DE102009014813B4

DE102009014813B4 - Linearantrieb

Info

Publication number: DE102009014813B4
Application number: DE200910014813
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kees; Harald Röhrig
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: DE102009014813A1

Abstract

Linearantrieb, mit einem ein linear bewegbares Abtriebselement (12) aufnehmenden Gehäuserohr (3) und zwei stirnseitig daran angeordneten Abschlussdeckeln (7, 8), die durch wenigstens zwei sich entlang des Gehäuserohrs (3) erstreckende und bezüglich dem Gehäuserohr (3) separat ausgebildete, stangenförmige Zuganker (28) mit den beiden Stirnflächen (26) des Gehäuserohrs (3) verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussdeckel (7, 8) durch je eine an der dem Gehäuserohr (3) axial abgewandten Außenseite angesetzte metallische Stützplatte (32, 33) an das Gehäuserohr (3) angepresst und zugleich axial abgestützt werden, wobei die Anpresskraft von den an den Stützplatten (32, 33) angreifenden Zugankern (28) geliefert wird, die gemeinsam mit den Stützplatten (32, 33) ein rahmenförmiges Spann- und Stützskelett (27) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb, mit einem ein linear bewegbares Abtriebselement aufnehmenden Gehäuserohr und zwei stirnseitig daran angeordneten Abschlussdeckeln, die durch wenigstens zwei sich entlang des Gehäuserohrs erstreckende und bezüglich dem Gehäuserohr separat ausgebildete, stangenförmige Zuganker mit den beiden Stirnflächen des Gehäuserohrs verspannt sind.
Ein aus der EP 0 701 065 A2 bekannter Linearantrieb dieser Art wird durch Fluidkraft betätigt und enthält ein Gehäuserohr, das durch stirnseitig angesetzte Abschlussdeckel verschlossen ist. Einer der Abschlussdeckel ist von einer dem Kraftabgriff ermöglichenden Kolbenstange durchsetzt. Beide Abschlussdeckel bestehen aus Metall und sind durch sich neben dem Gehäuserohr erstreckende Zuganker mit der Stirnfläche des Gehäuserohrs verspannt. In den Abschlussdeckeln verlaufen Fluidkanäle, die die Einspeisung und Abfuhr des für die Betätigung genutzten Druckmediums ermöglichen. Die Verwendung eines metallischen Werkstoffes garantiert eine hohe Festigkeit und gewährleistet eine sichere Abstützung des in der Endlage aufprallenden, an der Kolbenstange befestigten Kolbens. Die Herstellung der Fluidkanäle ist allerdings sehr aufwändig.
Aus der US 4,312,264 ist ein fluidbetätigter Linearantrieb bekannt, bei dem stirnseitig in ein Gehäuserohr Abschlussdeckel eingesteckt sind, die mit jeweils einer Endplatte verschraubt sind, die stirnseitig an das Gehäuserohr angesetzt und mit dem Gehäuserohr verschraubt ist. Damit hier die Abschlussdeckel den Endaufprall des Kolbens abfangen können, muss das Gehäuserohr zwingend aus Metall bestehen, da andernfalls die erforderliche Gewindefestigkeit für die zur Befestigung der Endplatten genutzten Befestigungsschrauben nicht gewährleistet werden kann.
Bei einem aus der US 3,605,553 bekannten Linearantrieb sind die Abschlussdeckel nach Art von Stopfen in das Gehäuserohr eingesteckt und werden darin durch federnde Metallringe gehalten. Plattenförmige Abdeckelemente, die mit den Abschlussdeckeln verschraubt sind, schließen das Gehäuserohr stirnseitig ab.
Bei einem in der EP 0 837 248 B2 offenbarten Linearantrieb ist das Gehäuserohr durch stirnseitig angesetzte, aus Metall bestehende Abschlussdeckel verschlossen. Die metallischen Abschlussdeckel stützen sich zur Übertragung der sie fixierenden Spannkraft direkt an der Stirnfläche des Gehäuserohres ab. Zur Bildung von Fluidkanälen ist in jeden der metallischen Abschlussdeckel ein aus Kunststoffmaterial bestehender Einsatz eingesetzt.
Schließlich beschreibt die DE 35 34 000 C2 einen fluidbetätigten Linearantrieb, bei dem an das Gehäuserohr außen längs verlaufende Profilschienen angeformt sind, mit denen stirnseitig angesetzte Abschlussdeckel verschraubt sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach herstellbaren und dennoch über eine hohe Stabilität verfügenden Linearantrieb zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Abschlussdeckel durch je eine an der dem Gehäuserohr axial abgewandten Außenseite angesetzte metallische Stützplatte an das Gehäuserohr angepresst und zugleich axial abgestützt werden, wobei die Anpresskraft von den an den Stützplatten angreifenden Zugankern geliefert wird, die gemeinsam mit den Stützplatten rahmenförmiges Spann- und Stützskelett bilden.
Somit können die Abschlussdeckel sehr gewichtsparend und mit geringer Wandstärke ausgeführt werden. Auch ihre Festigkeit spielt eine nur untergeordnete Rolle. Jedem Abschlussdeckel ist eine metallische Stützplatte vorgelagert, die den Abschlussdeckel stirnseitig an das Gehäuserohr anpresst und außerdem axial abstützt, so dass selbst harte Stöße, die ein auf dem Abschlussdeckel aufprallendes Abtriebselement verursacht, keine Beschädigungen an dem Abschlussdeckel hervorrufen können. In vorteilhafter Weise bleibt dabei auch das Gehäuserohr von den auftretenden Belastungen entkoppelt, weil die auf die Stützplatte einwirkenden Anpresskräfte von einem rahmenartig in sich geschlossenen Spann- und Stützskelett aufgebracht werden, das außer den Stützplatten auch noch mehrere sich längs des Gehäuserohres erstreckende und eine Verbindung zwischen den beiderseitigen Stützplatten herstellende Zuganker beinhaltet. Insgesamt bietet sich somit die Möglichkeit, die Struktur des Linearantriebes funktionell aufzuteilen, wobei man zu Gunsten einer einfacheren Herstellung und Gewichtsersparnis auf kostengünstige Bauteile mit geringer Wandstärke zurückgreifen kann, die durch das zweckmäßigerweise insgesamt aus Metall bestehende Spann- und Stützskelett stabilisiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Stützplatte kann eine mittige Durchbrechung aufweisen und insgesamt ringförmig ausgebildet sein. Insbesondere verfügt sie über einen ringförmigen Stützabschnitt, dessen Hauptzweck die axiale Abstützung des zugeordneten Abschlussdeckels ist, und außerdem über mehrere von dem Stützabschnitt nach radial außen abstehende, insbesondere einstückig angeformte Befestigungsohren, an denen die Zuganker zur Aufbringung der Anpresskraft angreifen.
Die Ringform der Stützplatte bewirkt eine Materialeinsparung ohne nennenswerte Reduktion der Abstützfunktionalität. Außerdem ermöglicht eine ringförmige Stützplatte den Durchgriff einer eventuell vorhandenen Kolbenstange des Linearantriebes.
Mindestens eine Stützplatte kann ein insbesondere integraler Bestandteil eines Stützkörpers sein, der außer der Stützplatte auch noch eine insbesondere zentral angeordnete und axial entgegengesetzt zum Gehäuserohr wegragende metallische Stützhülse aufweist, die zur radialen Abstützung des zugeordneten Abschlussdeckels genutzt werden kann. Stützplatte und Stützhülse können ursprünglich separate Körper sein, die durch Laserschweißen oder einen sonstigen stoffschlüssigen Fügeprozess fest miteinander verbunden sind.
Es empfiehlt sich, den Abschlussdeckel mit einer bevorzugt dünnwandigen Wandplatte auszustatten, die sandwichartig axial zwischen dem Gehäuserohr und der Stützplatte zu liegen kommt und die von den Zugankern durchgriffen wird, ohne dass die Zuganker an der Wandplatte selbst angreifen. Im Übrigen gilt für die Erfindung allgemein, dass die Zuganker zweckmäßigerweise nicht an den Abschlussdeckeln angreifen, sondern nur mittelbar, über die Stützplatten, auf die Abschlussdeckel einwirken.
Insbesondere bei einem mit einer Kolbenstange ausgestatteten Linearantrieb ist es von Vorteil, wenn der Abschlussdeckel einen von der Wandplatte wegragenden hülsenförmigen Fortsatz aufweist, der zur Lagerung und Führung der Kolbenstange dienende Lagermittel aufnimmt. Dieser hülsenförmige Fortsatz kann trotz des Umstandes, dass er einer hohen Querbelastung unterliegt, aus relativ dünnwandigem Kunststoffmaterial hergestellt werden, wenn er in die zweckmäßigerweise vorhandene Stützhülse des auch die Stützplatte aufweisenden Stützkörpers eintaucht und sich an deren Innenumfang radial abstützt. Der Stützkörper sorgt folglich auf für eine zusätzliche Stabilität der Lagerung einer Kolbenstange.
Zur Fixierung der Stützplatte kommen zweckmäßigerweise als Bestandteile der Zuganker ausgebildete Befestigungselemente zum Einsatz, die mit sich längs des Gehäuserohres erstreckenden Zugankerstäben der Zuganker verschraubt werden können, so dass durch Wahl eines geeigneten Anzugsmoments die Anpresskraft nach Bedarf eingestellt werden kann. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung der Befestigungselemente als Befestigungsschrauben mit je einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft, wobei der Schraubenkopf auf die Stützplatte wirkt und der Gewindeschaft stirnseitig in den zugeordneten Zugankerstab eingeschraubt ist.
Vorzugsweise werden rohrförmige Zugankerstäbe eingesetzt, die gegenüber einem Vollmaterial eine Gewichtseinsparung bewirken und sich aus Meterware in der gewünschten Länge zuschneiden lassen, ohne dass anschließend die Notwendigkeit bestünde, eine nachträgliche Bohrung zur Aufnahme des Gewindeschaftes der Befestigungsschrauben einzubringen. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Verwendung von sogenannten selbstschneidenden Befestigungsschrauben, die sich beim Einschrauben in den Zugankerstab in dessen Innenumfang einschneiden. Bevorzugt kommen am Außenumfang profilierte Zugankerstäbe zum Einsatz, sodass man auch von Profilzugrohren sprechen kann.
Die Zugankerstäbe sind zweckmäßigerweise in die Wandung des Gehäuserohres eingebettet, so dass der Bereich um das Gehäuserohr herum frei und für sonstige Zwecke nutzbar bleibt. Zweckmäßigerweise ist die Wandung des Gehäuserohrs mit axial durchgehenden Aufnahmekanälen versehen, in die jeweils ein Zugankerstab axial eingesteckt ist.
Die Anbringung der Befestigungsschrauben wird durch den Umstand vereinfacht, dass die Zugankerstäbe verdrehgesichert in der Wandung des Gehäuserohrs aufgenommen sind. Zweckmäßigerweise verfügen sie über mindestens eine und zweckmäßigerweise über mehrere über den Außenumfang verteilte, axial durchgehende Längsnuten, in die jeweils ein integraler Verdrehsicherungssteg der Wandung des Gehäuserohres eingreifen kann. Auch durch anderweitige externe Profilierung der Zugankerstäbe kann deren Verdrehsicherung erreicht werden.
In einer möglichen Standardausführung sind vier Zuganker vorhanden, die derart in der Umfangsrichtung des Gehäuserohres verteilt angeordnet sind, dass sie in den Ecken eines gedachten Quadrates zu liegen kommen. Prinzipiell wird allerdings auch eine geringere Anzahl von Zugankern ausreichend sein, wobei allerdings als Minimum zwei Zuganker vorhanden sein sollten, die sich dann zweckmäßigerweise bezüglich der Mittelachse des Gehäuserohres diametral gegenüberliegen. Es ist insgesamt zweckmäßig, wenn die vorhandenen Zuganker in einer regelmäßigen Verteilung um das Zentrum des Gehäuserohres herum angeordnet sind.
Die zur Befestigung einer jeweiligen Stützplatte genutzten Befestigungsschrauben können zusätzlich mit einer von außen her zugänglichen Befestigungsschnittstelle ausgestattet sein, um den Anwendern eine Schnittstellenanordnung zur Verfügung zu stellen, die eine externe Befestigung des Linearantriebes ermöglicht. Sind weniger als vier Zuganker vorhanden, sollen aber dennoch vier Befestigungsschnittstellen zur Verfügung gestellt werden, besteht die Möglichkeit, eine oder mehrere mit einer Befestigungsschnittstelle ausgestattete Befestigungsschrauben ohne Mitwirkung eines Zugankerstabes am Linearantrieb zu fixieren. Solche Befestigungsschrauben können beispielsweise direkt in ein Gewinde der Stützplatte eingeschraubt werden oder in ein separates Innengewindebauteil, das in die Wandung des Gehäuserohrs eingesetzt ist und beispielsweise die Form eines kurzen Rohrstückes aufweist.
Es ist des weiteren zweckmäßig, wenn auf einen oder beide Abschlussdeckel von der dem Gehäuserohr entgegengesetzten axialen Seite her ein bevorzugt haubenförmig gestaltetes Abdeckelement aufgesetzt ist, das die Stützplatte überdeckt und vorzugsweise auch die zur Fixierung der Zuganker genutzten Befestigungselemente abdeckt. Zur Fixierung des Abdeckelementes werden bei einer zweckmäßigen Bauform unmittelbar die zugeordneten Befestigungselemente verwendet, die somit eine Doppelfunktion haben, zum einen zum Verspannen der Stützplatte mit den Zugankern und zum anderen zum Festhalten des Abdeckelementes.
Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Abschlussdeckel gewichtssparend und zu Gunsten einer einfachen Herstellbarkeit wenigstens zum Teil und vorzugsweise in ihrer Gesamtheit aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, ohne dass dies zu Lasten der Stabilität und Festigkeit des Linearantriebes ginge. Die Verwendung eines Kunststoffmaterials zur Herstellung der Abschlussdeckel ermöglicht rationelle Fertigungsverfahren und gestattet die Realisierung selbst komplexer Strukturen mit relativ geringem Aufwand. Zwar verfügt Kunststoffmaterial in der Regel über eine geringere Festigkeit als Metall. Diesem Umstand wird jedoch dadurch begegnet, dass mittels der vorgelagerten metallischen Stützplatte eine axiale Abstützung des Abschlussdeckels erfolgt.
Bei einer besonders kostengünstigen und gewichtssparenden Bauart ist das Gehäuserohr aus Kunststoffmaterial gefertigt. Es kann sich prinzipiell aber auch um ein Mehrkomponentenbauteil handeln und selbst eine Realisierung aus Metall, insbesondere Leichtmetall, ist denkbar. Bei einer Metallvariante ergibt sich der Vorteil, dass auf Grund des stabilisierenden Spann- und Stützskelettes auf eine sehr dünnwandige und daher gewichtssparende Struktur zurückgegriffen werden kann.
Die Zugankerstäbe bestehen zweckmäßigerweise, wie auch die gegebenenfalls vorhandenen Befestigungselemente, aus Metall. In diesem Fall handelt es sich bei dem Spann- und Stützskelett insgesamt um ein Metallskelett.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Linearantriebes eignet sich vor allem für mit Fluidkraft betriebene Bauformen, wenngleich die vorteilhaften Aspekte auch bei elektrischen Linearantrieben oder kombiniert elektrisch-fluidischen Linearantrieben ausgeprägt sind. Für den externen Kraftabgriff kann das Abtriebselement mit einer mindestens einen der Abschlussdeckel durchsetzenden Abtriebsstange verbunden sein, wenngleich auch andere Arten der Kraftübertragung nach außen möglich sind, beispielsweise unter Verwendung eines einen Längsschlitz des Gehäuserohres durchsetzenden Mitnehmers oder eines außen am Gehäuserohr angeordneten, berührungslos durch Magnetkraft mit dem Abtriebselement gekoppelten Kraftabgriffselementes.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen Linearantriebes in einer durch Fluidkraft betätigbaren Bauart,
2 den Linearantrieb aus 1 in vergrößertem Maßstab, wobei gestrichelt ein integriertes rahmenförmiges Spann- und Stützskelett ersichtlich ist,
3 das in dem Linearantrieb der 1 und 2 enthaltene Spann- und Stützskelett in einer Einzeldarstellung,
4 einen Längsschnitt durch den Linearantrieb gemäß Schnittlinie IV-IV aus 2,
5 einen Querschnitt durch den Linearantrieb im Fügebereich zwischen dem Gehäuserohr und einem Abschlussdeckel gemäß Schnittlinie V-V aus 2, allerdings ohne Abbildung der im Innern des Gehäuserohres enthaltenen Komponenten,
6 im Längsschnitt einen Ausschnitt des Linearantriebes gemäß Schnittlinie VI-VI aus 5,
7 eine Explosionsdarstellung eines Endabschnittes des Linearantriebes, und
8 den Endabschnitt eines modifizierten Spann- und Stützskeletts.
Der in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Linearantrieb ist exemplarisch zur Betätigung mittels eines fluidischen Druckmediums ausgebildet, wobei allerdings die weiteren Ausführungen in entsprechender Weise auch für Linearantriebe anderer Antriebskonzepte gelten.
Der Linearantrieb 1 verfügt über eine längliche Gestalt mit einer Längsachse 2 und enthält ein Gehäuse 10 mit einem sich in Achsrichtung der Längsachse 2 erstreckendes Gehäuserohr 3, an das im Bereich einer ersten Stirnseite 5 ein erster Abschlussdeckel 7 und im Bereich einer axial entgegengesetzten zweiten Stirnseite 6 ein zweiter Abschlussdeckel 8 angesetzt ist. Gemeinsam mit den beiden Abschlussdeckeln 7, 8 umgrenzt das Gehäuserohr 3 einen zylindrisch und insbesondere kreiszylindrisch konturierten Gehäuseinnenraum 4, in dem ein exemplarisch als Kolben ausgebildetes Abtriebselement 12 linear verschiebbar angeordnet ist.
Das Abtriebselement 12 ist Bestandteil einer insgesamt mit Bezugsziffer 13 bezeichneten Abtriebseinheit, die unter anderem auch noch eine an dem Abtriebselement 12 befestigte Abtriebsstange 14 aufweist, die den ersten Abschlussdeckel 7 unter Abdichtung gleitverschieblich durchsetzt, so dass außerhalb des Gehäuses 10 ein Kraftabgriff möglich ist.
Das Abtriebselement 12 liegt unter Abdichtung gleitverschieblich an der als Lauffläche ausgebildeten Innenfläche des Gehäuserohres 3 an und unterteilt den Gehäuseinnenraum 4 in eine erste und zweite Arbeitskammer 15, 16, in die jeweils ein den zugeordneten Abschlussdeckel 7, 8 durchsetzender Steuerkanal 17, 18 einmündet. Der mit der ersten Arbeitskammer 15 kommunizierende erste Steuerkanal 17 führt zu einer außen am Gehäuse des Linearantriebes 1 angeordneten ersten Anschlussöffnung 22, der mit der zweiten Arbeitkammer 16 kommunizierende zweite Steuerkanal 18 in entsprechender Weise zu einer zweiten Anschlussöffnung 23. An jede Anschlussöffnung kann eine Fluidleitung angeschlossen werden, so dass die beiden Arbeitkammern 15, 16 derart gesteuert mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbar sind, dass sich das Abtriebselement 12 und mithin die gesamte Abtriebseinheit 13 axial in der einen oder anderen Richtung bewegt. Diese Bewegung kann außerhalb des Gehäuses an der Abtriebsstange 14 abgegriffen werden.
Wie aus 4 hervorgeht, sind die Abschlussdeckel 7, 8 an ihrer dem Gehäuserohr 3 zugewandten axialen Innenseite abgestuft und tauchen ein Stück weit in den Innenraum des Gehäuserohrs ein, wobei ihnen zugeordnete Dichtungsmittel 24 sowohl am jeweiligen Abschlussdeckel 7, 8 als auch am Gehäuserohr 3 anliegen, so dass der Gehäuseinnenraum 4 zur Umgebung hin abgedichtet ist.
Die Abschlussdeckel 7, 8 enthalten eine Wandplatte 25, deren Außenkontur zumindest im Wesentlichen derjenigen des Gehäuserohrs 3 entspricht, so dass sie beim Ausführungsbeispiel im Wesentlichen quadratisch ist. Mit dieser Wandplatte 25, deren Ebene rechtwinkelig zu der Längsachse 2 verläuft, liegt jeder Abschlussdeckel 7, 8 flächig an der zugewandten Stirnfläche 26 des Gehäuserohres 3 an. Durch ein vorzugsweise insgesamt aus Metall bestehendes rahmenförmiges Spann- und Stützskelett 27 werden die Abschlussdeckel 7, 8 an die zugeordnete Stirnfläche 26 des Gehäuserohres 3 angepresst.
Das Spann- und Stützskelett 27 besteht beim Ausführungsbeispiel aus zwei sich entlang des Gehäuserohres 3 erstreckenden stangenförmigen Zugankern 28, einer dem ersten Abschlussdeckel 7 zugeordneten ersten Stützplatte 32 sowie einer dem zweiten Abschlussdeckel 8 zugeordneten zweiten Stützplatte 33. Die Zug-anker 28 bestehen jeweils aus einem Zugankerstab 28a und Befestigungselementen 34 zur Verbindung der Zuganker 28 mit den Stützplatten 32, 33.
Jede Stützplatte ist einem der Abschlussdeckel 7, 8 auf der dem Gehäuserohr 3 entgegengesetzten axialen Außenseite vorgelagert und liegt großflächig am zugeordneten Abschlussdeckel 7, 8 an, insbesondere an der jeweiligen Wandplatte 25. Durch die Zuganker 28 werden die Stützplatten 32, 33 fest gegen die Abschlussdeckel 7, 8 gespannt und diese dadurch gegen die jeweils zugewandte Stirnfläche 26 des Gehäuserohrs 3.
Die sich aus den Stützplatten 32, 33 und Zugankern 28 ergebende rahmenförmige Struktur des Spann- und Stützskeletts 27 ist aus 3 gut ersichtlich.
Die Stützplatten 32, 33 dienen nicht nur der Fixierung der Abschlussdeckel 7, 8, sondern auch zu deren axialer Abstützung gegen den im Gehäuseinnenraum 4 herrschenden Innendruck und insbesondere gegen mechanische Einwirkungen durch das bei Erreichen seiner Hubendlage eventuell an der axialen Innenseite auf einen Abschlussdeckel 7, 8 aufprallende Abtriebselement 12. Die Stützplatten 32, 33 und vorzugsweise auch die Zuganker 28 bestehen aus Metall, insbesondere aus Stahl. Dadurch verfügen sie über eine sehr hohe Festigkeit. Da die Abschlussdeckel 7, 8 von den Stützplatten 32, 33 abgestützt werden, können sie zumindest teilweise und vorzugsweise in ihrer Gesamtheit kostengünstig aus einem Kunststoffmaterial bestehen, das bei der Herstellung leicht formbar ist und die Möglichkeit bietet, selbst komplexe Verläufe der Steuerkanäle 17, 18 relativ einfach zu integrieren. Denkbar wäre auch eine Realisierung aus einem insbesondere dünnen Metall oder aus Keramikmaterial oder aus einem Verbund aus unterschiedlichen Materialien. In Bezug auf den stirnseitigen Abschluss des Gehäuserohrs 3 findet praktisch eine funktionelle Aufteilung statt, wobei die Abschlussdeckel 7, 8 für das Verschließen und die Bereitstellung der Steuerkanäle 17, 18 verantwortlich sind und die Stützplatten 32, 33 für die notwenige Festigkeit.
Die Zugankerstäbe 28a sind bezüglich dem Gehäuserohr 3 als gesonderte Bauteile ausgeführt. Sie könnten prinzipiell entlang des Außenumfanges des Gehäuserohres 3 verteilt sein, jedoch empfiehlt sich die beim Ausführungsbeispiel verwirklichte Integration in die Wandung 35 des Gehäuserohrs 3. Wie man insbesondere den 5 und 6 entnehmen kann, verfügt das Gehäuserohr 3 in den vier Eckbereichen seines außen bevorzugt quadratischen Querschnittes über je einen axial zu beiden Stirnflächen 26 ausmündenden Aufnahmekanal 36, der über die gesamte Rohrlänge radial ringsum geschlossen ist und sich zur Aufnahme jeweils eines Zugankerstabes 28a eignet.
Beim Ausführungsbeispiel sind zwei sich bezüglich der Längsachse 2 diametral gegenüberliegende Aufnahmekanäle 36 zur Aufnahme je eines Zugankerstabes 28a genutzt. Der betreffende Zugankerstab 28a ist bei der Montage von einer Stirnseite her in den betreffenden Aufnahmekanal 36 eingesteckt und hat eine dem Gehäuserohr 3 entsprechende Länge, so dass er bündig mit den beiden Stirnflächen 26 abschließt.
Die schon erwähnten Befestigungselemente 34 der Zuganker 28 sind vorzugsweise als Befestigungsschrauben 34a ausgebildet, die sich mit ihrem Schraubenkopf 37 an der nach axial außen orientierten äußeren Plattenfläche 38 der Stützplatte 32, 33 abstützen und die mit ihrem Gewindeschaft 42 axial miteinander fluchtende Befestigungslöcher 43, 44 der Stützplatte 32, 33 und der Wandplatte 25 durchsetzen und stirnseitig in den zugeordneten Zugankerstab 28a eingeschraubt sind.
Die Gewindeschäfte 42 sind zweckmäßigerweise mit einem selbstschneidenden Außengewinde ausgestattet und schneiden sich beim Eindrehen in einen Zugankerstab 28a ihr zugehöriges Innengewinde selbst ein. In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, wenn die Zugankerstäbe 28a wie beim Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildet sind und dadurch eine Durchgangsbohrung aufweisen, die das leichte Einschneiden des Gewindeschaftes 42 begünstigt. Man kann sie somit auch als Zugrohre bezeichnen.
Damit sich die Zugankerstäbe 28a beim Eindrehen einer Befestigungsschraube 34a innerhalb des zugeordneten Aufnahmekanals 36 nicht verdrehen, sind sie zweckmäßigerweise verdrehgesichert. Exemplarisch wird dies einfach dadurch erreicht, dass jeder Zugankerstab 28a an seinem Außenumfang mehrere in der Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete und linear längs verlaufende Längsnuten 45 aufweist, in die jeweils ein einstückig mit der Wandung 35 ausgebildeter Verdrehsicherungssteg 46 des Gehäuserohrs 3 formschlüssig eingreift. Beim Ausführungsbeispiel sind über den Umfang jedes Zugankerstabes 28a verteilt vier Paarungen bestehend aus miteinander kooperierenden Längsnuten 45 und Verdrehsicherungsstegen 46 vorhanden. Die Längsnuten 45 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Zugankerstäbe 28a und die Verdrehsicherungsstege 46 erstrecken sich zweckmäßigerweise über die gesamte Länge des jeweils zugeordneten Aufnahmekanals 36.
Die Verdrehsicherungsstege 46 können sehr einfach ausgebildet werden, wenn das Gehäuserohr 3 durch Strangpressen hergestellt wird. Zur Gewichtseinsparung empfiehlt sich hierbei eine Herstellung des Gehäuserohres 3 aus einem Kunststoffmaterial. Denkbar wäre jedoch auch eine Metallausführung, insbesondere bestehend aus Leichtmetall, oder ein Mehrkomponenten-Gehäuserohr 3, das sich aus verschiedenen Materialien zusammensetzt.
Die Verdrehsicherung kann auch durch andere Profilierungen der Zugankerstäbe 28a hervorgerufen werden. Sind sie rohrförmig ausgebildet, lassen sie sich als Profilzugrohre bezeichnen.
Jeder Stützplatte 32, 33 sind beim Ausführungsbeispiel außer den beiden schon erwähnten Befestigungsschrauben 34a noch zwei weitere Befestigungsschrauben 34b zugeordnet. Diese können prinzipiell auch zur Verbindung eines Zugankers 28 mit einer Stützplatte 32, 33 genutzt werden, wenn ein Spann- und Stützskelett 27 gewünscht ist, das über mehr als zwei Zuganker 28 verfügt. Beim Linearantrieb 1 des Ausführungsbeispiels kann das Spann- und Stützskelett 27 mit maximal vier Zugankern 28 ausgestattet sein, die dann jeweils einen der vier Aufnahmekanäle 36 des Gehäuserohres 3 durchsetzen und die, im Querschnitt zu der Längsachse 2 gesehen, in den vier Eckbereichen eines Quadrates angeordnet sind.
Sowohl die Stützplatten 32, 33 als auch die Wandplatten 25 der Abschlussdeckel 7, 8 sind mit einer entsprechenden Anzahl und Verteilung an Befestigungslöchern 43, 44 ausgestattet, so dass sich die gewünschte Anzahl von Zugankern 28 befestigen lässt.
Gleichwohl ist es auch in solchen Fällen vorteilhaft, insgesamt vier Befestigungsschrauben 34a, 34b pro Abschlussdeckel 7, 8 vorzusehen, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die schon erwähnten weiteren Befestigungsschrauben 34b werden dabei dort platziert, wo sie sich auch befinden würden, wenn sie zur Fixierung eines Zugankers 28 eingesetzt würden. Dies ergibt eine regelmäßige Verteilung an Befestigungsschrauben 34a und weiteren Befestigungsschrauben 34b um die Längsachse 2 herum. Jede dieser Befestigungsschrauben 34a, 34b besitzt eine von der dem Gewindeschaft 42 axial entgegengesetzten Seite her zugängliche, in 6 gestrichelt angedeutete Befestigungsschnittstelle 47, die axial vertieft im Schraubenkopf 37 liegt, weshalb sie in 3 und 8 nicht sichtbar ist. Ihr axial außen vorgelagert ist eine übliche, beispielsweise als Innenmehrkant gestaltete Betätigungspartie 48, die das Ansetzen eines Schraubwerkzeuges gestattet, wenn die Befestigungsschraube 34a, 34b festgezogen oder gelöst werden soll.
Die Betätigungsschnittstellen 47 sind insbesondere als Innengewinde ausgebildet und ermöglichen es, den Linearantrieb 1 stirnseitig an einer Tragstruktur zu fixieren oder sonstige Komponenten stirnseitig am Linearantrieb 1 zu befestigen.
Die lediglich zur Bereitstellung einer Befestigungsschnittstelle 47 genutzten weiteren Befestigungsschrauben 34b sind wie die anderen Befestigungsschrauben 34a unter Verwendung der Befestigungslöcher 43 an der zugeordneten Stützplatte 32, 33 befestigt. Sie durchgreifen mit ihrem Gewindeschaft 42 (6 oberer Bildausschnitt) die schon erwähnten Befestigungslöcher 43, 44 und sind in ein in den sich anschließenden Aufnahmekanal 36 eingestecktes Innengewindebauteil 52 eingeschraubt, das als Mutter fungiert. Exemplarisch wird als Innengewindebauteil 52 ein Rohrstück genutzt, das die gleiche Gestaltung wie die Zugankerstäbe 28a aufweist und lediglich kürzer ist, so dass es sich anders als die Zugankerstäbe 28a nur ein Stück weit innerhalb des Gehäuserohres 3 erstrecken und auch jeweils mit nur einer weiteren Befestigungsschraube 34b kooperieren. Die Verdrehsicherungsmaßnahmen können die gleichen sein wie bei den Zugankerstäben 28a.
Als Innengewindebauteil 52 könnte auch direkt eine handelsübliche, mit einem Innengewinde versehene Mutter im Gehäuserohr 3 verankert werden.
Wenn eine ausreichende Wandstärke vorhanden ist, kann der Gewindeschaft 42 der weiteren Befestigungsschraube 43b auch direkt in ein Innengewinde des Befestigungsloches 43 der Stützplatte 32, 33 eingeschraubt werden.
Die Abschlussdeckel 7, 8 bestehen zweckmäßigerweise jeweils aus einem einzigen Teil, das insbesondere durch Spritzgießen hergestellt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel umfasst jeder Abschlussdeckel 7, 8 außer der schon erwähnten Wandplatte 25 einen mittig daran angeformten hülsenförmigen Fortsatz 53, der nach axial außen, vom Gehäuserohr 3 weg ragt.
Bei dem ersten Abschlussdeckel 7 wird der hülsenförmige Fortsatz 53 zur Aufnahme von Lagermitteln 54 genutzt, die die Abtriebsstange 14 koaxial umschließen und in radialer Richtung abstützen, so dass sie bei ihrer Linearbewegung exakt geführt wird. Die Lagermittel 54 sind beim Ausführungsbeispiel nach Art einer Buchse ausgebildet, die in den hülsenförmigen Fortsatz 53 eingesteckt ist.
Innerhalb des hülsenförmigen Fortsatzes 53 befindet sich außerdem eine die Abtriebsstange 14 bezüglich dem ersten Abschlussdeckel 7 fluiddicht abdichtende ringförmige Dichtungseinrichtung 55, die zweckmäßigerweise an den Lagermitteln 54 fixiert ist.
Von anzutreibenden Komponenten auf die Abtriebsstange 14 ausgeübte Querkräfte werden von den Lagermitteln 54 aufgenommen und in den hülsenförmigen Fortsatz 53 des ersten Abschlussdeckels 7 eingeleitet. Damit dieser sich nicht bezüglich der Wandplatte 25 unerwünscht verformt, wird er zweckmäßigerweise seinerseits von einer ihn koaxial umschließenden, in 7 nur gestrichelt angedeuteten metallischen Stützhülse 56 umgriffen. Der hülsenförmige Fortsatz 53 stützt sich von radial innen her an der Innenoberfläche der Stützhülse 56 ab.
Die Stützhülse 56 ihrerseits ist mit ihrem rückseitigen Endbereich an der ersten Stützplatte 32 befestigt, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, wobei in 4 bei 57 eine beispielsweise durch Laserschweißen angebrachte Schweißnaht ersichtlich ist. Somit bilden die Stützhülse 56 und die erste Stützplatte 32 gemeinsam eine im Folgenden als Stützkörper 58 bezeichnete metallische Baueinheit.
Zur Montage kann der erste Abschlussdeckel 7 mit seinem hülsenförmigen Fortsatz 53 voraus von der Rückseite her durch die eine mittige Durchbrechung 62 aufweisende ringförmige erste Stützplatte 32 hindurch in die Stützhülse 56 eingeschoben werden, bis die Wandplatte 25 flächig an der Rückseite der ersten Stützplatte 32 anliegt.
Aus 2, 3 und 4 ist anhand der zweiten Stützplatte 33 ersichtlich, dass der Stützkörper 58 auch entfallen kann, wenn keine radiale Abstützung erforderlich ist. Der zweite Abschlussdeckel 8 verfügt zwar auch über einen hülsenförmigen Fortsatz 53, der allerdings nicht zur Lagerung der Abtriebseinheit 13 verwendet wird, sondern das Eintauchen eines der Endlagendämpfung dienenden axialen Fortsatzes 63 der Abtriebseinheit 13 ermöglicht. Der hülsenförmige Fortsatz 53 greift auch hier durch die mittige Durchbrechung 62 der zweiten Stützplatte 33 hindurch.
Als optimale Gestaltung für die Stützplatten 32, 33 hat es sich erwiesen, einen die mittige Durchbrechung 62 umgrenzenden ringförmigen Stützabschnitt 64 vorzusehen, von dem in radialer Richtung, entsprechend der Verteilung der Zuganker 28, mehrere Befestigungsohren 65 radial abstehen, in denen jeweils eines der Befestigungslöcher 43 ausgebildet ist.
Der hülsenförmige Fortsatz 53 kann in vorteilhafter Weise auch noch dazu genutzt werden, einen aufgesteckten Anschlusskörper 66 zu tragen, der die erste bzw. zweite Anschlussöffnung 22, 23 aufweist und Teile der Steuerkanäle 17, 18 beinhaltet. Auf den hülsenförmigen Fortsatz 53 aufgesetzte Dichtungsringe 67 dienen der Abdichtung zwischen dem Anschlusskörper 66 und dem hülsenförmigen Fortsatz 53.
Um einen reinigungsfreundlichen Gehäuseabschluss zu erhalten, ist beim Ausführungsbeispiel auf beide Abschlussdeckel 7, 8 an der dem Gehäuserohr 3 axial abgewandten Außenseite ein bevorzugt haubenförmig Abdeckelement 68, 69 aufgesetzt. Das Abdeckelement 68, 69 deckt die Stützplatte 32, 33 und gegebenenfalls den gesamten Stützkörper 58 nach außen hin ab und kann an seinem Außenumfang Befestigungsmittel 72 für Zusatzeinrichtungen aufweisen, beispielsweise zur Befestigung von Sensoren. Es enthält zweckmäßigerweise keine Fluidkanäle.
Das Abdeckelement 68, 69 kann auch zur verdrehsicheren Fixierung des Anschlusskörpers 66 genutzt werden. Beispielsweise verfügt es in seiner peripheren Wandung über eine zum Gehäuserohr 26 hin offene Aussparung 73, in die der Anschlusskörper 66 mit einer die Anschlussöffnung 22, 23 tragenden Tragplatte 74 eingreift, wenn das Abdeckelement 68, 69 auf den Abschlussdeckel 7, 8 aufgesteckt wird.
Das auf dem ersten Abschlussdeckel 7 sitzende Abdeckelement 68 verfügt über eine zentrale Durchbrechung 71, die den Durchgriff der Abtriebsstange 14 ermöglicht.
Zur axialen Lagesicherung der Abdeckelemente 68, 69 werden zweckmäßigerweise die Befestigungsschrauben 34a, 34b herangezogen. Jedes Abdeckelement 68, 69 verfügt über axiale Durchgangslöcher 75, die bei aufgestecktem Abdeckelement 68, 69 mit den Befestigungslöchern 43, 44 fluchten und durch die hindurch die Befestigungselemente 34 eingesetzt werden. Die Schraubenköpfe 37 sind im Anschluss an den Gewindeschaft 42 abgestuft, so dass sich im an der Stützplatte 32, 33 anliegenden Zustand ein ringnutförmiger Zwischenraum 76 ergibt, in den ein innerhalb jedes Durchgangsloches 75 nach radial innen ragender Ringvorsprung 77 des Abdeckelementes 68, 69 hineinragt. Auf diese Weise ist das Abdeckelement 68, 69 verliergesichert, ohne beim Festziehen der Befestigungsschrauben 34a, 34b beschädigt zu werden.
Die Abdeckelemente 68, 69 bestehen zweckmäßigerweise aus einem Kunststoffmaterial, das gleiche gilt für die Anschlusskörper 66.
Im Bereich des Innenumfanges der Durchbrechung 62 kann jede Stützplatte 32, 33 mit einer oder mehreren über den Umfang verteilten Positionieraussparungen 78 versehen sein, in die am Außenumfang des zugeordneten Abschlussdeckels 7, 8 angeformte Positioniervorsprünge 79 eingreifen, um die relative Drehwinkellage zwischen der Stützplatte 32, 33 und dem Abschlussdeckel 7, 8 vorzugeben.
Zur winkelmäßigen Lagesicherung zwischen dem Abschlussdeckel 7, 8 und dem Gehäuserohr 3 dienen mehrere rückseitig von der Wandplatte 25 wegragende Zentriervorsprünge 62, die in stirnseitige Aussparungen des Gehäuserohres 3 eingreifen können.

Claims

Linearantrieb, mit einem ein linear bewegbares Abtriebselement (12) aufnehmenden Gehäuserohr (3) und zwei stirnseitig daran angeordneten Abschlussdeckeln (7, 8), die durch wenigstens zwei sich entlang des Gehäuserohrs (3) erstreckende und bezüglich dem Gehäuserohr (3) separat ausgebildete, stangenförmige Zuganker (28) mit den beiden Stirnflächen (26) des Gehäuserohrs (3) verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussdeckel (7, 8) durch je eine an der dem Gehäuserohr (3) axial abgewandten Außenseite angesetzte metallische Stützplatte (32, 33) an das Gehäuserohr (3) angepresst und zugleich axial abgestützt werden, wobei die Anpresskraft von den an den Stützplatten (32, 33) angreifenden Zugankern (28) geliefert wird, die gemeinsam mit den Stützplatten (32, 33) ein rahmenförmiges Spann- und Stützskelett (27) bilden.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (32, 33) eine mittige Durchbrechung (62) aufweist und ringförmig ausgebildet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (32, 33) einen ringförmigen Stützabschnitt (64) und von dem Stützabschnitt (64) nach radial außen abstehende Befestigungsohren (65) für die Fixierung der Zuganker (28) aufweist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stützplatte (32, 33) Bestandteil eines Stützkörpers (58) ist, der auch eine von der Stützplatte (32, 33) axial zu der dem Gehäuserohr (3) entgegengesetzten Seite wegragende metallische Stützhülse (56) aufweist, die der radialen Abstützung des zugeordneten Abschlussdeckels (7, 8) dient.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Abschlussdeckel (7, 8) eine stirnseitig am Gehäuserohr (3) anliegende Wandplatte (25) aufweist, an deren dem Gehäuserohr (3) axial abgewandter Außenfläche eine der Stützplatten (32, 33) anliegt und die von dem Spann- und Stützskelett (27) ohne direkte Krafteinleitung durchgriffen ist.
Linearantrieb nach Anspruch 5, in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Wandplatte (25) ein einstückig angeformter hülsenförmiger Fortsatz (53) wegragt, der in die Stützhülse (56) eintaucht und sich an deren Innenumfang in radialer Richtung abstützt.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (32, 33) an der dem Gehäuserohr (3) axial abgewandten Außenseite von mit jeweils einem Zugankerstab (28a) der Zuganker (28) verschraubten Befestigungselementen (34) beaufschlagt ist, wodurch der Abschlussdeckel (7, 8) axial zwischen der Stützplatte (32, 33) und der benachbarten Stirnfläche (26) des Gehäuserohrs (3) eingespannt ist.
Linearantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (34) als Befestigungsschrauben (34a) ausgebildet sind, die mit einem Schraubenkopf (37) gegen die Stützplatte (32, 33) drücken und mit einem Gewindeschaft (42) in die zweckmäßigerweise rohrförmigen Zugankerstäbe (28a) eingeschraubt sind.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuganker (28) im Innern der Wandung (35) des Gehäuserohres (3) erstrecken.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (28) verdrehgesichert in die Wandung (35) des Gehäuserohrs (3) eingesteckte Zugankerstäbe (28a) aufweisen, die zweckmäßigerweise mindestens eine axial durchgehende Längsnut (45) am Außenumfang aufweisen, in den ein integraler Verdrehsicherungssteg (46) der Wandung (35) des Gehäuserohrs (3) eingreift.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Abschlussdeckel (7, 8) vier in den Ecken eines gedachten Quadrates platzierte, axial ausgerichtete Befestigungsschrauben (34a, 34b) angeordnet sind, die jeweils eine von außen zugängliche Befestigungsschnittstelle (47) für externe Befestigungsmaßnahmen aufweisen, wobei mehrere der Befestigungsschrauben (34a) mit jeweils einem Zugankerstab (28a) eines Zugankers (28) verschraubt sind und wenigstens eine weitere Befestigungsschraube (34b) nicht zu einem Zuganker (28) gehört, sondern stattdessen direkt in eine Stützplatte (32, 33) oder in ein in die Wandung (35) des Gehäuserohrs (3) eingesetztes Innengewindebauteil (52) eingeschraubt ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einen Abschlussdeckel (7, 8) an der dem Gehäuserohr (3) axial abgewandten Außenseite ein die zugeordnete Stützplatte (32, 33) abdeckendes, zweckmäßigerweise haubenförmiges Abdeckelement (68, 69) aufgesetzt ist.
Linearantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (68, 69) aus Kunststoffmaterial besteht.
Linearantrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (68, 69) durch mindestens ein die zugeordnete Stützplatte (32, 33) mit einem Zuganker (28) verspannendes Befestigungselement (34) am zugeordneten Abschlussdeckel (7, 8) fixiert ist.
Linearantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das das Abdeckelement (68, 69) mit einem radialen Vorsprung (77) in einen ringförmigen Zwischenraum (76) eintaucht, der auf Grund einer Abstufung des Befestigungselementes (34) zwischen dem Befestigungselement (34) und der Stützplatte (32, 33) gebildet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spann- und Stützskelett (27) mindestens zwei in der Umfangsrichtung des Gehäuserohres (3) verteilt angeordnete Zuganker (28) aufweist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussdeckel (7, 8) zumindest teilweise und zweckmäßigerweise in ihrer Gesamtheit aus Kunststoffmaterial bestehen.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuserohr (3) aus Kunststoffmaterial und/oder die Zuganker (28) aus Metall bestehen.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (12) ein durch Fluidbeaufschlagung linear bewegbarer Kolben ist, an dem zweckmäßigerweise eine einen der Abschlussdeckel (7) und die diesem Abschlussdeckel (7) zugeordnete Stützplatte (32) durchsetzende Abtriebsstange (14) angebracht ist.