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Die
Erfindung betrifft eine Linearantriebsvorrichtung, die ein unter
Ausführung
einer Linearbewegung relativ zu einem Basisteil linear verstellbares Abtriebsteil
aufweist.
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Aus
der
DE 197 27 344
A1 ist eine Linearantriebsvorrichtung bekannt, die eine
als Basisteil bezeichenbare Gehäuseanordnung
und ein diesbezüglich
linear verstellbares, von einer Betätigungsstange gebildetes Abtriebsteil
aufweist. Durch eine elektrisch aktivierbare Antriebseinrichtung
in Gestalt eines Gleichstromservomotors kann das Abtriebsteil zu
einer Linearbewegung angetrieben werden. Zur anfänglichen Beschleunigung des
Abtriebsteils ist zusätzlich
eine in das Basisteil integrierte Anschubeinheit vorhanden, die
einen in koaxialer Verlängerung
des Abtriebsteils angeordneten Druckluftzylindermechanismus aufweist,
dessen Betätigungsstange
stirnseitig auf das Abtriebsteil der Antriebseinrichtung einwirken
kann, um dieses anzuschieben. Aus der koaxialen Hintereinanderschaltung
des Abtriebsteils und des Druckluftzylindermechanismus resultiert
eine relativ große
Baulänge
der Gesamtanordnung. Diese würde
sogar noch erhöht,
würde man durch
einen auf der entgegengesetzten Stirnseite installierten weiteren
Druckluftzylindermechanismus eine Schubunterstützung auch für die entgegengesetzte
Bewegungsrichtung des Abtriebsteils vorsehen.
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Die
DE 93 19 513 U1 beschreibt
eine Linearantriebsvorrichtung dieser Art in Verbindung mit der Betätigung einer
Schiebetüre.
Die Antriebseinrichtung enthält
eine an der als Abtiebsteil fungierenden Schiebtüre angeordnete Zahnstange,
mit der ein Zahnrad eines an dem als Basisteil fungierenden Türrahmen
befestigten Elektromotors in Eingriff bringbar ist. Zur Unterstützung der
Linearbewegung des Abtriebsteils ist eine Anschubeinrichtung vorgesehen,
die eine exzentrisch an dem Zahnrad angeordnete Kreisbogenverzahnung
aufweist, die mit einer längs
einer schiefen Ebene verlaufenden Geradverzahnung kämmt. Zu
Beginn der Linearbewegung wird die gesamte Antriebskraft durch die
Anschubeinrichtung ausgeübt.
Im Anschluss daran übernimmt
die konventionelle Antriebseinrichtung die Weiterbewegung des Abtriebsteils.
Die konstruktiven Maßnahmen
zur Realisierung der Anschubeinrichtung sind hier relativ aufwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Linearantriebsvorrichtung
zu schaffen, die unter Einhaltung kompakter Längenabmessungen mit einer zur
Entwicklung einer großen
Anschubkraft geeigneten Anschubeinrichtung ausgestattet ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Linearantriebsvorrichtung, mit einem unter
Ausführung
einer Linearbewegung relativ zu einem Basisteil linear verstellbaren
Abtriebsteil, mit einer elektrisch und/oder fluidisch aktivierbaren
Antriebseinrichtung zum Hervorrufen der Linearbewegung des Abtriebsteils,
und mit einer zusätzlich
zu der Antriebseinrichtung vorgesehenen Anschubeinrichtung zur phasenweisen
Ausübung
einer Anschubkraft auf das Abtriebsteil, die mindestens eine längsseits
neben dem Verstellweg des Abtriebsteils platzierte Anschubeinheit
aufweist, die zur Erzeugung der Anschubkraft mindestens einen durch
Fluidkraft betätigbaren
Kontraktionsantrieb enthält,
der einenends bezüglich dem
Abtriebsteil oder dem Basisteil ortsfest fixiert ist und andernends
ein lediglich während
der Anschubphase mit dem jeweils anderen Teil antriebsmäßig gekoppeltes
Koppelelement aufweist und der einen sich zwischen zwei Endstücken erstreckenden
Kontraktionsschlauch aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung des
Schlauchinnenraumes eine die Anschubkraft hervorrufende Längenkontraktion
des Kontraktionsantriebes bewirkt.
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Der
zum Erzeugen der Anschubkraft eingesetzte Kontraktionsantrieb ermöglicht es
prinzipbedingt, bei geringem Eigengewicht in kurzer Zeit eine sehr
große
Anschubkraft zu entwickeln, und zwar ohne Einsatz aufwendiger und
in der Regel verschleißanfälliger Übersetzungsmaßnahmen.
Soll die Linearbewegung des Abtriebsteils unterstützt werden,
geschieht dies durch eine Aktivierung des Kontraktionsantriebes,
der sich folglich axial verkürzt
und sich dabei mit dem Koppelelement – je nach Auslegung am Abtriebsteil
oder am Basisteil – abstützt, sodass
das Abtriebsteil während
einer Teilstrecke der zurückzulegenden
Bewegungsstrecke angeschoben wird. Man kann die Anordnung so auslegen,
dass die Antriebseinrichtung zu Zeiten einer Anschubphase selbst
keine Antriebskraft hervorruft, wie dies bei der in der
DE 93 19 513 U1 geschilderten
Anwendung der Fall ist. Daneben besteht jedoch auch die vorteilhafte
Möglichkeit,
die Anschubeinrichtung der Antriebseinrichtung derart wirkungsmäßig parallel
zu schalten, dass sich die Anschub- und Antriebskräfte überlagern,
sodass praktisch die Antriebseinrichtung in ihrer Wirkung zusätzlich unterstützt wird.
Die Platzierung der Anschubeinheit längsseits neben dem Verstellweg
des Abtriebsteils ermöglicht
eine kurze Baulänge
der Gesamtanordnung, selbst wenn mehrere Anschubeinheiten vorhanden
sind, um bei beiden Bewegungsrichtungen des Abtriebsteils eine Schubunterstützung zu
ermöglichen
oder um bei ein und derselben Bewegungsrichtung mit mehreren Anschubeinheiten
auf das Abtriebsteil einzuwirken.
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Sich
für den
Einsatz bei der Linearantriebsvorrichtung eignende Kontraktionsantriebe
gehen beispielsweise aus der
WO 00/61952 A1 , aus der
EP 0 161 750 B1 oder aus
der
DE 200 04 326
U1 hervor. Diese Kontraktionsantriebe beinhalten jeweils
einen sich zwischen zwei Endstücken
erstreckenden Kontraktionsschlauch, der einen Schlauchinnenraum
begrenzt, dessen Fluidbeaufschlagung eine Längenkontraktion des Kontraktionsantriebes
hervorruft.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bei
Bedarf können
mehrere Anschubeinheiten vorgesehen werden, die zeitlich aufeinanderfolgend
bei unterschiedlichen Positionen des Abtriebsteils auf das Abtriebsteil
einwirken, um dieses zu beschleunigen. Eine solche zeitlich gestaffelte
Anschubphase ist vor allem von Vorteil, wenn sich bei der Bewegung
des Abtriebsteils die zu bewegende Masse hubabhängig ändert, weil beispielsweise
eine zusätzliche
Last aufgenommen wird.
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Es
können
mehrere Anschubeinheiten vorgesehen sein, deren auf das Abtriebsteil
ausübbaren Anschubkräfte einander
entgegengesetzt gerichtet sind. Dies ermöglicht eine Kraftunterstützung sowohl bei
der Hinbewegung als auch bei der Herbewegung des Abtriebsteils.
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Es
besteht auch die vorteilhafte Möglichkeit, durch
ein und dieselbe Anschubeinheit bei aufeinanderfolgenden Teilstrecken
der vom Abtriebsteil zurückzulegenden
Bewegungsstrecke mehrmals gleichgerichtete Anschubkräfte auf
das Abtriebsteil auszuüben.
Hier erfährt
dann die Antriebseinheit eine zeitlich aufeinanderfolgende schrittweise
Kraftunterstützung.
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In
diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, den mindestens einen Kontraktionsantrieb
der betreffenden Anschubeinheit einenends ortsfest am zu bewegenden
Abtriebsteil zu fixieren und ferner längs der Bewegungsbahn des Abtriebsteils
verteilt mehrere relativ zum Basisteil ortsfeste Widerlager vorzusehen,
an denen das andernends am Kontraktionsantrieb vorgese hene Koppelelement
nacheinander angreift, um eine sukzessive Schubkraftunterstützung zu
erzielen, vergleichbar dem Einsatz eines Tretrollers.
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Unabhängig vom
Anwendungsfall hat der Einsatz eines Kontraktionsantriebes den Vorteil,
dass die durch ihn anfänglich
erzeugbare große
Kraft zum Hervorrufen kraftvoller Beschleunigungen geeignet ist.
Das prinzipbedingte Nachlassen der Bewegungsenergie des Kontraktionsantriebes
zum Ende seines Kontraktionshubes hin hat zudem den Vorteil, dass ein
besonders harmonischer Übergang
zu der allein durch die Antriebseinrichtung hervorgerufenen Weiterbewegung
möglich
ist. Als hilfreich erweist sich dies vor allem bei geregelten elektromotorischen
Antriebseinrichtungen. Dort sollte das Gesamtsystem übrigens
so ausgelegt werden, dass der durch die Anschubeinrichtung erzeugte
Hilfsschub nur einen Teil der Beschleunigungskraft ausmacht, damit
der Elektromotor nicht der Linearbewegung entgegenarbeiten muss.
Bei vertikal gerichteter Linearbewegung ist dies einfach zu realisieren,
indem die Anschubeinheit so ausgelegt wird, dass sie lediglich eine
Kraft in der Höhe
des Eigengewichts der zu bewegenden Gesamtlast übernimmt. Die motorische Antriebseinrichtung
bringt dann die zum Überwinden
der Massenträgheit
aufzubringende Kraft auf. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte
Auslegung möglich.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
ist eine Abbremseinrichtung vorgesehen, die mindestens eine vergleichbar
einer An schubeinheit ausgebildete Abbremseinheit aufweist. Sie kann
eingesetzt werden, um das Abtriebsteil zum Ende der Bewegungsstrecke
sanft abzubremsen und praktisch eine fluidische Endlagendämpfung hervorzurufen.
Das Wirkprinzip ist hierbei demjenigen der Anschubeinheit entgegengesetzt,
wobei die Verlangsamung der Bewegung dadurch erzielt wird, dass
man eine kontrollierte Abfuhr des Fluides aus dem zuvor kontrahierten
Kontraktionsantrieb zulässt,
beispielsweise durch eine Drosseleinrichtung.
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Als
besonders zweckmäßig wird
es angesehen, die Abbremseinheit durch eine entsprechend betriebene
Anschubeinheit zu realisieren, was auf Grund der Doppelfunktion
eine erhebliche Einsparung von Komponenten zur Folge hat.
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Der
Kontraktionsschlauch des Kontraktionsantriebes enthält zweckmäßigerweise
einen aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper, und
eine zu dem Schlauchkörper
axiale Zugfaseranordnung, wobei letztere vorzugsweise in die Wandung
des Schlauchkörpers
eingebettet ist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen
erläutert.
In dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte erste Bauform der erfindungsgemäßen Linearantriebsvorrichtung,
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2 einen
Ausschnitt einer weiteren möglichen
Ausführungsform
der Linearantriebsvorrichtung, und
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3 bis 5 den
in 2 strichpunktiert angedeuteten Ausschnitt III
in vergrößerter Darstellung
bei unterschiedlichen Betriebsphasen.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
verfügt
die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 versehene Linearantriebsvorrichtung über ein
lineare Erstreckung aufweisendes langgestrecktes Basisteil 2,
an dem ein insbesondere schlittenartig ausgeführtes Abtriebsteil 3 unter
Einsatz gängiger
Linearführungsmittel
linear verstellbar geführt
gelagert ist. Das Abtriebsteil 3 kann somit relativ zu
dem Basisteil 2 eine durch einen Doppelpfeil kenntlich
gemachte hin und her gehende Linearbewegung 4 ausführen.
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Der
Erzeugung der Linearbewegung 4 dient eine Antriebseinrichtung 5.
Zur Verdeutlichung der universellen Anwendbarkeit der Erfindung
zeigt die 1 exemplarisch eine fluidisch
aktivierbare Antriebseinrichtung 5, während beim Ausführungsbeispiel
der 2 eine elektrisch aktivierbare Antriebseinrichtung 5 vorgesehen
ist.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 enthält die
Antriebseinrichtung 5 ein von dem Basisteil 2 gebildetes
Laufrohr 6, das stirnseitig durch Abschlussdeckel 7 dicht
verschlossen ist und über
an den Abschlussdeckeln 7 angebrachte Befestigungselemente 8 an
einer Haltestruktur 12, beispielsweise ein Maschinenbett
oder ein Maschinengestell, befestigt ist. Auf diese Weise ist auch
das Basisteil 2 ortsfest fixiert.
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In
dem Laufrohr 6 befindet sich eine Antriebskolben 13,
der den Rohrinnenraum in zwei Arbeitskammern unterteilt, die jeweils
mit einem Fluidanschluss 14 zum Einspeisen und Abführen eines
Arbeitsfluides verbunden sind. Als Arbeitsfluid ist Druckluft oder
ein anderes gasförmiges
oder hydraulisches Medium geeignet.
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Über nicht
näher dargestellte,
berührungslos arbeitende
magnetische Kupplungsmittel ist der Antriebskolben 13 mit
dem am Laufrohr 6 verschiebbar geführten Abtriebsteil 3 bewegungsgekoppelt.
Somit kann durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Arbeitskammern
des Laufrohres 6 die aus der Bewegung des Antriebskolbens 13 resultierende
Linearbewegung 4 des Abtriebsteils 3 hervorgerufen
werden.
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Das
Abtriebsteil 3 ist mit Befestigungsmitteln ausgestattet,
die das Anbringen einer zu transportierenden Last 15 gestatten.
Bei der Last 15 handelt es sich beispielsweise um eine
Greifvorrichtung, die ausgelegt ist um Kunststoffteile mit hoher
Geschwindigkeit aus geöffneten
Formteilen von Spritzgießmaschinen
zu entnehmen. Dabei kann die Linearantriebsvorrichtung 1 beliebig
ausgerichtet sein. Meist ist die Ausrichtung so getroffen, dass
die Linearbewegung 4 horizontal oder vertikal verläuft. Besonders bei
vertikaler Ausrichtung bedarf es bisher zur Realisierung hoher Beschleunigungswerte
des mit der Last 15 versehenen Abtriebsteils 3 einer
relativ groß dimensionierten
Auslegung der Antriebseinrichtung 5.
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Die
gleiche Problematik ergibt sich bei der in 2 gezeigten
Linearantriebsvorrichtung, deren Antriebseinrichtung 5 elektrisch
aktiviert wird. Hier fungiert das Basisteil 2 als Träger einer
Zahnstange 16, mit der ein nicht näher dargestelltes Antriebsritzel kämmt, das
durch einen am Abtriebsteil 3 befestigten Elektromotor 17 in
Rotation versetzt werden kann. Die Last 15 ist bei diesem
Ausführungsbeispiel
von einer weiteren elektrischen Linearantriebseinrichtung 18 gebildet,
die über
ein weiteres Abtriebsteil 19 verfügt, das vergleichbar dem Abtriebsteil 3 durch
das Zusammenwirken zwischen einer weiteren Zahnstange 23 und
einem weiteren Elektromotor 24 zu einer zur Linearbewegung 4 rechtwinkeligen
weiteren Linearbewegung 25 antreibbar ist. Auf diese Weise ist
ein zweiachsiges Antriebssystem aufgebaut, das allerdings bei Bedarf
auch noch weitere Achsen aufweisen kann.
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Bei
beiden Ausführungsbeispielen
könnten die
Antriebseinrichtungen 5 im Detail auch auf anderen Antriebstechniken
basieren. So könnte
beispielsweise die Antriebseinrichtung 5 gemäß 1 nach Art
eines sogenannten Schlitzzylinders oder als Stangenzylinder ausgeführt sein
und im Falle der 2 wäre beispielsweise eine Ausführung als
elektrodynamischer Linear direktantrieb denkbar. Diese Aufzählung ist
als nicht abschließend
zu verstehen.
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Bei
vielen Anwendungen einer Linearantriebsvorrichtung besteht das Bestreben,
ausgehend vom Stillstand des Abtriebsteils 3 möglichst
schnell einen Zustand konstanter Geschwindigkeit zu erreichen. Dies
ist meist die maximale Geschwindigkeit, die das System zulässt. In
der Beschleunigungsphase muss stets die Massenträgheit des mit der Last 15 bestückten Abtriebsteils 3 überwunden
werden. Bei anschließend
erreichter konstanter Geschwindigkeit ist dann nur noch ein Bruchteil
der zuvor für
die Beschleunigung notwendigen Kraft erforderlich, um die Geschwindigkeit
aufrecht zu erhalten. Da die Beschleunigungsphase jedoch eine sich
entscheidend auf Bearbeitungs-Taktzeiten auswirkende Phase ist, werden
bisherige Linearantriebsvorrichtungen meist hinsichtlich einer optimalen
Beschleunigung ausgelegt und sind daher für die sich anschließende Bewegungsphase
eher überdimensioniert.
Werden zusätzlich
mehrere Achssysteme kombiniert verwendet, wie dies in 2 verdeutlicht
wird, steigt das Maß der Überdimensionierung
exponentiell an, da für
die mitbewegten Antriebe zusätzliche
Beschleunigungskräfte
erforderlich werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird dieser Problematik durch eine zusätzlich zu
der Antriebseinrichtung 5 vorgesehene Anschubeinrichtung 26 begegnet,
mit der sich alternativ oder – vorzugsweise – zusätzlich zu
der von der Antriebseinrich tung 5 erzeugten Antriebskraft
eine Anschubkraft FA auf das Abriebsteil 3 ausüben lässt. Auf
diese Weise erfährt die
Antriebseinrichtung 5 eine Unterstützung, die insbesondere während der
Beschleunigungsphase zum Tragen kommt, sodass hier durch die Anschubkraft allein
oder durch die Kombinationskräfte
kurzzeitig eine hohe Beschleunigungskraft bereitstellbar ist, und
zwar in Verbindung mit einer Antriebseinrichtung 5, die
lediglich so dimensioniert werden muss, dass sie die nach der Beschleunigungsphase
vorhandene Geschwindigkeit des Abtriebsteils 3 aufrechterhalten kann.
Als Folge stellt sich ein reduzierter Energieverbrauch ein, verbunden
mit einem reduzierten baulichen Aufwand der Antriebseinrichtung 5.
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Die
Anschubeinrichtung 26 enthält beim Ausführungsbeispiel
der 2 eine und beim Ausführungsbeispiel der 1 zwei
in weiten Teilen identisch aufgebaute Anschubeinheiten 27.
Allen Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass die jeweilige Anschubeinheit 27 einen
Kontraktionsantrieb 28 enthält, der einen sich zwischen
zwei Endstücken 32a, 32b erstreckenden
Kontraktionsschlauch 33 aufweist, der so ausgebildet ist,
dass eine Fluidbeaufschlagung seines Schlauchinnenraumes 34 eine Längenkontraktion
des Kontraktionsantriebes 28 und mithin eine gegenseitige
Annäherung
der beiden Endstücke 32a, 32b hervorruft.
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Der
Kontraktionsschlauch 33 setzt sich beim Ausführungsbeispiel
aus einem aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper 36 und einer
zu dem Schlauchkörper 36 koaxia len,
vorzugsweise in die Wandung des Schlauchkörpers 36 zumindest
partiell eingebetteten Zugfaseranordnung 35 zusammen. Während der
Schlauchkörper 36 für die zur
Umgebung hin hermetische Abdichtung des Schlauchinnenraumes 34 verantwortlich
ist, basiert die Längenkontraktion
maßgeblich
auf der Zugfaseranordnung 35, die sich beim Ausführungsbeispiel aus
einer Vielzahl hoch zugfester, gleichzeitig aber biegbarer Fasern
zusammensetzt, die eine Überkreuzkonfiguration
aufweisen, sodass sich, in radialer Richtung betrachtet, eine Art
Gitterstruktur ergibt. Bei der Innendruckbeaufschlagung des Schlauchkörpers 36 verändert sich
der Gitterwinkel und folglich die Neigung zwischen den einzelnen
Zugfasern, was letztlich die gewünschte
Längenkontraktion
hervorruft. Wird der Innendruck reduziert, streckt sich der Kontraktionsschlauch
und der Kontraktionsantrieb kehrt in die Ausgangsstellung zurück. Der
konkrete Aufbau kann beispielsweise demjenigen entsprechen, wie
er aus den eingangs zitierten Druckschriften hervorgeht.
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Das
Einspeisen des für
die Kontraktion verantwortlichen Betätigungsfluides geschieht über einen
an einem der Endstücke 32a vorgesehenen
Fluidanschluss 37. Über
ihn erfolgt auch die Fluidabfuhr, wenn der Kontraktionsschlauch 33 in
die gestreckte Ausgangslage zurückgeführt werden
soll.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 ist ein jeweiliger Kontraktionsantrieb 28 einenends, über sein
erstes Endstück 32a,
ortsfest bezüglich
dem Basisteil 2 fixiert. Hierzu ist das erste Endstück 32a über eine
geeignete Halterung 38 an der auch das Basisteil 2 tragenden
Haltestruktur 12 befestigt. Eine unmittelbare Befestigung
am Basisteil 2 wäre
jedoch ebenfalls möglich.
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Andernends
am Kontraktionsantrieb 28, an dem zweiten Endstück 32b,
befindet sich ein Koppelelement 42. Es ragt in die Bewegungsbahn
des Abtriebsteils 3 hinein, wobei es sich um ein einfaches, beispielweise
laschenartiges Bauteil handeln kann.
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Bei
Aktivierung des jeweiligen Kontraktionsantriebes 28 bewegt
sich das zugeordnete Koppelelement 42 auf Grund der Verkürzung des
Kontraktionsschlauches 33 in Richtung zum ersten Endstück 32a.
Durch entsprechende Ausrichtung des Kontraktionsantriebes 28 ist
sichergestellt, dass die Bewegungsrichtung des Koppelelementes 42 hierbei
mit der gewünschten
Bewegungsrichtung des Abtriebsteils 3 zusammenfällt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 ist jedem Endabschnitt des Basisteils 2 eine
der Anschubeinheiten 27 zugeordnet. Selbige sind längsseits neben
dem Basisteil 2 platziert und sind so ausgerichtet, dass
ein jeweiliges Koppelelement 42 bei Aktivierung des zugehörigen Kontraktionsantriebes 28 in
Richtung zum entgegengesetzten Endabschnitt des Basisteils 2 verlagert
wird. Die Kontraktionsantriebe 28 sind hierzu um 180° verdreht
ausgerichtet. Dadurch können
auf das Abtriebsteil 3 einander entgegengesetzt gerichtete
Anschubkräf te
FA ausgeübt werden.
In 1 ist das Abtriebsteil 3 in durchgezogenen
Linien in einer ersten Endstellung im Bereich eines ersten Endabschnittes
des Basisteils 2 gezeigt. Es wird dabei vom Koppelelement 42 des
zugeordneten Kontraktionsantriebes 28 an der dem anderen Endabschnitt
des Basisteils 2 entgegengesetzten Seite hintergriffen.
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Wird
nun, beeinflusst durch eine Steuerventileinrichtung 43,
der Schlauchinnenraum 34 des Kontraktionsschlauches 33 mit
Fluid beaufschlagt, verkürzt
sich der Kontraktionsantrieb 28 mehr oder weniger schlagartig,
wobei das Abtriebsteil 3 impulsartig angeschoben wird.
Am Ende dieser Anschubphase nimmt das Abtriebsteil 3 die
in 1 bei 44 strichpunktiert angedeutete
Zwischenposition ein, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kontraktionsantrieb 28 maximal
kontrahiert ist.
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Die
hierbei auf das Abtriebsteil 3 ausgeübte Anschubkraft FA wirkt gleichzeitig
mit der durch die Antriebseinrichtung 5 hervorgerufenen
gleichgerichteten Antriebskraft auf das Abtriebsteil 3 ein.
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Am
Ende der Anschubphase löst
sich das Abtriebsteil 3 selbsttätig von dem bis dahin lediglich anliegenden,
rein schiebend auf es einwirkenden Koppelelement 42 und
setzt die weitere Teilstrecke seiner gesamten Bewegungsstrecke allein
unter Einwirkung der von der Antriebseinrichtung 55 hervorgerufenen
Antriebskraft fort. Insoweit ist bei 45 eine weitere Zwi schenposition
gezeigt, in der das Abtriebsteil 3 nicht mehr dem Einfluss
einer Anschubeinheit 27 unterliegt.
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Nachdem
das Abtriebsteil 3 die entgegengesetzte zweite Endposition
erreicht hat, kann es in vergleichbarer Weise unter Mitwirkung der
anderen, entgegengesetzt wirksamen Anschubeinheit 27 in
die erste Endstellung zurückbewegt
werden. Bei beiden Bewegungsrichtungen ist die durch die jeweilige
Anschubeinheit 27 hervorrufbare Anschubphase auf eine bestimmte
Teilstrecke der gesamten Bewegungsstrecke des Abtriebsteils 3 beschränkt. Diese Teilstrecke
befindet sich jeweils am Anfang der gesamten Bewegungsstrecke.
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Es
wäre möglich, wenigstens
eine der Anschubeinheiten 27 mit wenigstens einer gleichgerichtet
wirksamen weiteren Anschlusseinheit 27a (in 1 strichpunktiert
angedeutet) in Reihe zu schalten, um zeitlich aufeinanderfolgend
bei unterschiedlichen Positionen des Abtriebsteils 3 eine
in die gleiche Richtung gehende Anschubkraft auf das Abtriebsteil 3 ausüben zu können. Dies
empfiehlt sich dann, wenn das Abtriebsteil 3 während des
Zurücklegens
seiner Gesamtbewegungsstrecke ein oder mehrmals zusätzlich belastet
wird.
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Bedingt
dadurch, dass die Anschubeinheiten 27 von der Antriebseinrichtung 5 unabhängig ausgebildet
sind, lassen sie sich praktisch beliebig positionieren. Auch eine
Nachrüstung
bestehender Systeme wird auf diese Weise erleichtert.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 1 fungieren die beiden Anschubeinheiten 27 jeweils
auch ab Abbremseinheit 46. Mit anderen Worten, kann die Anschubeinheit 27 gleichzeitig
als Abbremseinheit 46 zum Abbremsen des ankommenden Abtriebsteils 3 eingesetzt
werden. Beim Ausführungsbeispiel
wird diese Abbremsfunktion zur Endlagendämpfung des Abtriebsteils 3 beim
Erreichen der Endlagen eingesetzt.
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Die
Abbremsfunktion basiert darauf, dass jeweils derjenige Kontraktionsantrieb 28,
der zu der dem Abtriebsteil 3 in der momentanen Bewegungsrichtung
vorgelagerten Anschubeinheit 27 gehört, unter Innendruck gehalten
wird, sodass sich das Koppelelement 42 vom zugeordneten
Abschlussdeckel 7 entfernt hat und an das herannahende
Abtriebsteil 3 angenähert
ist. Dieser Zustand ist bei der in 1 links
abgebildeten Anschubeinheit 27 gezeigt.
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Wenn
nun das herannahende Abtriebsteil 3 auf das Koppelelement 42 des
kontrahierten Kontraktionsantriebes 28 aufprallt – die entsprechende Zwischenposition
ist bei 47 strichpunktiert angedeutet – wird die zugehörige Steuerventileinrichtung 43 so
umgeschaltet, dass der Fluidanschluss 37 des Kontraktionsantriebes 28 über eine
Drosseleinrichtung 50 mit einer Drucksenke R – die Umgebung
oder ein Tank – in
Verbindung steht. Dadurch ist eine kontrollierte Abfuhr des bis
dahin im Schlauchinnenraum 34 eingesperrten Fluides möglich, was
ein verzögertes
Strecken des Kontraktionsschlauches 33 gemäß Pfeil 52 zulässt, wobei
das das Koppelelement 42 beaufschla gende Abtriebsteil 3 sanft
bis zum Stillstand abgebremst wird.
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Um
anschließend
das Abtriebsteil 3 in seine andere Endstellung zurückzubewegen,
kann die Anschubeinheit 27 wieder in der schon geschilderten Weise
zur Erzeugung einer Anschubkraft eingesetzt werden.
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Erfordert
der Bewegungsablauf des Abtriebsteils 3 eine Schubunterstützung in
nur einer Bewegungsrichtung, kann zum Abbremsen eine vergleichbar
einer Anschubeinheit aufgebaute Abbremseinheit 46 eingesetzt
werden, die dann ausschließlich
dem Zwecke des Abbremsens beziehungsweise gedämpften Verlangsamens des Abtriebsteils
dient.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 2, dessen Anschubeinheit 27 in 3 bis 5 nochmals einzeln
dargestellt ist, liegt seitens des Kontraktionsantriebes 28 der
gleiche Aufbau wie anhand der 1 geschildert
vor, sodass auf diesbezügliche Einzelheiten
an dieser Stelle verzichtet werden kann. Einander entsprechende
Bauteile sind mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Die
Linearantriebsvorrichtung 1 der 2 ist so
ausgelegt, dass durch ein und dieselbe Anschubeinheit 27 bei
aufeinanderfolgenden Teilstrecken der vom Abtriebsteil insgesamt
zurückzulegenden Bewegungsstrecke
mehrmals gleichgerichtete An schubkräfte auf das Abtriebsteil 3 ausübbar sind,
wobei sich die Anschubeinheit 27 mit dem Abtriebsteil mitbewegt.
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Das
erste Endstück 32a ist
ortsfest am Abtriebsteil 3 fixiert, das andere, zweite
Endstück 32b greift
am Koppelelement 42 an, das bei Aktivierung des Kontraktionsantriebes 28 in
Richtung zum ersten Endstück 32a herangezogen
wird.
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Entlang
der Bewegungsstrecke des Abtriebsteils 3 verteilt ist eine
Mehrzahl relativ zum Basisteil 2 ortsfester Widerlager 49 vorgesehen.
Diese Reihe von Widerlagern 49 erstreckt sich an einem Abstützabschnitt 48 des
Koppelelements 42 vorbei. Zweckmäßigerweise sind die Widerlager
von den Zähnen
einer sich längs
des Basisteils 2 erstreckenden Zahnstange 16 gebildet,
bei der es sich bei entsprechendem Funktionsprinzip der Antriebseinrichtung 5 um
die zu dieser gehörende
oben bereits geschilderte Zahnstange 16 handeln kann. Auf
diese Weise kann auf spezielle zusätzliche Widerlager verzichtet
werden. Der Abstützabschnitt 48 ist
so ausgebildet, dass er in die Zahnstange 16 eingreifen
und sich an den mit ihm in Eingriff befindlichen Zähnen bzw.
Widerlagern 49 in Richtung der Linearbewegung 4 abstützen kann.
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Über eine
Führungseinrichtung 53 ist
das Koppelelement 42 quer und insbesondere schräg zur Richtung
der Linearbewegung 4 verstellbar geführt. Auf diese Weise kann das
Koppelelement 42 eine durch einen Doppelpfeil angedeutete
Ein- und Ausgriffsbewegung 54 bezüglich den Widerlagern 49 ausführen.
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Auf
Grund der geneigten Führungseinrichtung 53 wird
erreicht, dass das Koppelelement 42 bei Aktivierung und
Deaktivierung des zugeordneten Kontraktionsantriebes 28 zu
der Ein- und Ausgriffsbewegung 54 gezwungen wird.
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Die
Führungseinrichtung 53 sitzt
zwischen dem Koppelelement 42 und einem in Richtung der
Linearbewegung 4 bezüglich
dem Abtriebsteil 3 linear verstellbar geführten Führungsschlitten 55.
Die entsprechende Linearführung
des Führungsschlittens 55 kann
am Basisteil 2 oder am Abtriebsteil 3 stattfinden.
Durch eine sich zwischen dem Führungsschlitten 55 und
dem Abtriebsteil 3 erstreckende Rückstellfedereinrichtung 56 wird
der Führungsschlitten 55 ständig so
beaufschlagt, dass der Kontraktionsantrieb 28 über das
Koppelelement 42 im Sinne der gestreckten Position beaufschlagt
wird. Gleichzeitig befindet sich dabei das Koppelelement 42 außer Eingriff mit
den Widerlagern 49 (3). Wird
nun der Kontraktionsantrieb 28 aktiviert, gleitet zunächst das Koppelelement 42 schräg an der
Führungseinrichtung 53 ab
und greift schließlich
gemäß 4 in
ein oder mehrere sich momentan in der Nachbarschaft befindliche
Widerlager 49 ein. Bei der weiteren Kontraktion des Kontraktionsantriebes 28 bleibt
dieser Abstützeingriff
bestehen, sodass das Abtriebsteil 3 relativ zum Basisteil 2 in
Richtung zu dem sich am Basisteil 2 abstützenden
Koppelelement 42 gezogen wird. Der entsprechende Endzustand
ist in 5 illustriert.
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Wird
nun der Kontraktionsantrieb 28 deaktiviert, drückt die
zuvor komprimierte Rückstellfedereinrichtung 56 den
Führungsschlitten 55 vom
Abriebsteil 3 weg, wobei gleichzeitig das Koppelelement 42 außer Eingriff
mit der Zahnstange 16 gelangt, sodass schließlich wieder
die Ausgangssituation gemäß 3 vorliegt.
Es kann in diesem Zusammenhang zweckmäßig sein, zwischen dem Koppelelement 42 und
dem Führungsschlitten 55 wirkende
Federmittel 57 vorzusehen, die das Koppelelement 42 ständig in
die außer
Eingriff mit den Widerlagern 49 stehende Grundstellung
vorspannen.
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Es
besteht somit die Möglichkeit,
die Antriebseinrichtung 5 während einer oder mehreren Teilstrecken
und bei Bedarf sogar während
der gesamten Bewegungsstrecke des Abtriebsteils 3 phasenweise
durch eine Anschubkraft zu unterstützen. Da sich die Anschubeinheit
praktisch an Bord des bewegbaren Abtriebsteils 3 befindet,
lässt sich
eine sehr variable, vorübergehende
Kopplung mit entsprechend verteilten Widerlagern durchführen.
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Bei
entsprechender Ansteuerung der Anschubeinrichtung 26 lässt sich
mit dem anhand 2 bis 5 erläuterten
Konzept auch eine bedarfsweise, nicht auf bestimmte Linearpositionen
des Abtriebsteils 3 beschränkte Kraftunterstützung des
Abtriebsteils 3 vornehmen.
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Die
einzelnen Anschubeinheiten 27 können anstelle mit lediglich
einem Kontraktionsantrieb 28 bei Bedarf auch mit mehre ren,
insbesondere parallel geschalteten Kontraktionsantrieben 28 ausgestattet sein,
wenn besonders hohe Beschleunigungskräfte erzielt werden sollen.
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Abschließend sei
noch angemerkt, dass die zu den einzelnen Ausführungsbeispielen erläuterten Details
bei Bedarf auch miteinander kombinierbar sind.