CN108730450A - 线性驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线性驱动器，具体而言，用于提供线性运动的线性驱动器，带有沿运动轴线(8)延伸的型材托架(2)和可沿运动轴线线性运动地布置在型材托架处的引导组件(3)，该引导组件包括可转动运动地支承的齿轮(16)，带有沿运动轴线延伸的齿带(5)，该齿带局部地缠绕齿轮且该齿带分别在端侧固定在型材托架处，其中型材托架至少几乎完全地遮盖沿运动轴线延伸的在型材托架中的型材凹口，且其中设置有位移测量系统(67,80)以用于获得引导组件相对于型材托架的相对位置，该位移测量系统包括布置在引导组件处的传感器装置(80)和沿运动轴线延伸的且布置在型材凹口(26)的壁区域(68)处的量具(67)。

Description

线性驱动器
技术领域
本发明涉及一种用于提供线性运动的线性驱动器，带有沿运动轴线延伸的型材托架(Profilausleger)和可沿运动轴线线性运动地布置在型材托架处的引导组件，该引导组件包括可转动运动地支承的齿轮，带有沿运动轴线延伸的齿带，该齿带局部地缠绕齿轮，其中齿带分别在端侧固定在型材托架处。
背景技术
文件DE 29919550 U1描述了一种称为Ω驱动器的线性驱动器，在该线性驱动器中齿带局部地缠绕驱动马达的齿轮且由相关联的张紧轮相对于齿轮保持在限定的位置中。此外，设置有用于夹入齿带的端部中的一个的夹紧锁，该夹紧锁具有带有用于接合到齿带的齿隙中的齿的第一板和用于支撑齿带背部的第二板，其中设置有与齿带的端部相关联的桥接部，该桥接部将两个板单件式地彼此连接。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种线性驱动器，该线性驱动器在紧凑的结构类型的情形中具有改善的功能范围。
该任务对于开头提及的类型的线性驱动器而言利用如下特征解决：用于提供线性运动的线性驱动器，带有沿运动轴线延伸的型材托架和可沿运动轴线线性运动地布置在型材托架处的引导组件，该引导组件包括可转动运动地支承的齿轮，带有沿运动轴线延伸的齿带，该齿带局部地缠绕齿轮且该齿带分别在端侧固定在型材托架处，其中齿带至少几乎完全地遮盖沿运动轴线延伸的在型材托架中的型材凹口且其中设置有位移测量系统(Wegmesssystem)以用于获得引导组件相对于型材托架的相对位置，该位移测量系统包括布置在引导组件处的传感器装置和沿运动轴线延伸的且布置在型材凹口的壁区域处的量具(Maßverkörperung)。
通过量具布置在由型材凹口且由齿带限制的空间体积中，量具被保护免于外部影响、尤其机械的影响，如其可通过在线性驱动器的周围环境中的松动的物体所施加的那样。示例性地设置成，线性驱动器用于使工具或工件运动且例如在以工具加工工件时颗粒或屑片被释放，该颗粒或屑片若有可能可以大的机械冲击击中到量具上且至少较长久地可导致量具的损坏。与之相反，根据本发明量具布置在其中的空间体积至少几乎完全地相对于周围环境影响封闭，从而即使在粗暴的周围环境条件的情形中也可尽可能地排除量具的损坏和/或污染。特别优选地设置成，引导组件完全地遮盖这样的区域，即在该区域中齿带缠绕驱动马达的齿轮，从而在型材托架和齿带之间的敞开的间隙变得最小化且量具的损坏的危险可保持在非常低的水平上。
适宜的是，量具构造为带有沿运动轴线恒定的造型(Profilierung)的型材体且量具以最大的表面材料配合地与型材凹口的壁区域相连接。量具优选地构造为带有递增的或绝对的刻度的磁性的或光学的量尺且设置成用于通过传感器装置进行尤其无接触的探测。因为传感器装置与引导组件关联且由此沿运动轴线执行相对于量具的线性运动，故而有利的是，量具沿运动轴线恒定地成轮廓。由此在型材凹口的壁区域相对于运动轴线的平行取向的附加的先决条件的情形下确保了，传感器装置沿运动轴线相对于量具始终具有至少几乎恒定的间距。量具示范性地构造成带有矩形的造型，其中该造型的较长的矩形侧边确定量具的两个最大的表面。在此，量具的最大的表面中的一个材料配合地固定在型材凹口的壁区域处，而量具的相反地取向的最大的表面相对于传感器装置相对而置地布置。优选地在量具和壁区域之间的材料配合的连接通过在量具和壁区域之间的双侧的粘合薄膜或粘合剂涂层实现。
优选地设置成，传感器装置布置在齿轮和型材凹口之间。由此，确保了在引导装置中的有利的空间充分利用。示范性地设置成，传感器装置布置在支架处，该支架与引导装置相连接且该支架确保了传感器装置相对于量具的有利的取向。
在本发明的一种改进方案中设置成，相邻于齿轮布置有至少一个引导装置尤其为平行于齿轮取向的引导滚子且齿带布置成与由传感器装置和尤其以最小间距与传感器装置相对而置的量具确定的探测间隙远隔。引导装置的任务在于，在线性驱动器的全部运行状态中维持对于在齿轮和齿带之间的力传递所必要的在齿带和齿轮之间的缠绕。示范性地设置成，引导装置包括两个可转动运动地安置在引导组件处的引导滚子，所述引导滚子的中轴线平行于齿轮的中轴线取向。此外可设置成，齿带的齿部指向到型材凹口中，从而齿带的与齿部相反的平坦侧向外指向。此外优选地设置成，引导滚子如此布置在引导组件处，即使得齿带的平坦侧与引导组件远隔地处于平面中且该平面至少几乎无间隙地封闭由型材凹口形成边界的通入开口。通过将引导装置以及齿轮安置在引导组件处，在引导组件内部应实现齿带的近似相应于希腊字母Ω的形状的走向。传感器装置在这种情况中布置在Ω的开口区域中且因此可在没有齿带的起干扰作用的影响下与量具直接相对而置地安置。由此，确保通过传感器装置进行的对量具的有利的探测。
在本发明的另一设计方案中设置成，齿带在至少一个端部区域处固定在夹持装置中，该夹持装置可沿运动轴线线性运动地容纳在型材凹口中，其中夹持装置沿运动轴线尤其不取决于沿运动轴线可轴向调整的工作位置局部地遮盖量具。
有利的是，可线性运动地布置在型材托架处的引导组件利用至少一个引导元件尤其引导滚子接合到沿运动轴线延伸的引导凹口中，其中引导凹口引入到型材托架的第一侧面中，该第一侧面毗邻于型材托架的第二侧面，型材凹口引入到该第二侧面中。引导元件实现了在引导组件和型材托架之间的可线性运动的相对运动，其中在型材托架处尤其在引导凹口的底切的区域中设置有至少一个引导面。引导元件贴靠在该引导面处且或者构造为用于在引导组件和型材托架之间的滑动运动的滑动体或者构造为用于在引导组件和型材托架之间的滚动运动的滚动体。优选地在引导凹口中构造有两个尤其彼此镜像地布置的引导面，这两个引导面的最长的棱边分别平行于运动轴线延伸。特别优选地，引导凹口具有两个在型材托架的底切的区域中相对于镜面镜像地布置的引导面，与引导组件相连接的引导滚子分别在这两个引导面上滚动。此外优选地设置成，型材凹口同样相对于镜面镜像地构造且引导凹口和型材凹口布置在至少基本上成矩形轮廓的型材托架的彼此毗邻的侧面处且两个镜面彼此以直角取向。
适宜的是，夹持装置可移动运动地容纳在型材凹口中且型材托架在端侧设有支撑体，该支撑体至少局部地遮盖型材凹口且该支撑体构造为用于夹紧装置的支座，以及带有夹紧装置，该夹紧装置与夹持装置处于接合中且该夹紧装置构造成用于夹持装置的轴向的移位。夹持装置的任务在于，在端侧容纳齿带且实现齿带的夹紧。对此，夹持装置沿运动轴线可移动运动地容纳在型材凹口中且由此如此取向，即使得夹持装置的移动运动导致齿带沿运动轴线的内部应力的改变。为了实现用于齿带的夹紧过程，在型材托架处在端侧布置有支撑体，该支撑体尤其是闭合板，该闭合板面型地贴靠在型材托架的横向于运动轴线取向的端面处。支撑体实现了在齿带、夹持装置以及型材托架之间的力流且尤其用于容纳夹紧装置，该夹紧装置构造成用于引入在夹持装置和支撑体之间的相对运动。通过该相对运动，齿带的容纳在夹持装置中的第一端部区域远离齿带的固定在型材托架的另一端部处的第二端部区域，以便因此增大齿带的应力。
在本发明的另一设计方案中设置成，夹持装置构造为挤压成型型材件且/或型材托架构造为挤压成型型材件。由此实现了夹持装置和/或型材托架的成本适宜的制造，尤其在设计为铝挤压成型件的情形中。
优选地，在引导组件处构造有用于传感器装置的传感器线缆的线缆穿引部。通常设置成，引导组件位置固定地尤其固定在机架处且型材托架是线性驱动器的运动的部件。与之相应地有利的是，传感器装置的传感器线缆被引导穿过分别相关联的线缆穿引部且示例性地与固定在机架处的控制装置电连接。
优选地设置成，线缆穿引部构造为在引导装置的承载板中的端侧的凹槽。由此，实现了用于传感器装置的传感器线缆的有利的线缆引导。优选地设置成，凹槽在至少一个线缆置入后以覆盖板封闭。
附图说明
本发明的一种有利的实施方式在图纸中呈现。在此：
图1示出了构造为齿带托架的自动化部件的透视总览图，
图2示出了根据图1的自动化部件的剖切的示意性前视图，以及
图3示出了根据图1和2的自动化部件的部分剖切的示图。
具体实施方式
在图1中示意性地呈现的自动化部件1纯粹示范性地构造为齿带托架且用于提供线性运动。对此，型材托架2可线性运动地支承在引导组件3处。引导组件3在构造为壳体部分4的覆盖件下方包括示意性地在图2中呈现的齿带引导部，该齿带引导部为了未呈现的可以凸缘连接的方式安装(anflanschbar)在图1中示意性地呈现的联结装置13处的驱动马达的力传递而构造以用于将线性运动引入到型材托架2上。对此齿带5分别在端侧固定在型材托架2处，该齿带5在引导组件3中在由壳体部分4覆盖的空间体积中局部地缠绕齿轮16，该齿轮16可抗转动地与同样未呈现的驱动马达的未呈现的驱动轴相连接且由此可置于到旋转运动中。由此，发生从齿轮16到齿带5上的力引入，由此可促使型材托架2相对于引导组件3的线性移位。驱动马达纯粹示范性地构造为电动机且可在通过未呈现的控制装置引起的适合的操控的情形中促使齿轮16在彼此相反的旋转方向中旋转。
如从图1的示图中此外得知的那样，壳体部分4基本上U形地构造且具有在图1中可见的第一U形支腿6以及与其平行取向的、在图1中不可见的第二U形支腿，其中在这两个U形支腿之间延伸有弧形地弯曲的连接区段7。不仅壳体部分4的U形支腿6而且不可见的U形支腿分别利用锁止装置10形状配合地锁止，该锁止装置本身固定在引导组件3的承载结构处。引导组件3的承载结构纯粹示范性地包括基板11以及与其间隔开地布置的且平行地取向的承载板12，该基板和该承载板示例性地借助于多个未更详细地呈现的连接销彼此相连接。
型材托架2纯粹示范性地构造成沿笔直构造的运动轴线8带有恒定的造型，优选地构造为挤压型材、尤其构造为铝挤压型材。在型材托架2的彼此相反地取向的端面18,19处分别布置有支撑体20,21，所述支撑体纯粹示范性地构造为带有矩形的外轮廓的平面平行板且以最大的表面22,23贴靠在相应的端面18,19处。相邻于支撑体20,21，夹持装置24,25尤其仅仅可移动运动地容纳在型材托架2的型材凹口26中，所述夹持装置分别构造成用于固定齿带5的自由的端部区域27。
可线性运动地布置在型材托架2处的引导组件3以未更详细地呈现的方式接合到沿运动轴线8延伸的引导凹口39中，其中引导凹口39被引入到型材托架2的第一侧面中，该第一侧面毗邻于型材托架2的第二侧面，型材凹口26被引入到该第二侧面中。
纯粹示范性地从图1中可得知，承载板12在下侧35处至少局部地设有成U形轮廓的且根据图1的示图向下敞开的凹槽36，该凹槽36构造成用于容纳纯粹示意性地呈现的连接线缆37。在此，连接线缆37优选地以未更详细地呈现的方式在未更详细地标记的、尤其由壳体部分4以及基板11和承载板12和型材托架2限制的空间区段中被引导且在该处以同样未更详细地呈现的方式与位置传感器电连接。凹槽36纯粹示范性地以面型地固定在下侧35处的闭合板38封闭，从而连接线缆37沿承载板12形状配合地被引导。
根据图2的示图，齿轮16可转动地支承在基板11处，该齿轮的齿部29由大量圆周形地环绕地布置的、在径向方向中向外敞开的凹部30形成，其中凹部30的轮廓轴线垂直于图2的示图平面取向。凹部30沿轮廓轴线分别具有恒定的造型，该造型匹配于齿带5的齿32的造型，从而齿32可形状配合地接合到凹部30中。为了在齿轮16和齿带5之间的力传递设置成，齿带5在约180度的角度范围上缠绕齿轮16且该缠绕通过引导滚子33,34来确保，所述引导滚子的未呈现的中轴线平行于齿轮16的同样未呈现的中轴线取向且所述引导滚子分别可自由转动地布置在基板11处。因为齿带5在引导组件3中的走向大约相应于希腊字母Ω的形状，故而在此也谈及Ω驱动器。
如此外可从图2的示图得知的那样，夹持装置24与支撑体20经由纯粹示范性地构造为螺钉的夹紧装置28动力学地联结。利用夹紧装置28可进行夹紧力沿运动轴线8从夹持装置24引入到齿带5上。夹持装置24和25的任务在于，确保在齿带5和型材托架2之间的拉力传递且由此实现齿带5的夹紧，以便齿带5始终位于相对于齿轮16的明确的位置中。对于下文的阐释而言参考夹持装置24，夹持装置25纯粹示范性地与夹持装置24相同地构造。
夹持装置24单件式地构造且包括两个重要的且下文更详细地阐释的功能区域。夹持装置24的第一重要的功能区域是装配凹口40，该装配凹口构造成用于容纳齿带5的自由的端部区域27。装配凹口40示例性地具有基本上U形的、以示范性地恒定的轮廓构造的造型。在装配凹口40内部构造有支承面42以及支撑面43。以虚线代表的支承面42具有多个分别相同地成轮廓的凹部44，所述凹部沿运动轴线8以相同的间隔45布置且所述凹部在几何结构方面类似于齿带5的齿32设计。优选地，凹部44实施成稍微大于齿带5的齿32，从而齿带5的齿32可几乎没有力地形状配合地置入到凹部44中。
支撑面43纯粹示范性地划分成第一面区段46和第二面区段47，该第一面区段和该第二面区段两者纯粹示范性地构造成平坦的且平行于支撑面43取向。在第一面区段46和支承面42之间的间距48如此选择，即使得该间距稍微大于齿带厚度50，如其在图2中画入的那样。在支承面42和第二面区段47之间的间距49选择成大于第一间距48，由此在装配凹口40中创造空间体积，该空间体积可用于容纳夹持体51。此外，通过面区段46和47的不同的间距形成纯粹示范性地横向于运动轴线8取向的连接面52，该连接面可用作用于夹持体51的贴靠面。
为了避免在夹持装置24中的应力集中，在从属于支承面42的凹部44和第二面区段47之间延伸的过渡面53构造为柱体周面。此外，出于相同的原因在第二面区段47和连接面52之间设置有带有半圆形的造型的卸载凹槽54。
以上侧55为出发点，夹持装置24纯粹示范性地由螺纹孔56穿过，该螺纹孔垂直于第二面区段47取向且该螺纹孔用于容纳尤其设有内六角形的螺纹销58，该螺纹销58设置为用于夹持体51的调整装置。
如从图2可得知的那样，装配凹口40、齿带5的自由的端部区域27和夹持体51如此彼此协调，即使得齿带5可通过由支承面42和第一面区段46限制的通入开口59沿运动轴线8被引入到装配凹口40中。在此，齿带5和夹持装置24在轴向方向中沿运动轴线8如此彼此取向，即使得齿带5以其齿32接合到在装配凹口40中的凹部44中且由此齿带5的平坦侧60平行于支撑面43取向。紧接着，纯粹示范性地方形地构造的夹持体51横向于运动轴线8被推入到装配凹口40中。在此优选地设置成，夹持体51的伸展量至少基本上相应于齿带5的宽度伸展量。此外，夹持体51的在横向于运动轴线8且横向于轮廓轴线41的空间方向上的厚度(该厚度根据图2的示图也可称为高度)如此选择，即使得放上在齿带5的平坦侧60上的夹持体51相对于第二面区段47具有小的间距61。此外，夹持体51的高度如此确定大小，即使得夹持体在齿带5置入时不可通过通入开口59从装配凹口40中运动出来。
在夹持体51和第二面区段47之间的间距61优选地如此确定大小，即使得夹持体51可低摩擦地且舒适地被推入到装配凹口40中。紧接着设置成，夹持体51在运动轴线8的方向上推移，以便夹持体以端面62相对于连接面52贴靠。随后，使用者可拧紧在螺纹孔56中的螺纹销58，以便螺纹销贴靠到夹持体51的背离平坦侧60的表面63处且将夹持体推压到齿带5上，由此齿带5关于运动轴线8形状配合地锁止在夹持装置24中。
夹持装置24的第二重要的功能区域70用于可线性运动地容纳在型材托架2的型材凹口26中。对此，夹持装置24的沿运动轴线8延伸的造型如此匹配于型材凹口26的未更详细地呈现的造型，即使得夹持装置24在容纳在型材凹口26中时仅仅具有唯一的线性的运动自由度且此外不可进行相对于型材托架2的其他的相对运动。
第二功能区域70沿运动轴线8的延伸量如此选择，即使得第二功能区域70在技术上有意义的调整区域66之内(如其纯粹示范性地在图2中画入的那样)始终作为引导区段76遮盖量具67，该量具安置在型材凹口26的壁区域68处。量具67可例如为沿运动轴线8以矩形轮廓延伸的磁条，该磁条材料配合地固定在壁区域68处且该磁条可由安置在引导组件3处的位置传感器80读取，以为了可获取引导组件3沿型材托架2的线性位置。第二功能区域70纯粹示范性地在运动轴线8的方向上构造突出超过装配凹口40的引导区段76，由此简化了量具67的遮盖。
如可从图2的截面图中得知的那样，夹持装置24在背侧69处由螺纹孔71局部穿过，该螺纹孔以盲孔构造且该螺纹孔的孔轴线72平行于运动轴线8取向。螺纹孔71此外布置成轴向上与贯通孔73对准，该贯通孔设置成用于容纳用作夹紧装置28的螺钉。由此，夹紧装置28能够以其螺钉头74支撑在支撑体20处且在围绕孔轴线72的螺旋运动的范围中促使夹持装置24沿运动轴线8的相对运动。由此，夹持装置24在对于夹紧装置28的合适的转动运动的情形中远离夹持装置25且由此实现了影响在齿带5中的内应力。
在夹持装置24的上侧55处纯粹示范性地构造有横向于运动轴线8取向的阶形部75，该阶形部设置成用于通过使用者视觉上确定夹持装置24相对于型材托架2的相对位置。
从图3的示图中可识别量具67在型材凹口26中的布置，其中型材凹口26由两个夹持装置24,25以及由齿带5和引导组件3覆盖。在此可识别，量具67分别在端侧由夹持装置24,25的引导区段76遮盖，由此可靠地阻止量具67从壁区域68(量具67尤其材料配合地安置在该壁区域处)上剥落或脱落。此外，与图2的示图相一致地从图3的示图可得知，位置传感器80直接相邻于量具67布置在基板11处，且量具67例如提供未更详细地呈现的磁场，该磁场可由位置传感器80使用以用于获取引导组件3沿运动轴线的相对位置。此外，还可从图3的示图得知，引导组件3以壳体部分4以及基板11和承载板12覆盖型材凹口26的这样的区域，即在该区域中齿带5由于齿轮16的对于运动力的引入所必要的缠绕从其否则以平坦侧60面齐平地相对于型材凹口26的上棱边81布置的取向中升起。由此确保了，型材凹口26不仅沿运动轴线8而且在针对运动轴线的横向方向中至少几乎完全地封闭，且由此能够可靠地阻止污染物的穿入或物体碰撞到量具67上。

Claims (10)

1.一种用于提供线性运动的线性驱动器，带有沿运动轴线(8)延伸的型材托架(2)和可沿所述运动轴线(8)线性运动地布置在所述型材托架(2)处的引导组件(3)，该引导组件(3)包括可转动运动地支承的齿轮(16)，带有沿所述运动轴线(8)延伸的齿带(5)，该齿带(5)局部地缠绕所述齿轮(16)且该齿带(5)分别在端侧固定在所述型材托架(2)处，其特征在于，所述齿带(5)至少几乎完全地遮盖沿所述运动轴线(8)延伸的在所述型材托架(2)中的型材凹口，且设置有位移测量系统(67,80)以用于获得所述引导组件(3)相对于所述型材托架(2)的相对位置，该位移测量系统包括布置在所述引导组件(3)处的传感器装置(80)和沿所述运动轴线(8)延伸的且布置在所述型材凹口(26)的壁区域(68)处的量具(67)。
2.根据权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述量具(67)构造为带有沿所述运动轴线(8)恒定的造型的型材体，且所述量具(67)以最大的表面材料配合地与所述型材凹口(26)的壁区域(68)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的线性驱动器，其特征在于，所述传感器装置(80)布置在所述齿轮(16)和所述型材凹口(26)之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的线性驱动器，其特征在于，相邻于所述齿轮(16)布置有至少一个引导装置(33,34)，且所述齿带(5)布置成与由所述传感器装置(80)和与所述传感器装置(80)相对而置的量具(67)确定的探测间隙远隔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的线性驱动器，其特征在于，所述齿带(5)在至少一个端部区域(27)处固定在夹持装置(24,25)中，该夹持装置可沿所述运动轴线(8)线性运动地容纳在所述型材凹口(26)中，其中所述夹持装置(24,25)沿所述运动轴线(8)局部地遮盖所述量具(67)。
6.根据权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，可线性运动地布置在所述型材托架(2)处的引导组件(3)利用至少一个引导元件接合到沿运动轴线(8)延伸的引导凹口(39)中，其中所述引导凹口(39)引入到所述型材托架(2)的第一侧面中，该第一侧面毗邻于所述型材托架(2)的第二侧面，所述型材凹口(26)引入到该第二侧面中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的线性驱动器，其特征在于，所述夹持装置(24,25)可移动运动地容纳在所述型材凹口(26)中且所述型材托架(2)在端侧设有支撑体(20,21)，该支撑体(20,21)至少局部地遮盖所述型材凹口(26)且该支撑体(20,21)构造为用于夹紧装置(28)的支座，以及带有夹紧装置(28)，该夹紧装置(28)与所述夹持装置(24,25)处于接合中且该夹紧装置(28)构造成用于所述夹持装置(24,25)的轴向的移位。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的线性驱动器，其特征在于，所述夹持装置(24,25)构造为挤压成型型材件且/或所述型材托架(2)构造为挤压成型型材件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的线性驱动器，其特征在于，在所述引导组件(3)处构造有用于所述传感器装置(80)的传感器线缆的线缆穿引部(36)。
10.根据权利要求9所述的线性驱动器，其特征在于，所述线缆穿引部(36)构造为在所述引导组件(3)的承载板(12)中的端侧的凹槽。
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