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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit einem Profil, entlang dem ein Schlitten verfahrbar geführt ist, wobei der Schlitten eine drehfeste Spindelmutter aufweist und über eine drehbare Spindel angetrieben ist, die über mindestens ein Abstützelement an dem Profil gestützt ist, wobei das mindestens eine Abstützelement bei einer Bewegung des Schlittens an dem Schlitten fixierbar oder von dem Schlitten lösbar ist und das mindestens eine Abstützelement an einem Anschlag an dem Profil fixierbar ist.
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Die
DE 10 2008 012 842 offenbart einen Spindelantrieb mit einer drehbaren Spindel, auf der eine drehfeste Spindelmutter verfahrbar ist. Hierfür ist um die Spindel ein U-förmiges Profil vorgesehen, an dem ein Schlitten mit der Spindelmutter in Längsrichtung geführt ist. Zwischen dem Schlitten und einem Ende der Spindel sind ein oder mehrere Stützbuchsen vorgesehen, mittels denen die Spindel in Längsrichtung abgestützt werden kann. Die Stützbuchsen können dabei mit dem Schlitten verfahren werden und werden entlang des Profils an vorbestimmten Stellen über Zwischenanschläge fixiert. Ein solcher Spindelantrieb hat sich an sich bewährt, allerdings können beim Auftreffen der Zwischenanschläge laute Aufprallgeräusche entstehen, die für Produktionsanlagen störend sind. Zudem kann durch Stöße ein erhöhter Verschleiß auftreten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb zu schaffen, der eine sichere und geräuscharme Fixierung von Abstützelementen für die Spindel gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird mit einem Linearantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Linearantrieb umfasst mindestens ein Abstützelement, das an einem Anschlag an dem Profil fixierbar ist, wobei ein keilförmiger Anschlag vorgesehen ist, der eine zur Längsachse des Profils geneigte Auflauffläche aufweist. Dadurch kann das Abstützelement beim Auflaufen auf den Anschlag über einen kurzen Verfahrweg durch Klemmkräfte abgebremst werden, was die Stöße beim Verfahren des Abstützelementes deutlich reduziert und auch die Geräuschentwicklung vermindert. Durch das Auflaufen des Abstützelementes auf den keilförmigen Anschlag ist dieses auch gleichzeitig klemmend fixiert. Die Materialbelastung beim Anhalten der Abstützelemente wird zudem reduziert, da die Abstützelemente nicht mehr stoßartig angehalten werden, sondern über einen kurzen Verfahrweg entlang der geneigten Auflauffläche abgebremst werden. Dies erhöht die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Linearantriebes.
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Vorzugsweise liegt die Neigung der Auflauffläche zur Längsachse des Profils in einem Bereich zwischen 1° bis 6°, insbesondere 2° bis 4°. Dadurch wird ein abruptes stoßartiges Abbremsen der Abstützelemente vermieden, wobei die geringe Neigung dafür sorgt, dass das Abstützelement klemmend an der Auflauffläche gehalten ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist an dem mindestens einen Abstützelement beabstandet von dem keilförmigen Anschlag mindestens ein Klemmelement vorgesehen, das das Abstützelement zusätzlich an dem Profil fixiert. Dadurch wird gewährleistet, dass sich das Abstützelement zu der geneigten Auflauffläche des keilförmigen Anschlages nicht versehentlich durch Vibrationen oder die Schwerkraft lösen kann und eine stabile Abstützung der Spindel gewährleistet wird. Dabei kann das Profil im Querschnitt im Wesentlichen C- oder U-förmig ausgebildet sein, wobei an einem Boden des Profils mehrere keilförmige Anschläge angeordnet sind, die für eine Fixierung einzelner Abstützelemente sorgen. An den beiden Schenkeln des "U" oder „C“ kann dann mindestens ein Klemmelement für ein Abstützelement vorgesehen sein, vorzugsweise ist an jedem Schenkel ein Klemmelement zur Fixierung des Abstützelementes vorgesehen, so dass eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung der Klemmelemente zu einer Mittelebene des Profils vorgesehen ist.
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Entlang dem Profil können dabei mehrere keilförmige Anschläge vorgesehen sein. Vorzugsweise sind zwei keilförmige Anschläge mit in gegenüberliegenden Richtungen geneigten Auflaufflächen benachbart an dem Profil festlegbar. Da der Schlitten in gegenüberliegende Richtungen entlang der Spindel verfahrbar ist, kann durch die beiden keilförmigen Anschläge gewährleistet werden, dass nach dem Überfahren durch den Schlitten im Wesentlichen an derselben Position ein Abstützelement positioniert wird, um die Spindel zu stützen. Es ist auch möglich, einen einzigen keilförmigen Anschlag vorzusehen, an dem zwei geneigte Auflaufflächen vorgesehen sind, die in unterschiedliche Richtungen geneigt sind, so dass an der einen Auflauffläche ein Abstützelement von einer ersten Seite angehalten wird und an der zweiten Auflauffläche ein Abstützelement von der gegenüberliegenden Seite aus angehalten wird.
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Die keilförmigen Anschläge können dabei aus Kunststoff hergestellt sein und über Befestigungsmittel, beispielsweise Nutensteine, an dem Profil fixiert werden. Dies erleichtert die Montage des Linearantriebes. Zusätzlich kann an dem mindestens einen Abstützelement ein Stopperelement festgelegt sein, das mit dem keilförmigen Anschlag zusammenwirkt.
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Vorzugsweise weist das mindestens eine Abstützelement einen Formkörper auf, an dem eine Hülse zur Aufnahme der Spindel vorgesehen ist. Die Hülse ist über mindestens ein Sperrelement gegen Drehen gesichert, so dass die Hülse auch durch Federelemente gegen die Spindel gedrückt werden kann, ohne selber gedreht zu werden. Dadurch kann eine besonders gute Führung der Spindel erhalten werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebes;
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2 eine Ansicht des Profils mit den Anschlägen des Linearantriebes der 1;
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3A und 3B zwei Ansichten eines Abstützelementes des Linearantriebes der 1;
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4 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Abstützelementes der 3;
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5A und 5B zwei Ansichten des Abstützelementes der 3 in unterschiedlichen Positionen, und
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6A bis 6C weitere Ansichten eines Abstützelementes der 3.
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Ein Linearantrieb 1 umfasst ein Profil 2, insbesondere ein stranggepresstes Aluminiumprofil, das endseitig mit Lagerblöcken 3 verschlossen ist. An einem Lagerblock 3 steht ein Antriebsabschnitt 4 einer Spindel 5 hervor, der durch einen Elektromotor antreibbar ist. Die Spindel 5 erstreckt sich parallel zur Längsrichtung des Profils 2 und ist in dem im Querschnitt im Wesentlichen U-förmigen Profil 2 aufgenommen.
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Entlang der Spindel 5 ist ein Schlitten 6 verfahrbar, der eine drehfeste Spindelmutter aufweist, die in Eingriff mit der Spindel 5 steht. An dem Schlitten 6 mit der Spindelmutter können ein oder mehrere Abstützelemente 10, 11, 12 und 13 fixiert und verfahren werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Schlittens 6 sind weitere Abstützelemente 20, 21, 22 und 23 vorgesehen, die ebenfalls an dem Schlitten 6 oder dem Profil 2 fixierbar sind. Abhängig von der Position des Schlittens 6 sind die Abstützelemente 10–13 und 20–23 wahlweise an dem Schlitten 6 oder dem Profil 2 fixiert. Um die Abstützelemente 10–13 und 20–23 in einer vorbestimmten Position an dem Profil 2 anzuhalten, sind an dem Profil 2 Anschläge 40, 41, 42, 43 und 50, 51, 52 und 53 vorgesehen.
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Wie in 2 gezeigt ist, bilden die Anschläge 40 und 53, 41 und 52, 42 und 51 sowie 43 und 50 Anschlagspaare, die zum Anhalten eines Abstützelementes 10–13 oder 20–23 geeignet sind. Dabei dienen die Anschläge 40–43 als Anschläge für die Abstützelemente 20–23, die in 1 auf der rechten Seite des Schlittens 6 angeordnet sind, während die Anschläge 50–53 für die Abstützelemente 10–13 als Anschlag dienen, die auf der linken Seite des Schlittens 6 angeordnet sind. Wird der Schlitten 6 entlang des Profils 2 verfahren, sorgen Magnete an den Abstützelementen 10–13 und 20–23 dafür, dass jeweils nur das äußerste Abstützelement 10–13 oder 20–23 sich vom dem Verbund mit dem Schlitten 6 löst. Die Magnetkraft zum Halten der Abstützelemente 10–13 und 20–23 nimmt in Richtung des Schlittens 6 zu, d.h. die Anzahl der Magnete wird entsprechend ausgewählt, um die Magnetkraft einzustellen.
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In den 3A und 3B ist das Abstützelement 10 im Detail dargestellt, wobei die übrigen Abstützelemente 11–13 und 20–23 bis auf die Anzahl der Magnete sowie die Gestaltung der Stopperelemente und Anschläge baugleich ausgeführt sein können.
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Das Abstützelement 10 umfasst einen ersten Formkörper 60 und einen zweiten Formkörper 64, die miteinander verschraubt sind und im oberen Bereich seitliche Stege 72 und 73 ausbilden, die in einer Nut an dem Profil 2 geführt sind. Benachbart zu den Stegen 72 und 73 ist jeweils ein Klemmmechanismus 80 mit einem Klemmelement 81 vorgesehen, das in einer fixierten Position das Abstützelement 10 an dem Profil 2 klemmend fixiert. Der Klemmmechanismus 80 umfasst einen Betätigungsabschnitt 84, der von einer Außenseite senkrecht zur Längsrichtung der Spindel 5 hervorsteht. Durch Verschieben des Klemmelementes 81 über das Betätigungselement kann der Klemmmechanismus 80 aktiviert und deaktiviert werden. Das Klemmelement 81 und der Betätigungsabschnitt 84 sind dabei als Schieber ausgebildet, die als Einheit relativ zu den Formkörper 60 und 64 verschoben werden können.
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In den 3A und 3B ist ferner der keilförmige Anschlag 50 gezeigt, der an gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Ausleger aufweist, an dem ein Nutenstein 55 über eine Schraube 56 fixiert ist. Dadurch kann der keilförmige Anschlag 50 am Boden des U-förmigen Profils 2 an einer Nut fixiert werden. An dem keilförmigen Anschlag ist eine geneigt zur Längsrichtung des Profils 2 ausgebildete Auflauffläche 57 vorgesehen, die beispielsweise in einem Winkel zwischen 1° bis 6°, insbesondere 2° bis 4°, geneigt angeordnet ist. Die Neigung kann dabei in alle Richtungen mit einem Winkel zur Längsrichtung des Profils 2 oder Fahrtrichtung des Abstützelementes 10 erfolgen. Im dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine V-förmige Auflauffläche 57 vorgesehen, die an beiden Schenkeln des "V" geneigt zur Längsrichtung ausgerichtet ist. Dadurch wird über den Anschlag 50 das Abstützelement 10 zusätzlich zentriert.
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An dem Abstützelement 10 ist an der Unterseite ein Stopperelement 70 angeordnet, das an der Unterseite eine V-förmige Kontur besitzt, die in die V-förmige Auflauffläche 57 eingreift. Durch die geneigte Ausbildung der Auflauffläche 57 wird das Stopperelement 70 beim Auffahren auf den Anschlag 50 abgebremst und klemmend festgelegt. Wenn das Abstützelement 10 aus der fixierten Position gelöst werden soll, wird dieses aus der klemmenden Position von dem Schlitten 6 herausgedrückt und kann wieder mit dem Schlitten 6 bewegt werden.
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In 4 ist das Abstützelement 10 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. An dem ersten Formkörper 60 sind eine Vielzahl von Öffnungen 61 ausgebildet, in die Magnete 62 eingefügt sind. Über diese Magnete 62 können benachbarte Abstützelemente 10–13 und 20–23 aneinander fixiert werden. In dem Formkörper 60 ist eine Durchführung 63 und in dem zweiten Formkörper 64 ist eine Durchführung 65 für die Spindel 5 ausgebildet. In den Durchführungen 63 und 65 ist ein geschlitzter Ring 66 angeordnet, der von einer elastischen Masse umgeben ist, um eine stabile Abstützung der Spindel 5 zu gewährleisten und einen radialen Spielausgleich vornehmen zu können. Ferner wird die Spindel 5 gegen Vibrationen gedämpft. An dem zweiten Formkörper 64 ist ferner eine Metallplatte 67 über Schrauben 68 fixiert, die ebenfalls eine Durchführung 69 für die Spindel 5 aufweist. Die Metallplatte 69 wirkt mit Magneten 62 eines benachbarten Abstützelementes 10–13 oder 20–23 zusammen. Die Anzahl der Magneten 62 richtet sich danach, ob das Abstützelement 10–13 oder 20–23 näher an dem Schlitten 6 oder weiter außen positioniert ist. Je näher das Abstützelement 10–13 oder 20–23 an dem Schlitten 6 positioniert ist, desto mehr Magneten 62 werden eingesetzt, damit die Magnetkräfte benachbart zu dem Schlitten 6 höher sind und beim Überfahren eines der Anschläge 40–43 und 50–53 sichergestellt ist, dass lediglich das Äußerste der Abstützelemente 10–13 und 20–23 von dem Schlitten 6 abgetrennt wird.
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Um sicherzustellen, dass jeweils das äußerste Abstützelement 10–13 oder 20–23 von dem Schlitten 6 abgetrennt wird, besitzen die Anschläge 40–43 und 50–53 jeweils eine unterschiedliche Höhe. Jeder Anschlag 40–43 und 50–53 weist eine geneigte Auflauffläche auf, die allerdings von dem Anschlag 40 zu dem Anschlag 43 vom Boden 2 des Profils her gesehen höher angeordnet ist und auch von dem Anschlag 50 zu dem Anschlag 53 vom Boden des Profils 2 hergesehen ansteigt. Dadurch wird jeweils nur das äußerste Abstützelement 10–13 oder 20–23 an dem jeweiligen Anschlag 40–43 bis 50–53 angehalten. Die Anschläge 40–43 und 50–53 können bis auf die Höhe der geneigten Auflauffläche 57 baugleich ausgebildet sein. Die Anschläge 40–43 und 50–53 sind vorzugsweise aus einem abriebfesten Kunststoff hergestellt, um den Anschlag beim Auflaufen der Abstützelemente 10–13 und 20–23 zu dämpfen. Auch die Stopperelemente 70 an den Abstützelementen 10–13 und 20–23 können aus Kunststoff hergestellt sein.
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Wenn eines der Abstützelemente 10–13 oder 20–23 an einem der Anschläge 40–43 oder 50–53 angehalten wird, kann an gegenüberliegenden Seiten das Klemmelement 81 durch die Kraft einer Feder 82 bewegt werden. Dadurch wird der Betätigungsabschnitt 84 nach außen bewegt und das Klemmelement 81 wird entlang einer zur Längsachse des Profils 2 geneigten Fläche verfahren. Dadurch kann das Klemmelement 81 in klemmemden Kontakt mit einer Wand des Profils 2, insbesondere einer Nutwand, gelangen, um das Abstützelement 10–13 und 20–23 ergänzend an dem Profil festzulegen. Durch die beiden Klemmelemente 81 wird gewährleistet, dass diese das jeweilige Abstützelement 10–13 und 20–23 in der angehaltenen Position sichern. Dadurch wird ein versehentliches Bewegen eines der Abstützelemente 10–13 und 20–23 durch Vibrationen oder Schwerkraft vermieden.
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In den 5A und 5B ist der Klemmmechanismus 80 in zwei unterschiedlichen Positionen dargestellt. In 5A befindet sich das Abstützelement 10 in einer angehaltenen Position an dem Anschlag 50 mit der geneigten Auflauffläche 57. Da das Abstützelement 10 von dem Schlitten 6 und dem benachbarten Abstützelement 11 getrennt ist, kann das Klemmelement 81 durch die Feder 82 verfahren werden, so dass das Klemmelement um die Höhe H nach oben hervorsteht. In dieser Position fixiert das Klemmelement 81 das Abstützelement 10 an dem Profil 2.
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Wird nun der Schlitten 6 mit dem benachbarten Abstützelement 11 gegen den hervorstehenden Betätigungsabschnitt 84 verfahren, wird dieser entlang einer Schräge und gegen die Kraft der Feder 82 eingedrückt, so dass das Klemmelement 81 von der Wand des Profils 2 gelöst wird, wie dies in 5B dargestellt wird. Das Klemmelement 81 steht nun nur noch um die geringere Höhe h von der benachbarten Fläche der Formkörper 60 und 64 hervor. Durch Lösen der beiden Klemmmechanismen 80 an gegenüberliegenden Seiten des Profils 2 kann nun das Abstützelement 10 von dem Anschlag 50 mit der keilförmigen Auflauffläche 57 entfernt werden.
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In den 6A bis 6C ist das Abstützelement der 3 und 4 noch einmal im Detail dargestellt. An dem zweiten Formkörper 64 ist an der Durchführung 65 für die Spindel ein geschlitzter Ring 66 bzw. eine Hülse angeordnet, die einen sich radial erstreckenden Flansch 75 aufweist. Der Flansch 75 liegt dabei an einer ringförmigen Kontaktfläche 77 des Formkörpers 64 an, wobei an der ringförmigen Kontaktfläche 77 einzelne Spitzen 76 als Sperrelemente hervorstehen. Wird nun der geschlitzte Ring 66 mit dem Flansch 75 an dem zweiten Formkörper 64 montiert, indem die Metallplatte 67 über Schrauben 68 an dem zweiten Formkörper 64 fixiert wird, wird der Flansch 75 gegen die Spitzen 76 gedrückt, so dass diese sich in das Material des Flansches 75 eingraben. Dadurch ist der geschlitzte Ring 66 drehfest an dem zweiten Formkörper 64 gehalten, und es ist möglich, den geschlitzten Ring 66 radial gegen die Spindel 5 vorzuspannen, ohne dass sich der geschlitzte Ring 66 mit der Spindel 5 mitdreht. Es ist natürlich auch möglich, andere Sperrelemente 76 vorzusehen, die eine drehfeste Verbindung des geschlitzten Ringes 66 an dem zweiten Formkörper 64 bewirken. Bei einer Montage ist es möglich, den geschlitzten Ring 66 von dem zweiten Formkörper 64 zu entfernen und neu zu positionieren.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Anschläge 40–43 und 50–53 jeweils paarweise an dem Profil 2 festgelegt, so dass der Abstand zwischen zwei Abstützelementen 10–13 und 20–23 im Wesentlichen konstant gehalten ist, unabhängig von der Position des Schlittens 6. Statt zwei Anschläge 40–43 und 50–53 jeweils paarweise an dem Profil 2 zu montieren, ist es auch möglich, einen einzigen Anschlag zu montieren, an dem zwei geneigte Auflaufflächen 57 ausgebildet sind, die in gegenüberliegende Richtungen geneigt sind. Dann kann die eine Auflauffläche zum Abbremsen eines der Abstützelemente 10–13 und die andere Auflauffläche zum Stoppen eines der Abstützelemente 20–23 eingesetzt werden.
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Ferner kann die Anzahl der Abstützelemente 10–13 und 20–23 abhängig von der Länge der Spindel 5 und der mechanischen Belastung gewählt werden.
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Zwischen den Abstützelementen 10–13 und 20–23 können ferner Dämpfungselemente, beispielsweise aus einem elastomeren Material, vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearantrieb
- 2
- Profil
- 3
- Lagerblock
- 4
- Antriebsabschnitt
- 5
- Spindel
- 6
- Schlitten
- 10
- Abstützelement
- 11
- Abstützelement
- 12
- Abstützelement
- 13
- Abstützelement
- 20
- Abstützelement
- 21
- Abstützelement
- 22
- Abstützelement
- 23
- Abstützelement
- 40
- Anschlag
- 41
- Anschlag
- 42
- Anschlag
- 43
- Anschlag
- 50
- Anschlag
- 51
- Anschlag
- 52
- Anschlag
- 53
- Anschlag
- 55
- Nutenstein
- 56
- Schraube
- 57
- Auflauffläche
- 60
- Formkörper
- 61
- Öffnung
- 62
- Magnet
- 63
- Durchführung
- 64
- Formkörper
- 65
- Durchführung
- 66
- Ring
- 67
- Metallplatte
- 68
- Schraube
- 69
- Durchführung
- 70
- Stopperelement
- 72
- Steg
- 73
- Steg
- 75
- Flansch
- 76
- Sperrelement/Spitze
- 77
- Kontaktfläche
- 80
- Klemmmechanismus
- 81
- Klemmelement
- 82
- Feder
- 84
- Betätigungsabschnitt
- H
- Höhe
- h
- Höhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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