DE102015219502A1

DE102015219502A1 - driving means

Info

Publication number: DE102015219502A1
Application number: DE102015219502.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias Finkbeiner; Thomas Fischer; Ulrich Müller-Boysen; Stephan Hetzinger; Sabine Rau
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Antriebsgehäuse (3; 53; 73; 93), in dem ein elektrischer Drehantrieb (5; 95) aufgenommen ist, der einen Stator (8; 98; 118) und einen Rotor (11; 81; 101; 121) umfasst, wobei der Rotor (11; 81; 101; 121) drehbeweglich um eine Rotationsachse (7) gegenüber dem Stator (8; 98; 118) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rotor (11; 81; 101; 121) von einer Ausnehmung (15; 85) durchsetzt ist, die mit einem Innengewinde (16; 86; 126) versehen ist, sowie mit einer Koppelstange (2; 52; 72; 92; 112), die sich längs der Rotationsachse (7) des Rotors (11; 81; 101; 121) erstreckt und mit einem auf das Innengewinde (16; 86; 126) angepassten Gewindeabschnitt (35; 55) beweglich im Rotor (11; 81; 101; 121) aufgenommen ist und mit einem Führungsabschnitt (34; 54; 74) das Antriebsgehäuse (3; 53; 73; 93) durchsetzt, wobei der Führungsabschnitt (34; 54; 74) drehfest und linearbeweglich im Antriebsgehäuse (3; 53; 73; 93) geführt ist.The invention relates to a drive device for providing a linear movement, comprising a drive housing (3; 53; 73; 93) in which is accommodated an electric rotary drive (5; 95) which comprises a stator (8; 98; 118) and a rotor ( 11; 81; 101; 121), wherein the rotor (11; 81; 101; 121) is rotatably disposed about a rotation axis (7) opposite to the stator (8; 98; 118). According to the invention, the rotor (11; 81; 101; 121) is penetrated by a recess (15; 85) provided with an internal thread (16; 86; 126) and by a coupling rod (2; 52; 72; 92; 112) extending along the axis of rotation (7) of the rotor (11; 81; 101; 121) and movable with a threaded portion (35; 55) adapted to the internal thread (16; 86; 126) in the rotor (11; 81; 101; 121) and with a guide section (34; 54; 74) passes through the drive housing (3; 53; 73; 93), wherein the guide section (34; 54; 74) rotatably and linearly movable in the drive housing (3; 53; 73; 93).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Antriebsgehäuse, in dem ein elektrischer Drehantrieb aufgenommen ist, der einen Stator und einen Rotor zur Bereitstellung einer Rotationsbewegung umfasst, wobei der Rotor drehbeweglich um eine Rotationsachse gegenüber dem ortsfest am Antriebsgehäuse aufgenommen Stator angeordnet ist.The invention relates to a drive device for providing a linear movement, comprising a drive housing, in which an electric rotary drive is included, comprising a stator and a rotor for providing a rotational movement, wherein the rotor is rotatably mounted about an axis of rotation with respect to the stationarily mounted on the drive housing stator ,

Aus der CH 592260 A5 ist eine Antriebsvorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine translatorische Hin- und Herbewegung bekannt, bei der ein elektrischer Antriebsmotor mit einer hohlen Rotorwelle, durch die sich eine koaxiale, mit einer Rollbahn für Kugeln versehene Kugelspindel hindurch erstreckt und mindestens an einem Ende mit einem die Kugelspindel umgebenden Motor drehfest verbunden ist, welcher über in der Rollbahn der Kugelspindel laufende Kugeln in Schraubeingriff mit der Kugelspindel steht.From the CH 592260 A5 For example, there is known a drive apparatus for converting rotary motion into translational reciprocation, in which an electric drive motor having a hollow rotor shaft through which extends a coaxial ball bearing ball raceway and at least one end having a ball screw surrounding motor is rotatably connected, which is in the runway of the ball screw running balls in screw engagement with the ball screw.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung mit kompakter Bauform und einfacher Aufbauweise bereitzustellen. The object of the invention is to provide a drive device with a compact design and simple construction.

Diese Aufgabe wird für eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Rotor längs der Rotationsachse zumindest bereichsweise von einer Ausnehmung durchsetzt ist, die mit einem Innengewinde versehen ist, sowie mit einer Koppelstange, die sich längs der Rotationsachse des Rotors erstreckt, mit einem auf das Innengewinde angepassten Gewindeabschnitt beweglich im Rotor aufgenommen ist und mit einem Führungsabschnitt das Antriebsgehäuse durchsetzt, wobei der Führungsabschnitt drehfest und linearbeweglich im Antriebsgehäuse geführt ist. This object is achieved for a drive device of the aforementioned type with the features of claim 1. It is provided that the rotor along the axis of rotation is at least partially penetrated by a recess which is provided with an internal thread, and with a coupling rod which extends along the axis of rotation of the rotor, with a matched to the internal thread threaded portion movably received in the rotor is and passes through the drive housing with a guide portion, wherein the guide portion is rotatably guided and linearly movable in the drive housing.

Mit dieser Anordnung des Rotors, des darin ausgebildeten Innengewindes und des darin aufgenommenen Gewindeabschnitts der Koppelstange lässt sich eine besonders kompakte Gestaltung der Antriebseinrichtung erzielen. Für eine ausreichende Kraftentwicklung des Drehantriebs ist ein gewisser Rotordurchmesser erforderlich, so dass die koaxial in platzsparender Weise im zentralen Bereich des Rotors angeordnete Ausnehmung mit dem Innengewinde keinen Einfluss auf eine Baulänge der Antriebseinrichtung in Richtung der Rotationsachse hat. Gleiches gilt für den Gewindeabschnitt, der seinerseits mit seinem Außengewinde direkt oder unmittelbar in das Innengewinde des Rotors eingreift, sodass auch hier keine zusätzliche Ausdehnung der Antriebseinrichtung längs der Rotationsachse erforderlich ist. Vielmehr wird die Ausdehnung der Antriebseinrichtung längs der Rotationsachse im Wesentlichen durch die Länge des Rotors sowie durch eine Lagerung für den Führungsabschnitt im Antriebsgehäuse bestimmt. Ein Verstellweg für die Koppelstange gegenüber dem Rotor entspricht im Idealfall der Länge des Rotors abzüglich der Länge des Gewindeabschnitts, vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung nur geringfügig länger als dieser Verstellweg ausgebildet. Um die Antriebseinrichtung für eine Vielzahl von Anwendungen in einfacher Weise einsetzen zu können ist vorgesehen, einen Führungsabschnitt der Koppelstange am Antriebsgehäuse drehfest und linearbeweglich zu führen. Durch diese Maßnahme wird die gewünschte Linearbewegung der Koppelstange gegenüber dem Rotor bei einer Rotationsbewegung des Rotors um die Rotationsachse gewährleistet, da durch die Beschränkung der Freiheitsgrade der Bewegung für die Koppelstange ausschließlich eine Linearbeweglichkeit verbleibt. Somit findet zwischen Rotor und Koppelstange eine Schraubbewegung statt, die aufgrund der drehfesten und linearbeweglichen Aufnahme der Koppelstange am Antriebsgehäuse zu der gewünschten ausschließlichen Linearbewegung der Koppelstange gegenüber dem Antriebsgehäuse führt. With this arrangement of the rotor, the internal thread formed therein and the threaded portion of the coupling rod received therein, a particularly compact design of the drive device can be achieved. For a sufficient force development of the rotary drive a certain rotor diameter is required, so that the coaxially arranged in a space-saving manner in the central region of the rotor recess with the internal thread has no effect on a length of the drive means in the direction of the axis of rotation. The same applies to the threaded portion, which in turn engages with its external thread directly or directly into the internal thread of the rotor, so that here no additional expansion of the drive means along the axis of rotation is required. Rather, the extent of the drive means along the axis of rotation is determined essentially by the length of the rotor and by a bearing for the guide portion in the drive housing. An adjustment for the coupling rod relative to the rotor ideally corresponds to the length of the rotor minus the length of the threaded portion, preferably, the drive means is formed only slightly longer than this adjustment. In order to use the drive device for a variety of applications in a simple manner is provided to guide a guide portion of the coupling rod on the drive housing rotationally fixed and linearly movable. By this measure, the desired linear movement of the coupling rod is ensured with respect to the rotor in a rotational movement of the rotor about the axis of rotation, since by limiting the degrees of freedom of movement for the coupling rod only a linear mobility remains. Thus, a screw movement takes place between the rotor and the coupling rod, which leads to the desired exclusive linear movement of the coupling rod relative to the drive housing due to the rotationally fixed and linearly movable recording of the coupling rod on the drive housing.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zweckmäßig ist es, wenn der Stator und der Rotor einen als Innenläufer oder Außenläufer ausgeführten Elektromotor aus der Gruppe: Schrittmotor, bürstenloser Gleichstrommotor, bürstenkommutierter Gleichstrommotor, bilden. It is useful if the stator and the rotor designed as an internal rotor or external rotor electric motor from the group: stepper motor, brushless DC motor, brush-commutated DC motor form.

Bei einer Ausgestaltung des Elektromotors als Innenläufer ist vorgesehen, dass der Stator den Rotor längs der Rotationsachse radial außenliegend umgibt und dass sowohl der Stator als auch der Rotor im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet sind. Hierbei ergibt sich die hülsenförmige Gestaltung des Rotors durch die zentral vorgesehene Ausnehmung mit dem Innengewinde. Ein derartiger Elektromotor zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl der Stator als auch der Rotor in einfacher Weise in das Antriebsgehäuse integriert werden können und eine drehbewegliche Lagerung des Rotors, beispielsweise durch geeignete Kugellager, in einfacher Weise möglich ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Rotor die Axialkräfte abstützen muss, die von der Koppelstange eingeleitet werden, dementsprechend ist eine Auslegung der drehbeweglichen Lagerung des Rotors auf derartige Axialkräfte erforderlich.In an embodiment of the electric motor as an internal rotor is provided that the stator surrounds the rotor radially outwardly along the axis of rotation and that both the stator and the rotor are formed substantially sleeve-shaped. This results in the sleeve-shaped design of the rotor through the centrally provided recess with the internal thread. Such an electric motor is characterized in that both the stator and the rotor can be integrated in a simple manner in the drive housing and a rotatable mounting of the rotor, for example by suitable ball bearings, in a simple manner possible. It should be noted that the rotor must support the axial forces that are introduced from the coupling rod, accordingly, a design of the rotatable mounting of the rotor is required for such axial forces.

Bei einer Ausgestaltung des Elektromotors als Außenläufer ist vorgesehen, dass der Rotor den Stator sowohl in radialer Richtung außenliegend als auch in radialer Richtung innenliegend umgreift. Beispielsweise kann der Rotor als Kombination eines napfförmigen Rotoraußenteils mit einer innenliegenden Rotorhülse, die mit der Ausnehmung und dem Innengewinde versehen ist, ausgebildet werden und umgreift somit mit einem durch Rotation einer U-förmigen Profilierung um die Rotationsachse gebildeten Rotationskörper den beispielhaft rohrförmig ausgebildeten Stator zumindest bereichsweise längs der Rotationsachse. Eine derartige Aufbauweise des Elektromotors hat den Vorteil, dass bei kompakter Bauform ein besonders hohes Drehmoment bereitgestellt werden kann, sodass insbesondere eine Baulänge der Antriebseinrichtung längs der Rotationsachse kurz gehalten werden kann.In one embodiment of the electric motor as an external rotor is provided that the rotor engages around the stator both in the radial direction on the outside and in the radial direction on the inside. For example, the rotor may be formed as a combination of a cup-shaped rotor outer part with an inner rotor sleeve, which is provided with the recess and the internal thread, and thus engages with an example formed by rotation of a U-shaped profiling about the axis of rotation about the rotation example of a tubular stator formed at least partially along the axis of rotation. Such a construction of the electric motor has the advantage that in a compact design, a particularly high torque can be provided, so that in particular a length of the drive means along the axis of rotation can be kept short.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gewindeabschnitt der Koppelstange und das Innengewinde des Rotors eine Gleitgewindeverbindung bilden und/oder dass das Antriebsgehäuse einen stirnseitigen Lagerdeckel aufweist, der von dem Führungsabschnitt der Koppelstange durchsetzt ist und der eine Führungseinrichtung, insbesondere eine Gleitlagerbuchse, für die drehfeste und linearbewegliche Führung des Führungsabschnitts aufweist. Eine Ausgestaltung der Gewindeverbindung zwischen Koppelstange und Innengewinde des Rotors als Gleitgewindeverbindung ermöglicht eine kostengünstige Herstellung sowohl der Koppelstange als auch des Rotors. Als Gewinde wird vorzugsweise ein Bewegungsgewinde mit großen Oberflächen der Gewindeflanken gewählt, um eine möglichst günstige Gleitbewegung zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Innengewinde zu gewährleisten. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antriebsgehäuse modular aufgebaut ist und einen abnehmbaren stirnseitigen Lagerdeckel aufweist, der mit einem weiteren Gehäuseteil des Antriebsgehäuses verbunden ist, in dem der Stator aufgenommen ist. Der Lagerdeckel weist eine Führungseinrichtung auf, die in einer normal zur Rotationsachse ausgerichteten Querschnittsebene einen auf den Querschnitt des Führungsabschnitts angepasste Profilierung aufweist, um eine Drehmomentabstützung bezüglich der Rotationsachse für die Koppelstange zur gewährleisten. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung als Gleitlagerbuchse, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, hergestellt ist, wodurch eine günstige Kombination von Führungseigenschaften für die Koppelstange und zumindest gewissen Abdichteigenschaften erzielt werden kann, um ein unerwünschtes Eindringen von Schmutz aus der Umgebung in die Antriebseinrichtung zu verhindern. Alternativ kann die Führungseinrichtung als Wälzlageranordnung, die auch die Verdrehsicherung der Koppelstange gewährleistet, ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch beidseitig angeordnete, drehbeweglich am Lagerdeckel aufgenommene, insbesondere tonnenförmige, Wälzkörper realisiert werden, die auf ebene ausgebildeten Abflachungen an der Koppelstange abwälzen und diese somit reibungsarm und verdrehgesichert lagern. Gegebenenfalls kann eine zusätzliche Dichteinrichtung vorgelagert zur Führungseinrichtung vorgesehen sein, um erhöhte Dichtungsanforderungen erfüllen zu können.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the threaded portion of the coupling rod and the internal thread of the rotor form a sliding thread connection and / or that the drive housing has a front bearing cap, which is penetrated by the guide portion of the coupling rod and the guide means, in particular a plain bearing bush, has for the rotationally fixed and linearly movable guidance of the guide portion. An embodiment of the threaded connection between the coupling rod and the internal thread of the rotor as a sliding thread connection enables cost-effective production of both the coupling rod and the rotor. As a thread preferably a movement thread with large surfaces of the thread flanks is chosen to ensure the best possible sliding movement between the threaded portion and the internal thread. It is preferably provided that the drive housing is modular and has a removable end bearing cap, which is connected to a further housing part of the drive housing, in which the stator is accommodated. The bearing cap has a guide device which, in a cross-sectional plane oriented normal to the axis of rotation, has a profiling adapted to the cross section of the guide section in order to ensure a torque support with respect to the axis of rotation for the coupling rod. It is preferably provided that the guide device is made as a plain bearing bush, in particular made of a plastic material, whereby a favorable combination of leadership properties for the coupling rod and at least certain sealing properties can be achieved to prevent unwanted ingress of dirt from the environment into the drive device. Alternatively, the guide device can be designed as a roller bearing arrangement, which also ensures the rotation of the coupling rod. This can for example be realized by both sides arranged, rotatably received on the bearing cap, in particular barrel-shaped, rolling elements are realized, which roll on level flattened on the coupling rod and thus store them friction and secured against rotation. Optionally, an additional sealing device upstream of the guide means may be provided to meet increased sealing requirements.

Bei einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Gewindeabschnitt der Koppelstange und dem Innengewinde des Rotors eine Wälzlagerung aus der Gruppe: Planetenwälzgetriebe, Kugelumlauflager, für eine Wälzlagerung des Gewindeabschnitts gegenüber dem Innengwinde angeordnet ist. Mit einer Wälzlagerung zwischen Gewindeabschnitt und Innengewinde wird eine reibungsarme und hochbelastbare Bewegungskopplung zwischen dem Innengewinde des Rotors und dem Gewindeabschnitt der Koppelstange erzielt. Die Wälzlagerung zwischen Koppelstange und Rotor ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Antriebseinrichtung für regelmäßige, insbesondere hochfrequente, Antriebsaufgaben eingesetzt werden soll, bei denen eine Gleitgewindeverbindung möglicherweise zu viel Reibungswärme entwickeln würde. In an alternative development of the invention it is provided that between the threaded portion of the coupling rod and the internal thread of the rotor, a roller bearing from the group: Planetenwälzgetriebe, ball bearing, is arranged for a roller bearing of the threaded portion relative to the Innengwinde. With a rolling bearing between the threaded portion and internal thread a low-friction and high-strength coupling movement between the internal thread of the rotor and the threaded portion of the coupling rod is achieved. The rolling bearing between coupling rod and rotor is particularly advantageous if the drive device is to be used for regular, in particular high-frequency, drive tasks in which a sliding thread connection would possibly develop too much frictional heat.

Die Verwendung eines Planetenwälzgetriebes ermöglicht eine Bewegungsuntersetzung für die vom Rotor bereitgestellte Rotationsbewegung, sodass eine derart ausgerüstete Antriebseinrichtung hohe Stellkräfte bereitstellen kann. The use of a Planetenwälzgetriebes allows a motion reduction for the rotational movement provided by the rotor, so that such a equipped drive device can provide high actuating forces.

Bei der Verwendung eines Kugelumlauflagers steht dem höheren technischen Aufwand verglichen mit einer Gleitführung eine reibungsärmere Beweglichkeit der Koppelstange gegenüber dem Innengewinde des Rotors gegenüber.When using a recirculating ball bearing is the higher technical complexity compared with a sliding guide against a lower friction mobility of the coupling rod against the internal thread of the rotor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung im Antriebsgehäuse aufgenommen ist, der eine am Antriebsgehäuse ausgebildete Schnittstelle für eine Einkopplung elektrischer Energie und eines Ansteuersignals zugeordnet ist und die für eine Ansteuerung eines Drehantriebs in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal ausgebildet ist. Bei der Steuereinrichtung handelt es sich um eine elektrische oder elektronische Schaltung, die für die Bereitstellung von elektrischer Energie an den Stator und/oder Rotor des Drehantriebs ausgebildet ist. Durch die Anordnung der Steuereinrichtung im Antriebsgehäuse wird eine besonders kompakte Gestaltung der Antriebseinrichtung ermöglicht. Zudem sind hierdurch Anforderungen an die Störstrahlungsaussendung und an die Einkopplung von Störstrahlung auf die Steuereinrichtung in günstiger Weise zu erfüllen. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Antriebsgehäuse zumindest im Wesentlichen aus metallischen Gehäuseteilen hergestellt ist. Die Steuereinrichtung ist an die jeweilige Bauform des Drehantriebs angepasst, beispielsweise an die Bauform des Elektromotors, und stellt die notwendige elektrische Energie in geeigneter Weise an den Elektromotor zur Verfügung.In a further embodiment of the invention, it is provided that a control device is accommodated in the drive housing, which is assigned an interface formed on the drive housing for a coupling of electrical energy and a drive signal and which is designed for driving a rotary drive in response to a drive signal. The control device is an electrical or electronic circuit which is designed for the provision of electrical energy to the stator and / or rotor of the rotary drive. The arrangement of the control device in the drive housing allows a particularly compact design of the drive device. In addition, this requirements on the Störstrahlungsaussendung and on the coupling of interference to the controller to meet in a favorable manner. This applies in particular to the case that the drive housing is at least substantially made of metallic housing parts. The control device is adapted to the respective design of the rotary drive, for example to the design of the electric motor, and provides the necessary electrical energy in a suitable manner to the electric motor.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass am Antriebsgehäuse wenigstens eine Einstelleinrichtung ausgebildet ist, die elektrisch mit der Steuereinrichtung verbunden ist und die für eine Einstellung eines Ansteuerverhaltens der Steuereinrichtung ausgebildet ist. Mit Hilfe der Einstelleinrichtung, bei der es sich beispielsweise um einen Tastschalter handeln kann, wird einem Benutzer ein Zugriff auf die Steuereinrichtung ermöglicht. Durch diesen Benutzerzugriff kann beispielsweise eine Einstellung eines Bewegungswegs für die Koppelstange und/oder eine Einstellung einer Bewegungsgeschwindigkeit für die Koppelstange und/oder eine Maximalkrafteinstellung für die Koppelstange und/oder eine Sollbeschleunigung für die Koppelstange und/oder ein Verhalten der Koppelstange bei einem Erreichen oder Verlassen einer Endlage und/oder unterschiedliche Bewegungsverhalten, insbesondere unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten, für die Koppelstange bei den unterschiedlichen Bewegungsrichtungen vorgegeben werden. Mit der direkt an der Antriebseinrichtung vorgesehenen Einstelleinrichtung entfällt die Notwendigkeit eines Fernzugriffs auf die Antriebseinrichtung über eine übergeordnete Steuerung, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), wodurch eine Integration der Antriebseinrichtung in ein Antriebssystem erleichtert wird, da die übergeordnete Steuerung keine Programmierfunktionen für die Antriebseinrichtung bereitstellen muss. Dies schließt jedoch nicht aus, dass ergänzend zur lokalen Einflussnahme auf die Steuereinrichtung auch eine zentrale Einflussnahme über eine übergeordnete Steuereinrichtung, insbesondere unter Ausnutzung vorgebbarer Kodierungen im Ansteuersignal für die Steuereinrichtung, vorgenommen werden kann. It is preferably provided that at least one adjusting device is formed on the drive housing, which is electrically connected to the control device and which is designed for setting a control behavior of the control device. With the help of the adjustment, which may be, for example, a push button switch, a user is allowed access to the control device. By this user access, for example, an adjustment of a movement path for the coupling rod and / or adjustment of a movement speed for the coupling rod and / or a maximum force setting for the coupling rod and / or a target acceleration for the coupling rod and / or a behavior of the coupling rod upon reaching or leaving an end position and / or different movement behavior, in particular different movement speeds, for the coupling rod are given in the different directions of movement. With the directly to the drive means provided adjusting eliminates the need for remote access to the drive device via a higher-level control, in particular a programmable logic controller (PLC), whereby integration of the drive device is facilitated in a drive system, since the higher-level control provide no programming functions for the drive device got to. However, this does not exclude that in addition to the local influence on the control device also a central influence over a higher-level control device, in particular using predeterminable codes in the drive signal for the control device, can be made.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Koppelstange und/oder dem Rotor eine Sensoreinrichtung für eine Ermittlung einer Position der Koppelstange gegenüber dem Antriebsgehäuse zugeordnet ist und dass die Sensoreinrichtung für eine Bereitstellung eines Sensorsignals elektrisch mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, insbesondere um bei einer Annäherung des Gewindeabschnitts der Koppelstange an einen Endbereich des Innengewindes eine Abschaltung einer Energieversorgung des elektrischen Drehantriebs zu bewirken. Die Sensoreinrichtung kann wahlweise als Schaltmittel oder als Proportionalsensor ausgebildet sein, wobei ein Schaltmittel das Erreichen einer vorgebbaren Position durch die Koppelstange angibt, während ein Proportionalsensor ein zur Relativstellung der Koppelstange gegenüber dem Antriebsgehäuse proportionales Sensorsignal bereitstellt. Ein Schaltsensor kann beispielsweise als elektromechanischer Kontaktschalter, als Reed-Schalter oder als Hall-Sensor, insbesondere in Zusammenwirkung mit einem geeigneten Permanentmagnetelement, ausgebildet sein und elektrisch mit der Steuereinrichtung verbunden werden. Ein Proportionalsensor kann wahlweise als lineares oder rotatorisches Messsystem ausgebildet sein, das entweder unmittelbar der Koppelstange für eine Ermittlung der linearen Verlagerung gegenüber dem Antriebsgehäuse zugeordnet ist oder dem Rotor für eine Ermittlung der Rotationsbewegung relativ zum Stator zugeordnet ist. Je nach Ausgestaltung des Elektromotors kann es erforderlich sein, dass der Elektromotor für eine zuverlässige elektrische Ansteuerung ohnehin einen Drehwinkelsensor benötigt, beispielsweise bei manchen Ausführungsformen eines bürstenlosen Gleichstrommotors. In diesem Fall kann das Signal dieses Drehwinkelsensors auch für die Positionsermittlung der Koppelstange gegenüber dem Antriebsgehäuse herangezogen werden. In a further embodiment of the invention it is provided that the coupling rod and / or the rotor is associated with a sensor device for determining a position of the coupling rod relative to the drive housing and that the sensor device is electrically coupled to the control device for providing a sensor signal, in particular at a Approximation of the threaded portion of the coupling rod to an end portion of the internal thread to effect a shutdown of a power supply of the electric rotary drive. The sensor device may optionally be designed as a switching means or as a proportional sensor, wherein a switching means indicating the reaching of a predetermined position by the coupling rod, while a proportional sensor provides a relative to the coupling rod relative to the drive housing proportional sensor signal. A switching sensor can be designed, for example, as an electromechanical contact switch, as a reed switch or as a Hall sensor, in particular in cooperation with a suitable permanent magnet element, and can be electrically connected to the control device. A proportional sensor can optionally be designed as a linear or rotary measuring system, which is either assigned directly to the coupling rod for determining the linear displacement relative to the drive housing or is assigned to the rotor for determining the rotational movement relative to the stator. Depending on the design of the electric motor, it may be necessary for the electric motor to require a rotational angle sensor in any case for a reliable electrical control, for example in some embodiments of a brushless DC motor. In this case, the signal of this rotation angle sensor can also be used for determining the position of the coupling rod relative to the drive housing.

Vorteilhaft ist es, wenn der Rotor längs der Rotationsachse vollständig von der mit dem Innengewinde versehenen Ausnehmung durchsetzt ist und wenn an einander entgegengesetzten Stirnseiten des Gewindeabschnitts jeweils längs der Rotationsachse erstreckte Führungsabschnitte angeordnet sind, die jeweils an einander entgegengesetzten stirnseitigen Lagerdeckeln des Antriebsgehäuses linearbeweglich und drehfest aufgenommen sind. Hierdurch kann die Antriebseinrichtung in ein Antriebssystem eingebaut werden, das zwei zueinander synchrone, gleichsinnige Linearbewegungen erfordert. It is advantageous if the rotor along the axis of rotation is completely penetrated by the recess provided with the internal thread and if arranged on opposite end faces of the threaded portion along the axis of rotation extending guide portions, each received on opposite end-side bearing caps of the drive housing linearly movable and rotationally fixed are. In this way, the drive device can be installed in a drive system that requires two synchronous, linear movements in the same direction.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Rotor längs der Rotationsachse über das Antriebsgehäuse erstreckt ausgebildet ist und einen stirnseitigen Lagerdeckel des Antriebsgehäuses durchsetzt und/oder dass zwischen der Koppelstange und dem Antriebsgehäuse, insbesondere den Lagerdeckeln, Endlagendämpfungsmittel angeordnet sind. Durch die Erstreckung des Rotors längs der Rotationsachse über das Antriebsgehäuse hinaus wird eine Verlängerung des Bewegungswegs für die Koppelstange längs der Rotationsachse ermöglicht, ohne dass hierfür eine Verlängerung des gesamten Stators erforderlich wäre. Die Endlagendämpfungsmittel sind dazu vorgesehen, einen Aufprall der Koppelstange auf die Lagerdeckel zu bedämpfen und können beispielsweise als gummielastische Elemente zwischen Koppelstange und Lagerdeckel ausgebildet sein.It is preferably provided that the rotor extends along the axis of rotation over the drive housing and passes through an end bearing cap of the drive housing and / or that between the coupling rod and the drive housing, in particular the bearing caps, end position damping means are arranged. By the extension of the rotor along the axis of rotation beyond the drive housing, an extension of the movement path for the coupling rod along the rotation axis is made possible, without the need for an extension of the entire stator would be required. The end position damping means are provided to dampen an impact of the coupling rod on the bearing cap and may be formed for example as rubber-elastic elements between coupling rod and bearing cap.

Zweckmäßig ist es, wenn die Koppelstange längs der Rotationsachse von einer Ausnehmung durchsetzt ist und/oder dass der Rotor drehbeweglich in einander entgegengesetzten stirnseitigen Lagerdeckeln des Antriebsgehäuses aufgenommen ist und die Lagerdeckel zusammen mit einem zwischen den Lagerdeckeln längs der Rotationsachse erstreckten Hüllrohr das Antriebsgehäuse bilden. Durch die längs der Rotationsachse erstreckte Ausnehmung in der Koppelstange wird ein Durchschleifen von elektrischen und/oder fluidischen Leitungen durch die Koppelstange ermöglicht. Somit können bei einer Integration der Antriebseinrichtung in ein Antriebssystem in einfacher Weise ein Arbeitsfluid und/oder elektrische Leistung oder elektrische Signale an ein von der Koppelstange bewegtes Maschinenteil durch die Koppelstange hindurch zur Verfügung gestellt werden können. Durch die Lagerung des Rotors in den Lagerdeckeln kann in einfacher Weise ein Baukastensystem für die Antriebseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, da die Länge des Rotors und des Stators sowie des Hüllrohrs, das zur Verbindung der Lagerdeckel vorgesehen ist, in einfacher Weise variiert werden kann. It is useful if the coupling rod is traversed along the axis of rotation of a recess and / or that the rotor is rotatably received in opposite end-side bearing caps of the drive housing and the bearing cap together with an extending between the bearing caps along the axis of rotation envelope forming the drive housing. By extending along the axis of rotation recess in the coupling rod through-looping of electrical and / or fluidic lines is made possible by the coupling rod. Thus, at a Integration of the drive device in a drive system in a simple manner, a working fluid and / or electrical power or electrical signals can be provided to a moving of the coupling rod machine part through the coupling rod through. By mounting the rotor in the bearing caps a modular system for the drive device can be provided in a simple manner, since the length of the rotor and the stator and the cladding tube, which is provided for connection of the bearing cap, can be varied in a simple manner.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawing. Showing:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung, bei der eine Koppelstange ein Antriebsgehäuse einseitig durchsetzt und drehfest sowie linearbeweglich am Antriebsgehäuse gelagert ist, 1 a schematic sectional view of a first embodiment of a drive device in which a coupling rod passes through a drive housing on one side and is rotatably mounted and linearly movable on the drive housing,

1a eine Ausschnitt aus einer Seitenansicht der Antriebseinrichtung gemäß der 1 zur Darstellung eines Querschnitts der Koppelstange und des Lagermittels, 1a a detail of a side view of the drive device according to the 1 to illustrate a cross section of the coupling rod and the bearing means,

2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Antriebseinrichtung gemäß der 1, die in einem Mantelrohr aufgenommen ist, 2 a perspective sectional view of the drive device according to the 1 , which is housed in a jacket tube,

3 eine zweite Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit einer Koppelstange, die beidseitig am Gewindeabschnitt angeordnete Führungsabschnitte aufweist, die jeweils stirnseitige Lagerdeckel des Antriebsgehäuses durchsetzen, 3 a second embodiment of a drive device with a coupling rod which has on both sides of the threaded portion arranged guide portions which enforce each end-side bearing cap of the drive housing,

4 eine dritte Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit einem Rotor, der einen Lagerdeckel des Antriebsgehäuses durchsetzt, um damit einen verlängerten Bewegungsweg für die Koppelstange zu ermöglichen, 4 a third embodiment of a drive device with a rotor, which passes through a bearing cap of the drive housing, in order to allow a prolonged path of movement for the coupling rod,

5 eine vierte Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit verlängertem Bewegungsweg und modular ausgebildeten Stator- und Rotorsegmenten, und 5 a fourth embodiment of a drive device with extended movement path and modular stator and rotor segments, and

6 eine rein schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Antriebseinrichtung unter Verwendung eines Außenläufermotors. 6 a purely schematic representation of a fifth embodiment of a drive device using an external rotor motor.

Eine in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 1 ist zur Bereitstellung einer Linearbewegung einer verkürzt dargestellten Koppelstange 2 gegenüber einem Antriebsgehäuse 3 längs eines Bewegungswegs 4 vorgesehen. Die Antriebseinrichtung 1 kann beispielsweise anstelle eines pneumatischen Kurzhubzylinders oder Kompaktzylinders in ein nicht dargestelltes Antriebssystem integriert werden, um eine Linearbewegung oder Schwenkbewegung eines nicht dargestellten Maschinenelements zu bewirken. One in the 1 and 2 illustrated first embodiment of a drive device 1 is to provide a linear movement of a coupling rod shown shortened 2 opposite a drive housing 3 along a path of movement 4 intended. The drive device 1 For example, instead of a pneumatic short-stroke cylinder or compact cylinder can be integrated in a non-illustrated drive system to effect a linear movement or pivotal movement of a machine element, not shown.

Für die Bereitstellung der Linearbewegung umfasst die Antriebseinrichtung 1 einen elektrischen Drehantrieb 5 sowie eine Gewindespindelanordnung 6, wobei der elektrische Drehantrieb 5 zur Bereitstellung einer Rotationsbewegung um eine Drehrotationsachse 7 ausgebildet ist, während die Gewindespindelanordnung 6 für eine Umsetzung dieser Rotationsbewegung in eine Linearbewegung der Koppelstange 2 längs des Bewegungswegs 4 ausgebildet ist. For providing the linear movement, the drive device comprises 1 an electric rotary drive 5 and a threaded spindle assembly 6 , wherein the electric rotary drive 5 for providing a rotational movement about a rotational axis of rotation 7 is formed while the threaded spindle assembly 6 for an implementation of this rotational movement in a linear movement of the coupling rod 2 along the path of movement 4 is trained.

Um eine kompakte Gestaltung der Antriebseinrichtung 1 zu ermöglichen, ist bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 eine konzentrische/koaxiale Anordnung des elektrischen Drehantriebs 5 und der Gewindespindelanordnung 6 vorgesehen, so dass insbesondere eine Erstreckung der Antriebseinrichtung 1 längs der Rotationsachse 7 möglichst kurz gehalten werden kann.To a compact design of the drive device 1 to allow in the embodiment according to the 1 and 2 a concentric / coaxial arrangement of the electric rotary drive 5 and the threaded spindle assembly 6 provided, so that in particular an extension of the drive device 1 along the axis of rotation 7 can be kept as short as possible.

Der rein schematisch dargestellte elektrische Drehantrieb 5 ist beispielhaft als Innenläufer-Elektromotor ausgebildet, bei dem ein Stator 8 ortsfest mit einem Hüllrohr 9 des Antriebsgehäuses 3 verbunden ist und eine Ausnehmung 10 aufweist, in der ein Rotor 11 unter Ausbildung eines Bewegungsspalts 12 drehbeweglich aufgenommen ist. Vorzugsweise sind Hüllgeometrien des Stators 8 und des Rotors 11 sowie der Bewegungsspalt 12 jeweils rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 7 ausgebildet. Beispielhaft ist vorgesehen, dass in der kreiszylindrischen, hülsenförmigen Hüllgeometrie für den Stator eine nicht näher dargestellte Spulenanordnung untergebracht ist, mit der ein umlaufendes magnetisches Wechselfeld erzeugt werden kann, das zu einer Kraftrückwirkung auf den Rotor 11 führt. Der Rotor 11 kann in seiner ebenfalls kreiszylindrisch hülsenförmigen Hüllgeometrie ebenfalls eine Spulenanordnung und/oder eine Permanentmagnetanordnung beinhalten, die für eine, insbesondere magnetische, Wechselwirkung mit dem Wechselfeld des Stators 8 vorgesehen ist. Durch den Bewegungsspalt 12, der sich radial umlaufend zwischen Stator 8 und Rotor 11 erstreckt, wird eine nahezu reibungsfreie Drehbewegung des Rotors 11 gegenüber dem Stator 8 gewährleistet. The purely schematically illustrated electric rotary drive 5 is exemplified as an internal rotor electric motor, in which a stator 8th stationary with a cladding tube 9 of the drive housing 3 is connected and a recess 10 in which a rotor 11 under formation of a movement gap 12 is recorded rotatably. Preferably, envelope geometries of the stator are 8th and the rotor 11 as well as the movement gap 12 each rotationally symmetrical to the axis of rotation 7 educated. By way of example, it is provided that in the circular cylindrical, sleeve-shaped envelope geometry for the stator, a coil arrangement, not shown, is housed, with which a rotating alternating magnetic field can be generated, which leads to a force on the rotor 11 leads. The rotor 11 may also include a coil assembly and / or a permanent magnet arrangement in his also circular cylindrical sleeve-shaped envelope geometry, for a, in particular magnetic, interaction with the alternating field of the stator 8th is provided. Through the movement gap 12 which is radially rotating between stator 8th and rotor 11 extends, a nearly frictionless rotational movement of the rotor 11 opposite the stator 8th guaranteed.

In einem inneren Bereich des Rotors 11 ist entsprechend der hülsenförmigen Hüllgeometrie eine Ausnehmung 15 ausgebildet, die mit einem Innengewinde 16 versehen ist, wobei die Ausnehmung 15 und somit das Innengewinde 16 längs der Rotationsachse 7 und beispielhaft über die gesamte Länge des Rotors 11 erstreckt sind. Der Rotor 11 weist jeweils endseitig einen ersten Lagerflansch 17 sowie einen zweiten Lagerflansch 18 auf, wobei beide Lagerflansche 17, 18 jeweils als radialer Rücksprung innerhalb der hülsenförmigen Hüllgeometrie des Rotors 11 ausgebildet sind und jeweils eine kreisförmige Lagerfläche 19, 20 sowie einen kreisringförmigen Lagerbund 21, 22 aufweisen. An den Lagerflanschen 17, 18 sind jeweils exemplarisch als Kugellager ausgebildete Lagermittel 23, 24 angeordnet, die mit einem Innenring 25, 26 am jeweiligen Lagerflansch 17, 18 festgelegt sind, und die mit einem Außenring 27, 28 jeweils in einem Lagerdeckel 29, 30 des Antriebsgehäuses 3 aufgenommen sind. Die Lagerdeckel 29, 30 sind jeweils endseitig mit nicht näher dargestellten Befestigungsmitteln am Hüllrohr 9 des Antriebsgehäuses 3 festgelegt und begrenzen zusammen mit dem Hüllrohr 9 das Antriebsgehäuse 3. In an inner area of the rotor 11 is a recess corresponding to the sleeve-shaped envelope geometry 15 formed, with an internal thread 16 is provided, wherein the recess 15 and thus the internal thread 16 along the axis of rotation 7 and exemplarily over the entire length of the rotor 11 are extended. The rotor 11 has each end a first bearing flange 17 and a second bearing flange 18 on, with both bearing flanges 17 . 18 each as a radial recess within the sleeve-shaped envelope geometry of the rotor 11 are formed and each have a circular bearing surface 19 . 20 and an annular bearing collar 21 . 22 exhibit. At the bearing flanges 17 . 18 are each exemplary trained as a ball bearing storage means 23 . 24 arranged with an inner ring 25 . 26 at the respective bearing flange 17 . 18 are fixed, and those with an outer ring 27 . 28 each in a bearing cap 29 . 30 of the drive housing 3 are included. The bearing caps 29 . 30 are each end with fasteners not shown on the cladding tube 9 of the drive housing 3 set and limit together with the cladding tube 9 the drive housing 3 ,

Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Lagerdeckel 29 eine Ausnehmung 31 aufweist, die koaxial zur Rotationsachse 7 angeordnet ist und in der ein beispielhaft als Gleitlager ausgebildetes Lagermittel 32 ortsfest aufgenommen ist. Das Lagermittel 32 ist seinerseits mit einer Profilausnehmung 33 versehen, die vorzugsweise einen unrunden, beispielhaft beidseitig abgeflachten, Querschnitt mit einander gegenüberliegenden Planflächen 14 aufweist, wie dies exemplarisch in der 1a dargestellt ist. Die Profilausnehmung 33 wird von einem beispielhaft identisch profilierten Führungsabschnitt 34 der Koppelstange 2 durchsetzt, so dass das Lagermittel 32 eine drehfeste und linearbewegliche Lagerung des Führungsabschnitts 34 gewährleisten kann. Für eine Verdrehsicherung der Koppelstange kann alternativ eine nicht rotationssymmetrisch zur Rotationsachse des Rotors vorgesehen Anordnung der Koppelstange vorgesehen sein oder die Koppelstange weist eine nicht rotationssymmetrische Profilierung, beispielsweise eine Vierkantprofilierung oder eine oder mehrere längs der Rotationsachse eingebrachte Vertiefungen und somit ein beispielsweise sternförmiges Profil, auf.As an example, it is provided that the bearing cap 29 a recess 31 which is coaxial with the axis of rotation 7 is arranged and in an exemplified as a sliding bearing bearing means 32 is recorded stationary. The storage medium 32 is in turn with a profile recess 33 provided, preferably a non-round, for example flattened on both sides, cross section with opposing planar surfaces 14 has, as exemplified in the 1a is shown. The profile recess 33 is from an exemplary identically profiled guide section 34 the coupling rod 2 interspersed, so the storage means 32 a non-rotatable and linearly movable mounting of the guide section 34 can guarantee. For an anti-rotation of the coupling rod may alternatively be provided not rotationally symmetrical to the axis of rotation of the rotor arrangement of the coupling rod or the coupling rod has a non-rotationally symmetric profiling, for example, a square profile or one or more along the axis of rotation introduced depressions and thus an example star-shaped profile on.

Wie aus der 1 hervorgeht, erstreckt sich der Führungsabschnitt 34 über einen Teil der Gesamtlänge der Koppelstange 2 und geht endseitig in einen Gewindeabschnitt 35 über, der für einen Eingriff in das Innengewinde 16 des Rotors 11 ausgebildet ist. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass der Gewindeabschnitt 35 mit fünf Gewindegängen in das Innengewinde 16 eingreift, je nach Auslegung und Einsatzgebiet für die Antriebseinrichtung 1 kann die Anzahl der Gewindegänge, mit denen der Gewindeabschnitt 35 in das Innengewinde 16 eingreift, auch mehr oder weniger als fünf Gewindegänge betragen, wobei eine Anzahl von zwei Gewindegängen im Eingriff mit dem Innengewinde 16 nicht unterschritten werden sollte. Beispielhaft ist die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt 35 und dem Innengewinde 16 als Gleitgewindeanordnung ausgebildet, so dass bei einer Rotationsbewegung des Rotors 11 um die Rotationsachse 7 eine Gleitbewegung des Innengewindes 16 gegenüber dem drehfest am Lagerdeckel 29 abgestützten Gewindeabschnitt 35 erfolgt, wodurch die gewünschte Linearbewegung der Koppelstange 2 längs des Bewegungswegs 4 hervorgerufen wird. Like from the 1 shows, the guide section extends 34 over part of the total length of the connecting rod 2 and ends up in a threaded section 35 over, for an engagement in the internal thread 16 of the rotor 11 is trained. By way of example, it is provided that the threaded portion 35 with five threads in the internal thread 16 engages, depending on the design and field of application for the drive device 1 can be the number of threads with which the threaded section 35 in the internal thread 16 engages also be more or less than five threads, with a number of two threads in engagement with the internal thread 16 should not fall below. An example is the threaded connection between the threaded portion 35 and the internal thread 16 designed as a sliding thread arrangement, so that during a rotational movement of the rotor 11 around the axis of rotation 7 a sliding movement of the internal thread 16 opposite the non-rotatable on the bearing cap 29 supported threaded section 35 takes place, whereby the desired linear movement of the coupling rod 2 along the path of movement 4 is caused.

Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, bilden Innenflächen 36, 37 der Lagerdeckel 29 und 30 jeweils einen mechanischen Endanschlag für eine Bewegung des Gewindeabschnitts 35 längs des Bewegungswegs 4. Für eine Bedämpfung der linearen Relativbewegung der Koppelstange 2 gegenüber dem Antriebsgehäuse 3 ist der Lagerdeckel 30 rein exemplarisch an einer Innenfläche 37 mit einem gummielastischen Dämpfungselement 43 versehen. Bei einer nicht dargestellten Variante der Antriebseinrichtung 1 ist auch der Innenfläche des Lagerdeckels 29 ein Dämpfungselement zugeordnet. Das Dämpfungselement kann alternativ auch als Feder, insbesondere Wendelfeder oder Tellerfeder oder als Magnetanordnung, insbesondere als Anordnung einander entgegengesetzt angeordneter, gegensinnig magnetisierter Permanentmagnete oder als magnetische Spulenanordnung oder als fluidischer Dämpfer auf pneumatischer oder hydraulischer Basis ausgebildet sein.Like from the 1 and 2 shows, form inner surfaces 36 . 37 the bearing cap 29 and 30 in each case a mechanical end stop for a movement of the threaded portion 35 along the path of movement 4 , For a damping of the linear relative movement of the coupling rod 2 opposite the drive housing 3 is the bearing cap 30 purely exemplary on an inner surface 37 with a rubber-elastic damping element 43 Mistake. In a variant of the drive device, not shown 1 is also the inner surface of the bearing cap 29 associated with a damping element. Alternatively, the damping element may also be designed as a spring, in particular a helical spring or disk spring or as a magnet arrangement, in particular as an arrangement of oppositely arranged oppositely magnetized permanent magnets or as a magnetic coil arrangement or as a fluidic damper on a pneumatic or hydraulic basis.

Um ein Verklemmen des Gewindeabschnitts 35 mit dem Innengewinde 16 des Rotors 11 zu vermeiden, ist der Antriebseinrichtung 1 eine in der 1 rein schematisch dargestellte Steuereinrichtung 38 mit einer Sensoreinrichtung 39 zugeordnet. Die in der 1 dargestellte Steuereinrichtung 38 ist als elektronische Schaltung mit einem nicht näher dargestellten Mikrocontroller ausgebildet und weist eine in 2 schematisch dargestellte Schnittstelle 40 auf, an der ein Anschlusskabel 41 für eine Verbindung mit einer nicht dargestellten übergeordneten Steuereinrichtung angeschlossen werden kann. Die Sensoreinrichtung 39 ist rein exemplarisch als Rotationssensor ausgebildet, der eine Ermittlung einer Rotation des Rotors 11 gegenüber dem Stator 8 ermöglicht. Die Sensoreinrichtung 39 stellt ein elektrisches Sensorsignal an die Steuereinrichtung 38 zur Verfügung, aus dem die Steuereinrichtung 38 zum einen eine geeignete elektrische Ansteuerung des elektrischen Drehantriebs 5 bewirken kann und zum anderen Information darüber erhält, in welcher Position der Gewindeabschnitt 35 der Kolbenstange 2 längs des Bewegungswegs 4 befindet, um gegebenenfalls eine Abbremsung oder Stillsetzung des Drehantriebs 5 zur Vermeidung einer Verklemmung des Gewindeabschnitts 35 mit dem Innengewinde 16 durchzuführen. Durch die rein exemplarisch ringabschnittsförmig ausgebildete Gestalt der Steuereinrichtung 38 kann diese in einfacher Weise insbesondere in den Lagerdeckel 30 integriert werden und wird bei Montage des Lagerdeckels 30 an das Hüllrohr 9 abdichtend aufgenommen. Hierdurch werden sowohl eine vorteilhafte Abschirmung der Steuereinrichtung 38 gegenüber äußeren Störeinflüssen (elektromagnetische Störfelder, Verschmutzungen) wie auch eine Abschirmung von Störeinflüssen (beispielsweise elektromagnetischen Störfeldern), die von der Steuereinrichtung 38 ausgehen könnten, gewährleistet. To jamming the threaded section 35 with the internal thread 16 of the rotor 11 to avoid is the drive device 1 one in the 1 purely schematically illustrated control device 38 with a sensor device 39 assigned. The in the 1 shown control device 38 is designed as an electronic circuit with a microcontroller, not shown, and has an in 2 schematically illustrated interface 40 on, at the a connecting cable 41 can be connected for connection to a higher-level control device, not shown. The sensor device 39 is purely exemplary designed as a rotation sensor, which detects a rotation of the rotor 11 opposite the stator 8th allows. The sensor device 39 provides an electrical sensor signal to the controller 38 available from which the control device 38 on the one hand a suitable electrical control of the electric rotary drive 5 cause and on the other hand receives information about it, in which position the threaded portion 35 the piston rod 2 along the path of movement 4 If necessary, a deceleration or shutdown of the rotary drive 5 to avoid jamming of the threaded portion 35 with the internal thread 16 perform. By purely exemplary annular section shaped design of the control device 38 This can be done in a simple way, especially in the bearing cap 30 be integrated and will when mounting the bearing cap 30 to the cladding tube 9 sealingly received. As a result, both an advantageous shield of the control device 38 against external interference (electromagnetic Interference fields, soiling) as well as a shielding of interference (for example electromagnetic interference fields) generated by the control device 38 guaranteed.

Bei der Darstellung der 2 ist die Antriebseinrichtung 1 in einem Mantelrohr 41 aufgenommen, das beispielhaft für eine mechanische Festlegung der Antriebseinrichtung 1 in einem nicht dargestellten Antriebssystem vorgesehen sein kann und das exemplarisch einen längs der Rotationsachse 7 konstanten Profilquerschnitt aufweist.In the presentation of 2 is the drive device 1 in a jacket pipe 41 recorded, the example of a mechanical definition of the drive device 1 may be provided in a drive system, not shown, and the exemplary one along the axis of rotation 7 having constant profile cross-section.

Rein exemplarisch ist dem Lagerdeckel 30 ein Tastschalter 42 zugeordnet, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 38 verbunden ist und der für eine Beeinflussung des Ansteuerverhaltens der Steuereinrichtung 38 durch einen Benutzer vorgesehen ist. Beispielhaft kann der Tastschalter 42 dazu eingesetzt werden, eine elektronische Wegbegrenzung für die Koppelstange 2 einzustellen, indem in der gewünschten Endposition jeweils eine Tastenbetätigung des Tastschalters 42 durchgeführt wird. In Kombination mit einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung können unterschiedliche Einstellung für die Antriebseinrichtung 1 mit Hilfe des Tastschalters 42 vorgenommen werden.A pure example is the bearing cap 30 a push-button 42 associated with the electrically connected to the control device 38 is connected and for influencing the driving behavior of the control device 38 provided by a user. By way of example, the key switch 42 be used to an electronic travel limit for the coupling rod 2 set by in each case one key operation of the key switch in the desired end position 42 is carried out. In combination with a display device, not shown, different setting for the drive device 1 with the help of the pushbutton switch 42 be made.

Rein exemplarisch wird davon ausgegangen, dass der elektrische Drehantrieb 5 als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist und dass der Stator 8 eine nicht näher dargestellte Spulenanordnung umfasst, während der Rotor 11 eine nicht näher dargestellte Permanentmagnetanordnung aufweist.Purely by way of example, it is assumed that the electric rotary drive 5 is designed as a brushless DC motor and that the stator 8th a coil assembly, not shown, while the rotor 11 Having a non-illustrated permanent magnet assembly.

Bei der nachfolgenden Beschreibung weiterer Ausführungsformen von Antriebseinrichtungen 51, 71 und 91 werden für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie bei der vorstehenden Beschreibung der Antriebseinrichtung 1 benutzt. Es erfolgt keine neuerliche Beschreibung dieser Komponenten.In the following description of further embodiments of drive devices 51 . 71 and 91 are the same reference numerals for functionally identical components as in the above description of the drive device 1 used. There is no recent description of these components.

Bei der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 51 ist eine Koppelstange 52 vorgesehen, deren Führungsabschnitte 54 beidseitig des Gewindeabschnitts 55 in einander entgegengesetzte Richtungen erstreckt sind. Ferner ist vorgesehen, dass der Lagerdeckel 56 eine Ausnehmung aufweist, die vom Lagerflansch 18 des Rotors 11 durchsetzt wird, so dass in gleicher Weise wie auch beim Lagerdeckel 29 der Führungsabschnitt 54 über das Antriebsgehäuse 53 hinausragen kann. Durch diese Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 51 kann eine beidseitige Ankopplung der Koppelstange 52 an nicht dargestellte Maschinenelemente eines ebenfalls nicht dargestellten Antriebssystems bewirkt werden. Ferner ist rein exemplarisch an einem der Endbereiche der Koppelstange 52 eine Dämpfungseinrichtung mit einem Dämpfungselement 60, das als kreiszylindrische Scheibe aus einem gummielastischen Material hergestellt ist, einer Stützscheibe 61 aus einem formstabilen Material, insbesondere Metall, und einem Sperrzapfen 62, der die Koppelstange 52 durchsetzt, vorgesehen. Bei einer Annäherung dieses Endbereichs der Koppelstange an das Antriebsgehäuse 53 bewirkt die Dämpfungseinrichtung eine sanfte Abbremsung der Bewegung der Koppelstange 52. Alternativ kann auch vorgesehen werden, das Dämpfungselement ortsfest am Antriebsgehäuse 53 anzuordnen, so dass die Stützscheibe 61 bei der Annäherung des Endbereichs der Koppelstange 52 auf das Dämpfungselement 60 auftrifft.At the in 3 illustrated second embodiment of a drive device 51 is a tie rod 52 provided, whose guide sections 54 on both sides of the threaded section 55 are extended in opposite directions. It is further provided that the bearing cap 56 has a recess which from the bearing flange 18 of the rotor 11 is interspersed, so that in the same way as with the bearing cap 29 the guide section 54 over the drive housing 53 can protrude. By this configuration of the drive device 51 can be a two-sided coupling of the coupling rod 52 not shown to machine elements of a drive system, also not shown causes. Furthermore, purely by way of example, one of the end regions of the coupling rod 52 a damping device with a damping element 60 , which is made as a circular cylindrical disc of a rubber-elastic material, a support disc 61 from a dimensionally stable material, in particular metal, and a locking pin 62 who has the coupling rod 52 interspersed, provided. When approaching this end portion of the coupling rod to the drive housing 53 the damping device causes a gentle deceleration of the movement of the coupling rod 52 , Alternatively, it can also be provided, the damping element fixed to the drive housing 53 to arrange, so that the support disk 61 at the approach of the end portion of the coupling rod 52 on the damping element 60 incident.

Bei einer nicht dargestellten Variante der Antriebseinrichtung 51 ragt die Koppelstange ebenfalls beidseitig aus dem Antriebsgehäuse heraus, ist jedoch abweichend von der Ausführungsform gemäß der 3, insbesondere zumindest nahezu, über ihre gesamte Länge mit dem Außengewinde versehen, wobei auch hier beispielhaft einander entgegengesetzte Planflächen für die Verdrehsicherung gegenüber der Führungsbuchse vorgesehen sind. Bei dieser Variante der Antriebseinrichtung liegt keine Wegbegrenzung für die lineare Relativbewegung der Koppelstange gegenüber dem Rotor vor.In a variant of the drive device, not shown 51 The coupling rod also protrudes from both sides of the drive housing, but is different from the embodiment according to the 3 , In particular, at least almost, provided over its entire length with the external thread, whereby also here by way of example opposite plan surfaces for the rotation against the guide bushing are provided. In this variant of the drive device, there is no travel limit for the linear relative movement of the coupling rod relative to the rotor.

Bei der in 4 dargestellten dritten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 71 wird eine Koppelstange 72 eingesetzt, die der Koppelstange 2 gemäß der ersten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1 ähnlich ist und sich lediglich durch die Länge des Führungsabschnitts 74 unterscheidet. Bei der Antriebseinrichtung 71 wird ferner der Lagerdeckel 56 eingesetzt, wie er aus der zweiten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 51 gemäß der 3 bekannt ist. Der Rotor 81 der Antriebseinrichtung 71 unterscheidet sich jedoch vom Rotor 1 der Antriebseinrichtung 1 dahingehend, dass er einen verlängerten zweiten Lagerflansch 88 aufweist, der sich über das Antriebsgehäuse 73 hinaus erstreckt und in dessen Ausnehmung 85 ein Innengewinde 86 über die gesamte Länge des Rotors 81 erstreckt ist. Durch diese Maßnahme kann ohne eine wesentliche Änderung des Antriebsgehäuses 73 eine erhebliche Verlängerung des Bewegungswegs für die Koppelstange 72 erzielt werden.At the in 4 illustrated third embodiment of a drive device 71 becomes a coupling rod 72 used, the coupling rod 2 according to the first embodiment of the drive device 1 is similar and only by the length of the guide section 74 different. In the drive device 71 also becomes the bearing cap 56 used, as it is from the second embodiment of the drive device 51 according to the 3 is known. The rotor 81 the drive device 71 differs from the rotor, however 1 the drive device 1 in that it has an extended second bearing flange 88 which extends over the drive housing 73 extends out and in the recess 85 an internal thread 86 over the entire length of the rotor 81 extends. By this measure can without a substantial change of the drive housing 73 a considerable extension of the path of movement for the coupling rod 72 be achieved.

Bei der in 5 dargestellten vierten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 91 ist vorgesehen, dass das Antriebsgehäuse 93 durch eine Verlängerung des Hüllrohrs 99 verlängert gegenüber den Antriebsgehäusen 3, 53 und 73 der anderen Ausführungsformen der Antriebseinrichtungen 1, 51, 71 ausgebildet ist. Durch diese Verlängerung des Antriebsgehäuses 93 können der Stator 98 und der Rotor 101 unter Beibehaltung der Geometrie der Lagerdeckel 29 und 56 verlängert werden, so dass eine Verlängerung des Bewegungswegs für die Koppelstange 92 mit einer zumindest nahezu proportionalen Vergrößerung des elektrischen Drehantriebs 95 einhergeht, wodurch eine von der Antriebseinrichtung 91 bereitstellbare Stellkraft erheblich vergrößert werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Rotor 101 und/oder der Stator 98 modular aus mehreren identisch ausgebildeten Segmenten aufgebaut sind. Somit kann eine Verlängerung der Antriebseinrichtung 91 in der Art eines Baukastensystems durch Aneinanderreihung von Rotorsegmenten und/oder Statorsegmenten erzielt werden und es muss lediglich eine Anpassung des Hüllrohrs 99 an die jeweils erforderliche Länge vorgenommen werden.At the in 5 illustrated fourth embodiment of a drive device 91 is provided that the drive housing 93 by an extension of the cladding tube 99 extended compared to the drive housings 3 . 53 and 73 the other embodiments of the drive means 1 . 51 . 71 is trained. By this extension of the drive housing 93 can the stator 98 and the rotor 101 while maintaining the geometry of the bearing caps 29 and 56 be extended, so that an extension of the movement path for the coupling rod 92 with an at least almost proportional enlargement of the electric rotary drive 95 is accompanied, whereby one of the drive device 91 Provable actuating force can be increased considerably. It is preferably provided that the rotor 101 and / or the stator 98 modular constructed of several identically formed segments. Thus, an extension of the drive device 91 in the manner of a modular system can be achieved by juxtaposition of rotor segments and / or stator segments and it only has to adapt the cladding tube 99 be made to the required length.

Bei der in 6 dargestellten fünften Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 111 sind lediglich die für die Drehmomenterzeugung wesentlichen Komponenten, nämlich der Stator 118, der Rotor 121 und die Koppelstange 112 dargestellt, während auf eine nähere Darstellung der weiteren für die Funktion der Antriebseinrichtung 111 erforderlichen Komponenten verzichtet wird. At the in 6 illustrated fifth embodiment of a drive device 111 are only the essential components for the generation of torque, namely the stator 118 , the rotor 121 and the coupling rod 112 illustrated, while on a closer view of the other for the function of the drive device 111 required components is omitted.

Entscheidend bei der Antriebseinrichtung 111 ist es, dass der Rotor 121 als Außenläufer ausgebildet ist, der den beispielhaft als kreiszylindrische Hülse ausgebildeten Stator 118 in radialer Richtung außenliegend und innenliegend umgibt. Exemplarisch weist der Rotor 121 einen um die Rotationsachse 7 rotierten, U-förmigen Querschnitt auf.Decisive in the drive device 111 is it that the rotor 121 is designed as an external rotor, which forms the example of a circular cylindrical sleeve stator 118 in the radial direction outboard and inboard surrounds. The rotor is an example 121 one around the axis of rotation 7 rotated, U-shaped cross-section on.

Hierdurch kann bei kompakter Bauweise für die Antriebseinrichtung 111 eine vorteilhafte Drehmomenteinleitung vom Stator 118, der an einer Außenoberfläche mit Permanentmagneten und/oder Magnetspulen bestückt sein kann, auf den Rotor, der auf einer der Außenoberfläche des Stators 118 gegenüberliegenden Innenoberfläche mit Magnetspulen und/oder Permanentmagneten bestückt sein kann, gewährleistet werden. This can be a compact design for the drive device 111 an advantageous torque input from the stator 118 , which may be fitted on an outer surface with permanent magnets and / or magnetic coils, on the rotor, on one of the outer surface of the stator 118 opposite inner surface can be equipped with magnetic coils and / or permanent magnets are ensured.

Ferner weist der Rotor 121 radial innenliegend ein Innengewinde 126 auf, in dem die Koppelstange 112 mit einem Außengewinde auf dem Gewindeabschnitt 127 aufgenommen ist. Furthermore, the rotor has 121 radially inside a female thread 126 on, in which the coupling rod 112 with an external thread on the threaded portion 127 is included.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CH 592260 A5 [0002]

Claims

Drive device for providing a linear movement, with a drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ), in which an electric rotary drive ( 5 ; 95 ), which has a stator ( 8th ; 98 ; 118 ) and a rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) for providing a rotational movement, wherein the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) rotatable about an axis of rotation ( 7 ) relative to the stationary on the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) received stator ( 8th ; 98 ; 118 ), characterized in that the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) along the axis of rotation ( 7 ) at least partially from a recess ( 15 ; 85 ) is interspersed with an internal thread ( 16 ; 86 ; 126 ), as well as with a coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) extending along the axis of rotation ( 7 ) of the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) and with a on the internal thread ( 16 ; 86 ; 126 ) adapted threaded portion ( 35 ; 55 ; 127 ) movable in the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) and with a guide section ( 34 ; 54 ; 74 ) the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ), wherein the guide section ( 34 ; 54 ; 74 ) rotatably and linearly movable in the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) is guided.

Drive device according to claim 1, characterized in that the stator ( 8th ; 98 ; 118 ) and the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) comprise an electric motor designed as an internal rotor or external rotor from the group: stepping motor, brushless DC motor, brush-commutated DC motor.

Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that the threaded portion ( 35 ; 55 ) of the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) and the internal thread ( 16 ; 86 ; 126 ) of the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) form a sliding thread connection and / or that the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) a front bearing cap ( 29 ) provided by the guide section ( 34 ; 54 ; 74 ) of the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) and a management facility ( 32 ), in particular a plain bearing bush, for the non-rotatable and linearly movable guidance of the guide section ( 34 ; 54 ) having.

Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that between the threaded portion ( 35 ; 55 ) of the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) and the internal thread ( 16 ; 86 ; 126 ) of the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) a rolling bearing from the group: Planetenwälzgetriebe, recirculating ball bearing, for a roller bearing of the threaded portion ( 35 ; 55 ) against the internal thread ( 16 ; 86 ; 126 ) is arranged.

Drive device according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that a control device ( 38 ) in the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ), one on the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) trained interface ( 40 ) is assigned for a coupling of electrical energy and a drive signal and for a control of the rotary drive ( 5 ; 95 ) is formed in response to a drive signal.

Drive device according to claim 5, characterized in that on the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) at least one adjustment device ( 42 ) which is electrically connected to the control device ( 38 ) and which are used for setting a control behavior of the control device ( 38 ) is trained.

Drive device according to claim 5 or 6, characterized in that the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) and / or the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) a sensor device ( 39 ) for a determination of a position of the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) relative to the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) and that the sensor device ( 39 ) for providing a sensor signal electrically with the control device ( 38 ) is coupled, in particular in an approximation of the threaded portion ( 35 ; 55 ) of the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) to an end portion of the internal thread ( 16 ; 86 ; 126 ) a shutdown of a power supply of the electric rotary drive ( 5 ; 95 ) to effect.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) along the axis of rotation ( 7 ) completely from the female thread ( 16 ; 86 ; 126 ) provided recess ( 15 ; 85 ) and that on opposite end faces of the threaded portion ( 35 ; 55 ) each along the axis of rotation ( 7 ) extended guide sections ( 34 ; 54 ; 74 ) are arranged, each on opposite end-side bearing caps ( 29 . 30 ; 56 ) of the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) are received linearly and rotatably.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) along the axis of rotation ( 7 ) via the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) is formed and a front bearing cap ( 29 . 30 ; 56 ) of the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) and / or that between the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) and the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ), in particular the bearing caps ( 29 . 30 ; 56 ), End-position damping means ( 43 . 60 ) are arranged.

Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling rod ( 2 ; 52 ; 72 ; 92 ; 112 ) along the axis of rotation ( 7 ) is penetrated by a recess and / or that the rotor ( 11 ; 81 ; 101 ; 121 ) rotatably in opposite directions front bearing caps ( 29 . 30 ; 56 ) of the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) and the bearing caps ( 29 . 30 ; 56 ) together with one between the bearing caps ( 29 . 30 ; 56 ) along the axis of rotation ( 7 ) extended cladding tube ( 9 ) the drive housing ( 3 ; 53 ; 73 ; 93 ) form.