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Die Erfindung betrifft einen Spindeltrieb mit einem ersten an einem Aufnahmeteil fest aufgenommenen Getriebeteil, einem auf diesem verdrehbar aufgenommenen zweiten Gewindeteil, zumindest einem dem zweiten Gewindeteil zugeordneten elektrischen Verbraucher sowie einer den zumindest einen elektrischen Verbraucher mit einer entfernt von dem zweiten Gewindeteil aufgenommenen Stromversorgungseinrichtung verbindenden elektrischen Leitung.
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Spindeltriebe mit zwei gegeneinander verdrehbaren und sich dabei gegeneinander axial verlagernden Gewindeteilen wie beispielsweise einer Spindel und einer darauf verdrehbar angeordneten Spindelmutter dienen der Wandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung. Wird beispielsweise die Spindel festgehalten und die Spindelmutter drehangetrieben, verlagert sich diese axial zur Spindelachse. Im umgekehrten Fall verlagert sich die Spindel gegenüber der feststehenden Spindelmutter. Sitzt dabei auf dem zweiten, drehenden Gewindeteil ein elektrischer Verbraucher, muss dessen Stromversorgung über eine drehentkoppelte und einen Längenausgleich des Axialversatzes ausgleichende Leitung erfolgen.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2007 046 868 A1 ein Ladungsträger mit einer fest stehenden, an einer Kufe oder dergleichen befestigten Spindel bekannt, auf der eine Spindelmutter mit zwei elektrische Verbraucher bildenden Elektromotoren, die jeweils ein Rad antreiben und bei gegenläufiger Drehrichtung der Elektromotoren eine Verdrehung der Spindelmutter mit einer kombinierten Hubbewegung des Ladungsträgers bewirken, verdrehbar angeordnet ist. Die Zuführung der nötigen elektrischen Energie ist nicht im Detail erläutert. Die Zuführung der elektrischen Energie muss dabei platzsparend und zugriffssicher erfolgen, um ein Einfädeln von Gegenständen und eine Beschädigung der Zuführung zu verhindern. Insbesondere den Axialversatz vorhaltende Schleppketten mit der elektrischen Leitung zeigen sich insbesondere in engen Bauräumen als nachteilig.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Spindeltrieb vorzuschlagen, der sicher betreibbar und frei von losen Kabelverbindungen ist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die vom Anspruch 1 abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
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Der vorgeschlagene Spindeltrieb enthält ein Aufnahmeteil, beispielsweise ein Gehäuseteil, ein Chassis, eine Kufe eines Ladungsträgers oder dergleichen, an dem das erste, feststehende Gewindeteil, beispielsweise Spindel fest aufgenommen ist. Auf dieser ist das zweite Gewindeteil, beispielsweise in Form einer Spindelmutter verdrehbar aufgenommen, das bei Drehantrieb axial längs des ersten Gewindeteils verlagert wird. Das zweite Gewindeteil kann elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch drehangetrieben sein. Dem zweiten Gewindeteil ist zumindest ein elektrischer Verbraucher, beispielsweise ein Elektromotor, eine Leuchteinrichtung, eine Recheneinheit, eine Sensoreinheit, eine Messeinrichtung, ein Manipulator und/oder dergleichen zugeordnet, beispielsweise mit diesem mechanisch verbunden. Der zumindest eine Verbraucher wird von einer entfernt von dem zweiten Gewindeteil, beispielsweise an dem Aufnahmeteil fest angeordneten Stromversorgungseinrichtung versorgt. Die Versorgung erfolgt über eine elektrische Leitung. Hierbei übernimmt das erste Gewindeteil selbst neben der Aufnahme des zweiten Gewindeteils die elektrische Leitung zu dem zumindest einen Verbraucher, so dass keine frei zwischen dem zweiten Gewindeteil und der Stromversorgungseinrichtung schwebenden Leitungen nötig sind und damit die Betriebssicherheit erhöht und der Bauraum beschränkt werden kann. Hierzu ist die elektrische Leitung zumindest zweipolig über das erste Gewindeteil geführt und zwischen den Gewindeteilen sind in der Anzahl der Pole gegeneinander isolierte Berührkontakte hergestellt.
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In vorteilhafter Weise kann bei einer Herstellung der Gewindeteile aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Metall mittels eines Zahnflankenkontakts zwischen den Verzahnungen der Gewindeteile ein erster Berührkontakt hergestellt sein. Hierbei werden beispielsweise das erste Gewindeteil und das zweite Gewindeteil mit der Masse der Stromversorgungseinrichtung und dem zumindest einen Verbraucher verbunden. Eine Übertragung zumindest eines zweiten Pols erfolgt mittels zumindest einer zweiten, gegenüber dem ersten Gewindeteil isolierten, in dem ersten Gewindeteil eingebrachten Leitung, wobei an jeder durch Relativverdrehung zwischen den Gewindeteilen eingestellten Axialposition der Gewindeteile ein elektrisch leitender Kontakt hergestellt wird, indem gegenüber der Leitung in dem ersten Gewindeteil in dem zweiten Gewindeteil eine Berührfläche angeordnet wird, die gegenüber dem zweiten Gewindeteil isoliert ist.
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Beispielsweise kann an einem Zahngrund des ersten Gewindeteils eine gegenüber diesem isoliert eingebrachte erste Leitung vorgesehen sein, die mit einer an einem Zahnkopf des zweiten Gewindeteils vorgesehenen Berührfläche einen elektrischen Kontakt bildet. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise an einem Zahnkopf des ersten Gewindeteils eine gegenüber diesem isoliert eingebrachte zweite Leitung vorgesehen sein, die mit einer Berührfläche im Zahngrund des zweiten Gewindeteils einen zusätzlichen oder alternativen elektrischen Kontakt bildet. Hierdurch können im einfachsten Fall eine zweipolige und unter Einbeziehung des elektrischen Leitvermögens der Gewindeteile dreipolige elektrische Versorgungsleitungen durch die Spindel vorgesehen werden. Eine zweipolige Leitung kann auch durch Bildung zweier jeweils im Zahnkopf und im Zahngrund der Gewindeteile geführter, gegenüber diesen isolierter oder bei Verwendung zumindest eines nicht metallisch leitenden, beispielsweise aus Kunststoff hergestellten Gewindeteils vorgesehen werden. Desweiteren können mehrpolige Leitungen durch Anordnung mehrerer voneinander radial beabstandeter auf den Zahnflanken des ersten Gewindeteils angeordneter Leitungen mit den entsprechend positionierten Berührflächen des zweiten Gewindeteils vorgesehen sein.
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Die Kontaktierung einer Paarung einer Leitung mit der zugehörigen Berührfläche erfolgt bevorzugt elastisch. Hierzu kann eine Unterbringung von diskreten Leitungen wie Drähten, Leiterbahnen und dergleichen in dem ersten Gewindeteil gegenüber diesem insoweit elastisch erfolgen, dass bei einem Kontakt der Leitung mit der zugehörigen Berührfläche des zweiten Gewindeteils die Leitung zerstörungsfrei zur Herstellung einer sicheren Kontaktierung druckbeaufschlagbar ist. Die Leitungen können in entsprechenden Ausnehmung des ersten Gewindeteils beispielsweise mittels einer elektrisch isolierenden Einbettmasse isoliert aufgenommen, beispielsweise in eine Ausnehmung wie Rille des ersten Gewindeteils mittels einer Einbettmasse aus Kunststoff eingebettet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Berührfläche im zweiten Gewindeteil gegenüber diesem elastisch, beispielsweise mittels eines Federkontakts oder einer elastischen Einbettung aufgenommen sein.
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Im einfachsten Fall kann der zumindest eine elektrische Verbraucher mittels einer Zwei- oder Mehrdrahtleitung gesteuert werden, indem entsprechende elektrische Größen wie Strom, Spannung, Polarität, Pulsweitenmodulation und dergleichen auf diese aufgeprägt werden. Alternativ kann zur Steuerung des zumindest einen elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines oder mehrerer das zweite Gewindeteil antreibender Elektromotoren eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die drahtlos oder drahtgebunden mit dem zumindest einen Verbraucher beziehungsweise dessen Steuerelektronik kommuniziert. Die Steuersignale der Steuerelektronik können dabei eine entsprechende Leistungselektronik zum Antrieb der Elektromotoren steuern. Zur Herstellung einer bedrahteten, vorzugsweise digitalen Kommunikation können den über das erste Gewindeteil führenden Leitungen zur Stromversorgung Datensignale, beispielsweise in Form eines Datenbussystems zur Steuerung des zumindest einen elektrischen Verbrauchers überlagert werden. Hierbei kann eine Kommunikation bidirektional sein, so dass von dem elektrischen Verbraucher Rückmeldungen über dessen Zustand oder eingestellten Sollgrößen als Ist-Werte, die über eine entsprechende Sensorik erfasst werden können, an das beispielsweise an dem Aufnahmeteil befestigte Steuergerät übertragbar sind. Alternativ kann das komplette Steuergerät oder eine Untereinheit eines entfernt von dem zweiten Gewindeteil angeordneten Steuergeräts an dem zweiten Gewindeteil aufgenommen sein.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das zweite Gewindeteil von zumindest einem als Elektromotor ausgebildeten, sich nach außen beispielsweise mittels eines Stators fest abstützenden Elektromotors drehangetrieben. Alternativ kann der Elektromotor ein Außenläufer sein. Beispielsweise ist der vorgeschlagene Spindeltrieb in einem Ladungsträger in Form einer Hubeinrichtung zum paarweisen Einsatz zum Rangieren und Transport von Paletten vorgesehen. Hierbei ist an der Spindelmutter eine Achse mit zwei Rädern vorgesehen, die jeweils von einem beispielsweise mit einem Untersetzungsgetriebe ausgestatteten Antriebsmotor angetrieben werden. Bei gegensinnigem Antrieb der Räder wird dabei die Spindelmutter drehangetrieben und stellt einen vorgegebenen Hub des Aufnahmeteils gegenüber den Rädern ein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Spindeltrieb mit einem elektrischen Verbraucher in systematischer Darstellung,
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2 ein Detail des Spindeltriebs der 1 in Ansicht,
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3 ein Detail der Spindel der 1 und 2 in Ansicht, und
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4 einen Teilschnitt durch den Spindeltrieb der 1 bis 3.
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1 zeigt den Spindeltrieb 1 in schematischer Darstellung in Ansicht mit dem Aufnahmeteil 2 und dem an diesem befestigten ersten Gewindeteil 3 – hier in Form der Spindel 3a. Auf dem ersten Gewindeteil 3 ist das zweite Gewindeteil 4 – hier in Form der Spindelmutter 4a verdrehbar aufgenommen. An der Spindelmutter 4a sind zwei elektrische Verbraucher 5, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Elektromotoren 6 angeordnet, die als Antriebsmotoren mit Untersetzungsgetriebe die Räder 27 antreiben. Zur Ausbildung eines Ladungsträgers zum Heben und Senken bei gegenläufiger Drehbewegung der Elektromotoren 6 und Transport des Ladungsträgers bei gleichsinniger Umdrehung der Elektromotoren 6 sind zwei Spindeltriebe 1 an dem Aufnahmeteil 2 aufgenommen.
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Zur Energieversorgung der elektrischen Verbraucher 5 ist an dem Aufnahmeteil 2 die Stromversorgungseinrichtung 7 aufgenommen. Zur sicheren und bauraumsparenden Leitungsführung zwischen der Stromversorgungseinrichtung 7 und den mit der Spindelmutter 4a drehenden elektrischen Verbrauchern 5 sind in 1 nicht dargestellte Leitungen über die Spindel 3a geführt, die mit Stromabnehmern der Spindelmutter 4a dynamische, stromübertragende Berührkontakte bilden.
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Die 2 zeigt vergrößert ein Detail des Spindeltriebs 1 der 1 zur Verdeutlichung der Leitungsführung zwischen der nicht dargestellten Stromversorgungseinrichtung 7 und den nicht dargestellten elektrischen Verbrauchern 5 über die Spindel 3a. Hierzu sind in der Anzahl der notwendigen Pole die Leitungen 8 von der Stromversorgungseinrichtung 7 an die Spindel 3a herangeführt. Die Leitungen 8 werden gegenüber der Spindel 3a elektrisch isoliert auf die Spindel 3a übernommen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine erste Leitung 10 an dem Zahnkopf 12 der Gewindeverzahnung 9 der Spindel 3a und eine zweite Leitung 11 an dem Zahngrund 13 der Gewindeverzahnung 9 aufgenommen. Eine dritte Leitung kann über den metallischen Kontakt zwischen den Gewindeverzahnungen von Spindel 3a und Spindelmutter 4a ausgebildet sein. Jeweils an dem nicht dargestellten Zahngrund und Zahnkopf der Spindelmutter sind zu den Leitungen 10, 11 komplementäre Stromabnehmer vorgesehen, die den dynamischen Kontakt zu den elektrischen Verbrauchern 5 herstellen.
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Die 3 zeigt eine Teilansicht der Spindel 3a mit der am Zahnkopf 12 aufgenommenen Leitung 10 und der am Zahngrund 13 aufgenommenen Leitung 11. An den Außenumfängen von Zahnkopf 12 und Zahngrund 13 sind zur Aufnahme der Leitungen 10, 11, beispielsweise Drähte, Litzen, Leiterbahnen und dergleichen aus Metall oder anderen Leitern Rillen 14, 15 eingebracht, deren Radius größer als der Radius der Leitungen 10, 11 ausgebildet ist, so dass diese in die Rillen 14, 15 mittels einer nicht dargestellten Einbettmasse elektrisch isolierend aufgenommen werden können. Zwischen den Leitungen 10, 11 und der Spindel 3a können weiterhin die elektrische Leitung im Langzeitbetrieb unterbindende, nicht leitende und mechanisch beanspruchbare Folien, Geflechte, Matten und dergleichen vorgesehen sein. Die Leitungen 10, 11 erheben sich bezogen auf die Spindelachse der Spindel 3a soweit radial, dass zwischen Spindel 3a und Spindelmutter eine sichere Kontaktierung erfolgen kann.
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Die 4 zeigt zur Verdeutlichung der Kontaktierung der Leitungen 10, 11 an der Spindelmutter 4a einen Teilschnitt durch die auf der Spindel 3a mit der Spindelachse x aufgebrachten Spindelmutter 4a. Zur Herstellung des leitenden Kontakts ist in der Spindelmutter 4a jeder Leitung 10, 11 ein Stromabnehmer 16, 17 mit einer Ableitung 18, 19 vorgesehen. Die Ausbildung der dynamischen Berührkontakte 20, 21 erfolgt bevorzugt radial elastisch, indem die Leitungen 10, 11 und/oder die Stromabnehmer 16, 17 radial elastisch in der Spindel 3a beziehungsweise Spindelmutter 4a aufgenommen sind. Im Weiteren kann die angedeutete Leitung 22 leitend mit der Spindel 3a und die Ableitung 23 leitend mit der Spindelmutter 4a verbunden sein, wobei eine Stromübertragung über die aufeinander abwälzenden Zahnflanken 25, 26 der Gewindeverzahnungen 9, 24 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- Spindeltrieb
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- Aufnahmeteil
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- Gewindeteil
- 3a
- Spindel
- 4
- Gewindeteil
- 4a
- Spindelmutter
- 5
- elektrischer Verbraucher
- 6
- Elektromotor
- 7
- Stromversorgungseinrichtung
- 8
- Leitung
- 9
- Gewindeverzahnung
- 10
- Leitung
- 11
- Leitung
- 12
- Zahnkopf
- 13
- Zahngrund
- 14
- Rille
- 15
- Rille
- 16
- Stromabnehmer
- 17
- Stromabnehmer
- 18
- Ableitung
- 19
- Ableitung
- 20
- Berührkontakt
- 21
- Berührkontakt
- 22
- Leitung
- 23
- Ableitung
- 24
- Gewindeverzahnung
- 25
- Zahnflanke
- 26
- Zahnflanke
- 27
- Rad
- x
- Spindelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046868 A1 [0003]
