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Die Erfindung geht aus von einem Hubaggregat mit einem Hubzylinder. Unter dem Begriff „Hubzylinder“ werden im Zusammenhang mit der Erfindung elektromechanische Spindelhubgetriebe und andere funktionsgleiche Baugruppen verstanden. Hubzylinder umfassen ein Kolbenrohr, das eine gesteuerte Linearbewegung ausführen kann, und ein Basisteil, welches ortsfest ist und zum Beispiel mit einem Maschinengestell verbunden ist. Insbesondere, wenn ein solches Hubaggregat in einer Fertigungs- oder Produktionseinrichtung eingesetzt wird, dann sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Linearbewegung sehr hoch.
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Dies bedeutet, dass die Position des Kolbenrohrs möglichst genau steuerbar sein soll. Außerdem sollen die Abweichungen des Hubzylinders von einer idealen geradlinigen Bewegung minimal sein. Das gilt natürlich auch und besonders, wenn an das Kolbenrohr des Hubzylinders (Seiten-)Kräfte angreifen, die senkrecht zu der gewünschten Linearbewegung des Kolbenrohres gerichtet sind.
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In vielen, aber nicht in allen Anwendungen, können die am Markt verfügbaren Spindelhubgetriebe diese Anforderungen erfüllen. Allerdings gibt es einen Trend hin zu weiter erhöhten Genauigkeitsanforderungen, die weder von herkömmlichen Spindelhubgetrieben noch von Hydraulikzylindern eingehalten werden können.
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Ein Beispiel für die Anwendung eines Hubaggregats mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen ist der sogenannte 3D-Druck von großen metallischen Bauteilen. Das Prinzip des 3D-Drucks ist relativ einfach: Am Ende des Kolbenrohrs ist eine Platte angeordnet, auf welcher Schicht für Schicht das gewünschte Bauteil hergestellt wird, indem ein Pulver lokal aufgeschmolzen wird. Dabei wird die Platte in sehr kleinen Schritten abgesenkt und nach jedem Absenken der Platte wird eine weitere Schicht des Bauteils durch lokales Schmelzen des Pulvers erzeugt.
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Das Absenken der Platte bestimmt die Dicke der Schichten aus denen das Bauteil aufgebaut wird. Mit herkömmlichen Spindelhubgetrieben lässt sich das Absenken ausreichend exakt steuern. Bei 3D-Druckern, die große metallische Bauteile herstellen, treten unter anderem wegen des großen Bauteilgewichts oder unterschiedlicher Aufteilung der Reibungskräfte von der Dichtung der Platte unsymmetrische Axialkräfte auf, die zu seitlichen Abweichungen der Platte führen. Diese wirken sich negativ auf die geometrische Genauigkeit des im Druck befindlichen Bauteils aus.
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Bei herkömmlichen Hubzylindern wird das Kolbenrohr in einer Führungsbuchse am Deckel eines Gehäuses geführt. Der zweite Teil der Führung wird von einer Führungsbuchse an der Gewindemutter des Hubzylinders übernommen. Je weiter das Kolbenrohr aus dem Gehäuse herausragt, desto kleiner ist der Abstand zwischen der Gewindemutter und der Führungsbuchse am Deckel des Gehäuses, so dass sich die Hebelverhältnisse verschlechtern. Infolgedessen wird bei weit ausgefahrenem Kolbenrohr die Steifigkeit des Hubzylinders gegenüber seitlich angreifenden Kräften zunehmend geringer und - gleiche Seitenkräfte vorausgesetzt - die seitlichen Abweichungen des Kolbenrohrs werden größer; was unerwünscht ist. Durch das Spiel zwischen Kolbenrohr und der Führungsbuchse im Deckel einerseits und zwischen Führungsbuchse an der Mutter und Gehäuse andererseits kann Spiel entstehen, welches zusätzliche seitliche Abweichungen verursacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubzylinder bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hubzylinder, umfassend einen Linearaktuator, ein Gehäuse und eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Linearführung, wobei diese Linearführung funktional von dem Linearaktuator entkoppelt ist.
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Durch diese aufgelöste Bauweise ist es möglich, den Linearaktuator, der für das Heben bzw. das Positionieren des Hubzylinders bzw. des Kolbenrohrs verantwortlich ist, und die Linearführung jeweils gesondert zu optimieren. Dadurch lassen sich, insbesondere was die Führung des Hubzylinders anbelangt, erhebliche Vorteile erzielen. Rechnerisch konnte der Nachweis geführt werden, dass die Positioniergenauigkeit des Hubzylinders um den Faktor 3 bis 5 verbessert werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Linearaktuator als Spindeltrieb ausgebildet und umfasst eine Gewindespindel und eine mit der Gewindespindel zusammenwirkende Gewindemutter.
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Linearführungen sind am Markt verfügbar; sie umfassen eine Führungsschiene und einen Führungsschlitten. Erfindungsgemäß wird die Führungsschiene mit dem Gehäuse des Hubaggregats verbunden. Der Führungsschlitten ist mit der Gewindemutter verbunden oder ist integraler Bestandteil der Gewindemutter.
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Weil die Führungsschiene der Linearführung mit dem Gehäuse des Hubzylinders verbunden ist, und das Gehäuse des Hubzylinders ein großes Biegewiderstandsmoment hat und sehr torsionssteif ist, wird die Führungsschiene durch die Verbindung mit dem Gehäuse ausgesteift und verformt sich auch unter Einwirkung großer seitlich angreifender Kräfte nur noch minimal.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Linearführung mindestens eine Führungsbahn und mindestens ein Gleitstück umfasst, dass die mindestens eine Führungsbahn mit dem Gehäuse verbunden ist oder integraler Bestandteil des Gehäuses ist, und dass das mindestens eine Gleitstück direkt oder mittelbar mit der Gewindemutter verbunden oder integraler Bestandteil der Gewindemutter ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im Inneren des Gehäuses eine oder mehrere Führungsbahnen vorhanden. Das mindestens aus einer Grundplatte und einer Abdeckung bestehende Gehäuse kann zum Herstellen der Führungsbahnen geöffnet werden. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe von Fräsern, Schleifscheiben oder anderen Werkzeugen, die Funktionsflächen im Inneren des Gehäuses sehr präzise herzustellen, so dass auch bei großen Arbeitshüben des Hubzylinders eine sehr gerade Führung des an dem Führungsschlitten bzw. der Gewindemutter befestigten Kolbenrohrs realisierbar ist. Diese Führung ist noch dazu sehr steif.
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Durch die vergleichsweise gute Zugänglichkeit der Funktionsflächen im Inneren des Gehäuses sind auch die Herstellungskosten für die Führungsbahnen vergleichsweise niedrig. Diese Bauweise hat gegenüber dem Honen, welches üblicherweise bei Außenrohren von Hydraulikzylindern eingesetzt wird, den Vorteil, dass die im Innern des Gehäuses vorhandenen Formabweichungen der Funktionsflächen durch die Feinbearbeitung beispielswiese mit Hilfe einer Flachschleifmaschine egalisiert werden. Bei der Bearbeitung mit einer Flachschleifmaschine wird die Genauigkeit der Führungsbahn von der Führung der Flachschleifmaschine vorgegeben.
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Das ist beim Honen von beispielswiese einem Außenrohr eines Hydraulikzylinders nicht der Fall, weil ein Honwerkzeug von der zu honenden Bohrung geführt wird. Abweichungen in der Geradheit der zu honenden Bohrungen können durch das Honen nicht egalisiert werden, was sich negativ auf die Geradheit des Hydraulikzylinders auswirkt.
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Die erfindungsgemäßen Führungsbahnen können, wenn sie integraler Bestandteil des Gehäuses sind, entweder in der Grundplatte und/oder in der Innenseite des Gehäuses angeordnet sein. Es ist oftmals vorteilhaft, wenn die Abdeckung als gegossenes, U-förmiges, längliches Bauteil hergestellt wird und in diesem Gussteil Führungsbahnen bereits eingegossen werden. Die erforderliche Präzision dieser Führungsbahnen wird dann durch einen mehrstufigen Prozess, wie zum Beispiel Fräsen und anschließendes (Flach-)Schleifen der Führungsbahnen erreicht. Alternativ ist es auch möglich, in der Abdeckung oder an der Grundplatte des Gehäuses Flächen herzustellen, welche die geforderte geometrische Präzision haben und auf diesen Flächen Führungsbahnen zu befestigen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Führungsbahnen aus einem besonders gut gleitenden Material, wie z.B. Rotguss oder Teflon, hergestellt werden und die erforderliche Formstabilität durch die in dem Gehäuse vorhandenen feinbearbeiteten Funktionsflächen erreicht wird.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, die Gewindemutter und den Führungsschlitten der Linearführung durch einen Adapter zu verbinden. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Gewindemutter und andere Bauteile eines herkömmlichen Spindeltriebs nahezu unverändert übernommen werden können.
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Ein weiterer Vorteil aus dieser aufgelösten Bauweise ist darin zu sehen, dass die Gewindemutter ein weitgehend rotationssymmetrisches Bauteil ist, das sich gut spannen und bearbeiten lässt. Wenn der Adapter und die Mutter einstückig ausgebildet werden, dann ergibt sich ein größeres und in der Regel nicht rotationssymmetrisches Bauteil. Das kann ein Nachteil bei der Herstellung sein. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Gewindespindel und die Gewindemutter als Kugelgewinde oder Rollengewinde ausgebildet sind. Bei deren Herstellung kommt es auf eine größtmögliche Präzision an.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Abdeckung mindestens eine feinbearbeitete Funktionsfläche auf. Feinbearbeitet heißt im Zusammenhang mit der Erfindung, dass die Funktionsfläche durch Fräsen und/oder Schleifen oder ein ähnlich präzises Verfahren, insbesondere der spanenden Bearbeitung, erzeugt bzw. bearbeitet wurde.
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Eine oder zwei der feinbearbeiteten Funktionsflächen dienen dazu, die Abdeckung mit der Grundplatte zu verbinden. Dabei ist es besonders wichtig, dass die Kontaktflächen sowohl der Grundplatte als auch der Abdeckung feinbearbeitet sind, weil über die Steifigkeit der U-förmigen Abdeckung die Grundplatte stabilisiert wird. Wenn zum Beispiel die Kontaktfläche der Abdeckung nicht gerade ist, dann überträgt sich diese geometrische Abweichung beim Verschrauben von Abdeckung und Grundplatte auf die Grundplatte und damit auch auf die Führungsschiene oder die Führungsbahnen. Beides ist unerwünscht.
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Weitere Funktionsflächen an der Abdeckung können Führungsbahnen sein oder Aufnahmen für als separate Bauteile ausgeführte Führungsbahnen, beispielsweise aus Rotguss, Messing oder Teflon.
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Durch das Verbinden von Grundplatte und Abdeckung wird ein sehr steifes Gehäuse bereitgestellt, dessen Funktionsflächen, die sich überwiegend im Inneren des Gehäuses befinden, mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden können. Auch die Montage wird durch die erfindungsgemäße zweiteilige Bauweise des Gehäuses deutlich verbessert.
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Um die Führung des Kolbenrohrs weiter zu verbessern, kann im Deckel des Gehäuses eine (zusätzliche) Führungsbuchse vorhanden sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in der Linearführung ein Längenmesssystem integriert, was eine sehr genaue Positionsregelung des Hubzylinders erlaubt, bzw. ermöglicht.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachfolgenden Zeichnungen sowie deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 bis 6: verschiedene Darstellungen einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hubzylinders;
- 7 bis 10: verschiedene Darstellungen einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hubzylinders und
- 11 bis 13: verschiedene Darstellungen einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spindelhubgetriebes.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Spindeltrieben näher erläutert. Bei allen Ausführungsformen werden für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwandt und es gilt das bezüglich eines Ausführungsbeispiels Gesagte für die anderen Ausführungsbeispiels entsprechend.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Hubzylinder 1 einmal mit eingefahrenem Kolbenrohr 3 und einmal mit ausgefahrenem Kolbenrohr 3 perspektivisch dargestellt. An dem in 1 oberen Ende des Kolbenrohres 3 ist eine Flanschplatte 5 angeordnet. Diese Flanschplatte 5 stellt letztendlich die mechanische Schnittstelle zu einem nicht dargestellten Bauteil, wie beispielsweise dem Tisch einer 3D-Druckmaschine dar. Der Hubzylinder 1 umfasst ein Gehäuse 7, das mindestens zweiteilig ausgeführt ist.
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Das Gehäuse 7 umfasst eine Grundplatte 9 und eine mit der Grundplatte 9 verschraubte bzw. auf andere Weise lösbar verbundene Abdeckung 11. Am oberen Ende des Gehäuses 7 ist ein Deckel 13 ebenfalls lösbar mit dem Gehäuse 7 verbunden. Unterhalb des Deckels ist eine optionale Befestigungsplatte 15 vorhanden. Mittels dieser Befestigungsplatte 15 wird bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäße Hubzylinder z.B. mit dem Gestell einer 3D-Metalldruckmaschine verbunden. Diese Befestigungsplatte 15 ist eine Option zur Montage des erfindungsgemäßen Hubzylinders an einer Maschine oder eine anderen Baugruppe. Sie kann an jeder beliebigen Stelle des Gehäuses 7 angeordnet werden.
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Am unteren Ende des Gehäuses 7 ist z.B. ein Spindelhub-Grundgetriebe 17 (hier mit Motor dargestellt) angeflanscht. Es treibt mit seiner Ausgangswelle (nicht sichtbar) eine im Gehäuse befindliche Gewindespindel (ebenfalls nicht sichtbar) an. Über eine Gewindemutter, die mit dem Kolbenrohr 3 gekoppelt ist, wird die Drehbewegung des Getriebes bzw. der Gewindespindel in eine Hubbewegung des Kolbenrohrs 3 umgesetzt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 11 mehrteilig aufgebaut. Sie besteht aus drei Platten, die miteinander verschraubt sind. Die Verschraubung ist in der 1 nicht sichtbar. Wenn die drei Platten zu der Abdeckung 11 mit einem U-förmigen Querschnitt verbunden werden und diese Abdeckung 11 wiederum mit der Grundplatte 9 verschraubt wird, dann ergibt sich ein extrem biegesteifes und torsionssteifes Gehäuse 7 mit einem rechteckigen Querschnitt.
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Die 2 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 7.
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Auf der linken Seite in 2 sind ein Getriebegehäuse 19 und eine Eingangswelle 21 sichtbar. Sie gehören zum Getriebemotor 17. Der Motor, der mit der Eingangswelle 21 gekoppelt wird, ist in der 2 nicht dargestellt.
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In der 2 sind die Grundplatte 9 und die Abdeckung 11 geschnitten dargestellt. An einer Außenseite 23 der Grundplatte 9 ist ein erster Träger 25 angeordnet, der u.a. dazu dient, eine Flanschplatte zur Befestigung des Spindelhub-Grundgetriebes 17 zu tragen (siehe 1). An einer Innenseite 27 der Grundplatte 9 sind insgesamt drei Funktionsflächen gut zu erkennen. In der Mitte der Innenseite 27 ist eine erste Funktionsfläche 29 in Form einer Nut vorhanden. Diese Nut kann sich über die gesamte Länge der Grundplatte 9 erstrecken. Im Bereich der ersten Funktionsfläche 29 wird eine Führungsschiene 31, welche Teil einer Linearführung ist, mit der Grundplatte 9 verschraubt. Die erste Funktionsfläche 29 wird bevorzugt durch spanende Bearbeitung, insbesondere Fräsen oder Flachschleifen, hergestellt. Dadurch ist gewährleistet, dass die erste Funktionsfläche 29 exakt eben und gerade ist. Wenn nun die Führungsschiene 31 mit der ersten Funktionsfläche 29 verschraubt wird, dann überträgt sich die hohe geometrische Genauigkeit der ersten Funktionsfläche 29 auf die Führungsschiene 31, die dadurch, falls sie nicht ohnehin schon sehr gerade ist, ausgerichtet wird. Außerdem wird eine Führungsschiene 31 dadurch biege- und torsionssteifer.
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Um die Grundplatte 9 selbst weiter zu versteifen, sind an den Seitenrändern der Grundplatte 9 zwei zweite Funktionsflächen 33 ausgebildet. Diese zweiten Funktionsflächen 33 sind als Absatz ausgebildet. In diesen Absatz wird die Abdeckung 11 eingesetzt und mittels Schrauben 35 mit der Grundplatte 9 verschraubt.
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Die Abdeckung 11 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus drei Einzelteilen 11.1, 11.2 und 11.3, die miteinander verschraubt sind. Auch an der Verbindungsstelle zwischen der Platte 11.2 und der Platte 11.1 bzw. der Platte 11.2 und der Platte 11.3 ist jeweils mindestens eine ebenfalls feinbearbeitete Funktionsfläche 35 ausgebildet.
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Wenn nun die Funktionsflächen 35 der Seitenwände 11.1 und 11.3 der Abdeckung 11 beispielsweise auf einer Flachmaschine geschliffen werden und anschließend mit der Grundplatte 9 verschraubt werden, dann versteifen sie die Grundplatte 9. Weil sowohl die zweiten Funktionsflächen 33 der Grundplatte 9 als auch die Funktionsflächen 35 der Seitenwände 11.1 und 11.3 feinbearbeitet wurden, verzieht oder verspannt sich die Grundplatte 9 dabei nicht.
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Diese geometrisch sehr genaue Verbindung von Abdeckung 11 und Grundplatte 9 führt zu einem sehr biege- und torsionssteifen, aber auch geometrisch sehr genauen Gehäuse 7, dessen erste Funktionsfläche 29 eine sehr präzise Basis ist, um daran die Führungsschiene 31 zu befestigen. Die Genauigkeit der Führungsschiene 31 führt dazu, dass ein Schlitten 37, der von der Führungsschiene 31 geführt wird, in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene in 2, ebenfalls sehr exakt und steif geführt ist. Die Führungsschiene 31 und der Führungsschlitten 37 stellen die Hauptbestandteile der Linearführung 39 dar.
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Die beispielhaft dargestellte dreiteilige Bauweise der Abdeckung 11 mit den Platten 11.1, 11.2 und 11.3 ist nicht zwingend erforderlich. Es ist auch möglich, die Abdeckung 11 beispielsweise durch Gießen einstückig herzustellen (siehe z. B. 11). Dann kommt es insbesondere darauf an, die Flächen der Abdeckung 11, welche mit den zweiten Funktionsflächen 33 der Grundplatte 9 zusammenwirken, vor der Montage exakt zu bearbeiten, beispielsweise durch Fräsen oder Schleifen.
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Im Inneren des Gehäuses 7 sind eine Gewindemutter 41 und eine Gewindespindel 43 geschnitten dargestellt. In der Regel handelt es sich dabei um einen Präzisionsgewindetrieb. Z.B. um einen Kugelgewinde- oder Rollengewindetrieb.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gewindemutter 41 an ihrem Außendurchmesser zylindrisch. Dies ermöglicht die Verwendung bereits in Serie gefertigter Gewindemuttern 41. Außerdem ist eine Gewindemutter 41 mit zylindrischem Außendurchmesser fertigungstechnisch vorteilhaft.
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Zwischen der Gewindemutter 41 und dem Führungsschlitten 37 ist ein Adapter 45 vorhanden. Der Adapter 45 hat eine rechteckige Grundform, die so bemessen ist, dass er mit Spiel in das Gehäuse 7 passt. An einer Seite des Adapters 45 ist eine Anlagefläche 47 vorhanden. Über die Anlagefläche 47 wird der Adapter 45 und mit ihm die Gewindemutter 41 mit dem Führungsschlitten 37 der Linearführung 39 verbunden. Bei dieser Konstruktion haben die Gewindespindel 43 und die Gewindemutter 41 keine Führungsfunktion. Ihre Funktion besteht darin, die Bewegung des Kolbenrohrs 3 in Richtung seiner Längsachse zu bewirken (senkrecht zur Zeichnungsebene).
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Die Führung des Kolbenrohrs 3 (siehe 1) wird ausschließlich über die Linearführung 39 bewirkt. Wegen der großen geometrischen Genauigkeit, mit der die Führungsschiene 31 mit dem Gehäuse 7 verbunden ist, ist die erfindungsgemäße Führung nicht nur sehr steif, sondern auch sehr exakt, so dass seitliche Abweichungen der Flanschplatte 5 des Kolbenrohrs 3 auf ein absolutes Minimum reduziert werden. Das Kolbenrohr 3 ist in der 2 nicht dargestellt. Es ist jedoch mit der Gewinde-Mutter 41 oder dem Adapter 45 verbunden. Verglichen mit herkömmlichen Spindelhubgetrieben wird die Positionsabweichung auf weniger als 50%, in vielen Fällen auf weniger als 30%, signifikant reduziert.
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Um ein Verdrehen der Gewindemutter 41 relativ zu dem Adapter 45 sicher zu verhindern, ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Passfeder 51 vorgesehen. In der 2 ist nur die in dem Adapter 45 vorhandene Passfedernut 53 dargestellt. Die Verdrehsicherung zwischen Adapter 45 und Gewindemutter 41 kann sowohl formschlüssig als auch reibschlüssig realisiert werden. Beispielsweise durch eine Schrumpf- oder Pressverbindung, oder durch Verstiften erreicht werden.
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In der 3 ist das erste Ausführungsbeispiel in einer Perspektive dargestellt, wobei die Platte 11.1 entfernt wurde, so dass man in das Innere des Gehäuses 7 schauen kann.
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Auf der linken Seite der 3 befindet sich die Grundplatte 9. In dieser Grundplatte 9 ist die zweite Funktionsfläche 33 gut zu erkennen. Ebenfalls gut zu erkennen sind Bohrungen 49, durch welche die Schraubverbindung mit der Platte 11.1 realisiert wird. Auch die Führungsschiene 31, der Führungsschlitten 37 und der Adapter 45, der in seiner Mitte die Gewindemutter 41 aufnimmt, sind gut zu erkennen.
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Unterhalb des Adapters 45 bzw. der Gewindemutter 41 ist die Gewindespindel 43 vereinfacht dargestellt. Die Gewindespindel 43 wird an ihrem unteren Ende von dem Spindelhub-Grundgetriebe 17 in Drehung versetzt und bewegt dadurch die Gewindemutter 41, den Adapter 45 und das oben am Adapter 45 befestigte Kolbenrohr 3 linear in der 3 nach oben bzw. nach unten.
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In der 4 ist eine ähnliche Anordnung wie in der 3 dargestellt. In der 4 ist gut zu erkennen, dass der Hubzylinder 3 biegesteif mit dem Adapter 45 verbunden ist.
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In dem Deckel 13 des Gehäuses 7 ist eine Dichtung 53 vorhanden, welche dafür sorgt, dass keine Verunreinigungen in das Innere des Gehäuses 7 gelangen. Die Dichtung 53 kann beispielsweise als Abstreifer realisiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Dichtung 53 kann ein Faltenbalg (nicht dargestellt) eingesetzt werden, um das Eindringen von Verunreinigungen mit kleiner Partikelgröße in den erfindungsgemäßen Hubzylinder zu verhindern. Vor allem, wenn diese Verunreinigungen hart (z.B. metallisch) sind, können sie die Führung und den Gewindetrieb beschädigen und so deren vorzeitigen Ausfall herbeiführen.
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Der Faltenbalg ist im Bereich des Deckels 13 mit dem Gehäuse und am oberen Ende des Hubrohrs 3 dichtend verbunden. Der Faltenbalg saugt Luft a, wenn das Hubrohr 3 ausfährt (und gibt sie wieder ab, wenn dieses wieder einfährt). Die angesaugte Luft muss frei von Verunreinigungen sein.
Dazu wird am Faltenbalg ein Anschluss und ein Schlauch vorgesehen, der Luft aus einem nichtkontaminierten Raum zur Verfügung stellt. Dadurch kann der Hubzylinder auch in verunreinigten Räumen eingesetzt werden.
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In der 5 ist die Schnittstelle zwischen dem Gehäuse 7 und der Befestigungsplatte 15 etwas detaillierter dargestellt. Sie umfasst zwei zweite Träger 55, die mit Hilfe von sechs Schrauben mit der Grundplatte 9 verschraubt sind. Um eine exakte Positionierung des zweiten Trägers 55 relativ zu der Grundplatte 9 sicherzustellen, sind zwei Passstifte 57 vorhanden.
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Auf einer Auflagefläche 58 der zweiten Träger 55 wird die Befestigungsplatte 15 (nicht dargestellt in 5) aufgelegt und mit Hilfe von Schrauben sowie zwei Passstiften 60 mit den zweiten Trägern 55 verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 7 befindet sich ein weiterer Träger 55, der in der gleichen Weise mit dem Gehäuse 7 bzw. der Platte 11.2 der Abdeckung 11 verbunden ist. Die Position der Träger 55 kann beliebig variiert werden, entsprechend den Anforderungen einer bestimmten Anwendung. Die Träger 55 können auch kundenspezifisch gestaltet werden, z. B. um eine optimale Verbindung mit einem Maschinengestell zu gewährleisten.
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In der 6 ist die Anordnung der zweiten Träger 55 und deren Verbindung mit dem Gehäuse 7 nochmals im Schnitt dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der 6 nicht alle Bauteile mit Bezugszeichen versehen worden.
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In den 7 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubzylinders dargestellt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vor allem durch die Linearführung von dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 6.
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Für gleiche Bauteile werden die gleichen Bezugszeichen vergeben. Aufgrund der großen Übereinstimmungen zwischen den verschiedenen Ausführungsbeispielen werden nur die wesentlichen Unterschiede nachfolgend erläutert. Im Übrigen wird auf das zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel Gesagte verwiesen.
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Die 7 weist große Parallelen zur 2 auf. Allerdings sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 bis 10 am Adapter 45 vier Gleitstücke 59 angeordnet. Diese Gleitstücke 59 wirken mit Führungsbahnen 61 an der Innenseite der Grundplatte 9 sowie den Innenseiten der Abdeckung 11 zusammen. Die Gleitstücke 59 können auch gegenüber der dargestellten Ausführungsform um 90° gedreht angeordnet sein, so dass ihre Längsachse parallel zu der Linearbewegung des Hubrohrs 3 verläuft. Dann wird man in der Regel 8 Gleitstücke 59 vorsehen; zwei an jeder Ecke. Die Funktionsflächen 61 an den genannten Bauteilen 9, 11.1, 11.2 und 11.3 sind beispielsweise durch Flachschleifen feinbearbeitet, so dass sie eine sehr glatte und geometrisch genaue Gleitbahn darstellen. Die Zahl der Funktionsflächen 61 an den genannten Bauteilen 9, 11.1, 1 ist häufig gleich der Zahl der Gleitstücke 59.
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Eine Führungsschiene und ein Führungsschlitten, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich.
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In der 8, welche eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform mit offenem Gehäuse 7 zeigt, sind die Gleitstücke 59 und deren Befestigung am Adapter 45 gut zu erkennen.
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In dieser Darstellung sind zwei der insgesamt vier Führungsbahnen 61 sichtbar und es ist nur ein Gleitstück 59 sichtbar.
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In der 9 ist ein Teil-Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Hubzylinder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. In dieser Darstellung sind der Adapter 45 und die Gleitstücke 59 im Teilschnitt dargestellt. Aus diesem Teilschnitt wird deutlich, dass in dem Adapter 45 eine umlaufende Vertiefung oder Nut 63 eingearbeitet ist. In diese Nut 63 werden die Gleitstücke 59 eingesetzt und mit Hilfe von beispielsweise zwei Senkkopfschrauben befestigt.
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Anhand der 9 wird deutlich, dass im Deckel 13 neben der Dichtung eine optionale Führungsbuchse 65 vorhanden ist. Die Führungsbuchse 65 führt das Kolbenrohr 3. Durch die Führung des Kolbenrohrs 3 durch die Führungsbuchse 65 und die Führung des Adapters 45, der mit dem Kolbenrohr 3 verbunden ist, über die Gleitstücke 59 an den Führungsbahnen 61 des Gehäuses 7, ergibt sich eine sehr steife und präzise Führung.
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Es ist auch denkbar, dass der Adapter 45 länger ausgeführt wird, und dass an dem verlängerten Adapter 45 zwei umlaufende Nuten 63 zur Aufnahme von Gleitstücken 59 vorhanden sind. Dadurch wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, die Steifigkeit der Führung des Adapters 45 unabhängig von der Position des Hubzylinders 3 im Gehäuse 7.
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In der 10 ist ein Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel auf Höhe der Träger 55 dargestellt.
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In den 11 bis 13 ist ein drittes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der wesentliche Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel ist darin zu sehen, dass die Abdeckung 11 als einstückiges Bauteil mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist. Dieses Bauteil wird bevorzugt durch Gießen hergestellt.
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Die Führungsbahnen 61 sind nicht als durchgehende Fläche, wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 7 bis 10, sondern als streifenförmige Führungsbahnen 61 ausgebildet. An jeder Seite oder Wand der Abdeckung 11 sind jeweils zwei Führungsbahnen 61 vorhanden. Zwischen den beiden Führungsbahnen einer Wand ist eine Vertiefung 64. Dort ist kein Kontakt zwischen den Gleitstücken 59 und der Abdeckung 11 vorhanden. In den Ecken ist eine Art Freistich 67 vorgesehen, so dass der Adapter 45 bzw. die Gleitstücke 59 ausschließlich über die Führungsbahnen 61 an der Abdeckung 11 und über die Führungsbahn 61 der Grundplatte 9 geführt werden.
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In der 12 ist das dritte Ausführungsbeispiel ohne Grundplatte 9 dargestellt. In der 13 ist ein Schnitt durch das erfindungsgemäße Spindelhubgetriebe der dritten Ausführungsform dargestellt.
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Um die Genauigkeit und Geradheit der erfindungsgemäßen Führung weiter zu verbessern, kann die Außenseite der Grundplatte 9 ebenfalls zum Beispiel durch Flachschleifen so feinbearbeitet werden, dass sie exakt eben ist. Wenn diese ebene Außenfläche der Grundplatte 9 mit einer feinbearbeiteten Aufnahme eines Maschinengestells (nicht dargestellt) verschraubt wird, dann wird die Grundplatte 9 durch die Aufnahme weiter verstärkt, ohne dass sich die Grundplatte 9 verzieht oder verspannt.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hubzylinders liegt darin, dass eine multifunktionale (Ausfahren des Hubrohrs bei sehr geringer seitlicher Auslenkung) und hoch präzise Baugruppe bereitgestellt, die sehr einfach an verschiedensten Maschinengestellen oder ähnlichem montiert werden kann. Dadurhc wird der Montageauswand für den Kunden geringer. Die Führung muss nicht montiert und zum Hubzylinder ausgerichtet werden.
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Noch ein weiterer Vorteil liegt im Schutz vor Verschmutzung. Gerade bei aggressiven Verunreinigungen ist die Linearführung innerhalb des Hubzylinders sehr viel besser geschützt als wenn die Linearführung gesondert montiert wird.
