DE102017206782A1

DE102017206782A1 - Linearantrieb

Info

Publication number: DE102017206782A1
Application number: DE102017206782.9A
Authority: DE
Inventors: Maike Springholz; Christian Ante
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-04-22
Also published as: CN108730450B; DE102017206782B4; CN108730450A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem längs einer Bewegungsachse (8) erstreckten Profilausleger (2) und einer linearbeweglich längs der Bewegungsachse (8) am Profilausleger (2) angeordneten Führungsanordnung (3), die ein drehwebeglich gelagertes Zahnrad (16) umfasst, mit einem längs der Bewegungsachse (8) erstreckten Zahnriemen (5), der das Zahnrad (16) bereichsweise umschlingt und der jeweils endseitig am Profilausleger (2) festgelegt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Profilausleger (2) eine längs der Bewegungsachse (8) erstreckte Profilausnehmung im Profilausleger (2) zumindest nahezu vollständig überdeckt und dass ein Wegmesssystem (67, 80) zur Erfassung einer relativen Lage der Führungsanordnung (3) gegenüber dem Profilausleger (2) vorgesehen ist, das eine an der Führungsanordnung (3) angeordnete Sensoreinrichtung (80) und eine längs der Bewegungsachse (8) erstreckte und an einem Wandbereich (68) der Profilausnehmung (26) angeordnete Maßverkörperung (67) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem längs einer Bewegungsachse erstreckten Profilausleger und einer linearbeweglich längs der Bewegungsachse am Profilausleger angeordneten Führungsanordnung, die ein drehwebeglich gelagertes Zahnrad umfasst, mit einem längs der Bewegungsachse erstreckten Zahnriemen, der das Zahnrad bereichsweise umschlingt, wobei der Zahnriemen jeweils endseitig am Profilausleger festgelegt ist.
Die DE 29919550 U1 beschreibt einen als Omega-Antrieb bezeichneten Linearantrieb, bei dem ein Zahnriemen ein Zahnrad eines Antriebsmotors bereichsweise umschlingt und von zugeordneten Spannrollen in einer definierten Position gegenüber dem Zahnrad gehalten wird. Ferner ist ein Spannschloss zum Einspannen eines der Enden eines Zahnriemens vorgesehen, das eine erste Platte mit Zähnen zum Eingriff in die Zahnlücken des Zahnriemens und eine zweite Platte zum Stützen des Zahnriemenrückens aufweist, wobei ein dem Ende des Zahnriemens zugeordneter Steg vorgesehen ist, der die beiden Platten einteilig miteinander verbindet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Linearantrieb bereitzustellen, der bei kompakter Bauweise einen verbesserten Funktionsumfang aufweist.
Diese Aufgabe wird für einen Linearantrieb der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Zahnriemen eine längs der Bewegungsachse erstreckte Profilausnehmung im Profilausleger zumindest nahezu vollständig überdeckt und dass ein Wegmesssystem zur Erfassung einer relativen Lage der Führungsanordnung gegenüber dem Profilausleger vorgesehen ist, das eine an der Führungsanordnung angeordnete Sensoreinrichtung und eine längs der Bewegungsachse erstreckte und an einem Wandbereich der Profilausnehmung angeordnete Maßverkörperung umfasst.
Durch die Anordnung der Maßverkörperung in einem von der Profilausnehmung und vom Zahnriemen begrenzten Raumvolumen ist die Maßverkörperung vor äußeren Einflüssen, insbesondere mechanischen Einflüssen, wie sie durch lose Gegenstände in der Umgebung des Linearantriebs ausgeübt werden können, geschützt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass der Linearantrieb zur Bewegung eines Werkzeugs oder eines Werkstücks eingesetzt wird und beispielsweise bei einer Bearbeitung des Werkstücks mit dem Werkzeug Partikel oder Späne freigesetzt werden, die gegebenenfalls mit einem hohen mechanischen Impuls auf die Maßverkörperung auftreten könnten und zumindest längerfristig zu einer Beschädigung der Maßverkörperung führen könnten. Demgegenüber ist das Raumvolumen, in dem die Maßverkörperung erfindungsgemäß angeordnet ist, zumindest nahezu vollständig gegenüber Umgebungseinflüssen abgeschlossen, so dass eine Beschädigung und/oder Verunreinigung der Maßverkörperung auch bei rauhen Umgebungsbedingungen weit gehend ausgeschlossen werden kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Führungsanordnung denjenigen Bereich vollständig überdeckt, in dem der Zahnriemen das Zahnrad des Antriebsmotors umschlingt, so dass offene Spalte zwischen dem Profilausleger und dem Zahnriemen minimal ausfallen und die Gefahr einer Beschädigung der Maßverkörperung auf einem sehr geringen Niveau gehalten werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig ist es, wenn die Maßverkörperung als Profilkörper mit einer längs der Bewegungsachse konstanten Profilierung ausgebildet ist und wenn die Maßverkörperung mit einer größten Oberfläche stoffschlüssig mit dem Wandbereich der Profilausnehmung verbunden ist. Die Maßverkörperung ist vorzugsweise als magnetischer oder optischer Maßstab mit inkrementeller oder absoluter Maßeinteilung ausgebildet und zur, insbesondere kontaktlosen, Abtastung durch die Sensoreinrichtung vorgesehen. Da die Sensoreinrichtung der Führungsanordnung zugeordnet ist und somit längs der Bewegungsachse eine lineare Bewegung gegenüber der Maßverkörperung durchführt, ist es vorteilhaft, wenn die Maßverkörperung längs der Bewegungsachse konstant profiliert ist. Somit ist unter der zusätzlichen Voraussetzung einer parallelen Ausrichtung des Wandbereichs der Profilausnehmung gegenüber der Bewegungsachse gewährleistet, dass die Sensoreinrichtung längs der Bewegungsachse stets einen zumindest nahezu konstanten Abstand zur Maßverkörperung aufweist. Exemplarisch ist die Maßverkörperung mit einer rechteckigen Profilierung ausgebildet, wobei längere Rechteckseiten dieser Profilierung die beiden größten Oberflächen der Maßverkörperung bestimmen. Dabei ist eine der größten Oberflächen der Maßverkörperung stoffschlüssig am Wandbereich der Profilausnehmung festgelegt, während die entgegengesetzt ausgerichtete größte Oberfläche der Maßverkörperung gegenüberliegend zur Sensoreinrichtung angeordnet ist. Bevorzugt ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Maßverkörperung und dem Wandbereich durch eine doppelseitige Klebefolie oder einen Kleberauftrag zwischen Maßverkörperung und Wandbereich verwirklicht.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zwischen dem Zahnrad und der Profilausnehmung angeordnet ist. Hierdurch wird eine vorteilhafte Raumausnutzung in der Führungseinrichtung gewährleistet. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung an einem Halter angeordnet ist, der mit der Führungseinrichtung verbunden ist und der eine vorteilhafte Ausrichtung der Sensoreinrichtung gegenüber der Maßverkörperung gewährleistet.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass benachbart zum Zahnrad wenigstens eine Führungseinrichtung, insbesondere eine parallel zum Zahnrad ausgerichtete Führungsrolle, angeordnet ist und dass der Zahnriemen abseits eines von der Sensoreinrichtung und einem der Sensoreinrichtung, insbesondere mit minimalem Abstand, gegenüberliegenden Maßverkörperung bestimmten Abtastspalts angeordnet ist. Die Aufgabe der Führungseinrichtung besteht darin, in sämtlichen Betriebszuständen des Linearantriebs die für eine Kraftübertragung zwischen Zahnrad und Zahnriemen notwendige Umschlingung zwischen Zahnriemen und Zahnrad aufrechtzuerhalten. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung zwei drehbeweglich an der Führungsanordnung angebrachte Führungsrollen umfasst, deren Mittelachsen parallel zu einer Mittelachse des Zahnrads ausgerichtet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Verzahnung des Zahnriemens in die Profilausnehmung hinein weist, so dass eine der Verzahnung entgegengesetzte Flachseite des Zahnriemens nach außen gerichtet ist. Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Führungsrollen derart an der Führungsanordnung angeordnet sind, dass die Flachseite des Zahnriemens abseits der Führungsanordnung in einer Ebene liegt und diese Ebene eine von der Profilausnehmung berandete Mündungsöffnung zumindest nahezu spaltfrei verschließt. Durch die Anbringung der Führungseinrichtung sowie des Zahnrads an der Führungsanordnung soll ein Verlauf des Zahnriemens innerhalb der Führungsanordnung erzielt werden, der ungefähr der Form des griechischen Buchstabens Omega entspricht. Die Sensoreinrichtung ist in diesem Fall in einem Öffnungsbereich des Omega angeordnet und kann daher ohne störenden Einfluss des Zahnriemens unmittelbar gegenüberliegend zur Maßverkörperung angebracht werden. Hierdurch wird eine vorteilhafte Abtastung der Maßverkörperung durch die Sensoreinrichtung gewährleistet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zahnriemen an wenigstens einem Endbereich in einer Klemmeinrichtung festgelegt ist, die linearbeweglich längs der Bewegungsachse in der Profilausnehmung aufgenommen ist, wobei die Klemmeinrichtung die Maßverkörperung längs der Bewegungsachse, insbesondere unabhängig von einer axial einstellbaren Arbeitsposition längs der Bewegungsachse, bereichsweise überdeckt.
Vorteilhaft ist es, wenn die am Profilausleger linearbeweglich angeordnete Führungsanordnung mit wenigstens einem Führungselement, insbesondere einer Führungsrolle, in eine längs der Bewegungsachse erstreckte Führungsausnehmung eingreift, wobei die Führungsausnehmung in eine erste Seitenfläche des Profilauslegers eingebracht ist, die an eine zweite Seitenfläche des Profilauslegers angrenzt, in die die Profilausnehmung eingebracht ist. Das Führungselement ermöglicht die linearbewegliche Relativbewegung zwischen der Führungsanordnung und dem Profilausleger, wobei am Profilausleger wenigstens eine Führungsfläche, insbesondere in einem hinterschnittenen Bereich der Führungsausnehmung, vorgesehen ist. An dieser Führungsfläche liegt das Führungselement an und ist entweder als Gleitkörper für eine Gleitbewegung oder als Wälzkörper für eine Abwälzbewegung zwischen Führungsanordnung und Profilausleger ausgebildet. Bevorzugt sind in der Führungsausnehmung zwei, insbesondere spiegelbildlich zueinander angeordnete, Führungsflächen ausgebildet, deren längste Kanten sich jeweils parallel zur Bewegungsachse erstreckten. Besonders bevorzugt weist die Führungsausnehmung zwei in hinterschnittenen Bereichen des Profilauslegers spiegelbildlich zu einer Spiegelebene angeordnete Führungsflächen auf, auf denen jeweils mit der Führungsanordnung verbundene Führungsrollen abrollen können. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass auch die Profilausnehmung spiegelbildlich zu einer Spiegelebene ausgebildet ist und dass die Führungsausnehmung und die Profilausnehmung an einander angrenzenden Seitenflächen eines zumindest im wesentlichen rechteckig profilierten Profilauslegers angeordnet sind und die beiden Spiegelebenen in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind.
Zweckmäßig ist es, wenn die Klemmeinrichtung schiebebeweglich in der Profilausnehmung aufgenommen ist und wenn der Profilausleger endseitig mit einem Stützkörper versehen ist, der die Profilausnehmung zumindest bereichsweise überdeckt und der als Widerlager für eine Spanneinrichtung ausgebildet ist, sowie mit einer Spanneinrichtung, die mit der Klemmeinrichtung in Eingriff steht und die für eine axiale Verlagerung der Klemmeinrichtung ausgebildet ist. Die Aufgabe der Klemmeinrichtung besteht darin, den Zahnriemen endseitig aufzunehmen und ein Spannen des Zahnriemens zu ermöglichen. Hierzu ist die Klemmeinrichtung längs der Bewegungsachse schiebebeweglich in der Profilausnehmung aufgenommen und somit derart ausgerichtet, dass eine Schiebebewegung der Klemmeinrichtung zu einer Veränderung der inneren Spannung des Zahnriemens längs der Bewegungsachse führt. Um einen Spannvorgang für den Zahnriemen zu ermöglichen ist endseitig am Profilausleger ein Stützkörper angeordnet, bei dem es sich insbesondere um eine Abschlussplatte handeln kann, der flächig an einer quer zur Bewegungsachse ausgerichteten Stirnfläche des Profilausleger anliegt. Dieser Stützkörper ermöglicht einen Kraftfluss zwischen den Zahnriemen, der Klemmeinrichtung sowie dem Profilausleger und dient insbesondere zur Aufnahme einer Spanneinrichtung, die zur Einleitung einer Relativbewegung zwischen Klemmeinrichtung und Stützkörper ausgebildet ist. Durch diese Relativbewegung kann ein in der Klemmeinrichtung aufgenommener erster Endbereich des Zahnriemens von einem am anderen Ende des Profilauslegers festgelegten zweiten Endbereich des Zahnriemens entfernt werden, um damit eine Spannung des Zahnriemens zu vergrößern.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung als Strangpressprofilteil ausgebildet ist und/oder dass der Profilausleger als Strangpressprofilteil ausgebildet ist. Hierdurch wird eine kostengünstige Herstellung der Klemmeinrichtung und/oder des Profilauslegers ermöglicht, insbesondere bei einer Ausgestaltung als Aluminium-Strangpressprofilteil.
Vorzugsweise ist an der Führungsanordnung eine Kabeldurchführung für ein Sensorkabel der Sensoreinrichtung ausgebildet. Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Führungsanordnung ortsfest, insbesondere an einem Maschinengestell, festgelegt wird und der Profilausleger die bewegte Komponente des Linearantriebs darstellt. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn ein Sensorkabel der Sensoreinrichtung durch eine jeweils zugeordnete Kabeldurchführung geführt ist und beispielhaft mit einer Steuereinrichtung, die an einem Maschinengestell festgelegt ist, elektrisch verbunden ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kabeldurchführung als stirnseitige Nut in einer Trägerplatte der Führungseinrichtung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine vorteilhafte Kabelführung für das Sensorkabel der Sensoreinrichtung ermöglicht. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Nut nach Einlegen des wenigstens einen Kabel mit einer Abdeckplatte verschlossen wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 eine perspektivische Übersichtsdarstellung einer als Zahnriemenausleger ausgebildeten Automatisierungskomponente,
2 eine geschnittene schematische Vorderansicht der Automatisierungskomponente gemäß der Figur, und
3 eine teilweise geschnittene Darstellung der Automatisierungskomponente gemäß den 1 und 2.

Eine in der 1 schematisch dargestellte Automatisierungskomponente 1 ist rein exemplarisch als Zahnriemenausleger ausgebildet und dient zur Bereitstellung einer Linearbewegung. Hierzu ist ein Profilausleger 2 linearbeweglich an einer Führungsanordnung 3 gelagert. Die Führungsanordnung 3 umfasst unter einer als Gehäuseteil 4 ausgebildeten Abdeckung eine schematisch in der 2 dargestellte Zahnriemenführung, die für eine Kraftübertragung von einem nicht dargestellten, an einer in der 1 schematisch dargestellten Kupplungsvorrichtung 13 anflanschbaren Antriebsmotor zur Einleitung einer Linearbewegung auf den Profilausleger 2 ausgebildet ist. Hierzu ist am Profilausleger 2 ein Zahnriemen 5 jeweils endseitig festgelegt, der in der Führungsanordnung 3 in einem von dem Gehäuseteil 4 abgedeckten Raumvolumen ein Zahnrad 16 bereichsweise umschlingt, das drehfest mit einer nicht dargestellten Antriebswelle des ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmotors verbunden ist und somit in eine Rotationsbewegung versetzt werden kann. Hierdurch findet eine Krafteinleitung vom Zahnrad 16 auf den Zahnriemen 5 statt, wodurch eine lineare Verlagerung des Profilauslegers 2 relativ zur Führungsanordnung 3 bewirkt werden kann. Rein exemplarisch ist der Antriebsmotor als Elektromotor ausgebildet und kann bei geeigneter Ansteuerung durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung eine Rotation des Zahnrads 16 in einander entgegengesetzten Rotationsrichtungen bewirken.
Wie aus der Darstellung der 1 weiterhin hervorgeht, ist das Gehäuseteil 4 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und weist einen ersten, in der 1 sichtbaren U-Schenkel 6 sowie einen parallel dazu ausgerichteten, in der 1 nicht sichtbaren zweiten U-Schenkel auf, wobei sich zwischen den beiden U-Schenkeln ein bogenförmig gekrümmter Verbindungsabschnitt 7 erstreckt. Sowohl der U-Schenkel 6 als auch der nicht sichtbare U-Schenkel des Gehäuseteils 4 sind jeweils mit einer Verriegelungseinrichtung 10 formschlüssig verriegelt, die ihrerseits an einer Tragstruktur der Führungsanordnung 3 festgelegt ist. Die Tragstruktur der Führungsanordnung 3 umfasst rein exemplarisch eine Grundplatte 11 sowie eine dazu beabstandet angeordnete und parallel ausgerichtete Trägerplatte 12, die beispielhaft mittels mehrerer, nicht näher dargestellter Verbindungszapfen miteinander verbunden sind.
Der Profilausleger 2 ist rein exemplarisch längs einer gerade ausgebildeten Bewegungsachse 8 mit einer konstanten Profilierung, vorzugsweise als Strangpressprofil, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil, ausgebildet. An einander entgegengesetzt ausgerichteten Stirnflächen 18, 19 des Profilauslegers 2 sind jeweils Stützkörper 20, 21 angeordnet, die rein exemplarisch als Planparallelplatten mit rechteckiger Außenkontur ausgebildet sind und mit einer größten Oberfläche 22, 23 an der jeweiligen Stirnfläche 18, 19 anliegen. Benachbart zu den Stützkörpern 20, 21 sind Klemmeinrichtungen 24, 25, insbesondere ausschließlich, schiebebeweglich in einer Profilausnehmung 26 des Profilauslegers 2 aufgenommen, die jeweils zur Festlegung eines freien Endbereichs 27 des Zahnriemens 5 ausgebildet sind.
Die am Profilausleger 2 linearbeweglich angeordnete Führungsanordnung 3 greift in nicht näher dargestellter Weise mit wenigstens einem nicht gezeigten in eine längs der Bewegungsachse 8 erstreckte Führungsausnehmung 39 ein, wobei die Führungsausnehmung 39 in eine erste Seitenfläche des Profilauslegers 2 eingebracht ist, die an eine zweite Seitenfläche des Profilauslegers 2 angrenzt, in die die Profilausnehmung 26 eingebracht ist.
Rein exemplarisch ist der 1 zu entnehmen, dass die Trägerplatte 12 an einer Unterseite 35 zumindest bereichsweise mit einer U-förmig profilierten und gemäß der Darstellung der 1 nach unten offenen Nut 36 versehen ist, die zur Aufnahme eines rein schematisch dargestellten Verbindungskabels 37 ausgebildet ist. Dabei ist das Verbindungskabel 37 vorzugsweise in nicht näher dargestellter Weise in einem nicht näher bezeichneten, insbesondere vom Gehäuseteil 4 sowie der Grundplatte 11 und der Trägerplatte 12 und dem Profilausleger 2 begrenzten, Raumabschnitt geführt und dort in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise mit dem Positionssensor elektrisch verbunden. Die Nut 36 ist rein exemplarisch mit einer flächig an der Unterseite 35 festgelegten Abschlussplatte 38 verschlossen, so dass das Verbindungskabel 37 längs der Trägerplatte 12 formschlüssig geführt ist.
Gemäß der Darstellung der 2 ist das Zahnrad 16 drehbar an der Grundplatte 11 gelagert, dessen Verzahnung 29 aus einer Vielzahl von zirkular umlaufend angeordneten, in radialer Richtung nach außen offenen Vertiefungen 30 gebildet ist, wobei Profilachsen der Vertiefungen 30 senkrecht zur Darstellungsebene der 2 ausgerichtet sind. Die Vertiefungen 30 weisen längs der Profilachsen jeweils eine konstante Profilierung auf, die an eine Profilierung von Zähnen 32 des Zahnriemens 5 angepasst ist, so dass die Zähne 32 formschlüssig in die Vertiefungen 30 eingreifen können. Für eine Kraftübertragung zwischen dem Zahnrad 16 und dem Zahnriemen 5 ist vorgesehen, dass der Zahnriemen 5 das Zahnrad 16 über einen Winkelbereich von ungefähr 180 Grad umschlingt und die Umschlingung durch Führungsrollen 33, 34 gewährleistet wird, deren nicht dargestellte Mittelachsen parallel zur ebenfalls nicht dargestellten Mittelachse des Zahnrads 16 ausgerichtet sind und die jeweils frei drehbar an der Grundplatte 11 angeordnet sind. Da der Verlauf des Zahnriemens 5 in der Führungsanordnung 3 ungefähr der Form des griechischen Buchstabens Omega entspricht, wird hier auch von einem Omega-Antrieb gesprochen.
Wie der Darstellung der 2 weiterhin entnommen werden kann, ist die Klemmeinrichtung 24 mit dem Stützkörper 20 über eine rein exemplarisch als Schraube ausgebildete Spanneinrichtung 28 kinematisch gekoppelt. Mit der Spanneinrichtung 28 kann eine Einleitung einer Spannkraft längs der Bewegungsachse 8 von der Klemmeinrichtung 24 auf den Zahnriemen 5 vorgenommen werden. Die Aufgabe der Klemmeinrichtungen 24 und 25 besteht darin, eine Zugkraftübertragung zwischen dem Zahnriemen 5 und dem Profilausleger 2 zu gewährleisten und somit ein Spannen des Zahnriemens 5 zu ermöglichen, damit sich dieser stets in einer eindeutigen Lage gegenüber dem Zahnrad 16 befindet. Für die nachstehenden Erläuterungen wird Bezug auf die Klemmeinrichtung 24 genommen, die Klemmeinrichtung 25 ist rein exemplarisch identisch zur Klemmeinrichtung 24 ausgebildet.
Die Klemmeinrichtung 24 ist einstückig ausgebildet und umfasst zwei wesentliche und nachstehend näher erläuterte, Funktionsbereiche. Der erste wesentliche Funktionsbereich der Klemmeinrichtung 24 ist die Montageausnehmung 40, die zur Aufnahme eines freien Endbereichs 27 des Zahnriemens 5 ausgebildet ist. Beispielhaft weist die Montageausnehmung 40 eine im Wesentlichen U-förmige, mit exemplarisch konstantem Profil ausgebildete Profilierung auf. Innerhalb der Montageausnehmung 40 sind eine Auflagefläche 42 sowie eine Stützfläche 43 ausgebildet. Die gestrichelt symbolisierte Auflagefläche 42 weist mehrere jeweils identisch profilierte Vertiefungen 44 auf, die längs der Bewegungsachse 8 in gleicher Teilung 45 angeordnet sind und die geometrisch ähnlich zu den Zähnen 32 des Zahnriemens 5 gestaltet sind. Vorzugsweise sind die Vertiefungen 44 geringfügig größer als die Zähne 32 des Zahnriemens 5 ausgeführt, so dass die Zähne 32 des Zahnriemens 5 nahezu kraftfrei formschlüssig in die Vertiefungen 44 eingelegt werden können.
Die Stützfläche 43 ist rein exemplarisch in einen ersten Flächenabschnitt 46 und einen zweiten Flächenabschnitt 47 unterteilt, die beide rein exemplarisch eben ausgebildet sind und parallel zur Stützfläche 43 ausgerichtet sind. Ein Abstand 48 zwischen dem ersten Flächenabschnitt 46 und der Auflagefläche 42 ist derart gewählt, dass er geringfügig größer als eine Zahnriemendicke 50 ist, wie sie in der 2 eingezeichnet ist. Ein Abstand 49 zwischen der Auflagefläche 42 und dem zweiten Flächenabschnitt 47 ist größer als der erste Abstand 48 gewählt, wodurch in der Montageausnehmung 40 ein Raumvolumen geschaffen wird, das zur Aufnahme eines Klemmkörpers 51 genutzt werden kann. Ferner wird durch die unterschiedlichen Abstände der Flächenabschnitte 46 und 47 eine rein exemplarisch quer zur Bewegungsachse 8 ausgerichtete Verbindungsfläche 52 gebildet, die als Anlagefläche für den Klemmkörper 51 genutzt werden kann.
Zur Vermeidung von Spannungskonzentrationen in der Klemmeinrichtung 24 ist eine Übergangsfläche 53, die sich zwischen einer der Stützfläche 43 zugehörigen Vertiefung 44 und dem zweiten Flächenabschnitt 47 erstreckt, als Zylindermantelfläche ausgebildet. Ferner ist aus dem gleichen Grund zwischen dem zweiten Flächenabschnitt 47 und der Verbindungsfläche 52 eine Entlastungsnut 54 mit halbkreisförmiger Profilierung vorgesehen.
Ausgehend von einer Oberseite 55 wird die Klemmeinrichtung 24 rein exemplarisch von einer Gewindebohrung 56 durchsetzt, die senkrecht zum zweiten Flächenabschnitt 47 ausgerichtet ist und die zur Aufnahme eines, insbesondere mit einem Innensechskant versehenen, Gewindestifts 58 dient, der als Verstelleinrichtung für den Klemmkörper 51 vorgesehen ist.
Wie aus der 2 entnommen werden kann, sind die Montageausnehmung 40, der freie Endbereich 27 des Zahnriemens 5 und der Klemmkörper 51 derart aufeinander abgestimmt, dass der Zahnriemen 5 durch eine von der Stützfläche 53 und dem ersten Flächenabschnitt 46 begrenzte Mündungsöffnung 59 längs der Bewegungsache 8 in die Montageausnehmung 40 eingebracht werden kann. Hierbei werden der Zahnriemen 5 und die Klemmeinrichtung 24 in axialer Richtung längs der Bewegungsachse 8 derart zueinander ausgerichtet, dass der Zahnriemen 5 mit seinen Zähnen 32 in die Vertiefungen 44 in der Montageausnehmung 40 eingreift und somit eine Flachseite 60 des Zahnriemens 5 parallel zur Stützfläche 43 ausgerichtet ist. Anschließend wird der rein exemplarisch quaderförmig ausgebildete Klemmkörper 51 quer zur Bewegungsachse 8 in die Montageausnehmung 40 eingeschoben. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Ausdehnung des Klemmkörpers 51 zumindest im Wesentlichen einer Breitenausdehnung des Zahnriemens 5 entspricht. Ferner ist eine Dicke des Klemmkörpers 51 in einer Raumrichtung quer zur Bewegungsachse 8 und quer zur Profilachse 41, die gemäß der Darstellung der 2 auch als Höhe bezeichnet werden kann, derart gewählt, dass der auf der Flachseite 60 des Zahnriemens 5 aufliegende Klemmkörper 51 einen geringen Abstand 61 gegenüber dem zweiten Flächenabschnitt 47 aufweist. Ferner ist die Höhe des Klemmkörpers 51 so bemessen, dass er bei eingelegtem Zahnriemen 5 nicht durch die Mündungsöffnung 59 aus der Montageausnehmung 40 hinaus bewegt werden kann.
Der Abstand 61 zwischen Klemmkörper 51 und dem zweiten Flächenabschnitt 47 ist vorzugsweise derart bemessen, dass der Klemmkörper 51 reibungsarm und komfortabel in die Montageausnehmung 40 eingeschoben werden kann. Anschließend ist vorgesehen, dass der Klemmkörper 51 in Richtung der Bewegungsachse 8 verschoben wird, damit er mit einer Stirnfläche 62 in Anlage zur Verbindungsflächenfläche 52 gelangt. Nachfolgend kann ein Benutzer den Gewindestift 58 in der Gewindebohrung 56 verdrehen, damit dieser in Anlage an eine der Flachseite 60 abgewandten Oberfläche 63 des Klemmkörpers 51 gelangt und diesen auf den Zahnriemen 5 presst, wodurch der Zahnriemen 5 hinsichtlich der Bewegungsachse 8 formschlüssig in der Klemmeinrichtung 24 verriegelt ist.
Ein zweiter wesentlicher Funktionsbereich 70 der Klemmeinrichtung 24 dient zur linearbeweglichen Aufnahme in der Profilausnehmung 26 des Profilauslegers 2. Hierzu ist eine längs der Bewegungsachse 8 erstreckte Profilierung der Klemmeinrichtung 24 derart an eine nicht näher dargestellte Profilierung der Profilausnehmung 26 angepasst, dass die Klemmeinrichtung 24 bei Aufnahme in der Profilausnehmung 26 lediglich einen einzigen, linearen Freiheitsgrad der Bewegung aufweist und darüber hinaus keine anderen Relativbewegungen gegenüber dem Profilausleger 2 vornehmen kann..
Eine Erstreckung des zweiten Funktionsbereichs 70 längs der Bewegungsachse 8 ist derart gewählt, dass der zweite Funktionsbereich 70 innerhalb eines technisch sinnvollen Verstellbereichs 66, wie er rein exemplarisch in der 2 eingezeichnet ist, stets als Führungsabschnitt 76 eine Maßverkörperung 67 überdeckt, die an einem Wandbereich 68 der Profilausnehmung 26 angebracht ist. Bei dieser Maßverkörperung 67 kann es sich beispielsweise um einen längs der Bewegungsachse 8 mit rechteckigem Profil erstreckten Magnetstreifen handeln, der stoffschlüssig am Wandbereich 68 festgelegt ist und der von einem an der Führungsanordnung 3 angebrachten Positionssensor 80 ausgelesen werden kann, um eine Linearposition der Führungsanordnung 3 längs des Profilauslegers 2 ermitteln zu können. Rein exemplarisch bildet der zweite Funktionsbereich 70 in Richtung der Bewegungsachse 8 den über die Montageausnehmung 40 abragenden Führungsabschnitt 76 aus, wodurch die Überdeckung der Maßverkörperung 67 erleichtert wird.
Wie aus der Schnittdarstellung der 2 entnommen werden kann, ist die Klemmeinrichtung 24 an einer Rückseite 69 von einer Gewindebohrung 71 bereichsweise durchsetzt, die in einem Sackloch ausgebildet ist und deren Bohrungsachse 72 parallel zur Bewegungsachse 8 ausgerichtet ist. Die Gewindebohrung 71 ist ferner axial fluchtend mit einer Durchgangsbohrung 73 angeordnet, die zur Aufnahme der als Spanneinrichtung 28 dienenden Schraube vorgesehen ist. Hierdurch kann sich die Spanneinrichtung 28 mit Ihrem Schraubenkopf 74 am Stützkörper 20 abstützen und im Rahmen einer Schraubbewegung um die Bohrungsachse 72 eine Relativbewegung der Klemmeinrichtung 24 längs der Bewegungsachse 8 bewirken. Hierdurch entfernt sich die Klemmeinrichtung 24 bei geeigneter Drehbewegung für die Spanneinrichtung 28 von der Klemmeinrichtung 25 und ermöglicht dadurch eine Beeinflussung einer inneren Spannung im Zahnriemen 5.
Rein exemplarisch ist an der Oberseite 55 der Klemmeinrichtung 24 eine quer zur Bewegungsachse 8 ausgerichtete Stufe 75 ausgebildet, die zur optischen Bestimmung einer relativen Lage der Klemmeinrichtung 24 gegenüber dem Profilausleger 2 durch einen Benutzer vorgesehen ist.
Aus der Darstellung der 3 ist die Anordnung der Maßverkörperung 67 in der Profilausnehmung 26 zu erkennen, wobei die Profilausnehmung 26 von den beiden Klemmeinrichtungen 24, 25 sowie vom Zahnriemen 5 und der Führungsanordnung 3 abgedeckt ist. Dabei ist erkennbar, dass die Maßverkörperung 67 jeweils endseitig von den Führungsabschnitten 76 der Klemmeinrichtungen 24, 25 überdeckt ist, wodurch ein Abschälen oder Ablösen der Maßverkörperung 67 vom Wandbereich 68, an dem die Maßverkörperung 67, insbesondere stoffschlüssig angebrachten ist, zuverlässig unterbunden wird. Zudem ist der Darstellung der 3 übereinstimmend mit der Darstellung der 2 zu entnehmen, dass ein Positionssensor 80 an der Grundplatte 11 unmittelbar benachbart zur Maßverkörperung 67 angeordnet ist und die Maßverkörperung 67 beispielsweise nicht näher dargestellte Magnetfelder bereitstellt, die vom Positionssensor 80 zur Ermittlung einer relativen Lage der Führungsanordnung 3 längs der Bewegungsachse verwendet werden können. Ferner ist der Darstellung der 3 auch zu entnehmen, dass die Führungsanordnung 3 mit dem Gehäuseteil 4 sowie der Grundplatte 11 und der Trägerplatte 12 denjenigen Bereich der Profilausnehmung 26 abdeckt, in dem der Zahnriemen 5 aufgrund der für die Einleitung von Bewegungskräften notwendigen Umschlingung des Zahnrads 16 aus seiner ansonsten flächenbündig mit der Flachseite 60 zu einer Oberkante 81 der Profilausnehmung 26 angeordneten Ausrichtung abgehoben wird. Somit ist gewährleistet, dass die Profilausnehmung 26 sowohl längs der Bewegungsachse 8 als auch in einer Querrichtung hierzu steht zumindest nahezu vollständig verschlossen ist und somit ein Eindringen von Verschmutzungen oder ein Auftreffen von Gegenständen auf die Maßverkörperung 67 zuverlässig verhindert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29919550 U1 [0002]

Claims

Linearantrieb zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem längs einer Bewegungsachse (8) erstreckten Profilausleger (2) und einer linearbeweglich längs der Bewegungsachse (8) am Profilausleger (2) angeordneten Führungsanordnung (3), die ein drehwebeglich gelagertes Zahnrad (16) umfasst, mit einem längs der Bewegungsachse (8) erstreckten Zahnriemen (5), der das Zahnrad (16) bereichsweise umschlingt und der jeweils endseitig am Profilausleger (2) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (5) eine längs der Bewegungsachse (8) erstreckte Profilausnehmung im Profilausleger (2) zumindest nahezu vollständig überdeckt und dass ein Wegmesssystem (67, 80) zur Erfassung einer relativen Lage der Führungsanordnung (3) gegenüber dem Profilausleger (2) vorgesehen ist, das eine an der Führungsanordnung (3) angeordnete Sensoreinrichtung (80) und eine längs der Bewegungsachse (8) erstreckte und an einem Wandbereich (68) der Profilausnehmung (26) angeordnete Maßverkörperung (67) umfasst.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßverkörperung (67) als Profilkörper mit einer längs der Bewegungsachse (8) konstanten Profilierung ausgebildet ist und dass die Maßverkörperung (67) mit einer größten Oberfläche stoffschlüssig mit dem Wandbereich (68) der Profilausnehmung (26) verbunden ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (80) zwischen dem Zahnrad (16) und der Profilausnehmung (26) angeordnet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zum Zahnrad (16) wenigstens eine Führungseinrichtung (33, 34), insbesondere eine parallel zum Zahnrad (16) ausgerichtete Führungsrolle, angeordnet ist und dass der Zahnriemen (5) abseits eines von der Sensoreinrichtung (80) und einem der Sensoreinrichtung (80), insbesondere mit minimalem Abstand, gegenüberliegenden Maßverkörperung (67) bestimmten Abtastspalts angeordnet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (5) an wenigstens einem Endbereich (27) in einer Klemmeinrichtung (24, 25) festgelegt ist, die linearbeweglich längs der Bewegungsachse (8) in der Profilausnehmung (26) aufgenommen ist, wobei die Klemmeinrichtung (24, 25) die Maßverkörperung (67) längs der Bewegungsachse (8), insbesondere unabhängig von einer axial einstellbaren Arbeitsposition längs der Bewegungsachse (8), bereichsweise überdeckt.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Profilausleger (2) linearbeweglich angeordnete Führungsanordnung (3) mit wenigstens einem Führungselement, insbesondere einer Führungsrolle, in eine längs der Bewegungsachse (8) erstreckte Führungsausnehmung (39) eingreift, wobei die Führungsausnehmung (39) in eine erste Seitenfläche des Profilauslegers (2) eingebracht ist, die an eine zweite Seitenfläche des Profilauslegers (2) angrenzt, in die die Profilausnehmung (26) eingebracht ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (24, 25) schiebebeweglich in der Profilausnehmung (26) aufgenommen ist und dass der Profilausleger (2) endseitig mit einem Stützkörper (20, 21) versehen ist, der die Profilausnehmung (26) zumindest bereichsweise überdeckt und der als Widerlager für eine Spanneinrichtung (28) ausgebildet ist, sowie mit einer Spanneinrichtung (28), die mit der Klemmeinrichtung (24, 25) in Eingriff steht und die für eine axiale Verlagerung der Klemmeinrichtung (24, 25) ausgebildet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (24, 25) als Strangpressprofilteil ausgebildet ist und/oder dass der Profilausleger (2) als Strangpressprofilteil ausgebildet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Führungsanordnung (3) eine Kabeldurchführung (36) für ein Sensorkabel der Sensoreinrichtung (80) ausgebildet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (36) als stirnseitige Nut in der Trägerplatte (12) der Führungsanordnung (3) ausgebildet ist.