CN101285502B - 线性驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种线性驱动器(1)，其中，两个平行导向杆(4)在两个支撑头(3)之间延伸，托架(5)在导向杆上受到支撑以进行滑动运动。导向杆(4)延伸穿过成对的插孔(12)和导向孔(14)，它们分别形成于支撑头(3)和托架(5)的底座主体(8和9)上。成对的孔在底座主体(8和9)内的分布是相同的，孔中心(28)位于沿与第一横截面中心轴线(24)相同方向延伸的连接轴线(32)上。另外连接轴线(32)与第一横截面中心轴线(24)间隔开，和/或孔中心(28)布置在与第二横截面中心轴线(25)不同距离处。因此底座主体(8和9)以不同角度安装，这样就存在横向偏移。

Description

线性驱动器

技术领域

本发明涉及一种线性驱动器(或驱动装置)，它包括两个隔开的支撑头，两个相互平行的导向杆在支撑头之间沿纵向轴线方向延伸，且在其上托架被引导进行线性运动，所述导向杆具有在支撑头的底座主体的插孔中支撑、且延伸穿过托架的底座主体中的导向孔的端部。

背景技术

该类型的一种已知的线性驱动器已在德国专利公开文件DE 3628329C2中公开，其包括两个圆形杆形式的导向杆，其在端部固定在两个支撑头的底座主体的插孔中。一种适用于以皮带传动方式驱动以执行线性运动驱动的托架在导向杆上运转并包括一个底座主体，它配置有使导向杆从中延伸穿过的导向孔。支撑头和托架的底座主体为执行各自目的而被分别单独设计。从这方面看，它更重视保持导向托架距那些支撑头外表面特定的横向距离，线性驱动器在这些外表面上被固定在使用现场的支承结构上。不同部件的各个配置却导致相对较高的制造成本。

发明内容

本发明的目的之一是减小开头提到类型的线性驱动器的制造成本。

为实现该目的，使这样的支撑头和托架的底座主体，从横截于线性驱动器纵向轴线的横截面考虑，具有相同的矩形轮廓，该矩形轮廓具有第一横截面中轴线和与之垂直的第二横截面中轴线，并且成对的插孔和导向孔在底座主体上以匹配的分布形成，并且在每个底座主体内，两个孔的中心位于一个连接轴线上，该轴线与第一横截面中心轴线位于相同的方向中，而且这种连接轴线和与它沿相同方向延伸的第一横截面中心轴线间隔开，和/或两个孔的中心被安置在距第二个横截面中心轴线不同侧的不同距离上。

因此对于支撑头和托架来说，使用具有相同矩形构造的底座主体是可行的，这就使降低成本和生产操作的统一成为可能。虽然在相同矩形轮廓中的几何图形的实际细节会显示某些差别，但源于设计的最大优势是其中所有底座主体的外横截面轮廓是相同的。在该情形下，可以采用易于获得的、不确定长度的轮廓材料，它们仅仅需要截断至所需长度即可。从由支撑头的底座主体限定的支撑平面(与线性驱动器的装配相关)的托架底座主体的横向间隙(托架无碰撞的线性运动所必需的)，可以很简单通过所选若干对孔在矩形轮廓中的配置进行设置。

由于插孔和导向孔在矩形轮廓中的特殊分布，在支撑头和托架的底座主体间会有一段横向偏移，如果这类底座主体被安装在彼此偏移180度角的位置中的话。横向偏移被限制于横截面中心轴线的方向，如果给出了连接轴线和第一横截面中心轴线的重合，从第二横截面中心轴线到孔中心的距离就不同，或者如果从第二横截面中心轴线到孔中心的距离相同，孔中心的连接轴线和第一横截面中心轴线之间就会存在距离。具备在两个横截面中心轴线方向内均有同时偏移的配置是尤为有利的。为实现该目的，必须依靠孔分布，在这种情况下，孔中心的连接轴线距第一横截面中心轴线一段距离处延伸，同时两个孔中心布置在第二横截面中轴线的不同侧面并且到第二横截面中心轴线的距离不相同。因此线性驱动器能够以很宽范围的不同纵向侧连接到支承结构上。

从属权利要求中限定了本发明的更进一步有利的改善。

如果从孔中心到两个横截面的中心轴线都存在偏移，最好选择优选为相同的偏移。然而在原理上不同的偏移是可能的。

依照本发明该标准可以付诸实践，用于具有任何适当的侧边长度比的矩形轮廓。为了具有低的总体高度，矩形横截面优选为细长的，且沿与之垂直的第二横截面中心轴线具有更长的尺寸。取决于在与第一横截面中心轴线呈直角处是否需要一个偏移，连接轴线从第一横截面中心轴线且平行于它或者与其重合地延伸出一段距离。

底座主体在其外围上可以具有至少一个沿着其纵向另一个部件延伸的连接槽和/或通过使用其他适当部件可以应用于底座主体。朝横截于线性驱动器的纵向轴线线定向的一个、几个或所有外表面上，可能形成一个或多个连接槽。

被认为特别有利的是使插孔和导向孔的直径相同。将所有通孔形式的孔延伸为完全通过各自的底座主体，这样设置也是便利的。

为实现托架沿着导向杆的线性运动，线性驱动器优选配备适当的驱动装置。驱动装置可以被特别的设计成可以利用齿轮传动皮带进行驱动。作为可选项齿条驱动也是可行的。进一步可行的是具备线性驱动器的流体驱动设计。

在这种情况下，设计中的所有可能会出现的改进，按原理上可以将支撑头或托架以固定方式定位，这样其他部件就随后各自执行相对于静止固定部件的线性运动。

对于导向杆，特别推荐具有圆形杆且优选具有圆形横截面的设计。

附图说明

参照附图，以下将更加详细地描述本发明，其中：

图1显示了本发明的线性驱动器的优选设计的仰视透视图；

图2是图1线性驱动器沿箭头II方向看的仰视图；

图3是图1的线性驱动器沿箭头III方向看的侧视图；

图4是沿箭头IV方向看的线性驱动器的侧视图，没有显示依照图1的驱动马达；以及

图5是图4部分结构的端视图，为了更好理解依照本发明的设计，孔中心存在相当夸张的偏移量，由于导向杆在其后，为了让孔可见，支撑头的终端盖板被移出。

具体实施方式

总体上以附图标记1表示的线性驱动器(驱动装置)包括两个沿纵向轴线2方向彼此分离的支撑头3，在它们之间有两个沿纵向轴线2的轴向方向延伸的导向杆4。在导向杆4存在的这种情况下，导向杆具有圆的并且更加特别的具有呈圆形横截面是更显著的一个问题。

托架5能够在两个间隔和并列的导向杆4上沿着纵向轴线2的方向延伸。托架5因此可以执行由双箭头指示的、在两个支撑头3之间沿着导向杆4的线性运动6。

因此由支撑头3和导向杆4组成的子组件执行除托架5以外的线性运动6也是可能的，如果托架被固定为静止的。

总体上由附图标记7指示的驱动装置负责生成线性运动6。它们在工作实例中以电动机械为基础进行操作。驱动力由安装在支撑头3之一上的电驱动马达7a提供。它可以如图所示安装在相应的支撑头3的一端、或在相应的支撑头3的垂直于纵向轴线2延伸的两个外表面之一上。

优选驱动装置7设计成用于托架5的齿型带操作。为此，驱动装置7包括在每个支撑头3上的两个可分别旋转安装的转向轮7b，这种转向轮更特别地安装在支撑头3内部。转向轮7b的其中之一的形式是主动轮，且它是以转矩传递方式和驱动马达7a连接。

齿型带7c是专门围绕两个转向轮7b拖行并且延伸的，因此其两圈位于两个支撑头3之间并且更特别是在两个导向杆4之间的空间中。它与托架5接合，使得由驱动马达7a导致的齿型带7c围绕转向轮7b的循环运动会引起托架5朝一个或另一个方向作线性运动6。

在未图示的实施例的情况下，驱动装置7可以被设计成导螺杆的形式。在这种情形下，一个可旋转地支撑的导螺杆将在两个支撑头3之间延伸并且导螺杆与固定到托架5上的导螺杆的螺母螺纹啮合以避免相对旋转。当驱动马达7a引起导螺杆的旋转运动时，导螺母将沿着导螺杆旋进导螺杆并因此导致托架5执行线性运动6。

在另外的没有图示的另一可能的设计中，线性运动6具体是由液压力实现的。因此在这种情形下，例如无活塞杆的驱动汽缸可以安装在两个支撑头3之间，其可以由液压力移动的驱动活塞，是与托架5在运动学上匹配。

另外混合驱动装置也是可能的，尤其是电动机械和流体动力驱动装置的组合的形式。

每个支撑头3包括一个具有两个插孔12的块形底座主体8，插孔12沿着纵向轴线2的方向延伸。孔优选是通孔形式，从一侧到另一轴向取向端部侧延伸穿过底座主体8。

插孔12以固定方式来支撑导向杆4。导向杆使它们各自相对的端部13延伸到相关的插孔12中且固定在其中。导向杆4的端部13被保持在插孔12中并且例如压配合或粘合在其中。

因此两个底座主体8和两个导向杆4构成一个极坚硬的框架结构。

在实例中插孔12具有一个沿着其整个长度的恒定的直径。这也优选适用于导向杆4。

在远离托架5相向的底座主体8的端侧，各自的盖板10可以被布置成封闭插孔12，插孔12在此是敞开的。

托架5也有一个优选的块状底座主体9，两个相互平行的导向孔14沿轴向方向延伸穿过它。两个导向杆4之一以轴向滑动方式延伸穿过每个导向孔14。因此托架5在导向杆4上被线性导向。

在导向孔14中，未详细显示的滑动轴承装置和/或滚动件轴承被固定至托架5，它们与导向杆4的外周边配合以保证支撑托架5的最小摩擦。因此托架5沿横截于纵向轴线2的方向受到支撑，不考虑施加横向力的方向。

这种横向力可以由被托架5移动并附接到托架5的物体15引起。对于制造和装配工业中的实例，物体15例如可以是一个要移动的机器部件。

尤其如图5所示，在垂直于纵向轴线2的剖面图中，支撑头3的底座主体8和托架5的底座主体9具有相同的矩形横截面。相应的矩形轮廓用点划线在8a和9a处示出。观察者在沿纵向轴线2的方向即沿图1中箭头IV的方向观察线性驱动器1时，轮廓能否被看到是一个问题。

优选相同的构成不仅仅适用于矩形轮廓，而且通常还适用于图示中详细所示的外横截面的形状。由此在底座主体8和9的外边缘上可以具有几个沿纵向轴线2的方向延伸的连接槽16，其数目和分布和横截面的配置在底座主体8和9中是相同的。

由于它们的矩形轮廓，底座主体8和9中的每个都具有四个横截于纵向轴线2的方向取向的外表面17和18。连接槽16在基本平的外表面17和18上以合理的分布进行切除。在本实例中是一个T槽。

在工作实例中，支撑头3通过它们的底座主体8上的连接槽16连接到支承结构22上。为此，底座主体8被安装在支承结构22上，其外表面17都面向相同的方向而且通过一种已知方式固定，例如使用插入连接槽16的槽螺母，并且通过螺纹拧紧到支承结构22中。在特定应用中，设置在支承结构22上的外表面17在下文被称为连接表面17A。

位于共同平面的两个连接表面17a，在下文将被称为支撑平面23。

支承结构22例如是机械的部件、支架、壁等。

每个底座主体8和9的每对均包括两个插孔的成对插孔12以及两个导向孔14以相同的分布形成于底座主体8和9内。换句话说，支撑头3的底座主体8的矩形轮廓8a内部的插孔12与托架5的底座主体9的矩形轮廓9a内部的导向孔14的位置相配。配置不是任意的而是依照下面描述的方案。

每个底座主体8和9的横截面都显示出两个相互垂直的横截面中心轴线24和25，其分别在相应的底座主体8和9的两个相互相对布置的外表面17和18(横截于纵向轴线2方向延伸)之间延伸。当涉及轮廓8a和9a时，这意味着其中第一横截面中心轴线24在相应的矩形轮廓8a和9a的两个相互平行的第一个轮廓部分26′和26″之间延伸，而另一个中心轴线26在相应的轮廓8a和9a的另外两个(也相互平行)的第二轮廓部分27′和27″之间延伸。轮廓部分26′、26″、27′和27″在它们的长度中点处以直角连接到分别相关联的横截面中心轴线24和25。两个横截面中心轴线24和25的交点位于纵向轴线2上。

基于该解释，插孔12或导向孔14分别布置在分别相关的底座主体8和9内部，其孔中心28位于与第一横截面中心轴线24相同方向的连接轴线32上。

在此，进一步特征是，一方面该连接轴线32布置在相对于第一横截面中心轴线24距离为b且与之平行处，另一方面同时两个相关联的孔12和14的孔中心28布置在第二横截面中心轴线25相对侧的不同距离a₁和a₂处。

该对孔中心28因此共同地在第一横截面中心轴线24的同一侧，即距轴线24相同距离b。另外孔中心28布置在第二横截面中心轴线25的相对侧，但距此轴线25不同距离a₁和a₂。

此逻辑结果是在相应的底座主体8和9内部，具有相互相同距离的两个孔12和14分别到一个轮廓部分27′的距离比到另一第二轮廓部分27″的距离更近，而且从邻近的第一轮廓部分26′到一孔的距离比从邻近的另一个第一轮廓部分26″到另一个孔的距离更大。

如所示，这将适用于两个支撑头3的底座主体8和托架5的底座主体9。图5中，底座主体8和9的孔12和14相互齐平彼此串联，托架5的底座主体9(位于背景中并且部分地被一个支撑头3盖住的)上的导向孔14被置入圆括号中。

在底座主体8和9中该孔配置的有益效果将特别在图5中显示。在此可以看出，托架5的底座主体9转动通过180度对准支撑头3的底座主体8安装。由于插孔12和导向孔14由于导向杆4插入其中而彼此齐平，如图5显示在彼此之后，因此在一方面沿第一横截面中心轴线24的方向以及沿第二横截面中心轴线25的方向在底座主体8和底座主体9之间存在偏移。

如果线性驱动器1由支撑头3固定在支承结构22上，可以选择两个突出托架5的底座主体9的轮廓的支撑头3的底座主体8的外表面17中的一个作为一个连接表面17a。由朝同一个方向延伸的连接表面17a跨越的支撑面23由于上述偏移，延伸经过托架5的底座主体9的外表面18一段距离，这样将保持一个充分大的中间空间以允许托架5的畅通的线性运动。

如图5所示支承结构22一方面以和图1相同配置的方式设计，另一方面(点划线指出)它以可选的配置连接在支撑头3的另一个外表面17(偏移通过90度)上。

作为构思的说明，具有支撑头3的线性驱动器1可以选择性地在彼此呈90度角的两个方向中任一个上安装在同一支承结构22上，在移动的托架5和支承结构22间不会存在任何危险碰撞。

如果线性驱动器1仅仅沿一个方向正常安装在支承结构22上，孔12和14的上述偏移可以限制在累计出现在工作实例的测量之一中。因此，例如连接轴线32和第一横截面中心轴线24之间的平行偏移可以被设置，与此同时两个孔12和14布置在第二横截面中心轴线25任一侧面并具有相同的间隔。同样孔中心22相对于第二横截面中心轴线25设置不同间隔a₁和a₂提供结合连接轴线32与第一横截面中心轴线24相配的配置。在第一个指定的情况中，如果底座主体8和9安装在相对于纵向轴线2旋转180度的位置，沿第二个横截面中心轴线25的方向将有一段偏移。在第二种情况中，沿合适第一横截面中心轴线24的配置的方向存在偏移。

为了给予制造具有低的总体高度的线性驱动器1的的可能性，底座主体8和9最好采用细长和矩形轮廓的设计。然而沿一个横截面中心轴线的方向比沿垂直于它的另一个横截面中心轴线的方向将会具有尽可能大的尺寸。在实际工作实例中，第一横截面中心轴线24沿矩形横截面的纵向方向延伸在这种情况下是推荐配置。

优选，所有插孔12和导向孔14的直径都是相同的。

如果托架5和支撑头3的底座主体8和9除了在沿纵向轴线2的方向上具有不同长度之外，在构造上是完全相同，线性驱动器1的特别经济的制造就是可能的。这是很显然的，除一些客户定制的附加功能特征，例如用于支撑转向轮7b或将齿型带7c固定到托架5上的横向孔33的构造。然而使用相同的基本外形，更优选是冲压成型，可以生成托架5和支撑头3的底座主体。

Claims (15)

1.一种线性驱动器，它包括两个间隔开的支撑头(3)，两个相互平行的导向杆(4)在所述两个支撑头之间沿纵向轴线(2)方向延伸，托架(5)在所述导向杆(4)上被引导进行线性运动，所述导向杆(4)延伸穿过所述托架(5)的底座主体(9)中的导向孔(14)并且具有端部(13)，且通过所述端部将所述导向杆安装在所述支撑头(3)的底座主体(8)中设置的插孔(12)中，其特征在于，所述支撑头(3)的底座主体(8)和所述托架(5)的底座主体(9)，考虑到横截于所述纵向轴线(2)方向的横截面，具备带有第一横截面中心轴线(24)和与之垂直的第二横截面中心轴线(25)的相同矩形轮廓，并且成对的所述插孔(12)和所述导向孔(14)以匹配的分布形成在相应的所述底座主体(8 、9)中，其中在每个所述底座主体(8 、9)内部，所述插孔(12)和导向孔(14)的中心(28)位于沿与所述第一横截面中心轴线(24)相同方向延伸的连接轴线(32)上，所述连接轴线(32)和与之沿相同方向延伸的所述第一横截面中心轴线(24)间隔开和/或所述插孔(12)和导向孔(14)的所述中心(28)被布置在距所述第二横截面中心轴线(25)不同侧面上不同距离处。

2.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，在给定孔中心(28)的相对于两个所述横截面中心轴线(24 、25)的偏移的情况下，相对于两个所述横截面中心轴线(24和25)存在基本相同的偏移量。

3.如权利要求1或2所述的线性驱动器，其特征在于，所述支撑头(3)的底座主体(8)和所述托架(5)的底座主体(9)沿所述第一横截面中心轴线(24)的方向比沿所述第二横截面中心轴线(25)的方向具有更大的尺寸。

4.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述支撑头(3)的底座主体(8)和所述托架(5)的底座主体(9)在外部具有相同的横截面轮廓。

5.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述支撑头(3)的底座主体(8)和所述托架(5)的底座主体(9)在其外周边上具有至少一个沿所述纵向轴线(2)的方向延伸的连接槽(16)。

6.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所有插孔(12)和导向孔(14)的直径是相同的。

7.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所有插孔(12)和导向 孔(14)都是延伸通过相应的底座主体(8 、9)的通孔的形式。

8.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述支撑头(3)的底座主体(8)和所述托架(5)的底座主体(9)除了长度上的差异之外总体上有相同的基本结构。

9.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述支撑头(3)的所述底座主体(8)和所述托架(5)的所述底座主体(9)以不同的朝向布置，这样所述托架(5)的所述底座主体(9)的至少一个外表面(18)，它与所述支撑头(3)的所述底座主体(8)的两个外表面(17 、17a)面向相同的方向，所述至少一个外表面被设置在包括所述支撑头(3)的所述底座主体(8)的所述外表面(17 、17a)的支撑平面(23)的后面。

10.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述托架(5)的所述底座主体(9)布置在相对于所述支撑头(3)的所述底座主体(8)相对转动180度的位置，由于相同的孔位置和配合在所述孔(12 、14)内的所述导向杆(4)，在所述支撑头(3)的底座主体(8)和所述托架(5)的底座主体(9)之间沿所述第一横截面中心轴线(24)和/或沿所述第二横截面中心轴线(25)的方向中存在横向偏移。

11.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，用于在所述托架(5)和所述导向杆(4)之间引起相对线性运动的驱动装置(7)。

12.如权利要求11所述的线性驱动器，其特征在于，所述驱动装置(7)被设计成经由一齿型带引起线性运动。

13.如权利要求12所述的线性驱动器，其特征在于，转向轮(7b)被分别布置在所述两个支撑头(3)的底座主体(8)上，连接到所述托架(5)上的齿型带(7c)围绕转向轮(7b)延伸，一个所述转向轮的形式为连接用于旋转驱动传动装置的驱动马达(7a)的驱动轮。

14.如权利要求13所述的线性驱动器，其特征在于，所述驱动装置(7)的驱动马达(7a)被布置在其中一个所述支撑头(3)上。

15.如权利要求1、2、4到14中任一个所述的线性驱动器，其特征在于，所述导向杆(4)的形式为圆形杆。 

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