DE102016006234A1 - Actuator with defined end positions - Google Patents

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Stefan WESTHOLT
Tanja Rossa
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem rotativ angetriebenen Antriebselement und einem koaxial dazu angeordneten Abtriebselement, wobei eine Drehbewegung des Antriebselements um eine gemeinsame Achse von Antriebselement und Abtriebselement durch Gewindeeingriff zwischen einem ersten Gewinde des Antriebselements und einem zweiten Gewinde des Abtriebselements eine axiale Bewegung des Abtriebselements bewirkt, wobei der Stellantrieb derart ausgelegt ist, dass das Abtriebselement zwischen einer ersten axialen Endposition und einer zweiten axialen Endposition bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Länge des ersten Gewindes und die Länge des zweiten Gewindes derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Gewindeeingriff nur zwischen der ersten axialen Endposition und der zweiten axialen Endposition des Abtriebselements besteht, so dass das erste Gewinde und das zweite Gewinde bei Erreichen der ersten und zweiten axialen Endposition des Abtriebselements außer Eingriff geraten, wobei der Gewindeeingriff bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebselements automatisch wiederhergestellt wird.The present invention relates to an actuator with a rotatably driven drive element and a coaxially arranged output element, wherein a rotational movement of the drive element about a common axis of the drive element and driven element by threaded engagement between a first thread of the drive element and a second thread of the output element, an axial movement of the output element causes, wherein the actuator is designed such that the output element between a first axial end position and a second axial end position is movable. According to the invention it is provided that the length of the first thread and the length of the second thread are coordinated such that the threaded engagement consists only between the first axial end position and the second axial end position of the driven element, so that the first thread and the second thread upon reaching the first and second axial end position of the output element disengaged, wherein the threaded engagement is automatically restored at a reversal of the direction of the drive element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem rotativ angetriebenen Antriebselement und einem koaxial dazu angeordneten Abtriebselement, wobei eine Drehbewegung des Antriebselements um eine gemeinsame Achse von Antriebselement und Abtriebselement durch Gewindeeingriff zwischen einem ersten Gewinde des Antriebselements und einem zweiten Gewinde des Abtriebselements eine axiale Bewegung des Abtriebselements bewirkt.The present invention relates to an actuator with a rotatably driven drive element and a coaxially arranged output element, wherein a rotational movement of the drive element about a common axis of the drive element and driven element by threaded engagement between a first thread of the drive element and a second thread of the output element, an axial movement of the output element causes.

Derartige Stellantriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie verfügen zumeist über einen elektromotorischen Antrieb, dessen Drehbewegung mittels Spindelantrieb in eine axiale Bewegung eines Stößels überführt wird. Bei vielen Anwendungen ist es notwendig, dass der Stößel zwei definierte axiale Endpositionen anfahren kann. Der Stößel wird zwischen diesen beiden axialen Endpositionen hin und her bewegt, wobei die axialen Endpositionen zuweilen auch länger gehalten werden müssen. Bei den bekannten Stellantrieben mit Spindelantrieb wird dies mittels einer relativ aufwendigen Steuerung des Stellantriebs gelöst. Die Position des Stößels bzw. des Abtriebselements wird sensorisch erfasst, so dass die Drehbewegung des Antriebsmotors gestoppt werden kann, sobald eine der beiden axialen Endpositionen erreicht wird. Um den Stößel sicher in der Endposition zu halten, muss der Antriebsmotor stets ein gewisses Drehmoment aufbringen.Such actuators are known from the prior art. They usually have an electric motor drive whose rotational movement is converted by means of a spindle drive in an axial movement of a plunger. In many applications, it is necessary that the plunger can approach two defined axial end positions. The plunger is moved back and forth between these two axial end positions, the axial end positions sometimes having to be kept longer. In the known actuators with spindle drive this is achieved by means of a relatively complex control of the actuator. The position of the plunger or the output element is detected by sensors, so that the rotational movement of the drive motor can be stopped as soon as one of the two axial end positions is reached. To keep the plunger safely in the end position, the drive motor must always apply a certain torque.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art mit einem vereinfachten konstruktiven Aufbau anzugeben, wobei der Stellantrieb zwei definierte axiale Endpositionen des Abtriebselements ermöglichen soll.Object of the present invention is to provide an actuator of the type mentioned above with a simplified structural design, the actuator should allow two defined axial end positions of the output element.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Stellantrieb der eingangs genannten Art dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn der Stellantrieb derart ausgelegt ist, dass das Abtriebselement zwischen einer ersten axialen Endposition und einer zweiten axialen Endposition bewegbar ist, wobei die Länge des ersten Gewindes und die Länge des zweiten Gewindes derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Gewindeeingriff nur zwischen der ersten axialen Endposition und der zweiten axialen Endposition des Abtriebselements besteht, so dass das erste Gewinde und das zweite Gewinde bei Erreichen der ersten und zweiten axialen Endposition des Abtriebselements außer Eingriff geraten, wobei der Gewindeeingriff bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebselements automatisch wiederhergestellt wird.The object is achieved by the features of independent claim 1. Accordingly, in an actuator of the type mentioned above an inventive solution to the problem before, when the actuator is designed such that the output element between a first axial end position and a second axial end position movable is, wherein the length of the first thread and the length of the second thread are coordinated such that the threaded engagement consists only between the first axial end position and the second axial end position of the driven element, so that the first thread and the second thread upon reaching the first and second axial end position of the output element disengaged, wherein the threaded engagement is automatically restored at a reversal of the direction of rotation of the drive element.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass die beiden axialen Endpositionen des Abtriebselements durch die Abmessungen von Antriebselement und Abtriebselement bestimmt werden, sodass keinerlei Sensorik erforderlich ist, um die Position des Abtriebselements erfassen zu können. Dies vereinfacht den konzeptionellen und konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Stellantriebs erheblich, wodurch Kosten eingespart werden können. Sobald das Abtriebselement eine der beiden axialen Endpositionen erreicht, wird es in dieser Endposition gehalten, selbst wenn das Antriebselement weiterhin gedreht wird. Erst eine Drehrichtungsumkehr des Antriebselements führt dazu, dass die Gewinde von Antriebselement und Abtriebselement wieder in Eingriff gelangen und das Abtriebselement in die zweite axiale Endposition bewegt wird. Um die beiden axialen Endposition abwechselnd zu fest vorgegebenen Zeitpunkten anzufahren, reicht bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb somit eine einfache Zeitsteuerung aus, mittels welcher lediglich die Drehrichtung des verwendeten Antriebsmotors umgekehrt wird. Ein weiterer bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die beiden axialen Endpositionen stromlos gehalten werden können. Energie muss nur dann zugeführt werden, wenn das Abtriebselement bzw. ein mit dem Abtriebselement verbundener Stößel von der ersten axialen Endposition in die zweite axiale Endposition bewegt werden soll.The solution according to the invention has the advantage that the two axial end positions of the output element are determined by the dimensions of the drive element and driven element, so that no sensor system is required to detect the position of the output element. This simplifies the conceptual and structural design of the actuator according to the invention considerably, which costs can be saved. As soon as the output element reaches one of the two axial end positions, it is held in this end position, even if the drive element continues to be rotated. Only a reversal of the direction of rotation of the drive element causes the threads of drive element and output element to engage again and the output element is moved to the second axial end position. In order to approach the two axial end positions alternately at fixed predetermined times, a simple time control is sufficient in the actuator according to the invention, by means of which only the direction of rotation of the drive motor used is reversed. Another significant advantage of the present invention is that the two axial end positions can be kept de-energized. Energy must be supplied only when the output element or a ram connected to the output element to be moved from the first axial end position to the second axial end position.

Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Abtriebselement zumindest in der ersten und zweiten axialen Endposition derart in axialer Richtung gegen das Antriebselement vorgespannt, dass es nach Erreichen der jeweiligen axialen Endposition in dieser Endposition verbleibt, solange die Drehrichtung des Antriebselements beibehalten wird, wobei die Vorspannung ferner sicherstellt, dass der Gewindeeingriff bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebselements wiederhergestellt wird. Die Vorspannung kann mittels einer Feder realisiert werden, sodass sich ein besonders einfacher und kostengünstiger konstruktiver Aufbau des erfindungsgemäßen Stellantriebs ergibt.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the output member is biased in the axial direction against the drive element at least in the first and second axial end position so that it remains in this end position after reaching the respective axial end position, as long as the direction of rotation of the drive element is maintained the bias further ensures that the thread engagement is restored upon reversing the direction of rotation of the drive member. The bias voltage can be realized by means of a spring, resulting in a particularly simple and cost-effective structural design of the actuator according to the invention.

Besonders bevorzugt weist der Stellantrieb zur Erzeugung der Vorspannung in den beiden axialen Endpositionen zwei koaxial zu Antriebselement und Abtriebselement angeordnete Federn auf. Diese Ausführungsform gewährleistet einen besonders kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Stellantriebs.Particularly preferably, the actuator for generating the bias in the two axial end positions on two coaxial with the drive element and driven element arranged springs. This embodiment ensures a particularly compact construction of the actuator according to the invention.

Weiter ist es von Vorteil, wenn jeweils eine der beiden Federn in einer der beiden axialen Endpositionen des Abtriebselements entlastet ist. Dadurch ergeben sich ein besonders geringer Kraftaufwand, um das Abtriebselement von der ersten axialen Endposition in die zweite axiale Endposition zu bewegen, und somit auch ein relativ niedriges benötigtes Drehmoment des verwendeten Antriebsmotors.Further, it is advantageous if one of the two springs is relieved in one of the two axial end positions of the output element. This results in a particularly low effort, to move the output member from the first axial end position to the second axial end position, and thus also a relatively low required torque of the drive motor used.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Stellantrieb ein Gehäuse aufweist, in dem das Abtriebselement axial verschieblich und verdrehsicher geführt ist. Diese Ausführungsform trägt ebenfalls zu einem einfachen konzeptionellen und konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Stellantriebs bei. Das Gehäuse schützt Antriebselement und Abtriebselement ferner vor Verschmutzung und stellt somit eine einwandfreie Funktion des erfindungsgemäßen Stellantriebs sicher.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the actuator has a housing in which the output element is axially displaceable and guided against rotation. This embodiment also contributes to a simple conceptual and structural design of the actuator according to the invention. The housing also protects drive element and driven element from contamination and thus ensures proper operation of the actuator according to the invention.

Im Sinne eines einfachen konstruktiven Aufbaus ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass das Antriebselement und das Abtriebselement eine Gewindespindel und eine mit der Gewindespindel in Eingriff bringbare Gewindemutter sind, wobei vorzugsweise das Antriebselement durch die Gewindespindel, und das Abtriebselement durch die Gewindemutter gebildet ist. Die Gewindemutter kann jedoch auch das rotativ angetriebene Antriebselement bilden. Mit anderen Worten ist auch eine simple kinematische Umkehr zwischen Gewindespindel und Gewindemutter möglich.In terms of a simple construction, it is further preferably provided that the drive element and the driven element are a threaded spindle and a threaded nut engageable with the threaded spindle, wherein preferably the drive element is formed by the threaded spindle, and the driven element by the threaded nut. However, the threaded nut can also form the rotatively driven drive element. In other words, a simple kinematic reversal between threaded spindle and threaded nut is possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Stellantrieb einen Stößel auf, der fest mit der Gewindemutter verbunden oder einstückig mit der Gewindemutter ausgeführt ist.According to a further preferred embodiment of the present invention, the actuator comprises a plunger which is fixedly connected to the threaded nut or integral with the threaded nut.

Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Stößel unmittelbar im Anschluss an die Gewindemutter eine Bohrung mit einem gegenüber einem Innendurchmesser der Gewindemutter erweiterten Durchmesser aufweist, wobei die Gewindespindel in einer der beiden axialen Endpositionen der Gewindemutter mit ihrer gesamten Gewindelänge in die Bohrung eintaucht. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Stellantriebs erreicht.Further preferably, it is provided that the ram immediately after the threaded nut has a bore with an opposite an inner diameter of the threaded nut enlarged diameter, wherein the threaded spindle dips into one of the two axial end positions of the threaded nut with its entire thread length in the bore. As a result, a particularly compact design of the actuator according to the invention is achieved.

Als Antriebsmotor zur Erzeugung der Drehbewegung des Antriebselements kommt vorzugsweise ein Elektromotor zum Einsatz.As a drive motor for generating the rotational movement of the drive element is preferably an electric motor used.

Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen Elektromotor und Antriebselement ein Getriebe, insbesondere ein Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe geschaltet ist. Diese Ausführungsform erlaubt den Einsatz besonders kleiner und leistungsschwacher Elektromotoren, was wiederum eine Kostenersparnis bedeutet.Furthermore, it can be provided that a gear, in particular a spur gear or a planetary gear is connected between the electric motor and drive element. This embodiment allows the use of particularly small and low-power electric motors, which in turn means a cost savings.

Um einen besonders robusten Stellantrieb zu schaffen, kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das Antriebselement und/oder das Abtriebselement aus Metall und/oder Keramik, insbesondere aus Zirkonoxid gefertigt sind.In order to create a particularly robust actuator, it can be provided according to a further preferred embodiment of the present invention that the drive element and / or the driven element are made of metal and / or ceramic, in particular of zirconium oxide.

Eine besonders wartungsarme Ausführungsform mit hoher Lebensdauer ergibt sich, wenn das erste Gewinde und/oder das zweite Gewinde aus einer ein flüssiges Gleitfluid enthaltenden offenporigen Struktur des Metalls oder der Keramik gefertigt ist/sind.A particularly low-maintenance embodiment with a long service life results when the first thread and / or the second thread is / are made of a liquid-fluid containing open-pore structure of the metal or ceramic.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the present invention will be explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1: einen erfindungsgemäßen Stellantrieb im Längsschnitt, wobei sich der Stößel des Stellantriebs in einem eingefahrenen Zustand und damit in einer ersten axialen Endposition befindet, 1 : an actuator according to the invention in longitudinal section, wherein the plunger of the actuator is in a retracted state and thus in a first axial end position,

2: den erfindungsgemäßen Stellantrieb aus 1, wobei sich der Stößel des Stellantriebs in einer mittleren Position zwischen der ersten axialen Endposition und der zweiten axialen Endposition befindet, und 2 : the actuator according to the invention 1 wherein the plunger of the actuator is in a middle position between the first axial end position and the second axial end position, and

3: den erfindungsgemäßen Stellantrieb aus den 1 und 2, wobei sich der Stößel des Stellantriebs in einem ausgefahrenen Zustand und damit in der zweiten axialen Endposition befindet. 3 : the actuator according to the invention from the 1 and 2 , wherein the plunger of the actuator is in an extended state and thus in the second axial end position.

Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.For the following statements applies that the same parts are designated by the same reference numerals. If reference signs are contained in a drawing, which are not discussed in detail in the associated description of the figures, reference is made to preceding or subsequent description of the figures.

Die 1 bis 3 zeigen ein und denselben erfindungsgemäßen Stellantrieb 1, wobei sich der Stößel 4 des Stellantriebs jeweils in unterschiedlichen Positionen befindet. Der Stellantrieb 1 wird angetrieben durch einen Elektromotor 15, auf dessen Abtriebswelle 16 eine drehbar angetriebene Spindel 2 mit einem Außengewinde 6 aufgesteckt ist. Das Außengewinde 6 der Gewindespindel 2 kann mit dem Innengewinde 7 einer Gewindemutter 3 in Eingriff gebracht werden. In den 1 und 3 befinden sich die Gewindespindel 2 und die Gewindemutter 3 außer Eingriff. 2 zeigt die Gewindemutter in einer Position, in welcher der Gewindeeingriff besteht.The 1 to 3 show one and the same actuator according to the invention 1 , where the pestle 4 of the actuator is located in different positions. The actuator 1 is driven by an electric motor 15 , on its output shaft 16 a rotatably driven spindle 2 with an external thread 6 is plugged. The external thread 6 the threaded spindle 2 can with the internal thread 7 a threaded nut 3 be engaged. In the 1 and 3 are the threaded spindle 2 and the nut 3 out of engagement. 2 shows the threaded nut in a position in which the thread engagement exists.

Gewindespindel und Gewindemutter sind von einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 10 umschlossen, dass an das Gehäuse des Elektromotors 15 angeflanscht ist. Die Gewindemutter 3 ist in dem Gehäuse 10 axial verschieblich entlang der Drehachse 5 der Gewindespindel 2 gelagert. Die Gewindemutter 3 ist hierzu einstückig mit dem Stößel 4 des Stellantriebs ausgeführt. Der Stößel 4 wiederum wird in einer Buchse 13 am linken Ende des Gehäuses 10 geführt. Ferner besteht zwischen dem Stößel 4 bzw. der Gewindemutter 3 und dem Gehäuse 10 des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1 eine Verdrehsicherung. Diese wird durch radial abstehende Zapfen 12 des Stößel realisiert, die in entsprechende Längsnuten 11 am Innenumfang des Gehäuses 10 eingreifen.The threaded spindle and the threaded nut are of a substantially cylindrical housing 10 enclosed to the housing of the electric motor 15 is flanged. The threaded nut 3 is in the case 10 axially displaceable along the axis of rotation 5 the threaded spindle 2 stored. The threaded nut 3 This is integral with the plunger 4 executed the actuator. The pestle 4 turn, will be in a socket 13 at the left end of the case 10 guided. Furthermore, there is between the plunger 4 or the threaded nut 3 and the housing 10 the actuator according to the invention 1 an anti-twist device. This is achieved by radially projecting pins 12 the ram realized in corresponding longitudinal grooves 11 on the inner circumference of the housing 10 intervention.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Stellantrieb mit eingefahrenem Stößel. Stößel 4 und Gewindemutter 3 befinden sich dabei in der ersten axialen Endposition. Wie deutlich in der Abbildung zu erkennen ist, taucht die Gewindespindel 2 in der ersten axialen Endposition mit ihrer gesamten Gewindelänge in eine an die Gewindemutter 3 anschließende Bohrung 14 des Stößels 4 ein. Der Durchmesser der Bohrung 14 ist größer als der Innendurchmesser der Gewindemutter 3, sodass sich die Gewindespindel 2 innerhalb der Bohrung 14 frei drehen kann, solange sich die Gewindespindel 2 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. 1 shows the actuator according to the invention with retracted ram. tappet 4 and threaded nut 3 are in the first axial end position. As can be clearly seen in the figure, the threaded spindle emerges 2 in the first axial end position with its entire thread length in one of the threaded nut 3 subsequent drilling 14 of the plunger 4 one. The diameter of the hole 14 is larger than the inner diameter of the nut 3 so that the threaded spindle 2 inside the hole 14 can rotate freely as long as the threaded spindle 2 turns counterclockwise.

Sobald eine Richtungsumkehr erfolgt und sich die Gewindespindel 2 somit im Uhrzeigersinn dreht, gelangen das Gewinde 6 der Gewindespindel 2 und das Gewinde 7 der Gewindemutter 3 in Eingriff, so wie es in 2 dargestellt ist. Durch den Eingriff zwischen Gewindespindel und Gewindemutter wird der Stößel 4 ausgefahren. Er bewegt sich somit von der in 1 gezeigten ersten axialen Endposition in die in 3 dargestellte zweite axiale Endposition.As soon as the direction is reversed and the threaded spindle changes 2 thus turning clockwise, get the thread 6 the threaded spindle 2 and the thread 7 the threaded nut 3 engaged, as it is in 2 is shown. Through the engagement between threaded spindle and threaded nut is the plunger 4 extended. He thus moves from the in 1 shown in the first axial end position in the 3 illustrated second axial end position.

Um sicherzustellen, dass Gewindespindel und Gewindemutter bei der Drehrichtungsumkehr der Gewindespindel in Eingriff gelangen, wird die Gewindemutter 3 in der ersten axialen Endposition mittels der Spiralfeder 8 in der Abbildung nach links vorgespannt. Die Spiralfeder 8 ist koaxial zu Gewindespindel 2 und Gewindemutter 3 angeordnet und wirkt zwischen dem rechten Ende des Gehäuses 10 und einem Ringflansch des Stößels 4, von dem die in den Figuren eingezeichneten Zapfen 12 abstehen. Auf gleiche Weise ist die Gewindemutter 3 in der zweiten axialen Endposition, die in 3 dargestellt ist, gegenüber der Gewindespindel 2 nach rechts vor gespannt. Die Vorspannung wird in diesem Fall durch eine zweite Spiralfeder 9 erzeugt, die zwischen dem linken Ende des Gehäuses 10 und dem zuvor erwähnten Ringflansch wirkt. Die erste Spiralfeder 8 ist in der zweiten axialen Endposition der Gewindemutter entlastet, um den Kraftaufwand, der erforderlich ist, um die Gewindemutter 3 bzw. den Stößel 4 in axialer Richtung zu bewegen, zu reduzieren. Gleichermaßen ist die zweite Spiralfeder 9 in der ersten axialen Endposition der Gewindemutter entlastet.To ensure that the threaded spindle and the threaded nut engage in reversing the direction of rotation of the threaded spindle, the threaded nut becomes 3 in the first axial end position by means of the spiral spring 8th biased to the left in the illustration. The spiral spring 8th is coaxial with threaded spindle 2 and threaded nut 3 arranged and acts between the right end of the housing 10 and an annular flange of the plunger 4 of which the pin drawn in the figures 12 protrude. In the same way is the threaded nut 3 in the second axial end position, in 3 is shown, opposite the threaded spindle 2 straightened to the right. The bias is in this case by a second coil spring 9 generated between the left end of the case 10 and the aforementioned annular flange acts. The first spiral spring 8th is relieved in the second axial end position of the threaded nut to the force required to the threaded nut 3 or the plunger 4 to move in the axial direction, to reduce. Likewise, the second coil spring 9 relieved in the first axial end position of the threaded nut.

Gewindespindel und Gewindemutter bestehen vorzugsweise aus Metall oder Keramik. Insbesondere eignet sich Zirkonoxid als Material für die Gewindespindel und die Gewindemutter. Im Bereich der Gewindeoberflächen ist das Material dabei vorzugsweise porös und mit einem flüssigen Gleitfluid getränkt. Dadurch werden eine besonders hohe Lebensdauer und ein wartungsarmer Betrieb des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1 sichergestellt.Threaded spindle and threaded nut are preferably made of metal or ceramic. In particular, zirconium oxide is suitable as the material for the threaded spindle and the threaded nut. In the area of the threaded surfaces, the material is preferably porous and impregnated with a liquid lubricating fluid. This results in a particularly long service life and a low-maintenance operation of the actuator according to the invention 1 ensured.

Claims (12)

Stellantrieb (1) mit einem rotativ angetriebenen Antriebselement (2) und einem koaxial dazu angeordneten Abtriebselement (3), wobei eine Drehbewegung des Antriebselements um eine gemeinsame Achse (5) von Antriebselement und Abtriebselement durch Gewindeeingriff zwischen einem ersten Gewinde (6) des Antriebselements und einem zweiten Gewinde (7) des Abtriebselements eine axiale Bewegung des Abtriebselements bewirkt, wobei der Stellantrieb derart ausgelegt ist, dass das Abtriebselement zwischen einer ersten axialen Endposition und einer zweiten axialen Endposition bewegbar ist, wobei die Länge des ersten Gewindes und die Länge des zweiten Gewindes derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Gewindeeingriff nur zwischen der ersten axialen Endposition und der zweiten axialen Endposition des Abtriebselements besteht, so dass das erste Gewinde und das zweite Gewinde bei Erreichen der ersten und zweiten axialen Endposition des Abtriebselements außer Eingriff gelangen, wobei der Gewindeeingriff bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebselements automatisch wiederhergestellt wird.Actuator ( 1 ) with a rotationally driven drive element ( 2 ) and a coaxially arranged output element ( 3 ), wherein a rotational movement of the drive element about a common axis ( 5 ) of drive element and driven element by threaded engagement between a first thread ( 6 ) of the drive element and a second thread ( 7 ) of the output element causes an axial movement of the output element, wherein the actuator is designed such that the output element between a first axial end position and a second axial end position is movable, wherein the length of the first thread and the length of the second thread are matched to one another, in that the threaded engagement exists only between the first axial end position and the second axial end position of the output element, such that the first thread and the second thread disengage upon reaching the first and second axial end positions of the output element, wherein the threaded engagement occurs automatically when the direction of rotation of the drive element is reversed is restored. Stellantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (3) zumindest in der ersten und zweiten axialen Endposition derart in axialer Richtung gegen das Antriebselement (2) vorgespannt ist, dass es nach Erreichen der jeweiligen axialen Endposition in dieser Endposition verbleibt, solange die Drehrichtung des Antriebselements (2) beibehalten wird, wobei die Vorspannung ferner sicherstellt, dass der Gewindeeingriff bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebselements (2) wiederhergestellt wird.Actuator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the output element ( 3 ) at least in the first and second axial end positions in the axial direction against the drive element (FIG. 2 ) is biased so that it remains in this end position after reaching the respective axial end position, as long as the direction of rotation of the drive element ( 2 is maintained, wherein the bias further ensures that the threaded engagement in a reversal of the direction of rotation of the drive element ( 2 ) is restored. Stellantrieb (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (1) zur Erzeugung der Vorspannung in den beiden axialen Endpositionen zwei koaxial zu Antriebselement und Abtriebselement angeordnete Federn (8, 9) aufweist.Actuator ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the actuator ( 1 ) for generating the bias voltage in the two axial end positions two coaxial with the drive element and output element arranged springs ( 8th . 9 ) having. Stellantrieb (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der beiden Federn (8, 9) in einer der beiden axialen Endpositionen des Abtriebselements (3) entlastet ist.Actuator ( 1 ) according to claim 3, characterized in that in each case one of the two springs ( 8th . 9 ) in one of the two axial end positions of the output element ( 3 ) is relieved. Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (1) ein Gehäuse (10) aufweist, in dem das Abtriebselement (3) axial verschieblich und verdrehsicher geführt ist.Actuator ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator ( 1 ) a housing ( 10 ), in which the output element ( 3 ) is axially displaceable and guided against rotation. Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) eine Gewindespindel und eine mit der Gewindespindel in Eingriff bringbare Gewindemutter sind, wobei vorzugsweise das Antriebselement (2) durch die Gewindespindel, und das Abtriebselement (3) durch die Gewindemutter gebildet ist.Actuator ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive element ( 2 ) and the output element ( 3 ) are a threaded spindle and a threaded spindle engageable threaded nut, wherein preferably the drive element ( 2 ) by the threaded spindle, and the output element ( 3 ) is formed by the threaded nut. Stellantrieb (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (1) einen Stößel (4) aufweist, der fest mit der Gewindemutter verbunden oder einstückig mit der Gewindemutter ausgeführt ist.Actuator ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the actuator ( 1 ) a pestle ( 4 ), which is fixedly connected to the threaded nut or designed in one piece with the threaded nut. Stellantrieb (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (4) unmittelbar im Anschluss an die Gewindemutter eine Bohrung (14) mit einem gegenüber einem Innendurchmesser der Gewindemutter erweiterten Durchmesser aufweist, wobei die Gewindespindel in einer der beiden axialen Endpositionen der Gewindemutter mit ihrer gesamten Gewindelänge in die Bohrung (14) eintaucht.Actuator ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the plunger ( 4 ) immediately after the nut a hole ( 14 ) with an enlarged diameter compared to an inner diameter of the threaded nut, wherein the threaded spindle in one of the two axial end positions of the threaded nut with its entire thread length into the bore ( 14 immersed). Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (1) ferner einen Elektromotor (15) zum Antrieb des Antriebselements (2) aufweist.Actuator ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the actuator ( 1 ) further comprises an electric motor ( 15 ) for driving the drive element ( 2 ) having. Stellantrieb (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Elektromotor (15) und Antriebselement (2) ein Getriebe, insbesondere ein Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe geschaltet ist.Actuator ( 1 ) according to claim 9, characterized in that between the electric motor ( 15 ) and drive element ( 2 ) A transmission, in particular a spur gear or a planetary gear is connected. Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) und/oder das Abtriebselement (3) aus Metall und/oder Keramik, insbesondere aus Zirkonoxid gefertigt sind.Actuator ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the drive element ( 2 ) and / or the output element ( 3 ) are made of metal and / or ceramic, in particular of zirconium oxide. Stellantrieb (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewinde (6) und/oder das zweite Gewinde (7) aus einer ein flüssiges Gleitfluid enthaltenden offenporigen Struktur des Metalls oder der Keramik gefertigt ist/sind.Actuator ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the first thread ( 6 ) and / or the second thread ( 7 ) is made of a liquid fluid containing open-pore structure of the metal or ceramic is / are.
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DE102020110697A1 (en) 2020-04-20 2021-10-21 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co KG Linear adjuster, positioning device, positioning arrangement and method for repairing a linear adjuster

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DE102010048726A1 (en) * 2010-10-16 2012-04-19 Ina Fischer Coupling system for transferring torques, has spindle for transferring torque in moving screw nut, where force acting in axial direction for spindle determines torque or torque process

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