DE102018128527B4 - linear actuator - Google Patents
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- F16H2025/2075—Coaxial drive motors
Abstract
Linearaktuator, mit einem Gehäuse (1) und mit einem Motor (2), der eine Gewindespindel (3) eines Gewindetriebes (4) antreibt, dessen mit der Gewindespindel (3) in Schraubeingriff stehende, längsverschieblich in dem Gehäuse (1) angeordnete Gewindemutter (5) eine Schubstange (6) betätigt, und mit einer zwischen der Gewindemutter (5) und dem Gehäuse (1) wirksam angeordneten Verdrehsicherung (7), deren Eingriffsteil (8) in eine entlang der Aktuatorachse angeordnete Längsnut (9) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das federkraftbelastete Eingriffsteil (8) unter einem an der Schubstange (6) angreifenden Drehmoment außer Eingriff mit der Längsnut (9) schaltbar ist.Linear actuator, with a housing (1) and with a motor (2), which drives a threaded spindle (3) of a threaded drive (4), whose threaded nut ( 5) actuates a push rod (6), and with an anti-rotation device (7) which is effectively arranged between the threaded nut (5) and the housing (1) and whose engagement part (8) engages in a longitudinal groove (9) arranged along the actuator axis, characterized in that that the spring-loaded engagement part (8) can be switched out of engagement with the longitudinal groove (9) under a torque acting on the connecting rod (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearaktuator, der lineare Stellbewegungen einer Schubstange ermöglicht.The present invention relates to a linear actuator that enables linear adjusting movements of a connecting rod.
Aus
Gerade in der Phase der Montage des Linearaktuators ist die erste beschriebene Alternative zur Einstellung der axialen Lage der Schubstange beispielsweise aufgrund eines noch nicht erfolgten elektrischen Anschlusses nicht möglich. Die zweite Alternative erfordert erheblichen axialen Kraftaufwand.Especially in the assembly phase of the linear actuator, the first described alternative for adjusting the axial position of the connecting rod is not possible, for example because the electrical connection has not yet taken place. The second alternative requires considerable axial effort.
Aus DE10 2016 07 388 B4 ist ein Linearaktuator nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Linearaktuator nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, dessen Schubstange auf einfache Art und Weise gegenüber dem Gehäuse axial verschoben werden kann ohne Betätigung durch den Motor.The object of the present invention was to specify a linear actuator according to the features of the preamble of
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Linearaktuator gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Linearaktuator ist mit einem Gehäuse und mit einem Motor versehen, der eine Gewindespindel eines Gewindetriebes antreibt, dessen mit der Gewindespindel in Schraubeingriff stehende, längsverschieblich in dem Gehäuse angeordnete Gewindemutter eine Schubstange betätigt. Die Schubstange kann an eine Umgebungskonstruktion angeschlossen werden und ein Maschinenteil betätigen. Dadurch, dass eine zwischen der Gewindemutter und dem Gehäuse wirksam angeordnete schaltbare Verdrehsicherung vorgesehen ist, bewirkt bei abgeschalteter Verdrehsicherung ein Verdrehen der drehfest mit der Gewindemutter verbundenen Schubstange eine Schraubbewegung der Gewindemutter gegenüber der Gewindespindel, so dass eine gewünschte axiale Lage der Schubstange gegenüber dem genannten Maschinenteil einstellbar ist.According to the invention, this object is achieved by the linear actuator according to
Auf die Gewindemutter des Linearaktuators wirken im Betrieb im Wesentlichen axiale Kräfte. Betriebsbedingte Drehmomente um die Spindelachse herum sind vergleichsweise geringfügig; sie entstehen durch Reibung zwischen der von dem Motor drehangetriebenen rotierenden Gewindespindel und der Gewindemutter. Vorzugsweise kann ein an sich bekannter Kugelgewindetrieb eingesetzt werden, dessen Kugeln an Kugelrillen der Gewindemutter und der Gewindespindel abwälzen. Die im Betrieb eines Kugelgewindetriebes auftretenden Reibungsverluste zwischen Gewindemutter und Gewindespindel üben ein geringes Drehmoment auf die Gewindemutter aus. Demzufolge überträgt die Verdrehsicherung keine nennenswerten betriebsbedingten Drehmomente zwischen Gehäuse und Gewindemutter.Essentially axial forces act on the threaded nut of the linear actuator during operation. Operational torques around the spindle axis are comparatively small; they are caused by friction between the rotating threaded spindle driven by the motor and the threaded nut. A ball screw drive known per se can preferably be used, the balls of which roll on ball grooves of the threaded nut and the threaded spindle. The friction losses between the threaded nut and the threaded spindle that occur during operation of a ball screw exert a small torque on the threaded nut. As a result, the anti-twist device does not transmit any operational torques worth mentioning between the housing and the threaded nut.
Die Verdrehsicherung weist ein Eingriffsteil auf, das in eine entlang der Aktuatorachse angeordnete Längsnut eingreift, ebenso wie dies im eingangs genannten Stand der Technik umgesetzt ist. Die schaltbare Verdrehsicherung ermöglicht eine bedarfsweise Verlagerung des Eingriffsteils in eine Lage, in der das Eingriffsteil außer Eingriff mit der Längsnut verlagert, die Verdrehsicherung also abgeschaltet ist.The anti-twist device has an engagement part which engages in a longitudinal groove arranged along the actuator axis, just as is implemented in the prior art mentioned at the outset. The switchable anti-rotation device allows the engagement part to be shifted, if necessary, into a position in which the engagement part is disengaged from the longitudinal groove, ie the anti-rotation device is switched off.
Vorzugsweise kann das Eingriffsteil radial zu der Längsnut verlagerbar angeordnet sein. Das Eingriffsteil wird entgegen einer Federkraft aus der Längsnut heraus bewegt. Denkbar ist, die Längsnut durch rampenförmige Wände zu begrenzen, gegen die eine Kugel des Eingriffsteils mittels eines Federelementes angefedert ist, das an der Gewindemutter abgestützt ist.The engagement part can preferably be arranged such that it can be displaced radially with respect to the longitudinal groove. The engagement part is moved out of the longitudinal groove against a spring force. It is conceivable for the longitudinal groove to be delimited by ramp-shaped walls against which a ball of the engagement part is spring-loaded by means of a spring element which is supported on the threaded nut.
Das Eingriffsteil an sich kann alternativ biegelelastisch auslenkbar sein nach Art einer Blattfeder. Bei ausreichender Durchbiegung und einer entsprechend verkürzten radialen Erstreckung steht das Eingriffsteil schließlich nicht mehr in Eingriff mit der Längsnut.Alternatively, the engagement part itself can be deflected in a flexible manner in the manner of a leaf spring. With sufficient deflection and a correspondingly shortened radial extent, the engagement part is finally no longer in engagement with the longitudinal groove.
In diesen Fällen ist das Eingriffsteil auslenkbar, und kann unter einem an der Schubstange angreifenden Drehmoment außer Eingriff mit der Längsnut gebracht werden. Im Fall der gegen die rampenförmigen Wände angefederten Kugel wird diese unter entsprechend großem Drehmoment an der Schubstange quer zu der Längsnut unter relativer Drehbewegung zwischen Gehäuse und Gewindemutter entlang der rampenförmigen Wand verschoben und radial einwärts gedrückt, bis sie schließlich außer Eingriff mit der Längsnut ist. Die Kugel kann beispielsweise in einer Hülse des Eingriffsteils oder in einer Querbohrung der Gewindemutter angeordnet sein und erhaben über deren Außenumfang vorstehen.In these cases, the engagement part can be deflected and can be disengaged from the longitudinal groove under a torque acting on the connecting rod. In the case of the ball spring-loaded against the ramp-shaped walls, this is displaced transversely to the longitudinal groove with a correspondingly large torque on the connecting rod with relative rotary movement between the housing and the threaded nut along the ramp-shaped wall and is pressed radially inwards until it finally disengages from the longitudinal groove. The ball can be arranged, for example, in a sleeve of the engagement part or in a transverse bore of the threaded nut and protrude in a raised manner beyond its outer circumference.
Der Linearaktuator kann mit einer Längenmesseinrichtung versehen sein. Das Gehäuse kann an seinem Innenumfang mit einer entlang der Aktuatorachse angeordneten Maßverkörperung und die Gewindemutter kann mit einem die Maßverkörperung abtastenden Sensor versehen sein. Das Gehäuse kann an seinem Innenumfang mit der entlang der Aktuatorachse angeordneten Längsnut sowie mit der umfangsseitig auf Abstand zueinander angeordneten Maßverkörperung versehen sein.The linear actuator can be provided with a length measuring device. The housing can be provided on its inner circumference with a scale arranged along the actuator axis and the threaded nut can be provided with a sensor scanning the scale. The housing can be provided on its inner circumference with the longitudinal groove arranged along the actuator axis and with the scale arranged at a distance from one another on the circumferential side.
Die schaltbare Verdrehsicherung kann vorzugsweise in der verdrehgesicherten Lage eine bestimmte Drehlage der Gewindemutter gegenüber dem Gehäuse festlegen. In dieser bestimmten Drehlage ist der Sensor der Längenmesseinrichtung einwandfrei auf die Maßverkörperung ausgerichtet.The switchable anti-rotation device can preferably fix a specific rotational position of the threaded nut relative to the housing in the anti-rotational position. In this specific rotational position, the sensor of the length measuring device is properly aligned with the material measure.
Die zuvor beschriebenen Varianten der Erfindung können den technischen Effekt eines Einrastens der Gewindemutter nutzen, wenn eine volle Umdrehung der Schubstange verrichtet wurde. Das Einrasten erfolgt in der genannten bestimmten Drehlage der Gewindemutter. Wenn eine axiale Positionierung der Schubstange mit dem Einrasten der Verdrehsicherung abgeschlossen wird, ist eine einwandfreie Positionierung des Sensors in Bezug auf die Maßverkörperung und somit ein einwandfreies Arbeiten der Längenmesseinrichtung sichergestellt.The variants of the invention described above can use the technical effect of a locking of the threaded nut when a full rotation of the push rod has been performed. The locking takes place in the specified rotational position of the threaded nut. If an axial positioning of the push rod is completed with the locking of the anti-twist device, a perfect positioning of the sensor in relation to the material measure and thus a perfect working of the length measuring device is ensured.
Der Gehäusedeckel kann mit einer Durchführung für die Schubstange versehen sein, gegenüber der die drehfest mit der Gewindemutter verbundene Schubstange um ihr Schubachse herum drehbar angeordnet ist. Auf diese Weise ist ein Verdrehen der Schubstange gegenüber dem Gehäuse zum Einstellen ihrer axialen Position einwandfrei und ohne weiteres möglich.The housing cover can be provided with a passage for the push rod, in relation to which the push rod, which is connected to the threaded nut in a rotationally fixed manner, is arranged so as to be rotatable about its push axis. In this way, the push rod can be twisted in relation to the housing in order to adjust its axial position without problems and without further ado.
Eine weitere erfindungsgemäße Lösung sieht anstelle der schaltbaren Verdrehsicherung vor, dass die Schubstange gegenüber der in dem Gehäuse drehfest angeordneten Gewindemutter in axialer Richtung relativ verschieblich angeordnet und in einer Montageposition an der Gewindemutter axial fixiert werden kann. Beispielsweise ist es möglich, die Schubstange an ihrem der Gewindemutter zugewandten Ende mit einem um die Schubstangenachse gewundenen Gewinde zu versehen, das in Schraubeingriff mit einem an der Gewindemutter ausgebildeten Gegengewinde steht. Unter Drehung der Schubstange erfolgt eine axiale Relativverschiebung zwischen der Gewindemutter und der Schubstange. Die Schubstange wird solange gedreht, bis eine Montagelage eingestellt ist, in der die Schubstange an das Maschinenteil der Umgebungskonstruktion angeschlossen werden kann.Another solution according to the invention provides, instead of the switchable anti-twist device, that the connecting rod can be arranged to be relatively displaceable in the axial direction relative to the threaded nut arranged non-rotatably in the housing and can be fixed axially in a mounting position on the threaded nut. For example, it is possible to provide the push rod at its end facing the threaded nut with a thread which is wound around the push rod axis and is in screwed engagement with a counter-thread formed on the threaded nut. When the push rod rotates, there is a relative axial displacement between the threaded nut and the push rod. The push rod is rotated until an assembly position is set in which the push rod can be connected to the machine part of the surrounding structure.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt drei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch einen Linearaktuator, -
2 den Linearkatuator aus1 im Querschnitt. Und -
3 eine Ausschnittsvergrößerung eines alternativen Ausführungsbeispiels.
-
1 a longitudinal section through a linear actuator, -
2 thelinear actuator 1 in cross section. And -
3 a detail enlargement of an alternative embodiment.
Die
Die Schubstange 6 ist durch einen Gehäusedeckel 15 hindurchgeführt und an einer Durchführung 16 des Gehäusedeckels 15 längsverschieblich geführt und um die Schubstangenachse drehbeweglich gelagert.The
Die Verdrehsicherung 7 weist ein Eingriffsteil 8 auf, das in eine entlang der Aktuatorachse angeordnete Längsnut 9 eingreift und außer Eingriff mit der Längsnut 9 schaltbar ist. Die Längsnut 9 hat entlang der Aktuatorachse gesehen etwa rampenförmige Wände, 10, die im Ausführungsbeispiel dem Querschnittsprofil einer Kugelrille 11 entsprechen.The
Das Eingriffsteil 8 weist eine Kugel 12 auf, die in einer Querbohrung 13 der Gewindemutter 5 angeordnet ist und erhaben über deren Außenumfang vorsteht. Das Eingriffsteil 8 weist ferner ein Federelement 24 auf, das gegen die Kugel 12 angefedert ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Federlement 24 durch eine Druckfeder 14 gebildet, die in die Querbohrung 13 eingesetzt ist. Die Druckfeder 14 ist einerseits an der Gewindemutter 5 abgestützt und andererseits gegen die Kugel 12 angefedert. Die Kugel 12 wird unter der Druckkraft der Druckfeder 14 in die Längsnut 9 hineingedrückt.The
Das Eingriffsteil 8 ist auslenkbar, und kann unter einem an der Schubstange 6 angreifenden Drehmoment außer Eingriff mit der Längsnut 9 gebracht werden. Im Ausführungsbeispiel wird die angefederte Kugel 12 unter entsprechend großem an der Schubstange 6 angreifenden Drehmoment quer zu der Längsnut 9 unter relativer Drehbewegung zwischen Gehäuse 1 und Gewindemutter 5 verschoben und radial einwärts gedrückt, bis sie schließlich außer Eingriff mit der Längsnut 9 ist.The
Der Linearaktuator ist mit einer Längenmesseinrichtung 17 versehen. Das Gehäuse 1 weist an seinem Innenumfang eine entlang der Aktuatorachse angeordnete Maßverkörperung 18 auf. Die Gewindemutter 5 trägt einen die Maßverkörperung 18 abtastenden Sensor 19. Die Längsnut 9 und die Maßverkörperung 18 sind umfangsseitig auf Abstand zueinander angeordnet. Bei eingeschalteter Verdrehsicherung 7 - im Ausführungsbeispiel ist die Kugel 12 in die Längsnut 9 eingerastet - sind der Sensor 19 und die Maßverkörperung 18 einwandfrei aufeinander ausgerichtet. Die schaltbare Verdrehsicherung 7 bestimmt in ihrer Rastposition eine Drehlage der Gewindemutter 5 gegenüber dem Gehäuse 1.The linear actuator is provided with a
Wenn die Schubstange 6 zur Einstellung einer Montageposition gedreht wird um ihre Längsachse, ist ein Einrasten spürbar nach jeder vollen Umdrehung, wenn die Kugel 12 der schaltbaren Verdrehsicherung 7 in die Längsnut 9 einrastet. In der Rastposition ist die Längenmesseinrichtung 17 einwandfrei funktionsfähig.When the
Die Gewindemutter 5 und die Gewindespindel 3 des Gewindetriebs 4 gemäß den
- 1
- Gehäuse
- 2
- Motor
- 3
- Gewindespindel
- 4
- Gewindetrieb
- 5
- Gewindemutter
- 6
- Schubstange
- 7
- Verdrehsicherung
- 8
- Eingriffsteil
- 9
- Längsnut
- 10
- rampenförmige Wand
- 11
- Kugelrille
- 12
- Kugel
- 13
- Querbohrung
- 14
- Druckfeder
- 15
- Gehäusedeckel
- 16
- Durchführung
- 17
- Längenmesseinrichtung
- 18
- Maßverkörperung
- 19
- Sensor
- 20
- Kugelgewindetrieb
- 21
- Kugel
- 22
- Kugelrille
- 23
- Kugelrille
- 1
- Housing
- 2
- engine
- 3
- lead screw
- 4
- screw drive
- 5
- threaded nut
- 6
- push rod
- 7
- anti-rotation device
- 8th
- engagement part
- 9
- longitudinal groove
- 10
- ramped wall
- 11
- ball groove
- 12
- Bullet
- 13
- cross bore
- 14
- compression spring
- 15
- housing cover
- 16
- execution
- 17
- length measuring device
- 18
- material measure
- 19
- sensor
- 20
- ball screw
- 21
- Bullet
- 22
- ball groove
- 23
- ball groove
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