DE102018205782A1

DE102018205782A1 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102018205782A1
Application number: DE102018205782.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Finkbeiner; Thomas Fischer; Sven Hoppe
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Rotationsantrieb (2), der ein Motorgehäuse (3) und eine drehbeweglich im Motorgehäuse (3) gelagerte Antriebswelle (43; 147) umfasst, sowie mit einer Getriebeanordnung (5; 133; 145), die mit dem Motorgehäuse (3) gekoppelt ist und die für eine Umsetzung einer Rotationsbewegung der Antriebswelle (43; 147) in eine Linearbewegung längs einer Bewegungsachse (4) ausgebildet ist und die ein Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) umfasst, das von wenigstens einer Führungsausnehmung (15, 16; 164) durchsetzt ist, die sich längs der Bewegungsachse (4) vollständig durch das Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) erstreckt, wobei in der Führungsausnehmung (15, 16; 164) eine Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) linearbeweglich längs der Bewegungsachse (4) aufgenommen ist, die kinematisch mit der Antriebswelle (43; 147) gekoppelt ist und wobei die Führungsausnehmung (15, 16; 164) das Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) längs der Bewegungsachse (4) vollständig durchsetzt .

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Rotationsantrieb, der ein Motorgehäuse und eine drehbeweglich im Motorgehäuse gelagerte Antriebswelle umfasst, sowie mit einer Getriebeanordnung, die mit dem Motorgehäuse gekoppelt ist und die für eine Umsetzung einer Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Linearbewegung längs einer Bewegungsachse ausgebildet ist und die ein Getriebegehäuse umfasst, das von wenigstens einer Führungsausnehmung durchsetzt ist, wobei in der Führungsausnehmung eine Koppelstange linearbeweglich längs der Bewegungsachse aufgenommen ist, die kinematisch mit der Antriebswelle gekoppelt ist.
Aus der DE 10 2015 104 097 A1 ist eine Linearbewegungsvorrichtung mit einem Gehäuse und mit einem Ausleger bekannt, wobei der Ausleger bezüglich einer Längsrichtung beweglich am Gehäuse gelagert ist, wobei er in Längsrichtung aus dem Gehäuse herausragt, wobei er im Übrigen vorzugsweise innen im Gehäuse aufgenommen ist und wobei ein erstes und ein zweites Umlenkrad vorgesehen sind, welche bezüglich der Längsrichtung an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses drehbar gelagert sind, wobei ein Zugmittel mit einer ersten und einer davon verschiedenen zweiten Befestigungsstelle vorgesehen ist, wobei das Zugmittel das erste und das zweite Umlenkrad umschlingt, wobei das Zugmittel an der ersten und der zweiten Befestigungsstelle fest mit dem Ausleger verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung bereitzustellen, die eine vereinfachte Bauweise mit einer kompakten Bauform kombiniert.
Diese Aufgabe wird für eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art mit den folgenden Merkmalen gelöst: Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Rotationsantrieb, der ein Motorgehäuse und eine drehbeweglich im Motorgehäuse gelagerte Antriebswelle umfasst, sowie mit einer Getriebeanordnung, die mit dem Motorgehäuse gekoppelt ist und die für eine Umsetzung einer Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Linearbewegung längs einer Bewegungsachse ausgebildet ist und die ein Getriebegehäuse umfasst, das von wenigstens einer Führungsausnehmung durchsetzt ist, die sich längs der Bewegungsachse vollständig durch das Getriebegehäuse erstreckt, wobei in der Führungsausnehmung eine Koppelstange linearbeweglich längs der Bewegungsachse aufgenommen ist, die kinematisch mit der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Führungsausnehmung das Getriebegehäuse längs der Bewegungsachse vollständig durchsetzt.
Für eine Linearbewegung der Koppelstange ist vorgesehen, ein Drehmoment auf die Antriebswelle einzuleiten, wodurch aufgrund der kinematischen Kopplung zwischen der Antriebswelle und der Koppelstange eine Kraftübertragung von der Antriebswelle auf die wenigstens eine Koppelstange ermöglicht wird. Da die Führungsausnehmung das Getriebegehäuse längs der Bewegungsachse vollständig durchsetzt, sich also von einer ersten Stirnseite des Getriebegehäuses bis zu einer entgegengesetzten, zweiten Stirnseite des Getriebegehäuses erstreckt, kann die Koppelstange in unterschiedlichen Konfigurationen ausgebildet und in der Führungsausnehmung angeordnet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Koppelstange längs der Bewegungsachse eine Erstreckung aufweist, die kleiner als eine Erstreckung des Getriebegehäuses längs der Bewegungsachse ist. Hierbei kann die Koppelstange in Abhängigkeit von der Anwendung der Antriebseinrichtung wahlweise von der ersten Stirnseite oder von der zweiten Stirnseite in die Führungsausnehmung eingebaut und in die kinematische Kopplung mit der Antriebswelle gebracht werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Koppelstange längs der Bewegungsachse eine Erstreckung aufweist, die größer als eine Erstreckung des Getriebegehäuses längs der Bewegungsachse ist. In diesem Fall ragt die Koppelstange in Abhängigkeit von einer linearen Positionierung längs der Bewegungsachse zumindest über eine der beiden Stirnseiten hinaus vom Getriebegehäuse ab. Hierbei kann exemplarisch vorgesehen werden, die Koppelstange einseitig oder beidseitig an einem Maschinenrahmen festzulegen und das Getriebegehäuse mit dem daran angeflanschten Rotationsantrieb in der Art eines linearbeweglichen Schlittens einzusetzen, der beispielsweise ein Werkstück oder ein Werkzeug tragen kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Getriebegehäuse mit dem daran angeflanschten Rotationsantrieb ortsfest an einem Maschinenrahmen festgelegt werden und dass an freien Endbereichen der Koppelstange, die beidseitig über das Getriebegehäuse hinausragen, jeweils Manipulatorelemente angebracht sind, mit denen beispielsweise auf einem Förderband transportierte Waren durch Bewegungen der Manipulatorelemente sortiert oder auf dem Förderband ausgerichtet werden können.
Exemplarisch ist das Getriebegehäuse als Profilteil ausgebildet und umfasst eine längs der Bewegungsachse erstreckte Führungsausnehmung. Somit dient das Getriebegehäuse in einer Doppelfunktion zum einen der Aufnahme des Zugmittels, bei dem es sich insbesondere um einen Zahnriemen oder eine Gliederkette oder eine Seilkette handeln kann, sowie des ersten Umlenkmittels und des zweiten Umlenkmittels und zum anderen der Führung der Koppelstange, die in der Führungsausnehmung des Getriebegehäuses linearbeweglich angeordnet ist. Bei einem Profilteil wird davon ausgegangen, dass dieses zwischen einander entgegengesetzten Stirnflächen und entlang der Bewegungsachse über die gesamte Länge des Profilteils eine, zumindest weitgehend, konstante Profilierung aufweist. Dabei ist das Profilteil nicht notwendigerweise einstückig ausgebildet, sondern kann aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein, die in ihrer Gesamtheit die konstante Profilierung längs der Bewegungsachse aufweisen. Ferner ist zu beachten, dass längs der Bewegungsachse innerhalb der Profilierung auch Abweichungen vorliegen können, die insbesondere durch Entfernen von Material des Profilteils (beispielsweise durch einen spanabhebenden Bearbeitungsvorgänge wie Fräsen) erzeugt werden und die für eine Anpassung des Profilteils an seine Funktion als Getriebegehäuse notwendig sein können. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich eine oder mehrere Ausnehmungen zwischen den einander entgegengesetzten Stirnflächen des Profilteils erstrecken und entlang der Bewegungsachse über die gesamte Länge des Profilteils eine, zumindest weitgehend, konstante Profilierung aufweisen.
Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Getriebegehäuse als Strangpressteil, insbesondere als Aluminium-Strangpressteil, als Stranggussteil oder als Kunststoff-Extrusionsteil, hergestellt ist.
Zweckmäßig ist es, wenn das Getriebegehäuse zwei parallel zueinander ausgerichtete, längs der Bewegungsachse erstreckte, insbesondere jeweils mit einer Koppelstange versehene, Führungsausnehmungen aufweist, die auf einander entgegengesetzten Seiten, insbesondere spiegelbildlich zu, einer Trennebene angeordnet sind, die von einer Mittelachse der Antriebswelle und von der Bewegungsachse bestimmt ist.
Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine erste Führungsausnehmung und eine zweite Führungsausnehmung sowohl an einer ersten Stirnseite des Getriebegehäuses als auch an einer entgegengesetzt ausgerichteten zweiten Stirnseite des Getriebegehäuses ausmünden. Somit kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen für die Anordnung von Koppelstangen in den Führungsausnehmungen gewählt werden. Beispielhaft kann vorgesehen werden, dass beide Führungsausnehmungen jeweils mit einer Koppelstange versehen sind, wobei beide Koppelstangen lediglich an einer der beiden Stirnseiten des Getriebegehäuses aus dem Getriebegehäuse herausragen. Wahlweise sind die beiden Koppelstangen über eine gemeinsame Kupplung mit nur einem Trum des Zugmittels, insbesondere des Zahnriemens verbunden oder sind alternativ über jeweils zugeordnete Kupplungen mit dem Zugmittel verbunden. Dementsprechend führen die jeweiligen Koppelstangen entweder eine gleichsinnige Bewegung oder eine gegensinnige Bewegung durch. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine erste Koppelstange an einer ersten Stirnseite des Getriebegehäuses abragt und eine zweite Koppelstange an einer der ersten Stirnseite entgegengesetzten zweiten Stirnseite des Getriebegehäuses abragt.
Durch die Anordnung der beiden Führungsausnehmungen auf einander entgegengesetzten Seiten der Trennebene lassen sich eine kompakte Anordnung der Koppelstangen gegenüber der Antriebswelle und eine vorteilhafte, insbesondere zumindest weitgehend, symmetrische Krafteinleitung von der Antriebswelle auf die Koppelstangen erzielen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass Mittelachsen der beiden, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildeten, Führungsausnehmungen parallel zueinander und parallel zur Trennebene ausgerichtet sind und jeweils den gleichen Abstand zur Trennebene aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der Führungsausnehmungen zwei an einander entgegengesetzten Stirnseiten des Getriebegehäuses ausgebildete Mündungsöffnungen aufweist.
Somit können im Getriebegehäuse beispielsweise zwei Koppelstangen aufgenommen werden, die jeweils längs der Bewegungsachse eine Erstreckung aufweisen, die größer als eine Erstreckung des Getriebegehäuses längs der Bewegungsachse ist. Alternativ kann vorgesehen sein, die Führungsausnehmungen mit unterschiedlichen Konfigurationen von langen Koppelstangen (die längs der Bewegungsachse eine Erstreckung aufweisen, die größer als eine Erstreckung des Getriebegehäuses längs der Bewegungsachse ist) und mit kurzen Koppelstangen (die längs der Bewegungsachse eine Erstreckung aufweisen, die kleiner als eine Erstreckung des Getriebegehäuses längs der Bewegungsachse ist), auszurüsten.
Vorteilhaft kann daher vorgesehen werden, dass einer Führungsausnehmung eine Koppelstange zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer Bewegungsstellung längs der Bewegungsachse wenigstens eine oder beide Mündungsöffnungen der Führungsausnehmung durchsetzt oder dass beiden Führungsausnehmungen jeweils eine Koppelstange zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer Bewegungsstellung längs der Bewegungsachse wenigstens eine Mündungsöffnung der jeweiligen Führungsausnehmung durchsetzt. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung der Antriebseinrichtung an unterschiedliche Einsatzfälle.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebswelle als Rotor eines Elektromotors oder als Abtriebswelle eines Zwischengetriebes, das mit einem Elektromotor gekoppelt ist, ausgebildet ist und ein Stator des Elektromotors im Motorgehäuse aufgenommen ist, wobei die Antriebswelle drehbeweglich im Motorgehäuse gelagert ist. Bei dem Elektromotor kann es sich insbesondere um einen elektrischen Bürstenmotor, um einen bürstenlosen Elektromotor oder um einen Schrittmotor handeln: Jedenfalls wird das Motorgehäuse einerseits zur Aufnahme des Stators und andererseits zur Lagerung der Antriebswelle genutzt. Bei dem Stator kann es sich je nach dem verwendeten Motorprinzip insbesondere um eine Permanentmagnetanordnung oder um eine Spulenanordnung handeln, die ortsfest in einer Ausnehmung des Motorgehäuses aufgenommen ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Antriebswelle, insbesondere unter Verwendung von Gleitlagern und/oder Kugellagern drehbeweglich im Motorgehäuse gelagert ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Antriebswelle an einander entgegengesetzten Endbereichen des Motorgehäuses drehbeweglich gelagert ist. Bevorzugt ist die Lagerung für die Antriebswelle in einer Weise ausgelegt, dass auch die Reaktionskräfte abgestützt werden können, die aufgrund einer Kraftrückwirkung von einer mit der Koppelstange gekoppelten, zu bewegenden Komponente auf die Antriebswelle auftreten können. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Lagerung für die Antriebswelle ist es nicht erforderlich, die Antriebswelle zusätzlich im Getriebegehäuse zu lagern, wodurch eine vereinfachte Gestaltung des Getriebegehäuses verwirklicht werden kann. Ferner kann durch die Nutzung des Rotors des Elektromotors als Antriebswelle auf eine eigenständig ausgebildete Antriebswelle verzichtet werden, wodurch auch eine Kupplung zwischen dem Rotor des Elektromotors und einer separat ausgebildeten Antriebswelle entbehrlich ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen den Elektromotor und das Getriebegehäuse ein Zwischengetriebe geschaltet ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Stirnradgetriebe oder ein Schneckengetriebe oder ein Kegelradgetriebe handeln kann und das insbesondere für eine Bewegungsuntersetzung und eine Drehmomentverstärkung des Elektromotors ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Zwischengetriebe nicht nur kinematisch sondern auch mechanisch zwischen das Motorgehäuse des Elektromotors und das Getriebegehäuse der Antriebseinrichtung eingebaut und die Abtriebswelle des Zwischengetriebes ragt in das Getriebegehäuse hinein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Motorgehäuse längs der Bewegungsachse verstellbar am Getriebegehäuse aufgenommen ist. Hierdurch kann im Rahmen einer linearen Verschiebung des Motorgehäuses längs der Bewegungsachse beispielsweise eine Spannung eines Zahnriemens, der für eine kinematische Kopplung der Antriebswelle mit der Koppelstange genutzt wird, eingestellt werden. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Befestigung des Motorgehäuses am Getriebegehäuse durch mehrere Schrauben erfolgt, die in Gewindebohrungen im Motorgehäuse eingreifen und die in geeignet ausgebildeten Langlöchern im Getriebegehäuse aufgenommen sind. Hierdurch wird eine freie Beweglichkeit des Motorgehäuses längs der Bewegungsachse in einem von der Geometrie der Langlöcher bestimmten Intervall ermöglicht. Alternativ ist vorgesehen, dass das Motorgehäuse von mehreren Bohrungen durchsetzt ist, die jeweils quer zur Bewegungsachse ausgerichtet sind und durch die langgestreckte Spannschrauben von einer dem Getriebegehäuse abgewandten Rückseite des Motorgehäuses in das Motorgehäuse eingeschoben werden können, um sich von dort bis in das Getriebegehäuse zu erstrecken. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Motorgehäuses kann beispielhaft vorgesehen sein, dass die Schrauben zur Befestigung des Motorgehäuses in eine schiebebeweglich am Getriebegehäuse aufgenommene Platte eingreifen, die mit Gewindebohrungen ausgerüstet ist, so dass hierüber die gewünschte Längsverstellung des Motorgehäuse des verwirklicht werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Koppelstange längs der Bewegungsachse zumindest abschnittsweise eine Profilierung aus der Gruppe: kreiszylindrische Profilierung, rechteckige Profilierung, ovale Profilierung, Freiformprofilierung, aufweist und/oder dass das Zahnrad einstückig mit der Antriebswelle ausgebildet ist. Die Profilierung der Koppelstange entspricht einem Querschnitt der Koppelstange in einer Querschnittsebene, die normal zur Bewegungsachse ausgerichtet ist. In dieser Querschnittsebene kann die Koppelstange eine auf den Anwendungsfall für die Antriebseinrichtung angepasste Profilierung aufweisen. Aufgrund der Ausgestaltung des Getriebegehäuses als Profilkörper können eine Vielzahl unterschiedlicher Profilierungen für die jeweilige Führungsausnehmung und die zugehörige Koppelstange verwirklicht werden. Beispielsweise ist eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder eine ovale Profilierung der Koppelstange von Vorteil, wenn die Koppelstange bei einer Kopplung mit einer anzutreibenden Komponente gegebenenfalls auch Drehmomenten ausgesetzt wird und eine Rotation der Koppelstange im Getriebegehäuse um die Bewegungsachse nicht erwünscht ist. Eine Freiformprofilierung kann gewählt werden, wenn besondere Anforderungen an die Koppelstange im Hinblick auf Stabilität und/oder Verdrehsicherung und/oder eine einfache Ankopplung an die anzutreibende Komponente gefordert sind. Eine solche Freiformprofilierung kann beispielsweise U-förmig oder kreuzförmig ausgebildet sein. Andere Profilformen können ebenfalls vorgesehen werden, insbesondere dann, wenn sie in gleicher Weise der Herstellung des Getriebegehäuses berücksichtigt werden können und idealerweise keine Nacharbeit des Getriebegehäuses im Bereich der wenigstens einen Führungsausnehmung erfordern.
Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass die Antriebswelle mit einem einstückig angeformten Zahnrad versehen ist, das beispielsweise für einen Eingriff in eine Verzahnung der Koppelstange oder für eine teilweise Umschlingung durch ein mit der Koppelstange verbundenes Zugmittel, insbesondere einen Zahnriemen, ausgebildet ist. Die einstückige Ausgestaltung des Zahnrads mit der Antriebswelle ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Kombination von Zahnrad und Antriebswelle, wobei die Antriebswelle insbesondere auch als Rotor eines Elektromotors ausgebildet ist, da in diesem Fall keine Vorkehrungen für eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle und dem Zahnrad erforderlich sind. Zum anderen kann hiermit ein kleiner Durchmesser des Zahnrads verwirklicht werden, womit eine Einleitung von hohen Kräften auf die mit einer Verzahnung versehene Koppelstange oder auf ein Zugmittel, insbesondere auf einen Zahnriemen, ermöglicht wird. Vorzugsweise ist ein Durchmesser des einstückig mit der Antriebswelle ausgebildeten Zahnrads derart gewählt, dass eine Umlenkung des Zugmittels mit einem minimal zulässigen Biegeradius für das Zugmittel verwirklicht wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Getriebegehäuse eine längs der Bewegungsachse erstreckte Führungsfläche ausgebildet ist, die mit einer zur Verbindung der Koppelstange mit einem Zugmittel, insbesondere einem Zahnriemen, ausgebildeten Kupplung eine Linearführung bildet. Aufgrund der bevorzugt vorgesehenen Ausgestaltung des Getriebegehäuses als Profilteil kann in kostengünstiger Weise wenigstens eine Führungsfläche im Getriebegehäuse ausgebildet werden, die sich längs der Bewegungsachse erstreckt und die für eine Auflage einer korrespondierenden Führungsfläche der Kupplung dient. Hierdurch soll beispielsweise ein Verkippen der Kupplung bei der Kraftübertragung zwischen dem Zugmittel und der Koppelstange verhindert werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass im Getriebegehäuse mehrere jeweils längs der Bewegungsachse erstreckte Führungsflächen ausgebildet sind, die beispielsweise in der Art einer Nut eine Zwangsführung für die Kupplung in Raumrichtungen quer zur Bewegungsachse gewährleisten. Hiermit kann eine Kraftübertragung zwischen der Kupplung und dem Zugmittel zumindest nahezu ausschließlich auf Kräfte beschränkt werden, die längs der Bewegungsachse ausgerichtet sind, wodurch insbesondere eine unerwünschte Überlastung des Zugmittels durch lokale Biegung vermieden wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein zur kinematischen Kopplung der Antriebswelle mit der Koppelstange vorgesehenes Zugmittel, insbesondere ein Zahnriemen, ringförmig ausgebildet ist und/oder dass wenigstens ein zur Umlenkung eines Zugmittels dienendes Zahnrad eine Aussparung aufweist, die auf eine Geometrie der Kupplung angepasst ist, um ein bereichsweises Eintauchen der Kupplung in einen Umkreis um das Zahnrad zu ermöglichen. Durch die ringförmige, also nahtlos und endlos umlaufende Gestaltung des Zugmittels wird ein vorteilhafter, unterbrechungsfreier Kraftfluss im Zugmittel ermöglicht. Darüber hinaus genügt eine einzige Kupplung, um eine Kraftübertragung zwischen dem Zugmittel und der Koppelstange zu gewährleisten, da keine freien Enden eines Zugmittels jeweils separat an einer Kupplung festgelegt werden müssen.
Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass wenigstens ein Zahnrad derart ausgestaltet ist, dass ein bereichsweises Eintauchen der Kupplung in einen Umkreis um das Zahnrad ermöglicht wird. Bei diesem Zahnrad kann es sich um das Zahnrad handeln, das der Antriebswelle zugeordnet ist. Alternativ kann es sich bei dem Zahnrad auch um ein zweites Umlenkmittel für den Zahnriemen handeln, das als Zahnrad ausgebildet. Jedenfalls sind die Kupplung und die Aussparung im Zahnrad derart aufeinander angepasst, dass die Kupplung in einen von den radial außenliegenden Außenflächen der Zähne des Zahnrads bestimmten Umkreis lokal eintauchen kann. Hierdurch kann ein Stellweg für die Kupplung und die damit verbundene Koppelstange längs der Bewegungsachse vergrößert werden. Hieraus resultiert im Umkehrschluss eine kompaktere Bauform für die Antriebseinrichtung.
Vorteilhaft ist es, wenn die Koppelstange von einer Durchgangsbohrung durchsetzt ist, die sich längs der Bewegungsachse erstreckt und an einem Endbereich mit einer Funktionseinheit aus der Gruppe: Saugnapf, Blasdüse, Sensoreinrichtung, Strahlungsquelle, ausgerüstet ist. Eine derartige Koppelstange kann beispielsweise für einen Transport eines druckbeaufschlagten Fluids oder eines Unterdrucks längs der Bewegungsachse genutzt werden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Koppelstange an einem Endbereich mit einer Blasdüse versehen ist, durch die druckbeaufschlagtes Fluid, insbesondere Druckluft, in eine Umgebung austreten kann, um beispielsweise eine Sortierung von Waren durch Blasimpulse zu ermöglichen, wobei die Blasdüse mittels der linearen Bewegung der Koppelstange stets in einen geringen Abstand gegenüber der zu sortierenden Ware gebracht werden kann. Alternativ kann die Koppelstange endseitig mit einem Saugnapf bestück sein, der bei einer Unterdruckbeaufschlagung der Durchgangsbohrung ein Ansaugen einer Werkstück- oder Warenoberfläche ermöglicht, wobei anschließend eine lineare Bewegung der Koppelstange durchgeführt werden kann, um das angesaugte Werkstück oder die angesaugte Ware räumlich zu verlagern. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Funktionseinrichtung umfasst diese einen Sensor, der beispielsweise für eine kontaktbehaftete oder kontaktlose Abtastung einer Ware oder eines Werkstücks genutzt werden kann, wobei mit Hilfe der linearen Verstellbarkeit der Koppelstange ein für die Funktion des Sensors vorteilhafter Abstand zwischen dem Sensor und der Ware bzw. dem Werkstück eingestellt werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Funktionseinrichtung umfasst diese eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine elektrisch betreibbare Wärmequelle oder Lichtquelle, mit deren Hilfe eine lokale Einflussnahme auf eine Ware oder ein Werkstück, beispielsweise zur Aushärtung einer Klebenaht, vorgenommen werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beiden Führungsausnehmungen jeweils eine Koppelstange zugeordnet ist, wobei beide Koppelstangen gemeinsam an einer Stirnseite des Getriebegehäuses die zugeordneten Mündungsöffnungen durchsetzen und derart mit der Antriebswelle gekoppelt sind, dass sie bei einer Rotation der Antriebswelle eine gegenläufige Bewegung durchführen. Hiermit kann beispielsweise ein Parallelgreifer, insbesondere für kleinere Gegenstände, verwirklicht werden, indem eine der beiden Koppelstangen eine größere Länge als die andere Koppelstange aufweist und beide Koppelstangen endseitig mit Greifbacken versehen werden, die beispielsweise in einem rechten Winkel zu Mittelachsen der beiden Koppelstangen ausgerichtet sind. Alternativ kann eine derartige Konfiguration der Koppelstangen auch dazu genutzt werden, wechselweise an den Koppelstangen angeordnete Probenträger in Reagenzien einzutauchen, die in Behältern aufgenommen sind, die unterhalb der Koppelstangen angeordnet sind. Mit einer solchen Anwendung kann die Antriebseinrichtung auch im Bereich der Laborautomation eingesetzt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass beiden Führungsausnehmungen jeweils eine Koppelstange zugeordnet ist, wobei die Koppelstangen an einander entgegengesetzten Stirnseiten des Getriebegehäuses die zugeordneten Mündungsöffnungen durchsetzen und derart mit der Antriebswelle gekoppelt sind, dass sie bei einer Rotation der Antriebswelle eine gegenläufige Bewegung durchführen. Hiermit kann ebenfalls ein Parallelgreifer, insbesondere für größere Gegenstände, verwirklicht werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Antriebswelle in das Getriebegehäuse hineinragt und/oder dass die Antriebswelle ein Zahnrad umfasst, das für einen unmittelbaren Eingriff in eine Verzahnung der Koppelstange oder für einen Antrieb eines mit der Koppelstange verbundenen, umlaufend geführten Zugmittels, insbesondere Zahnriemens, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Rotationsantrieb als Direktantrieb für die wenigstens eine Koppelstange ausgelegt, so dass eine unmittelbare Umsetzung einer Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Linearbewegung der Koppelstange ohne Zwischenschaltung weiterer Getriebestufen erfolgt. Eine solche unmittelbare kinematische Kopplung zwischen der Antriebswelle und der Koppelstange wird exemplarisch dadurch erreicht, dass die Antriebswelle in das Getriebegehäuse hineinragt und endseitig mit einem, insbesondere einstückig angeformten, Zahnrad versehen ist, das in eine Verzahnung in der Koppelstange eingreift oder bereichsweise von einem Zugmittel, insbesondere Zahnriemen, umschlungen ist, der seinerseits mit der Koppelstange verbunden ist.
Hierdurch wird insbesondere eine kompakte und kostengünstige Aufbauweise für die Antriebseinrichtung ermöglicht.
Ergänzend kann vorgesehen werden, dass in der Führungsausnehmung eine Funktionsanordnung aus der Gruppe: Rückstellfeder, Endlagendämpfer, Endanschlag, Positionssensor angeordnet ist. Hierdurch erfüllt die Führungsausnehmung eine Doppelfunktion, da sie neben der Führung der Koppelstange zusätzlich auch zur Aufnahme einer Funktionsanordnung genutzt werden kann. Bei dieser Funktionsanordnung kann es sich beispielsweise um eine Rückstellfeder handeln, die durch elastische Deformation eine Speicherung von Energie ermöglicht. Beispielhaft ist bei einer Abschaltung eines als Antrieb für die Antriebswelle vorgesehenen Elektromotors eine selbsttätige Rückstellung der Koppelstange in eine vorgebbare Ruheposition mit Hilfe der Rückstellfeder vorgesehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in der Führungsausnehmung ein Endlagendämpfer angeordnet ist, dessen Funktion darin liegt, eine lineare Stellbewegung der Koppelstange bei Erreichen einer Endlage zu bedämpfen und hiermit ein hartes Anschlagen der Koppelstange bzw. der Kupplung in der Endlage zu vermeiden. Alternativ kann die Funktionsanordnung als Endanschlag ausgebildet sein, der einen Bewegungsweg für die Koppelstange begrenzt und insbesondere längs der Bewegungsachse einstellbar ist, um eine entsprechende Anpassung der Antriebseinrichtung an die Bedürfnisse der zu bewegenden Komponente zu ermöglichen. Bei einer Ausgestaltung der Funktionsanordnung als Positionssensor kann beispielsweise unter Verwendung eines Hall-Sensors sowie eines endseitig an der Koppelstange festgelegten Permanentmagneten ein Abstandsbestimmung zwischen dem Positionssensor und der Koppelstange vorgenommen werden, um eine relative Lage der Koppelstange zum Getriebegehäuse zu ermitteln.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit einem als Profilteil ausgebildeten Getriebegehäuse und einem seitlich angeflanschten Elektromotor sowie mit einer Koppelstange
2 eine geschnittene Ansicht von unten auf die Antriebseinrichtung gemäß der 1,
3 eine geschnittene Ansicht von unten auf die Antriebseinrichtung gemäß der 1 mit einer alternativen Bestückung der Koppelstangen, die ihrerseits mit Greifbacken versehen sind,
4 eine geschnittene Ansicht von unten auf die Antriebseinrichtung gemäß der 1 mit einer weiteren alternativen Bestückung mit einer Koppelstange, die an entgegengesetzten Stirnseiten vom Getriebegehäuse abragt,
5 eine geschnittene Ansicht von unten auf die Antriebseinrichtung gemäß der 1 mit einer weiteren alternativen Bestückung der Koppelstangen, die in einer separaten Abschlussplatte zusätzlich geführt und kinematisch miteinander gekoppelt sind,
6 eine Detaildarstellung einer in der Führungsausnehmung der Antriebseinrichtung gemäß der 1 angeordneten Funktionsanordnung,
7 eine alternative Ausführungsform einer Funktionsanordnung für die Antriebseinrichtung gemäß der 1,
8 eine perspektivische Darstellung einer Bestückungsvariante für die Koppelstangen an der Antriebseinrichtung gemäß der 1, wobei gegenläufig von den Koppelstangen antreibbare Greifbacken und eine linearbewegliche Abstützung einer der Greifbacken am Getriebegehäuse vorgesehen sind,
9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Bestückungsvariante für die Koppelstangen an der Antriebseinrichtung gemäß der 1 mit gegenläufigen Greifern, die an entgegengesetzten Stirnseiten des Getriebegehäuses abragen,
10 eine zweite Ausführungsform einer Antriebseinrichtung, bei der das erste Umlenkmittel und das zweite Umlenkmittel jeweils als Zahnrad ausgebildet sind und die Zahnräder jeweils mit einer Aussparung versehen sind,
11 eine dritte Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit einer modifizierten Zahnriemenführung,
12 eine Ausführungsform eines Abschlussdeckels, insbesondere für die Antriebseinrichtung gemäß der 1,
13 eine alternative Ausführungsform eines Abschlussdeckels, insbesondere für die Antriebseinrichtung gemäß der 1,
14 eine weitere alternative Ausführungsform eines Abschlussdeckels, insbesondere für die Antriebseinrichtung gemäß der 1,
15 weitere alternative Ausführungsform eines Abschlussdeckels, insbesondere für die Antriebseinrichtung gemäß der 1,
16 eine vierte Ausführungsform einer Antriebseinrichtung mit einem modular aufgebauten Getriebegehäuse, und
17 eine fünfte Ausführungsform einer Antriebseinrichtung, bei der die Antriebswelle mit einem Zahnrad versehen ist, das in verzahnte Koppelstangen eingreift.

Eine in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 1 ist für eine Umsetzung einer Rotationsbewegung eines Elektromotors 2 in eine Linearbewegung einer Koppelstange 24 längs einer Bewegungsachse 4 vorgesehen. Hierzu umfasst die Antriebseinrichtung 1 neben dem insbesondere als Bürstenmotor oder büstenloser Motor oder Schrittmotor ausgebildeten Elektromotor 2 eine Getriebeanordnung 5, die insbesondere in der 2 näher dargestellt ist.
Wie den 1 und 2 entnommen werden kann, umfasst die Getriebeanordnung 5 ein Getriebegehäuse 6, das als Profilteil ausgebildet ist und das sich mit einer längs der Bewegungsachse 4 zumindest nahezu konstanten Profilierung zwischen einer ersten Stirnseite 7 und einer zweiten Stirnseite 8 erstreckt. Exemplarisch ist vorgesehen, dass das Getriebegehäuse 6 eine im Wesentlichen U-förmige Profilierung aufweist, wobei der Elektromotor 2 mit einer nicht näher bezeichneten Stirnfläche seines rein exemplarisch im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Motorgehäuses 3 an einer Außenoberfläche 10 eines Verbindungsabschnitts 9 des Getriebegehäuses 6 angeordnet ist. Der Verbindungsabschnitt 9 verbindet zwei U-Schenkel 11 und 12, die jeweils von einer längs der Bewegungsachse 4 erstreckten Führungsausnehmung 15, 16 durchsetzt sind, die an den Stirnseiten 7, 8 jeweils an Mündungsöffnungen 52, 53 ausmünden. Ferner ist vorgesehen, dass zentral zwischen den beiden U-Schenkeln 11 und 12 ein längs der Bewegungsachse 4 erstreckter Aufnahmeraum 17 ausgebildet ist, in dem ein in der 1 nur abschnittsweise sichtbarer Zahnriemen 18 angeordnet ist. Wie der 2 entnommen werden kann, sind im Aufnahmeraum 17 eine erste, beispielhaft als Zahnrad 21 ausgebildete erste Umlenkeinrichtung 19 sowie eine zweite, als kreiszylindrische Achse 22 ausgebildete zweite Umlenkeinrichtung 20 angeordnet sind. Rein exemplarisch sind die beiden Umlenkeinrichtungen 19 und 20 mittig im Getriebegehäuse 6 angeordnet, während die in den U-Schenkeln 11 ,12 ausgebildeten Führungsausnehmungen 15, 16 randseitig im Getriebegehäuse 6 angeordnet sind.
Der Zahnriemen 18 umschlingt die beiden Umlenkeinrichtungen 19, 20 jeweils mit einem Umschlingungswinkel von ca. 180 Grad. Der in der Darstellung der 2 obere freie, also zwischen den beiden Umlenkungseinrichtungen 19, 20 angeordnete obere, Abschnitt des Zahnriemens 18 wird als Obertrum bzw. Zugtrum bzw. Lasttrum 47 bezeichnet, da dort mittels einer nachstehend näher beschriebenen Kupplung 36 eine Kraftübertragung zu einer Koppelstange 24 erfolgt. Der in der Darstellung der 2 untere freie, also zwischen den beiden Umlenkungseinrichtungen 19, 20 angeordnete untere, Abschnitt des Zahnriemens 18 wird als Untertrum bzw. Zugtrum bzw. Leertrum 48 bezeichnet, da hiermit keine Kraftübertragung auf eine weitere Komponente erfolgt.
Wie ferner der Darstellung der 1 entnommen werden kann, ist der Aufnahmeraum 17 rein exemplarisch mit einem Getriebedeckel 23 (gemäß der Darstellung der 1 nach unten) verschlossen. Hingegen ist der Aufnahmeraum 17 stirnseitig offen ausgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die beiden Umlenkeinrichtungen 19, 20 in nicht näher dargestellter Weise an einer Innenoberfläche des Getriebedeckels 23 abgestützt sind, insbesondere in nicht sichtbaren Ausnehmungen des Getriebedeckels 23 bereichsweise aufgenommen sind, um eine vorteilhafte Kraftübertragung zwischen den Umlenkeinrichtungen 19, 20 und dem Getriebegehäuse 6 mit dem zugeordneten Getriebedeckel 23 zu gewährleisten.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1 ist in der Führungsausnehmung 15 die Koppelstange 24 schiebebeweglich längs der Bewegungsachse 4 aufgenommen. Die Koppelstange 24 umfasst rein exemplarisch einen kreiszylindrisch ausgebildeten Führungsabschnitt 25, einen daran angrenzenden Kupplungabschnitt 26 sowie einen daran anschließenden Gewindeabschnitt 27 aufweist, die unabhängig von einer Linearstellung der Koppelstange 24 stets im Aufnahmeraum 17 aufgenommen sind. Hingegen ragen ein mit einander entgegengesetzt ausgerichteten, planparallelen Schlüsselflächen 29 versehener Halteabschnitt 28 sowie ein daran angrenzender Koppelabschnitt 30 über die Stirnseite 7 des Getriebegehäuses 6 hinaus.
Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass das Getriebegehäuse 6 als, insbesondere einstückig ausgebildetes, Profilteil mit einer längs der Bewegungsachse 4 erstreckten, konstanten Profilierung versehen ist und beispielsweise als Kunststoff-Extrusionsteil oder als Aluminium-Strangpressteil hergestellt ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass im Zuge einer Nachbearbeitung des Getriebegehäuses 6, vorzugsweise durch Materialabtrag, zusätzliche Geometrien in das Getriebegehäuse 6 eingebracht werden, die Funktionen erfüllen, die von dem konstant profilierten Getriebegehäuse 6 nicht erfüllt werden könnten. Dies gilt beispielsweise für die in der 2 sichtbaren Langlöcher 31, die zur Aufnahme von nicht näher dargestellten Schrauben zur Befestigung des Elektromotors 2 ausgebildet sind. Diese Langlöcher 31 ermöglichen eine axiale Verschiebung des Elektromotors 2 längs der Bewegungsachse 4 zur Einstellung einer Spannung des Zahnriemens 18.
Eine weitere Nachbearbeitung des als Profilkörper ausgebildeten Getriebegehäuses 6 kann im Bereich der Führungsausnehmungen 15, 16 vorgesehen sein, die mit kreisringförmigen Radialeinstichen 32,33 versehen sind, die beispielhaft zur Aufnahme von Federsicherungsringen 34 verwendet werden können. Ein Federsicherungsring 34 kann beispielsweise für eine axiale Festlegung einer beispielhaft aus Kunststoff hergestellten, kreisringförmigen Gleithülse 35 ausgebildet ist. Die Aufgabe der Gleithülse 35 besteht darin, eine radiale Gleitführung der Koppelstange 24 in der Führungsausnehmung 15 zu gewährleisten.
Die Koppelstange 24 ist mit ihrem nicht näher dargestellten Koppelabschnitt 30 mit einer Kupplung 36 kraftübertragend verbunden, die ihrerseits kraftübertragend am Zahnriemen 18 festgelegt ist. Exemplarisch ist die Kupplung 36 aus einem Grundkörper 37 und einem Schlossteil 38 aufgebaut, wobei das Schlossteil 38 an einer dem Grundkörper 37 zugewandten Oberfläche 39 mit einer Verzahnung versehen ist, die auf die nur teilweise dargestellte Verzahnung des Zahnriemens 18 angepasst ist. Ferner ist vorgesehen, dass das Schlossteil 38 mittels einer nur gestrichelt dargestellten Schraube 40 am Grundkörper 37 festgelegt ist. Hierbei durchsetzt die Schraube 40 den Zahnriemen 18, der mit einer nicht näher dargestellten, mittig angebrachten Bohrung versehen ist. Darüber hinaus ist beispielhaft vorgesehen, dass die Kupplung 36 im Bereich der Führungsausnehmung 15 an einer von einer Innenoberfläche der Führungsausnehmung 15 gebildeten Führungsfläche 49 gleitbeweglich anliegt, um eine Abstützung der Kupplung 36 gegenüber Querkräften zu gewährleisten. Vorzugsweise ist die Kupplung 36 im Bereich der Führungsausnehmung 15 in gleicher Weise wie die Führungsausnehmung 15 profiliert.
Weitere Abweichungen von der Ausgestaltung des Getriebegehäuses 6 als Profilkörper sind durch die beiden Umlenkeinrichtungen 19 und 20 erforderlich, die gemäß der Darstellung der 2 normal zur Darstellungsebene ausgerichtete Mittelachsen 41 und 42 aufweisen. Die erste Umlenkeinrichtung 19 umfasst neben dem Zahnrad 21 eine Antriebswelle 43, bei der es sich in nicht näher dargestellter Weise um einen Rotor des Elektromotors 2 handelt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Zahnrad 21 auf die Antriebswelle 43 aufgepresst und/oder aufgeklebt ist, so dass für eine Montage des Elektromotors 2 an das Getriebegehäuse 6 eine entsprechend große Ausnehmung 44 erforderlich ist, durch die das Zahnrad 21 in den Aufnahmeraum 17 eintauchen kann. Die Ausnehmung 44 kann beispielsweise zeitgleich mit einer Bearbeitung des Getriebegehäuses 6 zur Schaffung der Langlöcher 31, insbesondere mit einem Fräsvorgang, hergestellt werden. Ferner ist eine zweite Ausnehmung 45 im Verbindungsabschnitt 9 des Getriebegehäuses 6 ausgebildet, die zur Aufnahme eines nur schematisch dargestellten Kugellagers 46 dient. Ein nicht näher dargestellter Au-βenring des Kugellagers 46 ist ortsfest in der Ausnehmung 45 festgelegt. In einem nicht näher dargestellten Innenring des Kugellagers 46 ist die Achse 22 aufgenommen, die rein exemplarisch die zweite Umlenkeinrichtung 20 bildet.
Bei einer in der 3 dargestellten Bestückungsvariante der Antriebseinrichtung 1 ist vorgesehen, dass in jeder der Führungsausnehmungen 15, 16 jeweils eine Koppelstange 24 angeordnet ist. Ferner ist jeder der Koppelstangen 24 im Bereich des in der 3 nicht sichtbaren Koppelabschnitts 30 eine Greifbacke 50, 51 zugeordnet. Zudem ist bei der Bestückungsvariante gemäß der 3 vorgesehen, dass in beiden Führungsausnehmungen 15, 16 jeweils ein Federsicherungsring 34 und eine Gleithülse 35 angeordnet sind. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass beide Koppelstangen 24 jeweils mit individuell zugeordneten Kupplungen 36 mit dem Zahnriemen 18 verbunden sind, so dass bei einer Umlaufbewegung des Zahnriemens 18 gegensinnige Bewegungen der beiden Greifbacken 50, 51 auftreten und damit ein zentrisches Greifen eines nicht dargestellten Gegenstands zwischen den beiden Greifbacken 50, 51 ermöglicht wird.
Bei einer alternativen Bestückung der Antriebseinrichtung 1 gemäß der 4 ist vorgesehen, dass eine Koppelstange 54 durch die gesamte Führungsausnehmung 15 hindurch erstreckt ist und an beiden Stirnseiten 7 und 8 über das Getriebegehäuse 6 hinausragt. Ferner ist vorgesehen, dass zusätzlich zur Gleithülse 35, die der ersten Stirnseite 7 des Getriebegehäuse 6 zugeordnet ist, benachbart zur zweiten Stirnseite 8 des Getriebegehäuse 6 eine weitere Gleithülse 55 angeordnet ist. Somit ist die Koppelstange 54 mit einer Gleitlagerung im Getriebegehäuse 6 gelagert, bei der ein maximaler Abstand der Gleithhülsen 35 und 55 gewährleistet ist.
Beispielhaft ist die Koppelstange 54 mit einer längs der Bewegungsachse 4 erstreckten Längsbohrung 56 versehen, so dass zwischen einander entgegengesetzten Koppelabschnitten 57, 58 der Koppelstange 54 eine fluidisch kommunizierende Verbindung vorhanden ist, die beispielsweise für einen Transport eines druckbeaufschlagten Fluids genutzt werden kann. Alternativ kann die Längsbohrung 56 als Kabeldurchführung genutzt werden, um beispielsweise eine nicht näher dargestellte, endseitig an der Koppelstange 54 angeordnete Funktionseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen oder Sensorsignale der Funktionseinheit an eine der Antriebseinrichtung 1 zugeordnete, nicht näher dargestellte Steuereinrichtung zu übertragen.
Bei der Bestückungsvariante für die Antriebseinrichtung 1 gemäß der 5 ist vorgesehen, dass in beiden Führungsausnehmungen 15, 16 jeweils Koppelstangen 64, 65 aufgenommen sind. Hierbei ist die Koppelstange 64 analog zur Koppelstange 24 gemäß den 1 und 2 über die Kupplung 36 mit dem Zahnriemen 18 kraftübertragend verbunden. Hingegen ist die Koppelstange 65 lediglich über eine Verbindungsplatte 66 mit der Koppelstange 64 kraftübertragend verbunden und steht nicht in unmittelbarer kraftübertragender Verbindung mit dem Zahnriemen 18, sondern folgt vielmehr der Linearbewegung der Koppelstange 64. Um eine präzise Führung der beiden, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildeten, Koppelstangen 64 und 65 zu gewährleisten, ist an das Getriebegehäuse 6 eine Abschlussplatte 67 angekoppelt, die beispielsweise über nicht näher dargestellte Schraubverbindungen mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden sein kann. In der Abschlussplatte 67 sind koaxial zu den Führungsausnehmungen 15, 16 ausgebildete Lagerbohrungen 68, 69 vorgesehen, die zur Aufnahme von Kugelumlaufbuchsen 70, 71 dienen. Die Kugelumlaufbuchsen 70, 71 gewährleisten eine reibungsarme Lagerung der Koppelstangen 64, 65 sowie eine hohe Belastungsfähigkeit der Koppelstangen 64 und 65 gegenüber Querkräften, die normal zur Bewegungsachse 4 ausgerichtet sind.
Je nach Konfiguration der Koppelstangen kann in wenigstens einer der Führungsausnehmungen 15, 16 ergänzend zu einer Koppelstange eine Funktionseinheit angeordnet werden. Eine in der 6 dargestellte Ausführungsform einer Funktionseinheit 75 umfasst eine Federanordnung 76, um beispielsweise in der Vorzugsstellung, wie sie in der 6 dargestellt ist, einen durch die Charakteristik der Federanordnung 76 bestimmten Energiebetrag zu speichern. Dieser Energiebetrag wirkt bei einer Ausfahrbewegung der Koppelstange 24 zusätzlich zu einem Antriebsmoment des Elektromotors 2, so dass besonders hohe Kräfte von der Koppelstange 24 auf eine nicht näher dargestellte, von der Antriebseinrichtung 1 zu bewegende Komponente eingeleitet werden können. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Federanordnung 76 als Wendelfeder ausgebildet ist, deren Windungsachse sich koaxial zur Bewegungsachse 4 erstreckt. Die Federanordnung 76 ist endseitig an der Kupplung 36 sowie an einer rein exemplarisch kreisringförmig ausgebildeten Stützhülse 77 abgestützt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Führungsausnehmung 15 an der zweiten Stirnseite 8 des Getriebegehäuses 6 durch eine Abschlussplatte 78 verschlossen ist, die auch als Anlage für die Stützhülse 77 dient und die in nicht näher dargestellter Weise mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform einer Funktionseinheit 85, wie sie in der 7 dargestellt ist, dient ein, insbesondere aus einem gummielastischen Material hergestellter, Stützzapfen 86 als elastischer Endanschlag für die Koppelstange 24. Um eine Anpassung der axialen Position des Stützzapfens 86 längs der Bewegungsachse 4 zu ermöglichen ist vorgesehen, den Stützzapfen 86 in einer Führungshülse 89 gleitbeweglich aufzunehmen und die Führungshülse 89 in eine Stützhülse 87 einzuschrauben. Dabei ist die Stützhülse 87 in axialer Richtung an einer Abschlussplatte 88 abgestützt, die in nicht näher dargestellter Weise mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden ist. Alternativ ist die Stützhülse 87 in das Getriebegehäuse 6 eingepresst. In der Führungshülse 89 ist eine Einstellschraube 90 eingebracht, die an einem der Stützhülse 87 entgegengesetzten Endbereich rein exemplarisch mit einem Innensechskant 91 versehen ist und die durch eine Rotation um die Bewegungsachse 4 eine Längsverstellung des Stützzapfens 86 bewirken kann.
Bei der in der 8 dargestellten Bestückungsvariante für die Antriebseinrichtung 1 handelt es sich um eine Modifikation der Bestückungsvariante gemäß der 3, wobei hier der Greifbacke 51 ein L-förmiger Führungswinkel 98 zugeordnet ist, der am Getriebegehäuse 6 in nicht näher dargestellter Weise geführt ist, um eine zusätzliche Abstützung der Greifbacke 51 zu gewährleisten.
Bei der Bestückungsvariante für die Antriebseinrichtung 1 gemäß der 9 sind in beiden Führungsausnehmungen 15, 16 jeweils gleichartig ausgebildete Koppelstangen 24 angeordnet, die jedoch in einander entgegengesetzte Richtungen vom Getriebegehäuse 6 abragen und die jeweils mit Greifbacken 110, 111 ausgestattet sind. Ferner ist vorgesehen, dass beide Koppelstangen 24 analog zur Bestückungsvariante gemäß der 3 mit dem Zahnriemen gekoppelt sind, so dass bei einer Umlaufbewegung des Zahnriemens eine gegensinnige Bewegung der beiden Greifbacken 110, 111 eintritt. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass das Getriebegehäuse an den Stirnseiten 7 und 8 jeweils mit Abschlussplatten 112, 113 verschlossen ist.
Eine in der 10 dargestellte zweite Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 121 unterscheidet sich von der Antriebseinrichtung 1 durch die Ausgestaltung der Zahnriemenführung, während die übrigen Komponenten gleichartig ausgebildet sind. Exemplarisch umfassen in einer Getriebeanordnung 133 eine erste Umlenkeinrichtung 122 und eine zweite Umlenkeinrichtung 123 jeweils ein Zahnrad 124, 125. Dabei ist vorgesehen, dass jedem der Zahnräder 124, 125 Aussparungen 126 und 127 ausgebildet sind, die ein Eintauchen der Kupplung 36 in einen Umkreis 128 des jeweiligen Zahnrads 124, 125 ermöglichen. Hierdurch wird eine Vergrößerung eines Bewegungswegs 132 für die Koppelstange 24 längs der Bewegungsachse 4 bei einem gegebenen Abstand 129 zwischen den Mittelachsen 130, 131 der beiden Zahnräder 124 und 125 ermöglicht.
Bei einer in der 11 dargestellten dritten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 141 ist bei ansonsten gleichartiger Ausführung wie die Antriebseinrichtung 1 vorgesehen, dass in einer Getriebeanordnung 145 zusätzlich zu den beiden beispielhaft als drehbar im Getriebegehäuse 146 gelagerten Achsen 142, 143, die als Umlenkeinrichtungen dienen, eine Antriebswelle 147 eines nicht näher dargestellten Elektromotors mit einem Zahnrad 148 in die Verzahnung des Zahnriemens 149 eingreift und für eine Einleitung von Kräften auf den umlaufend zwischen den Achsen 142, 143 geführten Zahnriemen 149 dient. Durch eine derartige Anordnung des nicht näher dargestellten Elektromotors zwischen den beiden Achsen 142, 143 ist eine Anpassung an unterschiedliche räumliche Verhältnisse für die Antriebseinrichtung 141 möglich.
In der 12 ist die aus der 6 bekannte Abschlussplatte 78 näher dargestellt, die für eine stirnseitige Begrenzung des in den 1 und 2 näher dargestellten Aufnahmeraums 17 des Getriebegehäuses 6 genutzt werden kann. Bei der Abschlussplatte 78 handelt es sich um eine Planparallelplatte, die beispielsweise durch Stanzen oder Laserschneiden hergestellt werden kann. Die Abschlussplatte 78 weist neben koaxial zu den Führungsausnehmungen 15, 16 angeordneten Durchgangsbohrungen 79, 80 noch Befestigungsbohrungen 81 auf, die beispielsweise für eine Schraubbefestigung der Abschlussplatte 78 am Getriebegehäuse 6 vorgesehen sind. Ferner kann vorgesehen werden, dass das Getriebegehäuse 6 mittels eines in der Art einer Spannpratze ausgebildeten Befestigungselements 101, das mit einem L-förmigen Vorsprung 102 in die hinterschnitten ausgebildete, nutförmige Vertiefung 99 des Getriebegehäuses 6 eingreifen kann, an einer nicht näher dargestellten Maschinenkomponente festgelegt werden kann.
Bei einer in der 13 dargestellten Variante der Abschlussplatte 78 ist zusätzlich eine einstückig angeformte, abgewinkelte Befestigungslasche 82 vorgesehen, die ihrerseits mit zwei Befestigungsbohrungen 83 versehen ist und hierdurch eine Festlegung dieser Variante der Abschlussplatte 78 und somit der gesamten Antriebseinrichtung 1 an einer nicht näher dargestellten Maschinenkomponente ermöglicht.
Die in der 14 dargestellte Abschlussplatte 95 weist verglichen mit der Abschlussplatte 78 in Richtung der Bewegungsachse 4 eine größere Erstreckung auf, so dass an beispielhaft rechtwinklig zueinander ausgerichteten Seitenflächen 96 exemplarisch als Gewindebohrungen ausgebildete Befestigungsbohrungen 97 vorgesehen werden können, mit denen eine Festlegung dieser Abschlussplatte 95 an einer nicht näher dargestellten Maschinenkomponente ermöglicht wird.
Die in der 15 dargestellte Abschlussplatte 105 ist rein exemplarisch mit einem quer Bewegungsachse 4 erstreckten, nahezu kreishülsenförmig ausgebildeten Vorsprung 106 versehen, der von einer Befestigungsbohrung 107 durchsetzt ist. Hierdurch kann die Abschlussplatte 105 in einfacher Weise schwenkbeweglich an einer nicht näher dargestellten Maschinenkomponente festgelegt werden, womit auch eine Schwenkbeweglichkeit der damit verbundenen Antriebseinrichtung 1 ermöglicht wird.
Bei der in der 16 dargestellten vierten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 161 ist das Getriebegehäuse 166 aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Profilteilen 162, 163 gebildet, die jeweils mit zwei Führungsausnehmungen 164 versehen sind. Exemplarisch ist vorgesehen, dass in einer der Führungsausnehmungen eine Koppelstange 165 linearbeweglich aufgenommen ist, die nicht näher dargestellter Weise kinematisch mit dem Zahnriemen 167 verbunden ist. Jedes der Profilteil 162, 163 ist mit einer quer zur Darstellungsebene der 16 ausgerichteten Aufnahmebohrung 168, 169 versehen, in der jeweils paarweise nicht näher dargestellte Kugellager aufgenommen sind. Jedes der Kugellagerpaare dient dazu, ein nicht näher dargestelltes Zahnrad, das in einer entsprechenden Ausnehmung des jeweiligen Profilteils 162, 163 aufgenommen ist, drehbeweglich am Profilteil 162, 163 zu lagern. Rein exemplarisch ist vorgesehen, die Kugellager mit einem Wellensicherungsring 170 in jeweiligen Profilteil 162 bzw. 163 zu sichern. Eine Beabstandung zwischen den Profilteilen 162 und 163 wird durch zwei parallel zueinander ausgerichtete Gewindestangen 171, 172 erzielt, die jeweils endseitig mit nicht bezeichneten Gewindeabschnitten versehen sind, die ihrerseits in nicht sichtbare Gewindebohrungen in den jeweiligen Profilteilen 162 und 163 eingreifen. Dabei ist vorgesehen, dass die Gewindestangen 171 bzw. 172 an ihren jeweiligen Endbereichen mit gegensinnigen Gewinden (Linksgewinde und Rechtsgewinde) versehen sind, so dass eine Drehbewegung der jeweiligen Gewindestange 171 bzw. 172 zu einer Vergrößerung wurde Reduzierung eines Abstands zwischen den beiden Profilteilen 162 und 163 führt. Gegebenenfalls kann vorgesehen werden, einen nicht näher bezeichneten Zwischenraum zwischen den Profilteilen 162, 163 durch eine nur schematisch gestrichelt dargestellte Abdeckung zu verkleiden, um insbesondere eine Verschmutzung des Zahnriemens 167 und der Zahnräder zu vermeiden.
Bei einer in der 17 dargestellten fünften Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 181 sind in einem rein exemplarisch einstückig ausgebildeten Getriebegehäuse 186 zwei Führungsausnehmungen 184 ausgebildet, in denen jeweils, insbesondere quadratisch, profilierte Koppelstangen 185 in geeignet profilierten Gleitbuchsen 187 verdrehsicher aufgenommen sind. Die Koppelstange 185 sind an einander gegenüberliegenden Seitenflächen 188 jeweils mit einer Verzahnung 189 versehen, die für einen Eingriff eines Zahnrads 190 ausgebildet sind, das an einer Antriebswelle 191 eines nicht näher dargestellten Rotationsantriebs festgelegt ist. Bei einer Rotation der Antriebswelle 191 und des damit drehfest gekoppelten Zahnrads 190 erfolgt eine gegensinnige Bewegung der beiden Koppelstangen 185, die für unterschiedliche Zwecke genutzt werden kann. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die beiden Gewindeabschnitte 192 der Koppelstangen 185 jeweils mit einer nicht dargestellten kreiszylindrischen Kunststoffbuchse versehen werden und in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise in eine Fördererebene hineinragen, in der Gegenstände gefördert werden. Beispielhaft handelt es sich bei dieser Fördererebene um eine schiefe Ebene, so dass die Gegenstände beispielsweise zunächst in Anlage an einer der beiden Koppelstangen 185 gelangen können, um nach einer gegensinnigen Verstellbewegung der beiden Koppelstangen 185 an der zweiten Koppelstange in Anlage zu kommen und anschließend bei einer weiteren gegensinnigen Verstellbewegung der beiden Koppelstangen 185 eine weitere Förderbewegung auf der schiefen Ebene vollziehen zu können. Hierdurch wird beispielsweise eine Vereinzelung der zu fördernden Gegenstände ermöglicht, wie sie beispielsweise bei einer Zuführung von Gegenständen in Verpackungen vorgesehen werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015104097 A1 [0002]

Claims

Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Rotationsantrieb (2), der ein Motorgehäuse (3) und eine drehbeweglich im Motorgehäuse (3) gelagerte Antriebswelle (43; 147) umfasst, sowie mit einer Getriebeanordnung (5; 133; 145), die mit dem Motorgehäuse (3) gekoppelt ist und die für eine Umsetzung einer Rotationsbewegung der Antriebswelle (43; 147) in eine Linearbewegung längs einer Bewegungsachse (4) ausgebildet ist und die ein Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) umfasst, das von wenigstens einer Führungsausnehmung (15, 16; 164) durchsetzt ist, die sich längs der Bewegungsachse (4) vollständig durch das Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) erstreckt, wobei in der Führungsausnehmung (15, 16; 164) eine Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) linearbeweglich längs der Bewegungsachse (4) aufgenommen ist, die kinematisch mit der Antriebswelle (43; 147) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsausnehmung (15, 16; 164) das Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) längs der Bewegungsachse (4) vollständig durchsetzt .
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) zwei parallel zueinander ausgerichtete, längs der Bewegungsachse (4) erstreckte, insbesondere jeweils mit einer Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) versehene, Führungsausnehmungen (15, 16; 164) aufweist, die auf einander entgegengesetzten Seiten, insbesondere spiegelbildlich zu, einer Trennebene angeordnet sind, die von einer Mittelachse (41) der Antriebswelle (43; 147) und von der Bewegungsachse (4) bestimmt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Führungsausnehmungen (15, 16; 164) zwei an einander entgegengesetzten Stirnseiten des Getriebegehäuses (6; 146; 166; 186) ausgebildete Mündungsöffnungen (52, 53) aufweist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer Führungsausnehmung (15, 16; 164) eine Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer Bewegungsstellung längs der Bewegungsachse (4) wenigstens eine oder beide Mündungsöffnungen (52, 53) der Führungsausnehmung durchsetzt oder dass beiden Führungsausnehmungen (15, 16; 164) jeweils eine Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer Bewegungsstellung längs der Bewegungsachse (4) wenigstens eine Mündungsöffnung (52, 53) der jeweiligen Führungsausnehmung (15, 16; 164) durchsetzt.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (43; 147) als Rotor eines Elektromotors (2) oder als Abtriebswelle eines Zwischengetriebes, das mit einem Elektromotor gekoppelt ist, ausgebildet ist und ein Stator des Elektromotors (2) im Motorgehäuse (3) aufgenommen ist, wobei die Antriebswelle (43; 147) drehbeweglich im Motorgehäuse (3) gelagert ist und/oder dass das Motorgehäuse (3) längs der Bewegungsachse (4) verstellbar am Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) aufgenommen ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) längs der Bewegungsachse (4) zumindest abschnittsweise eine Profilierung aus der Gruppe: kreiszylindrische Profilierung, rechteckige Profilierung, ovale Profilierung, Freiformprofilierung, aufweist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) von einer Durchgangsbohrung (56) durchsetzt ist, die sich längs der Bewegungsachse (4) erstreckt und an einem Endbereich mit einer Funktionseinheit aus der Gruppe: Saugnapf, Blasdüse, Sensoreinrichtung, Strahlungsquelle, ausgerüstet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Führungsausnehmungen jeweils eine Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) zugeordnet ist, wobei beide Koppelstangen (24; 54; 64, 65; 165; 185) gemeinsam an einer Stirnseite des Getriebegehäuses (6; 146; 166; 186) die zugeordneten Mündungsöffnungen (52, 53) durchsetzen und derart mit der Antriebswelle (43; 147) gekoppelt sind, dass sie bei einer Rotation der Antriebswelle (43; 147) eine gegenläufige Bewegung durchführen.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Führungsausnehmungen (15, 16; 164) jeweils eine Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) zugeordnet ist, wobei die Koppelstangen (24; 54; 64, 65; 165; 185) an einander entgegengesetzten Stirnseiten (7, 8) des Getriebegehäuses (6; 146; 166; 186) die zugeordneten Mündungsöffnungen (52, 53) durchsetzen und derart mit der Antriebswelle (43; 147) gekoppelt sind, dass sie bei einer Rotation der Antriebswelle (43; 147) eine gegenläufige Bewegung durchführen.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (43; 147) in das Getriebegehäuse (6; 146; 166; 186) hineinragt und/oder dass die Antriebswelle (43; 147) ein Zahnrad (190) umfasst, das für einen unmittelbaren Eingriff in eine Verzahnung (189) der Koppelstange (185) oder für einen Antrieb eines mit der Koppelstange (24; 54; 64, 65; 165; 185) verbundenen, umlaufend geführten Zahnriemens (18; 149; 167) ausgebildet ist.