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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Linearantrieb mit einem mit einem
Medium befüllbaren
Aktor, der in Art wenigstens eines, ein Volumen einschließenden Faltenbalges
ausgebildet ist und sich bei Befüllen
mit dem Medium längs
einer durch die faltenbalgartige Ausbildung vorgegebenen Linearachse
auszudehnen und bei Entleerung des Volumens in entgegengesetzter
Richtung längs
der Linearachse selbsttätig
zusammenzuziehen vermag, sowie mit zwei Befestigungsflansche, die
längs der
Linearachse an gegenüberliegenden
Bereichen mit dem Aktor verbunden sind.
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Stand der Technik
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Linearantriebe
werden vorwiegend zur industriellen, automatisierten Handhabung
von Werkstücken,
Vorrichtungen oder Anlagenteile eingesetzt, um diese zu positionieren
und/oder längs
einer Linearachse zu transportieren. Der Anwendungsbereich derartiger
Antriebe reicht als integrale Bestandteile von Fertigungs- oder
Montageeinrichtungen bis hin für
Antriebe von Spann- oder Greifvorrichtungen, wie sie in der Robotik
zum Einsatz kommen. Insbesondere in der Fertigungsautomatisierung
spielt das Gewicht derartiger Linearantriebe, die zumeist in Form pneumatisch
oder hydraulisch betriebener Linearzylinder ausgebildet sind, eine
wesentliche Rolle, zumal die heutzutage geforderten hohen Beschleunigungen,
die zumeist an Manipulatorendbereichen von Roboterarmen auftreten,
sehr schnelle Positioniervorgänge
zu realisieren vermögen,
die durch hochgewichtige Antriebskomponenten aufgrund hoher Trägheitskräfte beeinträchtigt würden.
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Pneumatisch
bzw. fluidisch angetriebene Linearantriebe weisen typischerweise
ein stabiles Gehäuse
mit einer zylindrischen Bohrung auf, längs der ein Kolben mit entsprechender
Dichtung linear verfahrbar gelagert ist, an dem eine oder zwei Kolbenstangen
angelenkt sind, die die Kraft und die Bewegung des Kolbens nach
außen,
d.h. außerhalb
der zylindrischen Bohrung führen.
Systembedingt bedarf es einer Reihe von Dichtungsmaßnahmen,
um zu verhindern, dass das Arbeitsmedium, das den Kolben antreibt,
außerhalb
des stabilen Gehäuses
gelangen kann. Ein derartiger, aus einzelnen Bestandteilen bestehender
Linearantrieb wird in mehreren Montageschritten unter strengen Qualitätskontrollen montiert,
um die Leichtgängigkeit
sowie die Langlebigkeit gewährleisten
zu können.
Unvermeidbar unterliegen die Dichtungskomponenten sowie Lagerungs-
und Führungselemente
bei derartigen Linearantrieben einem gewissen Verschleiß, der lastabhängig zunimmt
und insbesondere beträchtliche
Ausmaße
annimmt, sofern die Qualität
der montierten Bauteile zu gering ist. Aus diesen Gründen sind
kostenintensive Montagearbeiten sowie auch Qualitätskontrollen
erforderlich.
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Üblicherweise
werden bei Linearantrieben für
jede Modellreihe unterschiedlich skalierte Größen angeboten. Die Linearantriebe
sind typischerweise mit Standardflanschen bzw. Befestigungsflanschen erhältlich,
an denen Gewindebohrungen, Kugelgelenkköpfe oder Gewindeaugen, um nur
einige Verbindungsmöglichkeiten
zu nennen, vorgesehen sind. Je nach kundenspezifischem Einsatz und
zu adaptierenden Anlagenteilen gilt es, entsprechende Adapterteile
zwischen Linearantrieb und den entsprechenden kundenseitigen, mechanischen
Schnittstellen zu konstruieren, anzufertigen bzw. zu montieren.
Insbesondere bei kleinen Stückzahlen
fällt der
hierfür
erforderliche Aufwand, den es zur Implementierung eines Linearantriebes
zu bewältigen
gilt, im Hinblick auf die Gesamtkosten des Antriebssystems stark
ins Gewicht. Zudem kommt, dass die für die Implementierung anzufertigenden
Verbindungsteile zumeist nicht gewichtsoptimiert sind, wodurch insbesondere
die Dynamik von schnell beweglichen Roboterendbereichen, wie vorstehend
erläutert,
in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Derartige,
aus einer Vielzahl einzelner Bestandteilen zusammengesetzter Linearantriebe
eignen sich darüber
hinaus weder in medizinischen Anwendungen noch unter Reinraumbedingungen,
zumal sie bestehende Sterilitätsanforderungen
nicht oder nur bedingt einzuhalten vermögen.
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Auf
einem neuartigen Antriebsprinzip beruht der von der Fa. Festo AG & CoKG vorgestellte „Pneumatische
Muskel", der im
Wesentlichen aus einem in radialer Richtung dehnbaren Schlauchstück besteht,
in das ein diagonal verlaufendes, undehnbares Gewebe eingearbeitet
ist, das an beiden Enden von stabilen, zumeist aus Metall gefertigten
Abschlussstücken
fest eingespannt ist. Wird das Schlauchstück mit Druckluft beaufschlagt,
dehnt es sich in radialer Richtung aus und verkürzt sich zugleich aufgrund
des diagonalen Gewebes um einen gewissen Prozentsatz seiner Ausgangslänge. Ein derartiger
Linearantrieb bietet gegenüber
anderen Bauformen von Linearantrieben den Vorteil, dass er keine
beweglichen Teile sowie offen liegende, schmutzempfindliche Kolbenstangen
aufweist und stellt letztlich aufgrund einer gewissen Eigenelastizität bezüglich der
Genauigkeit einer mechanischen Ankopplung keine allzu großen Ansprüche. Neben einer
Reihe weiterer Vorteile, wie beispielsweise die Realisierbarkeit
eines derartig, auf pneumatischen Wirkprinzip beruhenden Linearantriebes
unter Zugrundelegung einer nur geringen Anzahl von Komponenten,
arbeitet dieser Linearantrieb lediglich in einer Richtung kraftwirkend,
so dass nach entsprechender Dehnung bzw. Auslenkung das druckbeaufschlagte, dillatierte
Schlauchstück
durch eine externe Kraft, beispielsweise mit Hilfe einer Gewichtskraft,
wieder in die Ausgangslage gezogen werden muss.
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Darstellung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb mit einem
mit einem Medium befüllbaren
Aktor derart auszubilden, dass die Herstellung eines derartigen
Linearantriebes im Unterschied zu den bisherigen Montagetechniken
vereinfacht, kostengünstiger
und schneller durchgeführt
werden soll. Insbesondere gilt es, einen Linearantrieb auch trotz
sehr geringer Stückzahl
mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand herzustellen und dies
mit einer Produktqualität,
die keinerlei Anlass zur Kritik hinsichtlich Funktionalität und Lebensdauer
des Linearantriebes gibt. So soll es überdies möglich sein, einen Linearantrieb
auch mit beliebig gewählter
Skalierung herzustellen, ohne dabei einen großen montagebedingten sowie
kostenbedingten Aufwand in Kauf nehmen zu müssen. Zugleich gilt es, einen
Linearantrieb zu schaffen, der multifunktional einsetzbar und an
beliebige, kundenspezifische Anlageteile mit geringem Aufwand anpassbar
und implementierbar ist.
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Die
Lösung
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.
Gegenstand des Anspruches 14 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung eines Linearantriebes nach den Merkmalen des Anspruches
11.
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Der
der Erfindung zugrunde liegende Gedanke geht vom Einsatz eines generativen
Fertigungsverfahrens zur Herstellung eines Linearantriebes aus,
mit dem der Linearantrieb mit all seinen funktionellen Komponenten
sowie mit den zur Implementierung an beliebig gestaltete Montageschnittstellen
erforderlichen Befestigungsflanschen in einstückiger Weise auf der Grundlage
konstruktiv vorgegebener CAD-Daten im Rahmen eines generativen Fertigungsverfahrens
herstellbar ist.
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So
ermöglichen
generative Fertigungsverfahren die dreidimensionale Ausbildung von
Objekten, direkt unter Zugrundelegung konstruktiv vorgegebener CAD-Daten
in einem einzigen Arbeitsgang derart, so dass nach Beendigung des
Arbeitsganges das dreidimensionale Objekt funktionsvollkommen ohne
weiteren Montageaufwand sofort einsatzbereit ist.
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Mit
Hilfe eines derartigen, generativen, d.h. schichtweisen Fertigungsverfahren
ist es möglich, einfach,
doppelt oder mehrfach wirkende Linearantriebe herzustellen, mit
geeignet an kundenspezifische Maschinenschnittstellen angepassten
Befestigungsflanschen.
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Typischerweise
sieht ein Linearantrieb mit einem, mit einem Medium befüllbaren
Aktor ein Ausdehnungselement vor, das vorzugsweise in Art wenigstens
eines, ein Volumen einschließenden
Faltenbalges ausgebildet ist, der sich bei Befüllung mit dem Medium längs einer
durch die faltenbalgartige Ausbildung vorgegebenen Linearachse auszudehnen
und bei Entleerung des Volumens in entgegen gesetzter Richtung aufgrund
der Eigenelastizität
des Faltenbalges längs
der Linearachse selbsttätig
zusammenzuziehen vermag. Zur Implementierung des Linearantriebes
in bereits bestehende Anlagenteilbereiche dienen jeweils zwei Befestigungsflansche,
die längs der
Linearachse an gegenüberliegenden
Bereichen des faltenbalgartig ausgebildeten Aktors vorgesehen sind.
So lassen sich lösungsgemäß die Komponenten
des Linearantriebes, nämlich
insbesondere die Befestigungsflansche sowie der einstückig mit
den Befestigungsflanschen verbundene Faltenbalg ganzheitlich unter
Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens herstellen, so
dass unter Zugrundelegung kundenspezifischer, den jeweiligen Linearantrieb
beschreibenden CAD-Datensatz bedarfsgerechte Linearantrieb herstellbar
sind. Je nach Wunsch und Anforderungen durch den Kunden können Linearsysteme
hergestellt werden, die eins, zwei oder mehr kinematisch miteinander
gekoppelte faltenbalgartig ausgebildete Aktoren vorsehen und die sich
zudem beliebig in der Größe skalieren
lassen und auf diese Weise optimal an bestimmte Transport- und Manipulationsanforderungen
anpassen lassen. Durch die grundsätzliche Freiheit im Hinblick
auf Größe und Formgebung
der Linearantriebe können durch
geeignete Konstruktion Antriebe geschaffen werden, die über ein
optimiertes Gewicht verfügen und
somit eine Leichtgängigkeit
im Einsatz mit hochdynamischen Manipulatorsystemen gewährleisten.
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Generative
Fertigungsverfahren bieten enorme gestalterische Freiheiten, zumal
keinerlei Rücksicht
auf konstruktiv bedingte Endformschrägen, Hinterschnitte sowie auch
gleich bleibende Wandstärken genommen
werden muss. Vielmehr ist es möglich, durch
Variation der Wandstärke
von Bauteilbereichen hochfeste und elastische Bereiche vorzusehen
und diese direkt miteinander zu kombinieren.
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Gegenüber konventionellen
Montagetechniken können
die Gesamtkosten zu den verglichen mit marktüblichen Systemen erheblich
reduziert werden. Eine weitere Anwendung der lösungsgemäß angegebenen Linearantriebe
könnte
der Einsatz in voll automatisierten Fertigungen sein, in denen sich
die Fertigungslinien selbsttätig
auf die jeweils zu produzierenden Teile einstellen. Automaten wären in der
Lage, auch die zur Handhabung erforderlichen Linearantriebe autonom
und selbständig
zu fertigen, in Betrieb zu nehmen und nach Auslaufen der Serie wieder
zu recyclen.
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Als
Beispiele für
generative Fertigungsverfahren seien beispielsweise das Rapid-Prototyping genannt,
das unter Verwendung eines fotolithografischen Systems dreidimensionale
Objektstrukturen durch gezielten lokalen Energieeintrag innerhalb
eines Werkstoffes einzubeschreiben vermag. Hierbei erfolgt der fotolithografische
Belichtungsvorgang zumeist schichtweise innerhalb eines Körpers, bestehend
aus einem fotoempfindlichen Werkstoff, der durch Belichtung in bestimmten
Werkstoffregionen eine Werkstoffumwandlung, beispielsweise im Wege einer
gezielten Polymerisation oder Verschmelzung erfährt. Des Weiteren sind Polymerisationsprozesse durch
schichtweises Aushärten
innerhalb eines Flüssigkeitsbades
bekannt, um dreidimensionale Objekte zu fertigen. Auch ist es möglich, durch
schichtweises Auftragen und Verfestigen von Pulverschichten entsprechende
Objekte zu generieren.
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Nicht
notwendigerweise, jedoch bevorzugt bedienen sich generative Fertigungsverfahren
eines einheitlichen Werkstoffes, aus dem die jeweils zu generierenden
realen Objekte gefertigt werden. Gleichfalls ist es denkbar, durch
entsprechende Materialschichtung unterschiedliche Materialien für unterschiedliche
Objektbereiche zu verwenden. Typischerweise werden metallische oder
keramische Werkstoffe bzw. Kunststoffe für derartige generative Fertigungsverfahren
eingesetzt.
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Es
konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe des lösungsgemäßen Linearantriebes ein hohes
Verbesserungspotential gegenüber
bekannten Linearantrieben erzielbar ist, indem der in konventionellen
Linearantrieben vorgesehene Antriebskolben durch einen faltenbalgartig
ausgebildeten Aktor gleich wirkend wie ein Federelement, im Weiteren
als Faltenbalg bezeichnet, ersetzt worden ist. Konstruktionsbedingt bzw.
systemimmanent mit dem Faltenbalg verbunden, konnte die bisher bei
konventionellen Linearantrieben erforderliche Rückstellfeder zur Rückführung des
Antriebskolbens in seine Ausgangsstellung durch die elastische Rückstellkraft
des Faltenbalges ersetzt werden. Schließlich ermöglicht das generative Fertigungsverfahren
die einstückige
Ausbildung des Faltenbalges mit den jeweiligen Befestigungsflanschen,
die eine individuelle Implementierung an bereits vorhandene mechanische
Schnittstellen zu Anlageteilen gewährleisten.
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Im
Weiteren sei unter Bezugnahme auf die nachstehenden Figuren eine
Reihe von Ausführungsbeispielen
beschrieben, die Linearantriebe darstellen, die im Wege jeweils
eines generativen Fertigungsverfahrens herstellbar sind.
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Kurze Beschreibung der
Erfindung
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Die
Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es
zeigen:
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1a,
b einfachste Ausführungsform
eines Linearantriebes in a) perspektivischer und b) Querschnittsdarstellung,
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2a, b einfach wirkender Linearantrieb
in a) perspektivischer Darstellung und b) Längsschnittdarstellung,
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3a, b doppelt wirkender Linearantrieb
in a) Längsschnittdarstellung
und b) perspektivischer Darstellung, sowie
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4 Querschnittsdarstellung
durch einen längs
zwei sich senkrecht schneidenden Raumachsen angeordneter Linearantriebe.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
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In 1a ist
in perspektivischer Betrachtungsweise ein lösungsgemäß ausgebildeter Linearantrieb
dargestellt, der in Bilddarstellung gemäß 1b in
perspektivischer Schnittbilddarstellung gezeigt ist. Der Linearantrieb
weist als Ausdehnungselement ein torusförmig ausgebildetes Federelement 1 auf,
das mit einer biegeelastischen Wand ein mit einem Medium befüllbares
Volumen V einschließt.
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Nur
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
halber sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in der
Beschreibungseinleitung verwendete Formulierung „Faltenbalg" in einer einfachsten
Ausführungsweise
dem in 1 dargestellten Federelement 1 entspricht,
das ein mit einem Medium befüllbares
Volumen umschließt.
Wie die weiteren Ausführungsbeispiele
zeigen werden, setzen sich die dort gezeigten Faltenbalge aus einer
Vielzahl des in 1 gezeigten Federelementes 1 zusammen.
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Beidseitig
schließt
das torusförmig
ausgebildete Federelement 1 fluiddicht und einstückig an
Befestigungsflansche 2, 3 an, die gemeinsam mit
dem Federelement 1 das innen liegende Volumen V fluiddicht
abschließen,
siehe hierzu auch die Querschnittsbilddarstellung in 1b.
Der Befestigungsflansch 2 sieht neben geeignet ausgebildeten
Befestigungsvertiefungen 4 wenigstens eine Durchgangsöffnung 5 vor, über die
ein Medium, vorzugsweise Druckluft, in das innen liegende Volumen
V, das von dem Federelement 1 sowie beiden Befestigungsflanschen 2, 3 fluiddicht
eingeschlossen wird, druckbeaufschlagt einfüllbar ist. Selbstverständlich ist
es möglich,
den in 1a, b dargestellten Linearantrieb auch
mit einem flüssigen
Medium zu befüllen.
Bei geeigneter druckbeaufschlagter Befüllung durch die Öffnung 5 werden
die Befestigungsflansche 2, 3 längs der
in 1b eingetragenen Linearachse A in entgegengesetzt
orientierten Raumrichtungen ausgelenkt. Wird einer der beiden Befestigungsflansche 2, 3 beispielsweise
an ein festes Gegenlager montiert, das räumlich stationär ist, so
führt eine
Befüllung des
Volumens V zu einer entsprechend linear gerichteten Distanzierung
des jeweils gegenüber
liegenden Befestigungsflansches mit einem daran befestigten Anlagenteil.
Wird nach entsprechender Auslenkung das mit dem Medium befüllte Volumen
V durch die entsprechende Öffnung 5 entleert,
so erfolgt aufgrund der Eigenelastizität und der damit verbundenen
Rückstellkraft
des Federelementes 1 eine lineare Rückführung des jeweils ausgelenkten
Befestigungsflansches.
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Form
und Größe des in 1 einstückig dargestellten
Linearantriebes lassen sich in Abhängigkeit der jeweiligen Spezifikation
aufgrund vorhandener Umgebungsperipherien beliebig im Rahmen eines
CAD-Datensatzes festlegen. Nach entsprechender Konfektionierung
des Linearantriebes lässt
sich dieser einstückig
im Rahmen eines generativen Fertigungsverfahrens fertigen.
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In 2a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
für einen
einfach wirkenden Linearantrieb in perspektivischer Darstellung
gezeigt. 2b zeigt eine diesbezügliche offene
Querschnittsdarstellung. Der in den 2a und 2b dargestellte Linearantrieb verfügt gleichsam
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 über ein
Ausdehnungselement 1, das sich aus einer Vielzahl einzelner
Federelemente gemäß dem Ausführungsbeispiel
in 1, siehe Bezugszeichen 1, zusammensetzt
und gleichsam die Gestalt eines Faltenbalges annimmt, der gemäß Längsschnittdarstellung
in 2b über einen wellig ausgebildeten Wandverlauf
verfügt.
Der als Ausdehnungselement dienende Faltenbalg 1 schließt einseitig gasdicht
mit einem unteren Befestigungsflansch 3 ab, der zur weiteren
Befestigung an einer nicht weiter dargestellten Anlagenkomponente
einen geeignet ausgebildeten Befestigungssteg 3' vorsieht. Längs der
Linearachse A zum Befestigungsflansch 3 gegenüberliegend
ist einstückig
mit dem Faltenbalg 1 ein weiterer Befestigungsflansch 2 verbunden,
der wenigstens eine Öffnung 5 vorsieht, über die
das von dem Faltenbalg 1 eingeschlossene Volumen V mit
einem entsprechenden Arbeitsmedium befüllbar ist. Ferner ist am Befestigungsflansch 2 ein
Rahmenelement 6 angelenkt, das den Faltenbalg 1 berührungslos
zumindest teilweise umfasst und mit einem unteren Rahmenelementende 6' den stegartigen
Fortsatz 3' des
Befestigungsflansches 3 linear längsbeweglich gleitend umfasst.
Wird das von dem Faltenbalg 1 umfasste innere Volumen V
mit einem Arbeitsmedium, beispielsweise mittels Druckluft, befüllt, so
dehnt sich der Faltenbalg 1 längs zur Linearachse A aus,
wodurch die Befestigungsflansche 2, 3 voneinander
beabstandet werden. Die strenge Linearführung beider Befestigungsflansche 2, 3 wird überdies
durch das steif ausgebildete Rahmenelement 6 unterstützt, das
linearbeweglich längs
der Seitenflanken 3'' des stegartig ausgebildeten
Fortsatzes 3' des
Befestigungsflansches 3 geführt ist. Gleichsam dem Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf 1 vermag auch das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
nach entsprechender Entleerung des von dem Faltenbalg 1 eingeschlossenen
Volumens V aufgrund der dem Faltenbalg 1 inne wohnende
Rückstellkraft
in seine Ausgangsstellung selbststätig überzuführen. Insbesondere der Längsschnittdarstellung
in 2b ist zu entnehmen, dass der gesamte
Linearantrieb aus einstückig
zusammenhängenden
Komponentenabschnitten gebildet ist, die im Wege eines generativen Fertigungsverfahrens
herstellbar sind.
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Im
Unterschied zu den einfach wirkend arbeitenden Linearantrieben gemäß der Ausführungsbeispiele
in den 1 und 2 ist in 3a und
b ein doppelt wirkender Linearantrieb dargestellt. In der Bilddarstellung
gemäß 3a ist eine dazugehörige Längsschnittdarstellung, in 3b eine entsprechende perspektivische
Gesamtdarstellung des doppelt wirkend arbeitenden Linearantriebes
gezeigt. In diesem Falle sind zwei Faltenbalge 1, 1' längs einer gemeinsamen
Linearachse A ausgerichtet und an ihren sich unmittelbar gegenüberliegenden
Enden mit einem gemeinsamen, so genannten Kraftübertragungselement 7 fluiddicht
verbunden. Mit ihren jeweils zum Kraftübertragungselement 7 abgewandten Endbereichen
sind die Faltenbalge 1, 1' jeweils mit einem Befestigungsflansch 2, 3 einstückig verbunden,
wobei beide Faltenbalge 1, 1' durch jeweils eine Verbindungsöffnung 5, 5' getrennt voneinander
mit einem fluidischen Arbeitsmedium, vorzugsweise Druckluft, befüllbar bzw.
entleerbar sind. Beide Befestigungsflansche 2, 3 sind
ihrerseits über
einen Rahmen 6 miteinander verbunden, gegenüber dem das
Kraftübertragungselement 7 längs zur
Linearachse A linearbeweglich geführt ist. So liegt ein mit dem
Kraftübertragungselement 7 verbundenes
Rahmenteil 7' jeweils
linear gleitend an den mit den Befestigungsflanschen 2, 3 verbundenen
Linearflächen 2' und 3' gleitend auf.
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Es
sei beispielsweise angenommen, dass der in 3 dargestellte
Linearantrieb über
das fest mit dem Kraftübertragungselement 7 verbundene Rahmenteil 7' an einem stationären Gegenlager
befestigt ist. In diesem Fall können
durch wechselseitiges und taktweises Entleeren bzw. Befüllen der
Faltenbalge 1, 1' die
Befestigungsflansche 2, 3 längs zur Linearachse A in entgegen
gesetzte Richtungen kontrolliert bewegt werden. So wird stets nur
ein Faltenbalg mit Druckluft beaufschlagt, um den Linearantrieb
an eine Endposition zu verfahren. Will man von dort den Linearantrieb
in die jeweils längs
der Linearachse gegenüber
liegende Endposition überführen, so
wird der entsprechend befüllte
Faltenbalg drucklos geschaltet und der jeweils gegenüber liegende Faltenbalg
mit Druckluft beaufschlagt. Werden beide Faltenbalge drucklos geschaltet,
so werden die Faltenbalge aufgrund der ihnen innewohnenden Verformungskräfte in ihre
ursprüngliche
Position zurückkehren,
in der der Linearantrieb bei der Fertigung positioniert worden ist.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 4 zeigt einen
Längsschnitt
durch einen Linearantrieb gleichsam jenem, der in 3 dargestellt
ist, jedoch erweitert durch einen senkrecht zur Linearachse A wirkenden
dritten Faltenbalg 1'', der eine Linearbewegung längs einer
orthogonal zur Linearachse A orientierten Linearachse B ermöglicht.
Um Wiederholungen zu vermeiden, werden verglichen zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 bereits
erklärte
und gleich funktionierende Bauteile mit den entsprechend eingeführten Bezugszeichen
versehen. Fest mit dem Kraftübertragungselement 7 ist
ein weiterer Faltenbalg 1'' verbunden,
der sich längs
einer zur Linearachse A orthogonal orientierten Linearachse B auszudehnen vermag. Über eine
Durchgangsöffnung 5'' ist der Faltenbalg 1'' mit einem entsprechenden Arbeitsmedium,
vorzugsweise Druckluft, zu befüllen,
wodurch ein einseitig mit dem Faltenbalg 1'' verbundener
Befestigungsflansch 2'' längs zur
Linearachse B auslenkbar ist.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 4 zeigt die
beliebige Kombinierbarkeit und letztlich Ausführbarkeit eines im Wege eines
generativen Fertigungsverfahrens herstellbaren Linearantriebes,
der in Abhängigkeit
von nutzerseitigen Spezifikationen individuell konzipierbar ist.
Gerade in der konstruktiv beliebigen Variierbarkeit und Skalierbarkeit
derartiger Linearantriebe ist der erfindungsgemäße Nutzen zu sehen, zumal durch
leicht und ohne großen
Kostenaufwand durchzuführende
Modifikationen am CAD-Datensatz eine Neubeschreibung eines konstruktiv
auszuführenden
Linearantriebes möglich
ist, die unmittelbar der Herstellung eines dreidimensional ausgebildeten
Linearantriebes unter Nutzung eines generativen Fertigungsverfahrens
zugrunde gelegt werden kann.
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Die
erfindungsgemäßen Linearantriebssysteme
können
somit schnell und ohne jede Montage, angepasst an die jeweilige
Aufgabe und den nutzerseitigen Rahmenbedingungen direkt aus dem CAD-System
hergestellt werden. Hierdurch sind die für die Herstellung erforderlichen
Gesamtkosten verglichen zu den marktüblichen Systemen durchaus konkurrenzfähig. Hinzu
kommt, dass durch die entsprechende stufenlose Skalierbarkeit hinsichtlich
der Größe eines
Linearantriebes ein gewichtsoptimiertes System geschaffen werden
kann. Durch entsprechende Materialwahl ist es überdies möglich, Linearantriebe in aggressiven
Umgebungen oder mit aggressiven Betriebsmedien einzusetzen sowie
aufgrund der Möglichkeit
einer vollständigen
Autoklavierbarkeit den Einsatz in Reinräumen oder medizinischen Sterilräumen zu
schaffen. Gerade bei speziellen Anwendungen mit kleinen Stückzahlen
bieten sich die erfindungsgemäß herstellbaren
Linearantriebe an, zumal diese mit geringem Aufwand und Kosten herstellbar
sind.
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- 1,
1', 1''
- Faltenbalg,
Federelement
- 2,
3
- Befestigungsflansch
- 3'
- Stegartiger
Fortsatz
- 3''
- Seitenflanke
- 4
- Befestigungsöffnungen
- 5
- Zuleitung
- 6
- Rahmen
- 6'
- Rahmenelementende
- 7
- Kraftübertragungselement
- V
- Volumen