Stirnseiten des Antriebsprofiles (12) angeordnete Umlenkrollen (19, 20) läuft und den Kolben (15) mit dem Schlitten (13) endlos verbindet, wobei das Band (18) an beiden Stirnseiten durch mindestens eine aus zwei Hälften gebildete, die Zylinderbohrung (14) nach außen abdichtende Lippendichtung läuft, wobei ferner das Band (18) beidseitig elastisch unter Druck von geraden Abschnitten der Lippendichtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung Schalen mit jeweils einer flachen und einer gewölbten Seite als Halbschalen (41, 41 a; 60, 60 a; 81) aufweist, wobei jede der Halbschalen (41, 41 a; 60, 60 a; 81) in einer Ebene senkrecht zur Achse (11, 11 a) des Bandes (18) von die Dichtlippen bildenden Ringschnüren (45, 46; 70, 70′, 70 a, 70 a′; 82, 83, 84) umschlungen ist, die auf der Achse (11, 11 a) im Abstand voneinander angeordnet sind.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippendichtungswerkstoff ein Polyurethan-Elasto­ mer ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschnüre (70, 70′, 70 a, 70 a′) in Aussparungen der Halbschalen (60, 60 a) eingelegt sind.

4. Linearanrrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (60, 60 a) aus einem Hartstoff, vorzugsweise Metall, bestehen.

5. Linearantrieb, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (41, 41 a; 60, 60 a) an der Oberfläche der flachen Seite zwischen den Ringschnüren (45, 46; 70, 70′, 70 a, 70 a′) mit Taschen (51, 52; 68, 68 a) zur Aufnahme eines Gleit­ mittels versehen sind.

6. Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (51, 52) durch Stege (53) unterteilt sind, die in Richtung der Achse (11, 11 a) verlaufen.

7. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (41, 41 a; 60, 60 a; 81) in einer Trennwand (27) zwischen einer die Umlenk­ rollen (19) aufnehmenden Kammer (21) und dem Außenraum angeordnet sind.