DE102022105088A1

DE102022105088A1 - Linearsystem

Info

Publication number: DE102022105088A1
Application number: DE102022105088.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Feyrer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2023-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Linearsystem (1), mit einem längs einer Profilachse (3) erstreckten und U-förmig profilierten Profilteil (2), das eine erste Stirnfläche (10) aufweist, an der eine erste Koppelplatte (4) formschlüssig mit dem Profilteil (2) verriegelt ist, und das eine zweite Stirnfläche (11) aufweist, die der ersten Stirnfläche (10) abgewandt ist und an der eine zweite Koppelplatte (5) formschlüssig mit dem Profilteil (2) verriegelt ist, mit einer ersten und einer zweiten Führungsstange (6, 7), die jeweils an der ersten Koppelplatte (4) und an der zweiten Koppelplatte (5) festgelegt sind und jeweils parallel zur Profilachse (3) erstreckt sind, mit einem Schlitten (8), der mit einem ersten Lager (31) gleitbeweglich an der ersten Führungsstange (6) aufgenommen ist und der mit einem zweiten Lager (32) gleitbeweglich an der zweiten Führungsstange (7) aufgenommen ist und der mit einer Spindelmutter (12) versehen ist, die ein Innengewinde (42) aufweist, das parallel zur Profilachse (3) ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearsystem, das zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Linearbewegung eingesetzt werden kann.
Die Anmelderin vertreibt derartige Linearsysteme, die beispielsweise im Maschinenbau eingesetzt werden können, um Rotationsbewegungen eines pneumatischen Motors oder eines Elektromotors in Linearbewegungen umzusetzen, unter der Bezeichnung „Elektroschlitten EGSK“ in verschiedenen Baugrößen und für verschiedene Leistungsklassen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Linearsystem bereitzustellen, das eine vorteilhafte Kombination von hoher Präzision und günstiger Herstellungsweise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für ein Linearsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Linearsystem ein längs einer Profilachse erstrecktes und U-förmig profiliertes Profilteil umfasst, das eine erste Stirnfläche aufweist, an der eine erste Koppelplatte formschlüssig mit dem Profilteil verriegelt ist, und das eine zweite Stirnfläche aufweist, die der ersten Stirnfläche abgewandt ist und an der eine zweite Koppelplatte formschlüssig mit dem Profilteil verriegelt ist, und eine erste Führungsstange und eine zweite Führungsstange umfasst, die jeweils an der ersten Koppelplatte und an der zweiten Koppelplatte festgelegt sind und jeweils parallel zur Profilachse erstreckt sind, und einen Schlitten aufweist, der mit einem ersten Lager gleitbeweglich an der ersten Führungsstange aufgenommen ist und der mit einem zweiten Lager gleitbeweglich an der zweiten Führungsstange aufgenommen ist und der mit einer Spindelmutter versehen ist, die ein Innengewinde für einen Eingriff einer Gewindespindel aufweist, das parallel zur Profilachse ausgerichtet ist.
Hierbei bilden die erste Führungsstange und die zweite Führungsstange eine Linearführung für den Schlitten, der somit längs der Profilachse linearbeweglich relativ zum dem Verbund aus Profilteil, erster Führungsstange und zweiter Führungsstange verschoben werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Längserstreckung des Profilteils sowie der ersten und der zweiten Führungsstange in Richtung der Profilachse ein Mehrfaches einer Längserstreckung des Schlittens in Richtung der Profilachse beträgt.
Für die linearbewegliche Lagerung des Schlittens ist eine kraftübertragende Wechselwirkung zwischen dem ersten Lager und der ersten Führungsstange sowie dem zweiten Lager und der zweiten Führungsstange vorzusehen. Diese Wechselwirkung kann entweder ein Gleitvorgang oder ein Abwälzvorgang sein. Im Falle eines Gleitvorgangs können das erste Lager und das zweite Lager als Metall- oder Kunststoff-Gleitbuchsen ausgebildet sein, die am oder im Schlitten festgelegt sind und die von der ersten Führungsstange bzw. der zweiten Führungsstange durchsetzt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, eine Wälzlagerung zwischen dem Schlitten und der ersten und der zweiten Führungsstange vorzusehen. Hierzu können das erste Lager und das zweite Lager beispielsweise als Kugelumlaufbuchsen ausgebildet sein, die von der ersten bzw. zweiten Führungsstange durchsetzt sind und die eine spielarme und reibungsarme Relativbewegung zwischen dem Schlitten und der ersten und zweiten Führungsstange gewährleisten.
Da der Schlitten vorzugsweise zur Aufnahme einer Last genutzt wird, ist es vorteilhaft, wenn eine zuverlässige Ableitung dieser Last über die erste Führungsstange und die zweite Führungsstange in das Profilteil gewährleistet werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die erste Führungsstange und die zweite Führungsstange an einer ersten Koppelplatte und an einer zweiten Koppelplatte festgelegt, insbesondere formschlüssig festgelegt, sind. Ferner ist vorgesehen, dass sowohl die erste Koppelplatte als auch die zweite Koppelplatte jeweils formschlüssig mit dem Profilteil verriegelt ist.
Die Aufgabe der ersten Koppelplatte und der zweiten Koppelplatte besteht somit in einer Kraftübertragung zwischen der ersten und zweiten Führungsstange und dem Profilteil. Für diese Kraftübertragung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kräfte jeweils durch formschlüssige Verbindungen zwischen der ersten und zweiten Führungsstange und der ersten und zweiten Koppelplatte sowie durch formschlüssige Verbindungen zwischen der ersten und zweiten Koppelplatte und dem Profilteil übertragen werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass Geometrien der ersten Stirnfläche des Profilteils und der zweiten Stirnfläche des Profilteils zumindest nahezu gleich, vorzugsweise in identischer Weise, gestaltet sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Koppelplatte und die zweite Koppelplatte als Gleichteile ausgebildet sind, die wahlweise an einer der beiden Stirnflächen angebracht werden können.
Die Führungsstangen sind vorzugsweise mit einer kreisrunden Profilierung ausgebildet und sind damit vorteilhaft an ein als Gleithülse oder Kugelumlaufbuchse ausgebildetes Lager angepasst.
Der Schlitten ist mit einer Spindelmutter versehen, die für eine Krafteinleitung durch eine Gewindespindel ausgebildet ist, um hierdurch die gewünschte lineare Verlagerung des Schlittens längs der Profilachse zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist die Spindelmutter mit einem Innengewinde versehen, das parallel zur Profilachse ausgerichtet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Koppelplatte und die zweite Koppelplatte auch als Längenanschlag für die Relativbewegung des Schlittens gegenüber dem Profilteil genutzt werden. Hieraus ergibt sich, dass ein Verstellweg für den Schlitten längs der Profilachse als Differenz eines Abstands zwischen der ersten Koppelplatte und der zweiten Koppelplatte und einer Erstreckung des Schlittens in Richtung der Profilachse ermittelt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig ist es, wenn das Profilteil als Kunststoff-Extrusionsteil oder als Aluminium-Strangpressteil ausgebildet ist und wenn an der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche jeweils wenigstens eine Ausnehmung ausmündet, die zur Aufnahme eines Befestigungsmittels aus der Gruppe: Schraube, Gewindestange, Paßstift, ausgebildet ist, und wenn an der ersten Koppelplatte und an der zweiten Koppelplatte jeweils ein Befestigungsmittel angeordnet ist, das in die wenigstens eine Ausnehmung eingreift. Bei der Herstellung des Profilteils in einem Extrusionsverfahren oder in einem Strangpressverfahren ist vorgesehen, dass das Profilteil in einer quer zur Profilachse ausgerichteten Querschnittsebene über seine gesamte Längserstreckung einen konstanten Querschnitt aufweist. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche jeweils eben ausgebildet sind und jeweils in einer Ebene angeordnet sind, die ihrerseits quer zur Profilachse ausgerichtet ist. Um die gewünschte formschlüssige Kopplung zwischen der ersten Koppelplatte und der ersten Stirnfläche und zwischen der zweiten Koppelplatte und der zweiten Stirnfläche zu erzielen, ist die Profilierung des Profilteils mit wenigstens einer Ausnehmung versehen. Diese Ausnehmung mündet an der jeweiligen ersten und zweiten Stirnfläche des Profilteils aus und ermöglicht den Eingriff eines Befestigungsmittels, das an der ersten Koppelplatte bzw. der zweiten Koppelplatte angebracht ist bzw. die erste Koppelplatte oder die zweite Koppelplatte durchsetzt.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der ersten Koppelplatte und der zweiten Koppelplatte jeweils wenigstens zwei Befestigungsmittel zugeordnet sind und dass das Profilteil an jeder Stirnfläche wenigstens zwei Ausnehmungen aufweist, um die gewünschte formschlüssige Verbindung ausschließlich über die Befestigungsmittel gewährleisten zu können. In Abhängigkeit von dem gewählten Befestigungsmittel kann zusätzlich zu der formschlüssigen Kopplung eine kraftschlüssige Kopplung zwischen erster Stirnfläche und erster Koppelplatte bzw. zweiter Stirnfläche und zweiter Koppelplatte vorgesehen sein. Hierbei übt das Befestigungsmittel eine Druckkraft auf die jeweilige Koppelplatte und von dort auf die jeweilige Stirnfläche aus, wie dies insbesondere bei Verwendung einer Schraube oder einer Gewindestange mit zugehöriger Sicherungsmitter als Befestigungsmittel verwirklicht werden kann.
In jedem Fall ist vorgesehen, dass das Befestigungsmittel in die Ausnehmung des Profilteils eingreift und hierdurch insbesondere Drehmomente, die um die Profilachse auf die Führungsstangen und von dort auf die jeweiligen Koppelplatten eingeleitet werden, abfangen zu können.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Koppelplatte mit wenigstens einer parallel zur Profilachse ausgerichteten, insbesondere bis zur zweiten Koppelplatte erstreckten, Gewindestange lösbar an der ersten Stirnfläche angebracht ist und dass die zweite Koppelplatte mit wenigstens einer parallel zur Profilachse ausgerichteten, insbesondere bis zur ersten Koppelplatte erstreckten, Gewindestange lösbar an der zweiten Stirnfläche angebracht ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Gewindestange sowohl das Profilteil als auch die erste Koppelplatte und die zweite Koppelplatte durchsetzt und dass an freien Endbereichen dieser Gewindestange jeweils eine Sicherungsmutter oder ein anderes Sicherungsmittel auf die Gewindestange aufgebracht bzw. aufgeschoben sind. Hierdurch wird eine axiale Verspannung zwischen Sicherungsmutter, erster Koppelplatte, Profilteil, zweiter Koppelplatte, Sicherungsmutter und Gewindestange verwirklicht. Sofern sich die Gewindestange über die gesamte Länge des Profilteils und der daran angebrachten ersten und zweiten Koppelplatte erstreckt, kann ein besonders vorteilhafter Kraftfluss verwirklicht werden, da in diesem Fall die Gewindestange auf Zug und die beiden Koppelplatten sowie das Profilteil auf Druck belastet werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schlitten in einer quer zur Profilachse ausgerichteten Querschnittsebene einen T-förmigen-Querschnitt aufweist und dass das erste Lager in einem ersten T-Schenkel, das zweite Lager in einem zweiten T-Schenkel und die Spindelmutter in einem dritten T-Schenkel des Schlittens angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine kompakte Gestaltung des Schlittens sowie eine vorteilhafte Aufnahme des Schlittens in die U-förmige Profilierung des Profilteils erzielen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager einen Quersteg des T-förmigen Querschnitts bilden und dass eine Mittelachse des Innengewindes der Spindelmutter einen ersten Abstand zum ersten Lager und einen zweiten Abstand zum zweiten Lager aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Abstand und der zweite Abstand identisch sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Schlitten mit dem dritten T-Schenkel in einer vom U-förmig profilierten Profilteil begrenzten Nut aufgenommen ist und wenn zwischen dem dritten T-Schenkel und dem Profilteil ein Abstand ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der dritte T-Schenkel und die vom Profilteil begrenzten Nut geometrisch ähnlich zueinander ausgebildet sind, insbesondere jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. In jedem Fall ist vorgesehen, dass der Schlitten in der quer zur Profilachse ausgerichteten Querschnittsebene einen Abstand zum Profilteil aufweist, vorzugsweise ist vorgesehen, dass dieser Abstand über die gesamte Profilierung des Profilteils und des Schlittens und unabhängig von einer relativen Position des Schlittens gegenüber dem Profilteil stets konstant ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schlitten einen längs der Profilachse mit konstanter Profilierung als Kunststoff-Extrusionsteil oder als Aluminium-Strangpressteil ausgebildeten Grundkörper aufweist, der mit längs der Profilachse ausgerichteten Ausnehmungen versehen ist, in denen jeweils eine Komponente aus der Gruppe: erstes Lager, zweites Lager, Gewindespindel, aufgenommen sind und der im dritten T-Schenkel eine quer zur Profilachse ausgerichtete Querausnehmung zur Aufnahme der Spindelmutter aufweist. Mit einer derartigen Gestaltung des Schlittens kann dieser in gleicher Weise wie das Profilteil kostengünstig hergestellt werden. Die Ausnehmungen im Schlitten dienen der Aufnahme des ersten bzw. zweiten Lagers sowie einer Gewindespindel, die sich längs der Profilachse erstrecken kann und hierbei den Schlitten im Bereich der Spindelmutter durchsetzt. Die Spindelmutter ist ihrerseits im dritten T-Schenkel angeordnet, wobei die für die Spindelmutter erforderliche Querausnehmung mit einem vorzugsweise konstanten Profil quer zur Profilachse erstreckt ist. Hiermit kann insbesondere eine formschlüssige Kraftübertragung zwischen der Spindelmutter und dem Schlitten für Kräfte längs der Profilachse gewährleistet werden.
Zweckmäßig ist es, wenn die erste Führungsstange benachbart zu einem freien Endbereich eines ersten U-Schenkels des Profilteils angeordnet ist und wenn die zweite Führungsstange benachbart zu einem freien Endbereich eines zweiten U-Schenkels des Profilteils angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Führungsstange mit einem ersten Abstand entfernt von einer ersten Stirnfläche an einem freien Endbereich des ersten U-Schenkels angeordnet ist und dass die zweite Führungsstange in gleicher Weise entfernt zu einer zweiten Stirnfläche an einem freien Endbereich des zweiten U-Schenkels angeordnet ist. Dabei sind die erste Stirnfläche des ersten U-Schenkels und die zweite Stirnfläche des zweiten U-Schenkels vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die parallel zur Profilachse ausgerichtet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen der ersten Führungsstange und der zweiten Führungsstange größer als ein Abstand zwischen dem ersten freien U-Schenkel und dem zweiten freien U-Schenkel ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Profilteil von einer parallel zur Profilachse ausgerichteten Längsbohrung durchsetzt ist, in der eine Gewindestange aufgenommen ist, die mit einem ersten Gewindeabschnitt über die erste Stirnfläche und die erste Koppelplatte abragt und die mit einem zweiten Gewindeabschnitt über die zweite Stirnfläche und die zweite Koppelplatte abragt, wobei auf den ersten Gewindeabschnitt eine Sicherungsmutter auf geschraubt ist und wobei der zweite Gewindeabschnitt in ein Motorgehäuse eines Elektromotors eingeschraubt ist, das mit einer Stirnfläche an einer Außenseite der zweiten Koppelplatte anliegt. Hierbei hat die Gewindestange, die alternativ auch als Schraube mit einseitig angebrachten Betätigungskopf, insbesondere mit einem Au-ßensechskantkopf oder einem Innensechskantkopf, verwirklicht werden kann, zusätzlich zur Funktion der Festlegung der ersten Koppelplatte und der zweiten Koppelplatte am Profilteil die Funktion, einen Elektromotor mit dem Profilteil zu verbinden. Vorzugsweise weist der Elektromotor in einer quer zur Profilachse ausgerichteten Querschnittsebene eine geometrisch ähnliche Profilierung wie das Profilteil auf und wird durch die von der Gewindestange ausgeübte Zugkraft an die Außenseite der zweiten Koppelplatte angepresst. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafter Kraftfluss zwischen dem Elektromotor, der zweiten Koppelplatte, dem Profilteil, der ersten Koppelplatte sowie der Gewindestange ermöglicht. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die erste Führungsstange und die zweite Führungsstange ebenfalls stirnseitig in das Motorgehäuse des Elektromotors eingeschraubt sind, womit eine zusätzliche Verspannung zwischen Elektromotor, den beiden Koppelplatten und dem Profilteil gewährleistet werden kann. Hierbei kann an der ersten Führungsstange und der zweiten Führungsstange jeweils ein Gewindeabschnitt mit einem Gewindedurchmesser verwirklicht sein, der kleiner als ein Außendurchmesser der übrigen Führungsstange ist, wobei lediglich der Gewindeabschnitt die erste bzw. zweite Koppelplatte durchsetzt in die das Motorgehäuse des Elektromotors eingeschraubt ist. Alternativ wird der Gewindeabschnitt unmittelbar auf die als kreiszylindrische Stange ausgebildete erste bzw. zweite Führungsstange geschnitten und wird in das Motorgehäuse des Elektromotors eingeschraubt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Antriebswelle des Elektromotors parallel zur Profilachse ausgerichtet ist und mit einer Gewindespindel gekoppelt ist, die parallel zur Profilachse ausgerichtet ist und die in das Innengewinde der Spindelmutter eingreift. Somit bilden die Gewindespindel und die Spindelmutter einen Spindelantrieb, bei dem durch eine Rotation der Gewindespindel eine axiale Bewegung der Spindelmutter längs der Profilachse hervorgerufen werden kann. Die Rotation der Gewindespindel wird durch eine entsprechende elektrische Versorgung des Elektromotors erzielt. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Elektromotor die Antriebswelle in einer ersten Rotationsrichtung und in einer entgegengesetzten zweiten Rotationsrichtung rotieren kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Antriebswelle einstückig mit der Gewindespindel ausgebildet ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gewindespindel an einem dem Elektromotor abgewandten Endbereich drehbeweglich an der ersten Koppelplatte oder an einer angrenzend an die erste Koppelplatte angebrachten Endplatte gelagert ist. Beispielhaft sind ist der ersten Koppelplatte oder der Endplatte ein Wälzlager, insbesondere ein Radialkugellager, zugeordnet, dessen Außenring an der ersten Koppelplatte oder der Endplatte festgelegt ist und dessen Innenring auf einen Endbereich der Gewindespindel aufgebracht, insbesondere aufgepresst, ist. Hierdurch wird auch bei einer langen und schlank ausgebildeten Gewindespindel eine zuverlässige Lagerung der Gewindespindel gewährleistet.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Linearsystems mit einem Profilteil, einer ersten und einer zweiten Koppelplatte, einer Endplatte, einem Schlitten und einem Elektromotor,
2 eine Explosionsdarstellung des Linearsystems gemäß der 1,
3 eine Schnittdarstellung des Linearsystems gemäß der 1, und
4 eine Explosionsdarstellung des Schlittens des Linearsystems nach einem der 1 bis 3.

Ein in der 1 in perspektivischer und rein schematischer Darstellung gezeigtes Linearsystem 1 ist zur Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Linearbewegung ausgebildet und kann beispielsweise in einer Bearbeitungsmaschine oder einer Fertigungsmaschine eingesetzt werden, um eine nicht gezeigte Komponente der Bearbeitungsmaschine oder der Fertigungsmaschine linear zu verlagern.
Das Linearsystem 1 umfasst ein U-förmig profiliertes und längs einer Profilachse 3 erstrecktes Profilteil 2, das vorzugsweise über seine gesamte Längenerstreckung längs der Profilachse 3 einen konstanten Querschnitt aufweist. An einer ersten Stirnfläche 10, die vorzugsweise quer zur Drehachse 3 ausgerichtet und eben ausgebildet ist, ist eine rein exemplarisch als Planparallelplatte ausgebildete erste Koppelplatte 4 angeordnet. An einer der ersten Stirnfläche 10 abgewandten zweiten Stirnfläche 11, die ebenfalls eben ausgebildet und quer zur Profilachse 3 ausgerichtet ist, ist eine ebenfalls als Planparallelplatte ausgebildete zweite Koppelplatte 5 angebracht.
An einer Außenfläche 14 der ersten Koppelplatte 4 liegt eine Endplatte 16 an, an einer Außenfläche 15 der zweiten Koppelplatte 5 liegt ein Elektromotor 9 an.
Die erste Koppelplatte 4, die Endplatte 16 und die zweite Koppelplatte 5 werden jeweils von einer ersten Führungsstange 6, von einer zweiten Führungsstange 7, von einer ersten Gewindestange 21 und von einer zweiten Gewindestange 22 durchsetzt. Hierzu sind in der ersten Koppelplatte 4 sowie in der zweiten Koppelplatte 5 jeweils Durchgangsbohrungen 56 für die beiden Führungsstangen 6, 7 sowie Durchgangsbohrungen 57 für die beiden Gewindestangen 21, 22 ausgebildet. Ferner ist jede der Koppelplatten 4, 5 mit einer Mittenbohrung 58 versehen, die insbesondere auf einen kreiszylindrischen Montageflansch 50 des Elektromotors 9 abgestimmt ist. Die Endplatte 16 ist mit Durchgangsbohrungen 59 versehen, die im montierten Zustand von den vorderen Gewindeabschnitten 51, 52 der ersten und zweiten Führungsstangen 6, 7 sowie von den Gewindestangen 21, 22 durchsetzt werden und damit die Anbringung der Sicherungsmuttern 17 ermöglichen.
Ferner ist vorgesehen, dass im Bereich der Endplatte 16 sowohl auf die erste Gewindestange 21 und die zweite Gewindestange 22 als auch auf einen vorderen Gewindeabschnitt 51 der ersten Führungsstange 6 und auf einen vorderen Gewindeabschnitt 52 der zweiten Führungsstange 7 jeweils eine Sicherungsmutter 17 aufgeschraubt ist.
Ferner sind die erste Führungsstange 6, die zweite Führungsstange 7 sowie die beiden Gewindestangen 21 und 22 im Bereich der zweiten Koppelplatte 5 mit einem jeweiligen Gewindeabschnitt in eine Stirnfläche 18 eines Motorgehäuses 29 des Elektromotors 9 eingeschraubt. In der 2 sind der hintere Gewindeabschnitt 54 der zweiten Führungsstange 7 sowie die nicht näher bezeichneten Gewindeabschnitte der beiden Gewindestangen 21, 22 zu sehen, während der hintere Gewindeabschnitt der ersten Führungsstange 6 in der 2 durch das Profilteil 2 verdeckt ist.
Durch die Verschraubung der ersten und zweiten Führungsstange 6, 7 sowie der ersten und zweiten Gewindestange 21, 22 mit dem Elektromotor 9 und die im Bereich der Endplatte 16 vorgesehenen Sicherungsmuttern 17 werden die ersten und zweiten Führungsstangen 6, 7 sowie die ersten und zweiten Gewindestangen 21, 22 mit Zugkräften beauftragt, die ihrerseits über den Verbund aus Profilteil 2, erster Koppelplatte 4, zweiter Koppelplatte 5 sowie Endplatte 16 als Druckkräfte abgeleitet werden, womit ein geschlossener Kraftfluss für das Linearsystem 1 gewährleistet ist.
An den beiden Führungsstangen 6, 7 ist ein Schlitten 8 linearbeweglich aufgenommen, der über eine in den 2, 3 und 4 näher dargestellte Gewindespindel 24 mit einer im Schlitten 8 angeordneten Spindelmutter 12 bewegungsgekoppelt ist. Somit wird durch eine Rotation einer Antriebswelle 25 des Elektromotors 9 und der damit verbundenen Gewindespindel 24 eine Schraubbewegung gegenüber dem Innengewinde 42 der Spindelmutter 12 hervorgerufen. Da die Antriebswelle 25 und die Gewindespindel 24 lediglich einen einzigen, rotatorischen Freiheitsgrad der Bewegung aufweisen und die Spindelmutter 12 sowie der Schlitten 8 lediglich einen einzigen, linearen Freiheitsgrad der Bewegung aufweisen, kann hiermit eine lineare Verlagerung des Schlittens 8 längs der Profilachse 3 bewirkt werden.
Wie aus den Darstellungen der 1 und 4 zu entnehmen ist, weist ein Grundkörper 60 des Schlittens 8 in einer quer zur Profilachse 3 ausgerichteten und in der 1 schematisch eingezeichneten Querschnittsebene 19 einen T-förmigen-Querschnitt auf. Rein exemplarisch kann diese T-förmige Profilierung des Grundkörpers 60 des Schlittens 8 in der Querschnittsebene 9 in einen ersten T-Schenkel 61, einen zweiten T-Schenkel 62 und einem dritten T-Schenkel 63 aufgeteilt werden. Hierbei ist vorgesehen, dass im ersten T-Schenkel 61 ein erstes Lager 31, im zweiten T-Schenkel 62 ein zweites Lager 32 und im dritten T-Schenkel 63 die Spindelmutter 12 in einer Querausnehmung 26 aufgenommen sind.
Das in der Querschnittsebene 19 in nicht näher dargestellter Weise U-förmig profilierte Profilteil 2 umfasst einen ersten U-Schenkel 33, der in der Querschnittsebene 19 im Wesentlichen rechteckig profiliert ist, sowie einen zweiten U-Schenkel 34, der ebenfalls in der Querschnittsebene 19 im Wesentlichen rechteckig profiliert ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste U-Schenkel 33 und der zweite U-Schenkel 34 spiegelbildlich zu einer nicht eingezeichneten Spiegelebene ausgerichtet sind, die die Profilachse 3 mit umfasst und die quer zu einem Abstand zwischen dem ersten U-Schenkel 33 und dem zweiten U-Schenkel 34 ausgerichtet ist. Zwischen dem ersten U-Schenkel und dem zweiten U-Schenkel erstreckt sich eine rein exemplarisch in der Querschnittsebene 19 rechteckig profilierte Verbindungsplatte 35. Eine Innenoberfläche 36 des ersten U-Schenkels 33, eine Innenoberfläche 37 des zweiten U-Schenkels 34 sowie eine Innenoberfläche 38 der Verbindungsplatte 35 begrenzen eine Nut 39, die in der Querschnittsebene 19 im Wesentlichen rechteckig profiliert ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schlitten 8 mit dem dritten T-Schenkel 63 in die Nut 39 eingreift, wobei zwischen dem dritten T-Schenkel 63 und den Innenoberflächen 36 bis 38 jeweils ein Luftspalt 66 ausgebildet ist.
Wie aus der Darstellung der 2 entnommen werden kann, sind in der ersten Koppelplatte 4 und in der zweiten Koppelplatte 5 jeweils eine erste Durchgangsbohrung 71 und eine zweite Durchgangsbohrung 72 ausgebildet, die jeweils zur Aufnahme eines Paßstifts 73 vorgesehen sind. Die Paßstifte 73 sind ferner zur Aufnahme in einer als Durchgangsbohrung im Profilteil 2 ausgebildeten Ausnehmung 74 vorgesehen und gewährleisten somit in Verbindung mit dem Profilteil 2 die gewünschte formschlüssige Kopplung zwischen der ersten Koppelplatte 4, der zweiten Koppelplatte 5 und dem Profilteil 2.
Wie der Darstellung der 4 entnommen werden kann, umfassen das erste Lager 31 und das zweite Lager 32 jeweils eine vordere Kugelumlaufbuchse 76 und eine gleichartig ausgebildete hintere Kugelumlaufbuchse 77, die zur Aufnahme in einer ersten Lagerausnehmung 78 im ersten T-Schenkel 61 bzw. in einer zweiten Lagerausnehmung 79 im zweiten T-Schenkel 62 vorgesehen sind. Hierbei sind sowohl die erste Lagerausnehmung 78 als auch die zweite Lagerausnehmung 79 als kreisrunde Durchgangsbohrungen im, insbesondere als Extrusionsteil oder Strangpressteil ausgebildeten, Schlitten 8 verwirklicht.
Die Spindelmutter 12 ist von einem Innengewinde 42 durchsetzt, das sich längs einer Gewindeachse 43 erstreckt, wobei die Gewindeachse 43 parallel zur Profilachse 3 ausgerichtet ist. Rein exemplarisch sind ein Querschnitt der Querausnehmung 26 und ein Querschnitt der Spindelmutter 12 derart geometrisch ähnlich zueinander ausgebildet, dass die Spindelmutter 12 bezogen auf Kräfte, die längs der Profilachse 3 wirken, formschlüssig im Schlitten 8 aufgenommen ist. Rein exemplarisch ist die Spindelmutter 12 mit einer Querbohrung 65 versehen, die quer zur Profilachse 3 und zur Gewindeachse 43 ausgerichtet ist und die zur Aufnahme von rein exemplarisch kreiszylindrisch ausgebildeten Permanentmagneten 64 genutzt werden kann. Ein von den Permanentmagneten 64 bereitgestellter magnetischer Fluss kann beispielsweise durch einen nicht dargestellten Positionssensor erfasst werden, der in einer T-Nut 40 des ersten U-Schenkels 33 oder des zweiten U-Schenkels 34 festgelegt werden kann, die in den 1und 2 erkennbar ist.
Aus der Darstellung der 3 geht weiterhin hervor, dass der Schlitten 8 von einer Spindelbohrung 80 durchsetzt ist, die zur frei drehbeweglichen Aufnahme der Gewindespindel 24 vorgesehen ist und die die Querausnehmung 26 schneidet. Die Gewindespindel 24 ist an einem dem Elektromotor 9 abgewandten Endbereich in einem Innenring 85 eines Radialkugellagers 84 aufgenommen, der seinerseits drehbeweglich mittels nicht näher bezeichneter Lagerkugeln an einem Außenring 86 gelagert ist. Der Außenring 86 ist seinerseits in einer Lagerausnehmung 87 der Endplatte 16 aufgenommen, insbesondere dort eingepresst.
Ausgehend von einer Oberseite 20 des Schlittens 8 erstrecken sich rein exemplarisch zwei Befestigungsbohrungen 81, die insbesondere als Gewindebohrungen ausgeführt sind, in Richtung der Spindelbohrung 80. Diese Befestigungsbohrungen 81 können zur Festlegung nicht näher dargestellter Komponenten an der Oberseite 20 des Schlittens 8 genutzt werden. An einer Unterseite 23 des Profilteils 2 sind mehrere Befestigungsbohrungen 27 vorgesehen, die zur Festlegung des Linearsystem 1 an einem nicht näher dargestellten Maschinengestell genutzt werden können.

Claims

Linearsystem (1), mit einem längs einer Profilachse (3) erstreckten und U-förmig profilierten Profilteil (2), das eine erste Stirnfläche (10) aufweist, an der eine erste Koppelplatte (4) formschlüssig mit dem Profilteil (2) verriegelt ist, und das eine zweite Stirnfläche (11) aufweist, die der ersten Stirnfläche (10) abgewandt ist und an der eine zweite Koppelplatte (5) formschlüssig mit dem Profilteil (2) verriegelt ist, mit einer ersten Führungsstange (6) und mit einer zweiten Führungsstange (7), die jeweils an der ersten Koppelplatte (4) und an der zweiten Koppelplatte (5) festgelegt sind und jeweils parallel zur Profilachse (3) erstreckt sind, mit einem Schlitten (8), der mit einem ersten Lager (31) gleitbeweglich an der ersten Führungsstange (6) aufgenommen ist und der mit einem zweiten Lager (32) gleitbeweglich an der zweiten Führungsstange (7) aufgenommen ist und der mit einer Spindelmutter (12) versehen ist, die ein Innengewinde (42) für einen Eingriff einer Gewindespindel (24) aufweist, das parallel zur Profilachse (3) ausgerichtet ist.
Linearsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (2) als Kunststoff-Extrusionsteil oder als Aluminium-Strangpressteil ausgebildet ist und dass an der ersten Stirnfläche (10) und der zweiten Stirnfläche (11) jeweils wenigstens eine Ausnehmung (74) ausmündet, die zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (73) aus der Gruppe: Schraube, Gewindestange, Paßstift ausgebildet ist, und dass an der ersten Koppelplatte (4) und an der zweiten Koppelplatte (5) jeweils ein Befestigungsmittel (73) angeordnet ist, das in die wenigstens eine Ausnehmung (74) eingreift.
Linearsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppelplatte (4) mit wenigstens einer parallel zur Profilachse (3) ausgerichteten, insbesondere bis zur zweiten Koppelplatte (5) erstreckten, Gewindestange (21, 22) lösbar an der ersten Stirnfläche (10) angebracht ist und dass die zweite Koppelplatte (5) mit wenigstens einer parallel zur Profilachse (3) ausgerichteten, insbesondere bis zur ersten Koppelplatte (4) erstreckten, Gewindestange (21, zweiten 20) lösbar an der zweiten Stirnfläche (11) angebracht ist.
Linearsystem (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (8) in einer quer zur Profilachse (3) ausgerichteten Querschnittsebene (19) einen T-förmigen-Querschnitt aufweist und dass das erste Lager (31) in einem ersten T-Schenkel 61, das zweite Lager (32) in einem zweiten T-Schenkel (62) und die Spindelmutter (12) in einem dritten T-Schenkel (63) des Schlittens (8) angeordnet ist.
Linearsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (8) mit dem dritten T-Schenkel (63) in einer vom U-förmig profilierten Profilteil (2) begrenzten Nut (39) aufgenommen ist und dass zwischen dem dritten T-Schenkel (63) und dem Profilteil (2) ein Abstand (66) ausgebildet ist.
Linearsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (8) einen längs der Profilachse (3) mit konstanter Profilierung als Kunststoff-Extrusionsteil oder als Aluminium-Strangpressteil ausgebildeten Grundkörper (60) aufweist, der mit längs der Profilachse (3) ausgerichteten Ausnehmungen (78, 79, 80) versehen ist, in denen jeweils eine Komponente aus der Gruppe: erstes Lager (31), zweites Lager (32), Gewindespindel (24) aufgenommen sind und der im dritten T-Schenkel (63) eine quer zur Profilachse (3) ausgerichtete Querausnehmung (26) zur Aufnahme der Spindelmutter (12) aufweist.
Linearsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsstange (6) benachbart zu einem freien Endbereich eines ersten U-Schenkels (33) des Profilteils (2) angeordnet ist und dass die zweite Führungsstange (7) benachbart zu einem freien Endbereich eines zweiten U-Schenkels (34) des Profilteils (2) angeordnet ist.
Linearsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (2) von einer parallel zur Profilachse (3) ausgerichteten Längsbohrung durchsetzt ist, in der eine Gewindestange (21, 22) aufgenommen ist, die mit einem ersten Gewindeabschnitt über die erste Stirnfläche (10) und die erste Koppelplatte (4) abragt und die mit einem zweiten Gewindeabschnitt über die zweite Stirnfläche (11) und die zweite Koppelplatte (5) abragt, wobei auf den ersten Gewindeabschnitt eine Sicherungsmutter (17) aufgestockt ist und wobei der zweite Gewindeabschnitt in ein Motorgehäuse (29) eines Elektromotors (9) eingeschraubt ist, das mit einer Stirnfläche (18) an einer Außenseite (15) der zweiten Koppelplatte (5) anliegt.
Linearantriebssystems (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (25) des Elektromotors (9) parallel zur Profilachse (3) ausgerichtet ist und mit einer Gewindespindel (24) gekoppelt ist, die parallel zur Profilachse (3) ausgerichtet ist und die in das Innengewinde (2 40) der Spindelmutter (12) eingreift.
Linearsystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (24) an einem dem Elektromotor (9) abgewandten Endbereich drehbeweglich in der ersten Koppelplatte (4) oder an einer angrenzend an die erste Koppelplatte (4) angebrachten Endplatte (16) gelagert ist.