WO2008141613A2 - Linearantrieb - Google Patents

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WO2008141613A2
WO2008141613A2 PCT/DE2008/000812 DE2008000812W WO2008141613A2 WO 2008141613 A2 WO2008141613 A2 WO 2008141613A2 DE 2008000812 W DE2008000812 W DE 2008000812W WO 2008141613 A2 WO2008141613 A2 WO 2008141613A2
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WO
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linear drive
belt
drive according
spreader
band
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PCT/DE2008/000812
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French (fr)
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WO2008141613A3 (de
Inventor
Harald Grab
Dietmar Rudy
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Schaeffler Kg
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Publication date
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Publication of WO2008141613A2 publication Critical patent/WO2008141613A2/de
Publication of WO2008141613A3 publication Critical patent/WO2008141613A3/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/06—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member
    • F16H19/064—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member the flexible push member uses a bended profile to generate stiffness, e.g. spreading belts

Definitions

  • the invention relates to a linear drive with at least one spreader, which is connected at a first end with a drive means in the form of a motor-driven winding spool and a second end with a driven means, wherein the spreader in the wound state on the winding spool flat and unwound Condition for transmitting tensile and compressive forces from the reel spool to the driven means is curved, wherein an upper side of the spreader a convex and a bottom of the spreader has a concave curvature, as well as with a position detecting means for detecting the position of travel of the spreader.
  • a linear drive in the form of a traction mechanism drive in which a spreading band is used to exert tensile and compressive forces.
  • a spreading band is understood to mean a belt cambered in the transverse direction which, when left to itself, bulges or curls around an axis parallel to its longitudinal axis, so that the top of the spreading band is convex and the underside of the spreading band is concave.
  • Such bands made of metal or plastic, for example have due to their curvature on a considerable compressive and bending stiffness, as they are other than a flat band and shear stiff, the latter can only be charged to train.
  • the operating principle of expansion bands has long been known from the field of roll-up tape measures and it has already been proposed to use this principle for linear drives and for belt drives.
  • DE 10 2005 052 059 A1 discloses a linear drive for opening and closing a garage door, in which a spreading belt exerts tensile or compressive forces on a garage door via a transmission of relatively complicated design.
  • a position detection device for detecting the path position of the spreading belt is not provided in this linear drive.
  • a Linearrange- is module with a linearly mounted on a guide rail guide carriage described, which is in driving connection with a drive motor by a connecting element in the form of a spreader.
  • a position detection device for detecting the path position of the spreading belt is not provided in this linear guide module, so there is room for improvement in this regard.
  • DE 10 2005 048 263 A1 a generic linear drive is finally known, in which the spreading belt exerts pressure or tensile forces on an actuator in the form of a pneumatic cylinder.
  • a position detection device in the form of an electrical incremental encoder detects the rotation of the reel spool and transmits a position and / or speed signal to a controller.
  • the position detection device is integrated in the winding spool and arranged for example above the drive motor or forms part of the motor.
  • a disadvantage of the known position detection devices for linear drives with Sp Drursb Sn is that the accuracy of stationary mounted sensors, such as inductive sensors, the distance to the measuring point on the moving spread band as well as the environmental conditions, such as space, interference fields or other factors.
  • stationary mounted sensors such as inductive sensors
  • the distance to the measuring point on the moving spread band as well as the environmental conditions, such as space, interference fields or other factors.
  • environmental conditions such as space, interference fields or other factors.
  • the invention has for its object to provide a linear drive, which eliminates the disadvantages.
  • Another object of the invention is to improve a known from DE 10 2006 059 187 linear drive with respect to the detection of the position of a defined point on the spread of the linear drive.
  • the invention is based on the finding that the stated object can be achieved by providing the expansion band itself with a signaling device which cooperates with a measuring sensor.
  • the invention is therefore according to the features of the main claim of a linear drive with at least one spreader, which is connected to a first end with a drive means in the form of a motor-driven winding spool and with a second end with a driven means, wherein the spreader wound in the Condition on the winding spool is flat and unwound for transmitting tensile and compressive forces from the reel spool to the driven means, wherein an upper side of the spreader has a convex and a bottom of the spreader a concave curvature, as well as with a position detection device for detecting the path position of the spreading band.
  • the surface of the spreader belt is provided with at least one signaling device of the position detection device.
  • the position of the spreader can be detected directly and very accurately.
  • a direct position or distance detection of the spread band or its surface offers the advantage that negative influences and measurement errors can be eliminated as far as possible.
  • the inventive design can be realized in the simplest way and it can already be existing generic linear drive devices also retrofit with the system according to the invention. In this case, a wide variety of types of signaling devices and the corresponding position detection devices can be realized. It is particularly advantageous to equip a linear guide module known from DE 10 2006 059 187 with the expanding strap designed according to the invention, since the travel position determination of the guide carriage connected to the second end of the expanding strap designed according to the invention, which constitutes the driven element, can be made even more precisely than heretofore.
  • the signaling device as a harmonic or disharmonious sequence of introduced into the spread and its topography wave-like dents in the form of recesses, holes or notches, each with a circular, oval or square basic shape, which in accordance with an example of optical Sensor to be detected.
  • the holes are each made in the zenith of the top of the arched expansion band.
  • the notches are each formed in the lateral edge of the spreader.
  • the signal-generating device is designed as a harmonic or disharmonic sequence of scale markings applied to the spread band, which have a brightness deviating from the surface of the spread band.
  • the scale marks for electromagnetic waves have a different reflectivity than their immediate surroundings.
  • the signal-generating device is formed by a magnetizable coating in the form of a magnetic strip applied to the surface of the spreading belt.
  • a magnetic strip may for example consist of a flexible plastic material, which has a magnetizable coating and is glued or deposited on the surface of the spreader strip.
  • the signaling device of the spreading belt is formed by a strip-shaped sensor element applied on the surface of the spreading belt, which cooperates with a position magnet at the second end of the spreading belt and with a magnetorestrictive sensor integrated in the winding coil, which sensor Runtime detected a signal of the position magnet at the second end of the spread band.
  • the position detection device is an optical sensor.
  • This embodiment can be supplemented by the fact that a light source in the region of the underside of the spreader and the optical sensor in the region of the top of the spreader is arranged. In reversal of these arrangement conditions, however, it can also be provided that a light source in the region of the upper side of the spreading band and the optical sensor in the region of the underside of the spreading band are arranged.
  • these refinements of the invention can be supplemented by the fact that the optical sensor is designed as a scanner laser.
  • the position detection device comprises an inductively measuring sensor. It is also within the scope of the invention to provide that the position detection device comprises a capacitive measuring device. Furthermore, it can be provided that the spreader belt is connected to an ultrasound probe as a signaling device.
  • an embodiment of the invention is particularly advantageous, which is characterized in that the output element of the linear drive is a carriage according to DE 102006059 187.
  • Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of a linear drive according to the invention from the side;
  • FIG. 2 shows the linear drive according to FIG. 1 seen from above
  • FIG. 3 shows the expansion band of the linear drive according to FIGS. 1 and 2 in cross section and with two position detection devices
  • Figure 4 is a schematic view of a second embodiment of a linear drive according to the invention from above;
  • FIG. 5 shows the spreading band of the linear drive according to FIG. 4 in cross-section and with a position detection device
  • FIG. 6 is a schematic view of a third embodiment of a linear drive according to the invention from above;
  • FIG. 7 shows the expansion band of the linear drive according to FIG. 6 in cross section and with a position detection device;
  • Figure 8 is a schematic view of a fourth embodiment of a linear drive according to the invention seen from the side;
  • FIG. 9 shows the linear drive according to FIG. 8 from above
  • FIG. 10 shows the expansion band of the linear drive of FIGS. 8 and 9 in FIG.
  • FIGS. 1 to 10 a partial view of a linear drive 1 according to the invention is shown schematically in each case from the side, from above or in cross section, the same reference numerals being used for the same components.
  • the linear drive 1 consists essentially of a spreader belt 2, which can be wound with a first end 3 onto a drive means in the form of a motor-driven winding spool 4 and unwound therefrom, and which is connected to a second end 5 with a drive means, not shown , which can be loaded and actuated by the spreader 2 on train or on pressure, for example, on guide rails can be moved.
  • the first end 3 of the spreader 2 is rotatably connected to the reel spool 4, for which purpose this first end 3 of the spreader belt 2 is inserted into a slot 6 in the reel spool 4 and is non-positively connected thereto.
  • the spreader 2 is flat in the wound state and curved in the developed state for transmitting tensile and compressive forces from the reel spool 4 to the driven means, wherein a top 7 of the spreader 2 has a convex and a bottom 8 of the spreader 2 a concave curvature ,
  • the surface 9 of the expanding belt 2 is provided with at least one signaling device 10.
  • the signaling device 10 cooperates in each case with a respectively only indicated position detection device 11, which detects the signals of the signal detection device 10 and a control device, such as an electronic control and computer unit, supplies. From the signals of the spreading band 2 detected by the position detection device 11, the linear path position of the spreading belt 2 or the end provided with the output means and thus of the output means is detected and determined so that the control device acts in a corrective manner if necessary by the winding coil 4 passing through a motor, not shown, is rotated.
  • the direct detection of the position of the spreader 2 by the applied on the surface 9 of the spreader 2 signaling device 10 can be the simplest and most accurate way to calculate the respective position of the second end 5 of the spreader 2, so that disturbing factors, such as angle changes, expansions and the like off can be.
  • FIGS. 1 to 3 show a first exemplary embodiment of a linear drive 1 according to the invention.
  • the surface 9 of the spreader belt 2 has a sequence of dents 12 which are introduced into the spreader belt 2 and whose topography has a wave-like change in the form of holes 13 and notches 14 which form the signal-generating device 10.
  • the holes 13 are each introduced into the zenith of the domed top 7 and break through the spreader 2 respectively.
  • the notches 14, of which only three notches 14 are shown in FIG. 1, are formed in the lateral edge 15 of the spreader belt 2, wherein the notches are formed over the entire length of the spreader belt 2 in the edge 15.
  • the sequence of notches 14 forms a wave-like pattern.
  • the dents 12 are each introduced as a harmonic sequence in the expansion band 2. However, it is within the scope of the invention to arrange the dents 12 in a disharmonic sequence. It is also possible to introduce either only holes 13 or notches 14 in the expansion band 2. Their basic form may differ from the configuration shown. Instead of circular holes, those with an oval or angular basic shape can also be shaped into the expansion band 2.
  • the dents 12 and their position are respectively detected by the position detection device 11.
  • this is an optical sensor 16, which detects light / dark changes in the spread band 2 traveling along the sensor 16.
  • an only indicated light source 17 is arranged in the region of the bottom 8 of the spreader 2, wherein the light source 17 can radiate light through the holes 13 toward the optical sensor 16.
  • FIGS. 4 and 5 show a second exemplary embodiment of a linear drive 1 according to the invention from above and in cross-section, in which the signal-generating device 10 of the expanding belt 2 is designed as an axial sequence of scale markings 18 applied to the expanding belt 2, each of which has a surface 9 of the spread band 2 have different brightness.
  • These scale markings 18 are dark lines 19, which act similarly to a bar code and can be designed accordingly, ie by a sequence of different widths or equal widths lines 19, which provide the optical sensor 16 also a corresponding signal.
  • the different bar widths of the lines 19 also offer the possibility of determining the current direction of movement of the spread belt 2. It is also possible to design the scale marks 18 as dots or as other symbols.
  • the optical sensor 16 may be a commercially available scanner laser.
  • FIGS. 6 and 7 show a third exemplary embodiment of a linear drive 1 according to the invention from above and in cross-section, in which the signal-generating device 10 of the expanding belt 2 is formed by a magnetizable coating in the form of a glued-on magnetic strip 20 applied to the surface 9 of the spreading belt 2.
  • the information contained in the magnetizable magnetic strip 20 can be detected by various types of position detection devices 11.
  • a position detection device 11 in the form of a magnetic strip reader 21 which is known per se and only indicated is indicated.
  • FIGS. 8 to 10 show a fourth exemplary embodiment of a linear drive 1 according to the invention from the side, from above or in cross-section, in which the signaling device 10 of the expanding belt 2 is formed by a strip-shaped sensor element 22 applied to the surface 9 of the spreading belt 2 is, which cooperates with a position magnet 23 at the second end 5 of the spreader 2 and with a magnetorestrictive sensor 24 integrated in the reel 4.
  • This magneto-restrictive sensor 24 detects the propagation time of a signal of the position magnet 23 at the second end 5 of the expanding belt 2.
  • the sensor element 22 which may also be formed as a magnetic coating, serves to guide magnetic waves from the position magnet 23 to the magnetorestrictive sensor 24 in the winding bobbin 4th
  • the surface structure of the dimples 12 is scanned from Figures 1 to 3 by a corresponding, inductively measuring sensor. The resulting signal is converted into a position specification.
  • a capacitive measurement is also possible.
  • a conductive coating on the surface 9 of the spreader strip 2 serves as a capacitor surface, which is applied in an insulating manner to the spreader strip 2.
  • the ambient air is the Dielekrikum.
  • an ultrasound probe is attached to the expansion band 2 or brought into contact with it, whose position is monitored by a position measuring system of a control unit.
  • the principle of resistance measurement can be used.
  • the measure for the extended spread-band length L is derived via the electrical resistance between the second end 5 of the spreading band 2 and the conductive winding coil 4.
  • the spread band 2 has a specific electrical resistance.
  • the spreader strip 2 preferably consists of a band of spring steel, which returns to its curved shape after unwinding.
  • a spreading belt 2 which consists of plastic.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb (1) mit wenigstens einem Spreizband (2), welches mit einem ersten Ende (3) mit einem Antriebsmittel in Form einer motorisch angetriebenen Wickelspule (4) und mit einem zweiten Ende (5) mit einem Abtriebsmittel verbunden ist, wobei das Spreizband (2) im aufgewickelten Zustand auf der Wickelspule (4) flach und im abgewickelten Zustand zum Übertragen von Zug- und Druckkräften von der Wickelspule (4) auf das Abtriebsmittel gewölbt ist, wobei eine Oberseite (7) des Spreizbandes (2) eine konvexe und eine Unterseite (8) des Spreizbandes (2) eine konkave Wölbung aufweist, sowie mit einer Positionserfassungseinrichtung (11) zur Erfassung der Wegposition des Spreizbandes (2). Um die Bestimmung der Wegposition des Spreizbandes zu vereinfachen und zu verbessern ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche (9) des Spreizbandes (2) mit wenigstens einer Signalgebereinrichtung (10) der Positionserfassungseinrichtung (11) versehen ist.

Description

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 Herzogenaurach
Bezeichnung der Erfindung
Linearantrieb
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit wenigstens einem Spreizband, welches mit einem ersten Ende mit einem Antriebsmittel in Form einer moto- risch angetriebenen Wickelspule und mit einem zweiten Ende mit einem Abtriebsmittel verbunden ist, wobei das Spreizband im aufgewickelten Zustand auf der Wickelspule flach und im abgewickelten Zustand zum Übertragen von Zug und Druckkräften von der Wickelspule auf das Abtriebsmittel gewölbt ist, wobei eine Oberseite des Spreizbandes eine konvexe und eine Unterseite des Spreizbandes eine konkave Wölbung aufweist, sowie mit einer Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Wegposition des Spreizbandes. Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 38 35 064 C1 ist ein Linearantrieb in Form eines Zugmitteltriebes bekannt, bei dem zur Ausübung von Zug- und Druckkräften ein Spreiz- band verwendet wird. Unter einem Spreizband versteht man ein in Querrichtung bombiertes Band, welches, wenn man es sich selbst überlässt, sich um eine seiner Längsachse parallele Achse wölbt beziehungsweise einrollt, so dass die Oberseite des Spreizbandes konvex und die Unterseite des Spreizbandes konkav gewölbt ist. Solche beispielsweise aus Metall oder Kunststoff hergestellten Bänder weisen infolge ihrer Wölbung eine beachtliche Druck- und Biegesteifigkeit auf, da sie anders als ein flaches Band auch schubsteif sind, wobei letzteres nur auf Zug belastet werden kann. Das Wirkprinzip von Spreizbändern ist seit langem aus dem Bereich aufrollbarer Maßbänder bekannt und es ist bereits vorgeschlagen worden, dieses Prinzip für Linearan- triebe und für Umschlingungstriebe zu nutzen.
So ist aus der DE 10 2005 052 059 A1 ein Linearantrieb zum Öffnen und Schließen eines Garagentors bekannt, bei dem ein Spreizband über ein relativ kompliziert aufgebautes Getriebe Zug- oder Druckkräfte auf ein Garagen- tor ausübt. Eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Wegposition des Spreizbandes ist bei diesem Linearantrieb nicht vorgesehen.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 059 187 wird ein Linearfüh- rungsmodul mit einem auf einer Führungsschiene linearbeweglich gelagerten Führungswagen beschrieben, welcher durch ein Verbindungselement in Form eines Spreizbandes mit einem Antriebsmotor in Antriebsverbindung steht. Eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Wegposition des Spreizbandes ist auch bei diesem Linearführungsmodul nicht vorgesehen, so dass diesbezüglich noch Raum für Verbesserungen besteht. Aus der DE 10 2005 048 263 A1 ist schließlich ein gattungsgemäßer Linearantrieb bekannt, bei dem das Spreizband auf einen Aktor in Form eines pneumatischen Zylinders Druck- oder Zugkräfte ausübt. Eine Positionserfas- sungseinrichtung in Form eines elektrischen Inkrementalgebers erfasst die Rotation der Wickelspule und übergibt ein Positions- und/oder Geschwindigkeitssignal an eine Steuerung. Die Positionserfassungseinrichtung ist in die Wickelspule integriert und beispielsweise oberhalb des Antriebsmotors angeordnet bzw. bildet einen Bestandteil des Motors.
Es ist auch bekannt, zur Bestimmung der Position des mit dem Abtriebsmittel verbundenen Endes des Spreizbandes ortsfest installierte Induktivsensoren zu verwenden. Weiterhin ist bekannt, dass mittels eines Drehwinkelencoders an der angetriebenen Wickelspule über Messung des Drehwinkels der Wickelspule die ausgefahrene Länge des Spreizbandes und daraus ab- geleitet die Position des Endes des Spreizbandes bestimmt wird.
Nachteilig bei den bekannten Positionserfassungseinrichtungen für Linearantriebe mit Spreizbändern ist, dass die Messgenauigkeit von ortsfest angebrachten Sensoren, wie Induktivsensoren, vom Abstand zur Messstelle auf dem sich bewegenden Spreizband sowie von den Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Bauraum, Störfeldern oder anderen Faktoren abhängig ist. Bei einer Positionsbestimmung über Drehwinkelencoder in der Antriebseinheit bleiben dagegen Einflüsse wie Wärmedehnung, Durchbiegung, Schwingung des Bandes und andere Faktoren unberücksichtigt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb zu schaffen, der die geschilderten Nachteile beseitigt. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige und exakt arbeitende Messeinrichtung zur
Erfassung der Position eines definierten Punktes auf dem Spreizband des Linearantriebes zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen aus der DE 10 2006 059 187 bekannten Linearantrieb hinsichtlich der Erfassung der Position eines definierten Punktes auf dem Spreizband des Linearantriebes zu verbessern.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass das Spreizband selbst mit einer Signalgebereinrichtung versehen ist, welche mit einem Messsensor zusammenwirkt.
Die Erfindung geht gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs daher aus von einem Linearantrieb mit wenigstens einem Spreizband, welches mit ei- nem ersten Ende mit einem Antriebsmittel in Form einer motorisch angetriebenen Wickelspule und mit einem zweiten Ende mit einem Abtriebsmittel verbunden ist, wobei das Spreizband im aufgewickelten Zustand auf der Wickelspule flach und im abgewickelten Zustand zum Übertragen von Zug- und Druckkräften von der Wickelspule auf das Abtriebsmittel gewölbt ist, wobei eine Oberseite des Spreizbandes eine konvexe und eine Unterseite des Spreizbandes eine konkave Wölbung aufweist, sowie mit einer Positi- onserfassungseinrichtung zur Erfassung der Wegposition des Spreizbandes. Außerdem ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Spreizbandes mit wenigstens einer Signalgebereinrichtung der Positionserfassungseinrichtung versehen ist.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass die Position des Spreizbandes direkt und sehr genau erfasst werden kann. Eine direkte Positionsoder Wegerfassung des Spreizbandes beziehungsweise seiner Oberfläche bietet den Vorteil, dass negative Einflüsse und Messfehler so weit wie möglich ausgeschaltet werden können. Ferner lässt sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung auf einfachste Weise realisieren und es lassen sich bereits bestehende gattungsgemäße Linearantriebseinrichtungen auch mit dem erfindungsgemäßen System nachrüsten. Dabei können verschiedenste Arten von Signalgebereinrichtungen und der damit korrespondierenden Positi- onserfassungseinrichtungen realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, ein aus der DE 10 2006 059 187 bekanntes Linearführungsmodul mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Spreizband auszurüsten, da die Wegpositionsbestimmung des mit dem zweiten Ende des erfindungsgemäß ausgestalteten Spreizbands verbundenen Führungswagen, welcher das Abtriebselement darstellt, noch präziser als bisher vorgenommen werden kann.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Signalgebereinrichtung als eine harmonische oder disharmonische Abfolge von in das Spreizband eingebrachten und dessen Topographie wellenartig verändernden Dellen in Form von Aussparungen, Löchern oder Kerben, jeweils mit kreisrunder, ovaler oder eckiger Grundform ist, welche entsprechend von einem beispielsweise optischen Sensor erfasst werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Löcher jeweils in den Zenit der Oberseite des gewölbten Spreizbandes eingebracht sind. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass die Kerben jeweils im seitlichen Rand des Spreizbandes eingeformt sind.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die Signalgebereinrichtung als eine harmonische oder disharmonische Abfolge von auf das Spreizband aufgebrachten Skalenmarkierungen ausgebildet ist, welche eine von der Oberfläche des Spreizbandes abweichende Helligkeit aufweisen. Darunter ist zu verstehen, dass die Skalenmarkierungen für elektromagnetische Wellen ein anderes Rückstrahlvermögen aufweisen als ihre unmittelbare Umgebung. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Signalgebereinrichtung durch eine auf der Oberfläche des Spreizbandes aufgebrachte magnetisierbare Beschichtung in Form eines Magnetstreifens gebildet ist. Ein solcher Magnetstreifen kann beispielsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial bestehen, welches eine magnetisierbare Beschichtung aufweist und auf die Oberfläche des Spreizbandes aufgeklebt oder auf derselben abgeschieden ist.
In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalgebereinrichtung des Spreizbandes durch einen auf der Oberfläche des Spreizbandes aufgebrachtes streifenförmiges Sensorelement gebildet ist, welches mit einem Positionsmagneten am zweiten Ende des Spreizbandes und mit einem in der Wickelspule integrierten magnetorestriktiven Sensor zusammenwirkt, welcher die Laufzeit eines Signals des Positionsmagneten am zweiten Ende des Spreizbandes erfasst.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass die Positionser- fassungseinrichtung ein optischer Sensor ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass eine Lichtquelle im Bereich der Unterseite des Spreizbandes und der optische Sensor im Bereich der Oberseite des Spreizbandes angeordnet ist. In Umkehr diese Anordnungsverhältnisse kann aber auch vorgesehen sein, dass eine Lichtquelle im Bereich der Oberseite des Spreizbandes und der optische Sensor im Bereich der Unterseite des Spreizbandes angeordnet sind. Ferner lassen sich diese Ausgestaltungen der Erfin- düng noch dadurch ergänzen, dass der optische Sensor als ein Scanner-Laser ausgebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist ebenso eine andere Variante der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung einen induktiv messenden Sensor aufweist. Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass die Positionser- fassungseinrichtung eine kapazitive Messeinrichtung umfasst. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Spreizband mit einer Ultraschallsonde als Signalgebereinrichtung verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass das Abtriebselement des Linearantriebs ein Führungswagen gemäß der DE 102006059 187 ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nachfolgend mehrere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgebilde- ten Linearantriebs näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines erstes Ausführungsbeispiels eines Linearantriebs gemäß der Erfindung von der Seite;
Figur 2 den Linearantrieb gemäß Figur 1 von oben gesehen;
Figur 3 das Spreizband des Linearantriebs gemäß den Figuren 1 und 2 im Querschnitt sowie mit zwei Positionserfassungseinrich- tungen;
Figur 4 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Linearantriebs gemäß der Erfindung von oben;
Figur 5 das Spreizband des Linearantriebs gemäß Figur 4 im Quer- schnitt und mit einer Positionserfassungseinrichtung;
Figur 6 eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Linearantriebs gemäß der Erfindung von oben; Figur 7 das Spreizband des Linearantriebs gemäß Figur 6 im Querschnitt und mit einer Positionserfassungseinrichtung;
Figur 8 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Linearantriebs gemäß der Erfindung von der Seite gesehen;
Figur 9 den Linearantrieb gemäß Figur 8 von oben gezeigt;
Figur 10 das Spreizband des Linearantriebs der Figuren 8 und 9 im
Querschnitt sowie mit einer Positionserfassungseinrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren 1 bis 10 ist jeweils schematisch von der Seite, von oben oder im Querschnitt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 1 dargestellt, wobei für gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern verwendet werden.
Der Linearantrieb 1 besteht im Wesentlichen aus einem Spreizband 2, welches mit einem ersten Ende 3 auf ein Antriebsmittel in Form einer motorisch angetriebenen Wickelspule 4 aufwickelbar und von dieser abwickelbar ist, und welches mit einem zweiten Ende 5 mit einem nicht dargestellten Ab- triebsmittel verbunden ist, welches durch das Spreizband 2 auf Zug oder auf Druck belastbar und betätigbar, beispielsweise auf Führungsschienen verfahrbar ist. Das erste Ende 3 des Spreizbandes 2 ist drehfest mit der Wickelspule 4 verbunden, wozu dieses erste Ende 3 des Spreizbandes 2 in einen Schlitz 6 in der Wickelspule 4 eingeführt und mit dieser kraftschlüssig verbunden ist. Das Spreizband 2 ist im aufgewickelten Zustand flach und im abgewickelten Zustand zum Übertragen von Zug- und Druckkräften von der Wickelspule 4 auf das Abtriebsmittel gewölbt, wobei eine Oberseite 7 des Spreizbandes 2 eine konvexe und eine Unterseite 8 des Spreizbandes 2 eine konkave Wöl- bung aufweist.
Zur Erfassung der Position des Spreizbandes 2 und damit des Abtriebsmittels, das vorzugsweise ein aus der DE 10 2006 059 187 bekannter Führungswagen ist, ist die Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 mit wenigstens ei- ner Signalgebereinrichtung 10 versehen. Die Signalgebereinrichtung 10 wirkt jeweils mit einer jeweils nur angedeuteten Positionserfassungseinrichtung 11 zusammen, welche die Signale der Signalerfassungseinrichtung 10 erfasst und einer Steuerungseinrichtung, beispielsweise einer elektronischen Steuer- und Rechnereinheit, zuführt. Aus den von der Positionserfassungseinrich- tung 11 erfassten Signalen des Spreizbandes 2 wird die lineare Wegposition des Spreizbandes 2 bzw. des mit dem Abtriebsmittel versehenen Endes und damit des Abtriebsmittels erfasst sowie bestimmt, so dass im Bedarfsfall die Steuerungseinrichtung korrigierend einwirkt, indem die Wickelspule 4 durch einen nicht dargestellten Motor gedreht wird.
Die direkte Erfassung der Position des Spreizbandes 2 durch die auf der Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 aufgebrachte Signalgebereinrichtung 10 lässt sich auf einfachste und genaueste Weise die jeweilige Position des zweiten Endes 5 des Spreizbandes 2 berechnen, so dass Störtaktoren, wie Winkeländerungen, Dehnungserscheinungen und dergleichen ausgeschaltet werden können.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 1 dargestellt. Bei diesem weist die Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 eine Abfolge von in das Spreizband 2 eingebrachten und dessen Topographie wellenartig verändernden Dellen 12 in Form von Löchern 13 und Kerben 14 auf, welche die Signalgebereinrichtung 10 bilden. Die Löcher 13 sind jeweils in den Zenit der gewölbten Oberseite 7 eingebracht und durchbrechen das Spreizband 2 jeweils. Die Kerben 14, von denen in Fig. 1 nur drei Kerben 14 dargestellt sind, sind im seitlichen Rand 15 des Spreizbandes 2 eingeformt, wobei die Kerben über die gesamte Länge des Spreizbandes 2 in den Rand 15 eingeformt sind. Die Abfolge der Kerben 14 bildet ein wellenartiges Muster.
Die Dellen 12 sind jeweils als harmonische Abfolge in das Spreizband 2 eingebracht. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Dellen 12 in dishar- monischer Abfolge anzuordnen. Ebenso ist es möglich, entweder nur Löcher 13 oder nur Kerben 14 in das Spreizband 2 einzubringen. Auch ihre Grundform kann von der dargestellten Konfiguration abweichen. Anstelle von kreisrunden Löchern lassen sich auch solche mit einer ovalen oder eckigen Grundform in das Spreizband 2 einformen.
Die Dellen 12 und ihre Lage werden jeweils durch die Positionserfassungs- einrichtung 11 erfasst. Bei dieser handelt es sich gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 um einen optischen Sensor 16, welcher Hell- / Dunkeländerungen des längs des Sensors 16 verfahrenden Spreizbandes 2 er- fasst. Um diese durch die Dellen 12 hervorgerufenen Helligkeitsveränderungen zu verstärken, ist eine nur angedeutete Lichtquelle 17 im Bereich der Unterseite 8 des Spreizbandes 2 angeordnet, wobei die Lichtquelle 17 durch die Löcher 13 Licht in Richtung zu dem optischen Sensor 16 strahlen lässt.
In den Figuren 4 und 5 ist eine zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 1 von oben und im Querschnitt dargestellt, bei dem die Signalgebereinrichtung 10 des Spreizbandes 2 als eine axialen Abfolge von auf das Spreizband 2 aufgebrachten Skalenmarkierungen 18 ausgebildet ist, welche jeweils eine von der Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 abweichende Helligkeit aufweisen. Bei diesen Skalenmarkierungen 18 handelt es sich um dunkle Striche 19, die ähnlich einem Strichcode wirken und entsprechend ausgebildet sein können, also durch eine Abfolge von unterschiedlich breiten oder gleichbreiten Strichen 19, welche dem ebenfalls optischen Sensor 16 ein entsprechendes Signal liefern. Die unterschiedlichen Strichbreiten der Striche 19 bieten zudem die Möglichkeit, die aktuelle Bewegungsrichtung des Spreizbandes 2 zu ermitteln. Es ist auch möglich, die Skalenmarkierungen 18 als Punkte oder als andere Symbole auszugestalten. Der optische Sensor 16 kann ein handelsüblicher Scanner-Laser sein.
In den Figuren 6 und 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 1 von oben und im Querschnitt dargestellt, bei dem die Signalgebereinrichtung 10 des Spreizbandes 2 durch eine auf der Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 aufgebrachte magnetisierbare Beschichtung in Form eines aufgeklebten Magnetstreifens 20 gebildet ist. Die im magneti- sierbaren Magnetstreifen 20 enthaltenen Informationen können durch verschiedenartige Positionserfassungseinrichtungen 11 erfasst werden. Ange- deutet ist eine Positionserfassungseinrichtung 11 in Form eines an sich bekannten und nur angedeuteten Magnetstreifenlesegeräts 21.
In den Figuren 8 bis 10 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 1 von der Seite, von oben bzw. im Querschnitt dar- gestellt, bei dem die Signalgebereinrichtung 10 des Spreizbandes 2 durch einen auf der Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 aufgebrachtes streifenförmiges Sensorelement 22 gebildet ist, welches mit einem Positionsmagneten 23 am zweiten Ende 5 des Spreizbandes 2 und mit einem in der Wickelspule 4 integrierten magnetorestriktiven Sensor 24 zusammenwirkt. Dieser magneto- restriktive Sensor 24 erfasst die Laufzeit eines Signals des Positionsmagneten 23 am zweiten Ende 5 des Spreizbandes 2. Das Sensorelement 22, das ebenfalls als magnetische Beschichtung ausgebildet sein kann, dient der Leitung magnetischer Wellen vom Positionsmagneten 23 zum magnetorestriktiven Sensor 24 in der Wickelspule 4. Andere, nicht dargestellte Möglichkeiten zur Positionserfassung des Spreizbandes 2, welche aber ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen, weisen einen induktiv messenden Sensor als Positionserfassungseinrichtung 11 auf. Hierbei wird die Oberflächenstruktur der Dellen 12 aus den Figuren 1 bis 3 durch einen entsprechenden, induktiv messenden Sensor abgetastet. Das resultierende Signal wird in eine Positionsangabe umgewandelt.
Ebenfalls möglich ist eine kapazitive Messung. Hierbei dient eine leitende Beschichtung auf der Oberfläche 9 des Spreizbandes 2 als Kondensatorflä- che, die zum Spreizband 2 isolierend aufgebracht wird. Die Umgebungsluft stellt dabei das Dielekrikum dar.
Ebenso kann das Prinzip der Sonographie genutzt werden. Hierbei wird am Spreizband 2 eine Ultraschallsonde angebracht bzw. mit diesem in Kontakt gebracht, deren Lage mit einem Positionsmesssystem einer Steuereinheit überwacht wird.
Des Weiteren kann das Prinzip der Widerstandsmessung genutzt werden. Dabei wird das Maß für die ausgezogene Spreizbandlänge L über den elekt- rischen Widerstand zwischen dem zweiten Ende 5 des Spreizbandes 2 und der leitfähigen Wickelspule 4 hergeleitet. Das Spreizband 2 weist nämlich einen spezifischen elektrischen Widerstand auf.
Das Spreizband 2 besteht bevorzugt aus einem Band aus Federstahl, wel- ches nach dem Abwickeln in seine gewölbte Form zurückgehrt. Es ist jedoch auch möglich, ein Spreizband 2 zu verwenden, welches aus Kunststoff besteht. Bezugszahlenliste
1 Linearantrieb
2 Spreizband
3 Erstes Ende des Spreizbandes 2
4 Aufwickelspule
5 Zweites Ende des Spreizbandes 2
6 Schlitz
7 Oberseite des Spreizbandes 2
8 Unterseite des Spreizbandes 2
9 Oberfläche des Spreizbandes 2
10 Signalgebereinrichtung
11 Positionserfassungseinrichtung
12 Delle
13 Loch
14 Kerbe
15 Seitlicher Rand des Spreizbandes 2
16 Optischer Sensor
17 Lichtquelle
18 Skalenmarkierung
19 Strich
20 Magnetstreifen
21 Magnetstreifenlesegerät
22 Sensorelement
23 Positionsmagnet
24 Magnetorestriktiver Sensor

Claims

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche
1. Linearantrieb (1) mit wenigstens einem Spreizband (2), welches mit einem ersten Ende (3) mit einem Antriebsmittel in Form einer motorisch angetriebenen Wickelspule (4) und mit einem zweiten Ende (5) mit ei- nem Abtriebsmittel verbunden ist, wobei das Spreizband (2) im aufgewickelten Zustand auf der Wickelspule (4) flach und im abgewickelten Zustand zum Übertragen von Zug- und Druckkräften von der Wickelspule (4) auf das Abtriebsmittel gewölbt ist, wobei eine Oberseite (7) des Spreizbandes (2) eine konvexe und eine Unterseite (8) des Spreizban- des (2) eine konkave Wölbung aufweist, sowie mit einer Positionserfas- sungseinrichtung (11) zur Erfassung der Wegposition des Spreizbandes (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (9) des Spreizbandes (2) mit wenigstens einer Signalgebereinrichtung (10) der Positionser- fassungseinrichtung (11) versehen ist.
2. Linearantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgebereinrichtung (10) als eine harmonische oder disharmonische Abfolge von in das Spreizband (2) eingebrachten und dessen Topographie wellenartig verändernden Dellen (12) ausgebildet ist.
3. Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dellen (12) als Aussparungen, Löcher (13) oder Kerben (14) ausgebildet sind, welche jeweils eine kreisrunde, ovale oder eckige Grundform aufweisen.
4. Linearantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (13) jeweils in den Zenit der Oberseite (7) des gewölbten Spreizbandes (2) eingebracht sind.
5. Linearantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben (14) jeweils im seitlichen Rand (15) des Spreizbandes (2) eingeformt sind.
6. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Signalgebereinrichtung (10) als eine harmonische oder disharmonische Abfolge von auf die Oberfläche (9) des Spreizbandes (2) aufgebrachten Skalenmarkierungen (18) ausgebildet ist, welche eine von der Oberfläche (9) des Spreizbandes (9) abweichende Helligkeit aufweisen.
7. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgebereinrichtung (10) durch eine auf der Oberfläche (9) des Spreizbandes (2) aufgebrachte magnetisier- bare Beschichtung in Form eines Magnetstreifens (20) gebildet ist.
8. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgebereinrichtung (10) des Spreizbandes (2) durch einen auf der Oberfläche (9) des Spreizbandes (2) aufgebrachtes streifenförmiges Sensorelement (22) gebildet ist, wel- ches mit einem Positionsmagneten (23) am zweiten Ende (5) des
Spreizbandes (2) und mit einem in der Wickelspule (4) integrierten magnetorestriktiven Sensor (24) zusammenwirkt, welcher die Laufzeit eines Signals des Positionsmagneten (23) am zweiten Ende (5) des Spreizbandes (2) erfasst.
9. Linearantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (11) ein optischer Sensor (16) ist.
10. Linearantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (17) im Bereich der Unterseite (8) des Spreizbandes (2) und der optische Sensor (16) im Bereich der Oberseite (7) des Spreizbandes
(2) angeordnet ist, oder dass eine Lichtquelle (17) im Bereich der Oberseite (7) des Spreizbandes (2) und der optische Sensor (16) im Bereich der Unterseite (8) des Spreizbandes (2) angeordnet ist.
11. Linearantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (16) ein Scanner-Laser ist.
12. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (11) einen induktiv messenden Sensor aufweist.
13. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinrichtung (11) eine kapazitive Messeinrichtung umfasst.
14. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizband (2) mit einer Ultraschallsonde als Signalgebereinrichtung (10) in Kontakt ist.
15. Linearantrieb nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement ein Führungswagen des Linearantriebs ist.
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