DE102004017897B4 - Linearantriebsvorrichtung mit Schubunterstützung - Google Patents

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Abstract

Linearantriebsvorrichtung, mit einem unter Ausführung einer Linearbewegung (4) relativ zu einem Basisteil (2) linear verstellbaren Abtriebsteil (3), mit einer elektrisch und/oder fluidisch aktivierbaren Antriebseinrichtung (5) zum Hervorrufen der Linearbewegung (4) des Abtriebsteils (3), und mit einer zusätzlich zu der Antriebseinrichtung (5) vorgesehenen Anschubeinrichtung (26) zur phasenweisen Ausübung einer Anschubkraft auf das Abtriebsteil (3), die mindestens eine längsseits neben dem Verstellweg des Abtriebsteils (3) platzierte Anschubeinheit (27) aufweist, die zur Erzeugung der Anschubkraft mindestens einen durch Fluidkraft betätigbaren Kontraktionsantrieb (28) enthält, der einenends bezüglich dem Abtriebsteil (3) oder dem Basisteil (2) ortsfest fixiert ist und andernends ein lediglich während der Anschubphase mit dem jeweils anderen Teil (2, 3) antriebsmäßig gekoppeltes Koppelelement (42) aufweist und der einen sich zwischen zwei Endstücken (32a, 32b) erstreckenden Kontraktionsschlauch (33) aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung des Schlauchinnen raumes (34) eine die Anschubkraft hervorrufende Längenkontraktion des Kontraktionsantriebes (28) bewirkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Linearantriebsvorrichtung, die ein unter Ausführung einer Linearbewegung relativ zu einem Basisteil linear verstellbares Abtriebsteil aufweist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. In dieser zeigen:
  • 1 eine bevorzugte erste Bauform der erfindungsgemäßen Linearantriebsvorrichtung,
  • 2 einen Ausschnitt einer weiteren möglichen Ausführungsform der Linearantriebsvorrichtung, und
  • 3 bis 5 den in 2 strichpunktiert angedeuteten Ausschnitt III in vergrößerter Darstellung bei unterschiedlichen Betriebsphasen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Abschließend sei noch angemerkt, dass die zu den einzelnen Ausführungsbeispielen erläuterten Details bei Bedarf auch miteinander kombinierbar sind.

Claims (17)

  1. Linearantriebsvorrichtung, mit einem unter Ausführung einer Linearbewegung (4) relativ zu einem Basisteil (2) linear verstellbaren Abtriebsteil (3), mit einer elektrisch und/oder fluidisch aktivierbaren Antriebseinrichtung (5) zum Hervorrufen der Linearbewegung (4) des Abtriebsteils (3), und mit einer zusätzlich zu der Antriebseinrichtung (5) vorgesehenen Anschubeinrichtung (26) zur phasenweisen Ausübung einer Anschubkraft auf das Abtriebsteil (3), die mindestens eine längsseits neben dem Verstellweg des Abtriebsteils (3) platzierte Anschubeinheit (27) aufweist, die zur Erzeugung der Anschubkraft mindestens einen durch Fluidkraft betätigbaren Kontraktionsantrieb (28) enthält, der einenends bezüglich dem Abtriebsteil (3) oder dem Basisteil (2) ortsfest fixiert ist und andernends ein lediglich während der Anschubphase mit dem jeweils anderen Teil (2, 3) antriebsmäßig gekoppeltes Koppelelement (42) aufweist und der einen sich zwischen zwei Endstücken (32a, 32b) erstreckenden Kontraktionsschlauch (33) aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung des Schlauchinnen raumes (34) eine die Anschubkraft hervorrufende Längenkontraktion des Kontraktionsantriebes (28) bewirkt.
  2. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschubeinrichtung (26) so ausgebildet und angeordnet ist, dass die durch sie hervorgerufene Anschubkraft gleichzeitig zur Antriebskraft der Antriebseinrichtung (5) auf das Abtriebsteil (3) einwirken kann.
  3. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch mindestens eine Anschubeinheit (27) hervorrufbare Anschubphase auf eine bestimmte Teilstrecke der gesamten Bewegungsstrecke des Abtriebsteils (3) beschränkt ist.
  4. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere Anschubeinheiten (27), die zeitlich aufeinanderfolgend bei unterschiedlichen Positionen des Abtriebsteils (3) eine Anschubkraft auf das Abtriebsteil (3) ausüben können.
  5. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mehrere Anschubeinheiten (27), deren auf das Abtriebsteil (3) ausübbaren Anschubkräfte einander entgegengesetzt gerichtet sind.
  6. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens eine Anschubeinheit (27) in der Anfangsphase der Linearbewegung (4) eine Anschubkraft auf das Abtriebsteil (3) ausübbar ist.
  7. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein und dieselbe Anschubeinheit (27) bei aufeinanderfolgenden Teilstrecken der vom Abtriebsteil (3) zurückzulegenden Bewegungsstrecke mehrmals gleichgerichtete Anschubkräfte auf das Abtriebsteil (3) ausübbar sind, wobei sich die Anschubeinheit (27) mit dem Abtriebsteil (3) mitbewegt.
  8. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kontraktionsantrieb (28) der Anschubeinheit (27) einenends ortsfest am Abtriebsteil (3) fixiert ist und dass längs der Bewegungsstrecke des Abtriebsteils (3) verteilt relativ zu dem Basisteil (2) ortsfeste Widerlager (49) vorgesehen sind, mit denen das andernends am Kontraktionsantrieb (28) angeordnete Koppelelement (42) nacheinander in lösbaren Anschubeingriff bringbar ist, um die Antriebseinrichtung (5) durch mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Anschubphasen zu unterstützen.
  9. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (42) derart quer zur Richtung der Linearbewegung (4) des Abtriebsteils (3) bewegbar geführt ist, dass es bei der Längenkontraktion des zugeordneten Kontraktionsantriebes (28) aus einer Freigabestellung in eine sich an einem Widerlager (49) abstützende Stellung verlagert wird.
  10. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlager (49) von den Zähnen einer sich längs des Basisteils (2) erstreckenden Zahnstange (16) gebildet sind.
  11. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschubeinheit (27) eine Rückstellfedereinrichtung (56) zur Unterstützung des Streckvorganges des zugeordneten Kontraktionsantriebes (28) nach dessen Betätigung aufweist.
  12. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschubeinrichtung (26) unabhängig von der Antriebseinrichtung (5) ausgebildet ist.
  13. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens eine Abbremseinheit (46), die mindestens einen Kontraktionsantrieb (28) enthält, der einen sich zwischen zwei Endstücken (32a, 32b) erstreckenden Kontraktionsschlauch (33) aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung des Schlauchinnenraumes (34) eine Längenkontraktion des Kontraktionsantriebes (28) hervorruft, wobei der Kontraktionsantrieb (28) einenends bezüglich dem Abtriebsteil (3) oder dem Basisteil (2) ortsfest fixiert ist und andernends ein Koppelelement (42) aufweist, auf das das jeweils andere Teil (2, 3) zum Abbremsen der Linearbewegung (4) des Abtriebsteils (3) aufprallen kann, wobei der Kontraktionsantrieb (28) beim Aufprall durch Fluidbeaufschlagung kontrahiert ist und das Abbremsen mit einer kontrollierten Abfuhr des im Kontraktionsantrieb (28) eingeschlossenen Fluides einhergeht.
  14. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abbremseinheit (46) unmittelbar von einer Anschubeinheit (27) gebildet ist.
  15. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die kontrollierte Fluidabfuhr eine Drosseleinrichtung (50) vorgesehen ist.
  16. Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsschlauch (33) einen aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper (36) und eine zum Schlauchkörper (36) koaxiale, vorzugsweise in die Wandung des Schlauchkörpers (36) eingebettete Zugfaseranordnung (35) aufweist.
  17. Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfaseranordnung (35) in Überkreuzkonfiguration angeordnete Zugfasern aufweist.
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