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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe für einen Linearaktuator, einen Baugruppen-Verbund aufweisend zumindest zwei solcher Baugruppen und einen Linearaktuator aufweisend einen Motor und zumindest eine solche Baugruppe oder zumindest einen solchen Baugruppen-Verbund. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur linearen Verschiebung einer Spindel.
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Stand der Technik
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Verschiedene Typen von Linearaktuatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Beispielsweise werden diese in einer Gestalt angeboten, bei der der Rotor eines Servomotors gleichzeitig als eine Spindelmutter ausgebildet ist und um eine axial verschiebbare Spindel rotiert. Diese Art von Linearaktuator ist häufig äußerst kompliziert im Aufbau. Entsprechend ist auch die Herstellung und Wartung solcher Linearaktuatoren vergleichsweise aufwändig. Außerdem ist durch die integrierte Bauweise eine Anpassung des Spindelhubs nur mit großem Aufwand möglich und erfordert jeweils einen auf die Spindelkonfiguration angepassten Entwurf des jeweiligen Linearaktuators. Nachträgliche Änderungen des Spindelhubs oder anderen Parameter, wie der Spindelsteigung, erfordern dabei typischerweise eine komplette Neuanfertigung des Aktuators. Reparaturen der Spindel gestalten sich außerdem als teuer und aufwändig, da dazu der komplette Linearaktuator zerlegt werden muss.
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Die Baulänge solcher Linearaktuatoren wird durch den Hub beeinflusst. Dadurch wird schon bei vergleichsweise kleinen Hublängen, ab beispielsweise 100 mm, die Baulängen relativ groß. Zusätzliche Motoroptionen, wie etwa Motorbremsen, werden zur Baulänge addiert und verlängern den Aktuator entsprechend.
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Vorbekannte Linearaktuatoren werden auch in einer Gestalt angeboten, bei der eine Spindel mittels eines aufgesetzten Servomotors rotiert wird und dadurch die gegen Rotation gesicherte Spindelmutter axial entlang der Spindel verschoben wird. Die Spindelmutter ist dabei mit einem zylindrischen Rohr verbunden, welches als Kolbenrohr um die Spindel herum angeordnet sein kann, und das den Hub erzeugt. Diese Variante nimmt allerdings oftmals viel Raum in Anspruch, da eine Vergrößerung des Hubs den gesamten Linearaktuator in der Größe verlängert. Auch bei dieser Variante kann die Spindelkonfiguration typischerweise nicht nachträglich verändert werden und die Wartung des Linearaktuators ist ebenfalls vergleichsweise aufwändig.
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Allen diesen Linearaktuatoren ist neben dem komplizierten Aufbau gemein, dass die Eigenschaften des Linearaktuators wie etwa Hublänge und Spindelsteigung durch die anfängliche Wahl festgelegt sind und sich nachträglich nicht mehr ohne Weiteres ändern lassen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere Mittel anzugeben, die es ermöglichen, auch für vergleichsweise große Verstellwege präzise einstellbare und kompakt bauende Linearaktuatoren bereitzustellen, die zudem einfach herzustellen und zu warten sowie vor allem an neue Einsatzbedingungen leicht anpassbar sind.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass eine Baugruppe, insbesondere für einen Linearaktuator, die Baugruppe aufweisend eine Spindel und eine mit der Spindel gekoppelte Spindelmutter, wobei die Spindelmutter eine antreibbare Abtriebsstruktur aufweist und/oder mit einer antreibbaren Abtriebsstruktur der Baugruppe in Wirkverbindung steht, wobei zum linearen Verschieben der Spindel eine Rotationsbewegung der Spindelmutter um eine erste Drehachse durch eine Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur um eine zweite Drehachse bewirkbar ist, vorgeschlagen wird.
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Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine besonders flexible und im Aufbau einfache Baugruppe möglich ist, indem eine Abtriebsstruktur vorgesehen wird, wodurch auch herkömmliche Spindeln samt jeweils zugehöriger Spindelmutter leicht und mit allenfalls geringfügigen Anpassungen in Bezug auf die Abtriebsstruktur in der Baugruppe einsetzbar sind.
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Dadurch kann auf bestehende und erprobte Komponenten zurückgegriffen werden. Gleichzeitig ist die Herstellung und die Wartung der Baugruppe besonders einfach möglich, da sich die Spindel samt Spindelmutter leicht entnehmen sowie reinigen und/oder austauschen lässt.
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Gleichzeitig ermöglicht die vorgeschlagene Baugruppe einen vergleichsweise großen Verstellweg, also Hub. Dabei lässt sich die Verschiebung der Spindel über die präzise kontrollierbare Rotation der Abtriebsstruktur entlang des gesamten Verstellwegs äußerst präzise einstellen. Außerdem ist der vorgeschlagene Aufbau äußerst kompakt ausführbar.
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Auf diese Weise können mit Linearaktuatoren, die mit der vorgeschlagenen Baugruppe ausgestattetet sind, große Hübe mit einer präzisen Einstellmöglichkeit des Verstellwegs bereitgestellt werden. Da der Aufbau grundsätzlich mit relativ wenigen Teilen auskommt, ist dessen Wartung vergleichsweise einfach und die Baugruppe kann kompakt gestaltet sein.
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Bei der vorgeschlagenen Baugruppe kann die Spindel und die Spindelmutter vorteilhafterweise besonders leicht austauschbar sein. Dadurch kann die Baugruppe universell einsetzbar sein und ist durch unterschiedliche Spindelkonfigurationen auf unterschiedliche Einsatzbedingungen leicht anpassbar. Gleichermaßen ist auch ein Austausch der Spindel leicht möglich. Dies macht die vorgeschlagene Baugruppe besonders wirtschaftlich einsetzbar.
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Ein größerer Hub ist dabei durch den Einsatz einer längeren Spindel besonders einfach realisierbar. Die übrigen Abmessungen der Baugruppe können dabei vorteilhafterweise unverändert bleiben. Dadurch ist der Hub auch bei bestehenden Installationen variabel anpassbar.
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Besonders vorteilhaft ist die Baugruppe überall dort einsetzbar, wo es auf eine genaue lineare Positionierung von Komponenten, eine besonders kompakte Bauweise, hohe Schubkräfte und/oder hohe Verfahrgeschwindigkeiten der Spindel ankommt. Beispielsweise lässt sich die Baugruppe für Spritzgießwerkzeuge und/oder in Linearaktuatoren für Spritzgießwerkzeuge besonders vorteilhaft verwenden. Auch zum Ausführen einer linearen Bewegung einer Komponente in einer Werkzeugmaschine eignet sich die vorgeschlagene Baugruppe besonders vorteilhaft.
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Die Baugruppe ist daher bevorzugt in einem Linearaktuator einsetzbar, also insbesondere in Kombination mit einem Motor, wie einem Servomotor. Dabei kann die Baugruppe vorteilhafterweise auch bei bestehenden Linearaktuatoren leicht nachrüstbar sein. Dadurch können auch bestehende Linearaktuatoren von den Vorteilen der Erfindung profitieren und dadurch wirtschaftlicher betrieben werden.
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Die Baugruppe ist auch bevorzugt in einem Plattensystem, etwa für ein Spritzgießwerkzeug und/oder eine Presse, vorsehbar. Ein Plattensystem, wie es weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, kann etwa ein Gehäuse einsparen und/oder es sind dadurch besonders einfach und zuverlässig mehrere Baugruppen miteinander koppelbar.
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Die Abtriebsstruktur ist vorteilhafterweise von der Baugruppe aufgewiesen, insbesondere wenn die Abtriebsstruktur (was vorzugsweise der Fall ist) als separates Teil ausgebildet ist und/oder mit der Spindelmutter in Wirkverbindung steht.
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Es ist offensichtlich, dass vorteilhafterweise mit besagter Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur besagte Rotationsbewegung der Spindelmutter einhergeht.
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Die lineare Verschiebung der Spindel ist beispielsweise eine Verschiebung entlang einer Richtung parallel zur ersten Drehachse. Vorzugsweise ist die erste Drehachse identisch zu einer Mittelachse der Spindel.
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Der maximale Verstellweg ist dabei beispielsweise durch die Länge der Spindel entlang der Verschieberichtung ganz oder zumindest teilweise bestimmt. Beispielsweise hat die Spindel eine Länge von zwischen 100 mm und 1000 mm.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Abtriebsstruktur ein Hohlrad, ein Zahnrad und/oder ein Schneckenrad, wobei vorzugsweise (a) die Abtriebsstruktur ferner zumindest ein, insbesondere konzentrisch zu dem Schneckenrad angeordnetes und/oder einstückig mit dem Schneckenrad ausgebildetes, Haltemittel, wie einen Aufnahmeflansch, aufweist, an welchem Haltemittel das Schneckenrad, insbesondere mittels zumindest eines Gewinderings, befestigt ist und/oder mit welchem Haltemittel das Schneckenrad verdrehsicher gekoppelt ist und/oder (b) das Schneckenrad eine Schrägverzahnung aufweist, aufweist und/oder ist und die Spindelmutter mit dieser Abtriebsstruktur in Wirkverbindung steht und/oder dass zumindest ein Lagerelement zum Lagern der Abtriebsstruktur vorgesehen ist.
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Dabei ist die Abtriebsstruktur vorteilhafterweise als zumindest ein separates Teil ausgebildet. Dadurch ist die in dieses Teil eingesetzte Spindelmutter leicht austauschbar, etwa bei einer verschleißbedingten Abnutzung.
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Vorzugsweise weist die Abtriebsstruktur, insbesondere in Form eines Hohlrads, ein Schrägkugellager auf. Das Schrägkugellager kann beispielsweise die Abtriebsstruktur relativ zu einem Bezugselement, wie etwa einem Gehäuse eines Linearaktuators, in dem die Baugruppe verbaut sein kann, auf Position halten.
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Wenn die Abtriebsstruktur als Zahnrad ausgebildet ist, weist die Verzahnung des Zahnrads vorteilhafterweise eine erste Anzahl von Zähnen auf.
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Wenn die Abtriebsstruktur als Schneckenrad mit einer Schrägverzahnung ausgebildet ist, weist die Verzahnung des Schneckenrads vorteilhafterweise eine zweite Anzahl von Zähnen auf.
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In einer Ausführungsform ist die Abtriebsstruktur mehrteilig ausgebildet. In diesem Fall kann beispielsweise das Schneckenrad als ein Teil an dem Haltemittel als weiteres Teil lösbar befestigt sein. Indem das Haltemittel als separates Bauteil vorgesehen ist, ist es vorteilhaft möglich, für die unterschiedlichen Teile verschiedene Materialien einzusetzen, beispielsweise kann das Haltemittel aus Stahl und das Schneckenrad aus Bronze sein.
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Die Spindelmutter ist vorzugsweise zumindest teilweisen innerhalb des Haltemittels aufgenommen. Beispielsweise weist das Haltemittel eine Bohrung auf. Dadurch ist die Spindelmutter zuverlässig innerhalb des Haltemittels aufnehmbar. In einer Ausführungsform ist das Haltemittel dazu zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.
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Das Haltemittel hat vorteilhafterweise eine Haupterstreckung entlang der zweiten Drehachse.
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Alternativ kann die Abtriebsstruktur vorteilhafter Weise auch einteilig ausgebildet sein.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Spindelmutter, insbesondere entlang der ersten Drehachse, zumindest abschnittsweise und/oder zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, innerhalb der Abtriebsstruktur aufgenommen und/oder angeordnet ist.
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Dadurch ist eine besonders kompakte Bauform der Baugruppe möglich. Gleichzeitig ist es vorteilhaft möglich, dass dadurch die Spindelmutter an einer festen axialen Position gehalten ist. Beispielsweise ist durch die Abtriebsstruktur eine Schulter ausgebildet oder bereitgestellt, an welcher die Spindelmutter anliegt. Durch die Schulter kann damit besonders einfach und zuverlässig die Bewegbarkeit der Spindelmutter entlang zumindest einer axialen Richtung beschränkt sein.
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Beispielsweise kann die Abtriebsstruktur eine, vorzugweise axial und/oder zur zweiten Drehachse konzentrisch verlaufende, Bohrung aufweisen. In dieser Bohrung kann die Spindelmutter aufgenommen sein.
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Vorzugsweise hat die Abtriebsstruktur einen hohlzylinderförmigen Grundkörper (insbesondere mit einer Haupterstreckung entlang der ersten und/oder zweiten Drehachse). Innerhalb dieses Grundkörpers kann die Spindelmutter vorteilhafterweise ganz oder teilweise aufgenommen sein. Der Grundkörper kann vorteilhafterweise ein separates Teil (etwa das oben erwähnte Haltemittel) einer mehrteilig ausgebildeten Abtriebsstruktur sein.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Spindelmutter konzentrisch zu der Abtriebsstruktur angeordnet ist und/oder die Spindelmutter einstückig mit der Abtriebsstruktur ausgebildet ist.
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Die Spindelmutter ist dabei vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise und/oder zumindest bereichsweise von der Abtriebsstruktur umgeben.
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In einer Ausführungsform ist die Abtriebsstruktur mit der Spindelmutter zerstörungsfrei nicht lösbar verbunden, insbesondere sind die Abtriebsstruktur und die Spindelmutter miteinander verklebt und/oder verschweißt.
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Bei einer einstückigen Ausbildung von Spindelmutter und Abtriebsstruktur ist es vorteilhaft, dass beide aus demselben Material hergestellt sind. Dadurch kann die Spindelmutter und die Abtriebsstruktur in besonders einfacher Weise gemeinsam als ein Teil hergestellt und/oder vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine besonders günstige Herstellung und widerstandsfähige Ausführung der Baugruppe.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Spindelmutter, insbesondere mittels einer Passfeder, verdrehsicher mit der Abtriebsstruktur gekoppelt ist, wobei vorzugsweise die Passfeder von der Spindelmutter bereitgestellt ist und/oder innerhalb einer von der Abtriebsstruktur bereitgestellten Nut zumindest teilweise aufgenommen ist.
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Alternativ kann die Passfeder auch von der Abtriebsstruktur bereitgestellt und/oder innerhalb einer von der Spindelmutter bereitgestellten Nut zumindest teilweise aufgenommen sein.
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Das heißt, mittels der Passfeder ist die Spindelmutter gegen eine Rotationsbewegung relativ zu der Abtriebsstruktur sicherbar.
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Durch die Passfeder ist eine besonders einfache und dennoch sichere Kopplung der beiden Komponenten möglich. Auf diese Weise kann besonders einfach realisiert sein, dass durch eine Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur eine Rotationsbewegung der Spindelmutter bewirkbar ist.
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Dabei sind die Spindelmutter und die Abtriebsstruktur vorzugsweise zwei separate Teile.
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Durch die Nut kann die Spindelmutter leicht in die Abtriebsstruktur einsetzbar sein und aus ihr entnehmbar sein.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Abtriebsstruktur eine, insbesondere zumindest abschnittsweise und/oder zumindest bereichsweise, Verzahnung, insbesondere Schrägverzahnung, der Spindelmutter ist, wobei die Verzahnung vorzugsweise entlang einer Umfangsrichtung der Spindelmutter senkrecht zur ersten Drehachse und/oder auf einer äußeren Oberfläche der Spindelmutter verläuft.
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Indem auf der Spindelmutter eine Verzahnung ausgebildet ist, ist besonders einfach eine antreibbare Abtriebsstruktur bereitstellbar. Außerdem ist die Herstellung kostengünstig möglich und es werden weniger Teile benötigt. Dadurch ist der Aufbau und die Wartung der Baugruppe günstiger und einfacher möglich.
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Eine solche Verzahnung kann dabei eine separate Abtriebsstruktur in Form eines separaten Zahnrades ersetzen. Eine Schrägverzahnung kann dabei eine separate Abtriebsstruktur in Form eines separaten Schneckenrades ersetzen. Dadurch wird die Baugruppe jeweils kompakter.
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Die Verzahnung weist vorteilhafterweise eine dritte Anzahl von Zähnen auf.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Baugruppe eine, insbesondere um eine dritte Drehachse drehbare, Antriebsstruktur aufweist, welche mit der Abtriebsstruktur zusammenwirkt, insbesondere derart zusammenwirkt, dass durch eine Rotationsbewegung der Antriebsstruktur um die dritte Drehachse die Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur um die zweite Drehachse und/oder die Rotationsbewegung der Spindelmutter um die erste Drehachse bewirkbar ist.
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Damit kann die Antriebsstruktur vorteilhafterweise mit der als separates Teil oder einstückig mit der Spindelmutter ausgebildeten Abtriebsstruktur zusammenwirken. Gleichermaßen kann die Antriebsstruktur vorteilhafterweise mit der von der Spindelmutter aufgewiesenen Abtriebsstruktur zusammenwirken.
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Die Antriebsstruktur ist vorteilhafterweise von einem Motor (etwa eines Linearaktuators) angetrieben oder antreibbar.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebsstruktur eine Schneckenwelle, wobei vorzugsweise die axiale Erstreckungsrichtung der Schneckenwelle senkrecht zur axialen Erstreckungsrichtung der Spindel verläuft, ein Zahnrad und/oder ein Hohlrad aufweist und/oder ist und/oder mit einem Motor, insbesondere einem Elektromotor und/oder einem Servomotor, gekoppelt oder koppelbar ist.
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Vorteilhafterweise weist die Schneckenwelle dabei zumindest abschnittsweise eine, insbesondere schraubenförmige, Windung auf. Die Windung ist dabei vorteilhafterweise als außenumfängliche Struktur vorgesehen. Beispielsweise kann die Schneckenwelle einteilig oder mehrteilig sein. So kann beispielsweise die Schneckenwelle eine, insbesondere zylinderförmige, Welle mit einer darauf aufgesetzten Schnecke sein.
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Eine als Schneckenwelle ausgebildete Antriebsstruktur ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Abtriebsstruktur als Schneckenrad und/oder als auf der Spindelmutter vorgesehene Schrägverzahnung ausgebildet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind daher die Antriebsstruktur als Schneckenwelle und die Abtriebsstruktur als Schneckenrad (insbesondere mit Schrägverzahnung) und/oder als auf der Spindelmutter vorgesehene Schrägverzahnung ausgebildet.
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Eine als Zahnrad ausgebildete Antriebsstruktur ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Abtriebsstruktur als Zahnrad und/oder als auf der Spindelmutter vorgesehene Verzahnung ausgebildet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind daher die Antriebsstruktur als Zahnrad und die Abtriebsstruktur als Zahnrad und/oder als auf der Spindelmutter vorgesehene Verzahnung ausgebildet.
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Eine als Zahnrad ausgebildete Antriebsstruktur weist vorteilhafterweise eine vierte Anzahl von Zähnen auf.
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Indem die Schneckenwelle senkrecht zur Verschieberichtung / axialen Erstreckungsrichtung der Spindel verläuft, kann die Baugruppe besonders vorteilhaft und platzsparend quer zur Antriebsrichtung eingebaut werden. Auch ist es damit vorteilhaft möglich, mehrere Linearaktuatoren miteinander zu koppeln. Somit können vorteilhafterweise mit nur einem Motor mehrere Linearaktuatoren angetrieben werden, worauf später noch im Detail eingegangen wird.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebsstruktur und die Abtriebsstruktur derart zueinander ausgerichtet und/oder derart ausgebildet sind, dass eine Verzahnung und/oder eine, insbesondere schraubenförmige, Windung der Antriebsstruktur und eine Verzahnung und/oder eine, insbesondere schraubenförmige, Windung der Abtriebsstruktur ineinandergreifen.
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Dazu weisen vorteilhafterweise die Antriebsstruktur und die Abtriebsstruktur jeweils eine Verzahnung auf. Alternativ kann die Antriebsstruktur eine Windung (wie etwa eine schraubenförmige Windung) und die Abtriebsstruktur eine Verzahnung (etwa eine Schrägverzahnung) aufweisen.
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Beispielsweise greift (im Falle jeweils eines Zahnrades als Antriebsstruktur und Abtriebsstruktur) die Verzahnung des Zahnrades der Antriebsstruktur in die Verzahnung des Zahnrades der Abtriebsstruktur.
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In einer Ausführungsform wirkt die Schneckenwelle (als Antriebsstruktur) mit dem Schneckenrad (als Abtriebsstruktur) zusammen.
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Beispielsweise greift (im Falle einer Schneckenwelle als Antriebsstruktur und eines Schneckenrades als Abtriebsstruktur) die Verzahnung des Schneckenrades der Abtriebsstruktur in die Windung der Schneckenwelle der Antriebsstruktur.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass zwischen der Abtriebsstruktur und der Antriebsstruktur eine Übersetzung vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise sind dazu Abtriebsstruktur und Antriebsstruktur beide als Zahnräder (oder die Antriebsstruktur als Zahnrad und die Abtriebsstruktur als Verzahnung der Spindelmutter) ausgebildet und die erste und/oder dritte Anzahl von Zähnen ist unterschiedlich zu der vierten Anzahl von Zähnen gewählt. Damit ist eine Übersetzung besonders einfach realisierbar. Dabei ist das Übersetzungsverhältnis das Verhältnis aus der ersten oder dritten Anzahl von Zähnen und der vierten Anzahl von Zähnen.
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Die Übersetzung kann vorteilhafterweise durch das Einbeziehen weiterer von der Baugruppe aufgewiesenen Bauteile realisiert sein.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Spindel eine Kugelgewindespindel oder eine Rollengewindespindel ist und/oder die Baugruppe eine Spindelabdeckung aufweist.
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Durch eine Kugelgewindespindel oder eine Rollengewindespindel kann besonders vorteilhaft eine hohe Verfahrgeschwindigkeit bei gleichzeitig hohen Schubkräften und einem hohen Wirkungsgrad erreicht werden.
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Beispielsweise kann die Spindel zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand verschiebbar sein. Die Spindelabdeckung kann beispielsweise zur Aufnahme zumindest eines Abschnitts der Spindel dienen. Dadurch kann auch im ganz oder teilweise eingefahrenen Zustand der Spindel die Spindel sicher vor äußeren Einflüssen geschützt sein.
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Optional kann die Baugruppe auch zumindest ein Dichtelement, insbesondere in Form zumindest eines Dichtrings aufweisen.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass (i) die Rotationsbewegung der Spindelmutter um die erste Drehachse eine Rotationsbewegung ist, während der die Spindelmutter entlang der ersten Drehachse ortsfest ist, (ii) die Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur um die zweite Drehachse eine Rotationsbewegung ist, während der die Abtriebsstruktur entlang der zweiten Drehachse ortsfest ist und/oder (iii) die Rotationsbewegung der Antriebsstruktur um die dritte Drehachse eine Rotationsbewegung ist, während der die Antriebsstruktur entlang der dritten Drehachse ortsfest ist.
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Indem das jeweilige Element ortsfest entlang der jeweiligen Drehachse ist, ist eine besonders kompakte Bauweise möglich. Trotz der ortsfesten Position entlang der jeweiligen Drehachse kann das jeweilige Element natürlich eine Rotation um die Drehachse ausführen. Beispielsweise findet aber keine Verschiebung des Elements (etwa entlang der jeweiligen Drehachse) statt.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass durch die Rotationsbewegung der Spindelmutter um die erste Drehachse eine lineare Verschiebung der Spindel bewirkbar ist und/oder die lineare Verschiebung der Spindel eine Bewegung der Spindel entlang der ersten Drehachse ist.
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Dementsprechend wirken Spindel und Spindelmutter vorteilhafterweise und in an sich bekannter Art und Weise zusammen.
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Dabei ist bevorzugt, dass, wenn die Spindelmutter eine Rotationsbewegung um die erste Drehachse in eine erste Drehrichtung durchführt, die Spindel, insbesondere entlang der ersten Drehachse, in eine erste axiale Richtung verschoben wird und/oder wenn die Spindelmutter eine Rotationsbewegung um die erste Drehachse in eine (zur ersten Drehrichtung gegenläufige) zweite Drehrichtung durchführt, die Spindel, insbesondere entlang der ersten Drehachse, in eine (zur ersten axialen Richtung entgegengerichtete) zweite axiale Richtung verschoben wird. Eine axiale Richtung ist dabei insbesondere auf eine Richtung parallel zur Mittelachse der Spindel bezogen.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass (i) die erste Drehachse und die zweite Drehachse identisch sind (ii) die erste Drehachse und/oder die zweite Drehachse parallel und beabstandet zu der dritten Drehachse verläuft oder verlaufen und/oder (iii) die erste Drehachse und/oder die zweite Drehachse senkrecht zu der dritten Drehachse verläuft oder verlaufen.
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Insbesondere wenn die Spindelmutter koaxial zu der Abtriebsstruktur angeordnet ist (insbesondere innerhalb der Abtriebsstruktur), fallen vorteilhafterweise die erste Drehachse und die zweite Drehachse zusammen, sind also identisch.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Spindelmutter mittels eines Gewinderings, insbesondere relativ zu der antreibbaren Abtriebsstruktur, axial in Position gehalten ist, wobei vorzugsweise der Gewindering die axiale Verschiebbarkeit der Spindelmutter, insbesondere entlang zumindest einer axialen Richtung, einschränkt und/oder der Gewindering in die antreibbare Abtriebsstruktur eingeschraubt oder einschraubbar ist.
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Vorteilhafterweise kann so auch durch einfaches Lösen und Entfernen des Gewinderings die Spindel und die Spindelmutter von den übrigen Teilen der Baugruppe lösbar sein. Somit kann die Spindel und die Spindelmutter beispielsweise zum Zwecke der Schmierung besonders einfach aus- und wieder einbaubar sein. Dies erleichtert die Wartung der gesamten Baugruppe.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Baugruppen-Verbund, aufweisend zumindest zwei Baugruppen, wobei jede der Baugruppen jeweils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist, wobei vorzugsweise (i) die Antriebsstrukturen der einzelnen Baugruppen durch eine, vorzugsweise um die dritte Drehachse drehbare, gemeinsame Antriebsstruktur realisiert ist, (ii) die Antriebsstrukturen der einzelnen Baugruppen über ein mit den einzelnen Antriebsstrukturen gekoppeltes gemeinsames Mittel in eine Rotationsbewegung versetzbar sind und/oder (iii) die Antriebsstrukturen der einzelnen Baugruppen miteinander gekoppelt sind, insbesondere jede Antriebsstruktur einer Baugruppe mit einer weiteren Antriebsstruktur zumindest einer anderen Baugruppe gekoppelt ist, und wobei vorzugsweise durch das Versetzen zumindest eine der Antriebsstrukturen in eine Rotationsbewegung die übrigen Antriebsstrukturen ebenfalls in eine Rotationsbewegung versetzbar sind, vorgeschlagen wird.
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So sind vorteilhafterweise mit nur einem Motor die Spindeln der mehreren Baugruppen des Baugruppen-Verbunds, vorzugsweise synchron, verschiebbar.
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Damit sind vorteilhafterweise, etwa in einem Spritzgießwerkzeug, mehrere Schieber mit nur einem Motor bewegbar.
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Alle Vorteile, die in Bezug auf die Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, gelten entsprechend auch für den Baugruppen-Verbund gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, soweit sich aus dem Zusammenhang nichts Gegenteiliges ergibt. Daher kann vorliegend auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
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Als gemeinsame Antriebsstruktur kommt vorteilhaft jede der in Bezug auf die Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebene Antriebsstruktur in Frage. Beispielsweise kann die gemeinsame Antriebsstruktur ein Zahnrad oder ein Schneckenrad darstellen. Vorteilhafterweise ist die gemeinsame Antriebsstruktur mittig zwischen den Spindeln der Baugruppen vorgesehen. Dadurch kann die gemeinsam genutzte Antriebsstruktur besonders einfach zwei oder mehr als zwei Baugruppen dienen.
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Wenn ein gemeinsames Mittel vorgesehen ist, können vorteilhaft identische Baugruppen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung mit jeweils eigener Antriebsstruktur eingesetzt werden. Der koppelbare Motor kann dabei dann beispielsweise mit dem gemeinsamen Mittel gekoppelt werden, welches wiederum mit den einzelnen Antriebsstrukturen der Baugruppen gekoppelt ist.
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Die Antriebsstrukturen der einzelnen Baugruppen können jeweils paarweise miteinander gekoppelt sein, beispielsweise mit jeweils koppelnden Zahnrädern.
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Vorteilhafterweise ist bei der Kopplung der Antriebsstrukturen miteinander nur eine der Antriebsstrukturen unmittelbar mit dem Motor gekoppelt (etwa mittels einer Motorwelle).
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Beispielsweise ist es vorteilhaft möglich, mehrere Baugruppen entlang der dritten Drehachse zu positionieren. Vorzugsweise sind dann benachbarte Baugruppen mit jeweils zumindest einem Mittel miteinander gekoppelt. Dadurch kann die Rotationsbewegung der Antriebsstruktur der einen Baugruppe auf eine Antriebsstruktur jeweils zumindest einer benachbarten Baugruppe übertragbar sein. So muss nur die Antriebsstruktur einer der Baugruppen mit dem Motor unmittelbar gekoppelt sein. Beispielsweise sind zumindest zwei der Baugruppen (insbesondere die Antriebsstrukturen der zumindest zwei Baugruppen) mittels einer Verbindungswelle miteinander gekoppelt (vorzugsweise ist jede Baugruppe mit jeweils zumindest einer anderen Baugruppe mittels einer Verbindungswelle gekoppelt). Beispielsweise kann eine entsprechende Verbindungswelle als Gelenkwelle ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise sind alle Baugruppen des Baugruppen-Verbunds identisch ausgeführt.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Baugruppen zumindest bereichsweise innerhalb einer, vorzugsweise plattenförmigen, Trägereinheit, insbesondere innerhalb eines Plattensystems, vorzugsweise eines Spritzgießwerkzeugs oder einer Presse, angeordnet sind und/oder die Baugruppen, vorzugsweise symmetrisch, um die dritte Drehachse der gemeinsamen Antriebsstruktur herum angeordnet sind.
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Beispielsweise kann die Trägereinheit mehrere (etwa zwei oder mehr als zwei) Platten aufweisen, die miteinander verbindbar sind, etwa mittels Schrauben. Die Trägereinheit kann dann die Baugruppen aufnehmen, insbesondere diese zumindest bereichsweise umschließen. Durch die Trägereinheit können die Baugruppen zudem in Position gehalten werden.
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Dadurch kann vorteilhafterweise aufgrund der Trägereinheit ein Gehäuse entbehrlich sein.
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Vorteilhafterweise kann eine solche Trägereinheit auch im Zusammenhang mit einer einzelnen Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein. Dann ist also beispielswiese eine entsprechende Baugruppe zumindest bereichsweise innerhalb einer Trägereinheit angeordnet. Diese kann optional, wie oben beschrieben, ausgebildet sein.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Linearaktuator aufweisend einen Motor, insbesondere einen Elektromotor und/oder einen Servomotor, und zumindest eine Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder zumindest einen Baugruppen-Verbund gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei vorzugsweise (i) der Motor (a) mit der Antriebsstruktur der Baugruppe, (b) mit der gemeinsamen Antriebsstruktur und/oder dem gemeinsamen Mittel des Baugruppen-Verbunds und/oder (c) mit zumindest einer Antriebsstruktur zumindest einer Baugruppe des Baugruppen-Verbunds, insbesondere über eine Antriebswelle des Motors, gekoppelt ist, (ii) der Motor die Antriebsstruktur, die gemeinsame Antriebsstruktur und/oder das gemeinsame Mittel bereitstellt, (iii) zwischen einerseits der Antriebswelle des Motors und andererseits der Antriebsstruktur, der gemeinsamen Antriebsstruktur und/oder dem gemeinsamen Mittel eine Kupplung vorgesehen ist und/oder (iv) der Motor zur Wärmeisolierung beabstandet zu der Baugruppe und/oder dem Baugruppen-Verbund angeordnet ist, vorgeschlagen wird.
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Alle Vorteile, die in Bezug auf die Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und in Bezug auf den Baugruppen-Verbund gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, gelten entsprechend auch für den Linearaktuator gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, soweit sich aus dem Zusammenhang nichts Gegenteiliges ergibt. Daher kann vorliegend auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
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Beispielsweise ist bei dem vorgeschlagenen Linearaktuator der Motor erstmalig und ohne weitere große konstruktiven Anpassungen in besonders einfacher Weise von der Baugruppe bzw. dem Baugruppen-Verbund entfernt positionierbar, insbesondere wenn als Antriebsstruktur eine Schneckenwelle vorgesehen ist. Dadurch ist der Wärmeeintrag in den Motor in besonders einfacher Weise reduzierbar. Denn der Motor kann auf einfache Weise entfernt von Wärmequellen positionierbar sein, welche Wärmequellen sich typischerweise im Bereich der Spindelmutter und/oder der Spindel befinden.
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Beispielsweise kann der Motor 300 mm oder mehr als 300 mm beabstandet zu der Baugruppe bzw. dem Baugruppen-Verbund angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist die Kupplung dann „zwischen“ der Antriebswelle des Motors und der Antriebsstruktur (oder den anderen Varianten) vorgesehen, wenn die Kupplung in Kraft- und/oder Drehmomentübertragungsrichtung zwischen der Antriebswelle des Motors und der Antriebsstruktur (oder den anderen Varianten) vorgesehen ist.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Linearaktuator zumindest ein Gehäuse aufweist, wobei vorzugsweise die Antriebsstruktur und/oder die Abtriebsstruktur einer jeden Baugruppe des Linearaktuators (i) an dem Gehäuse befestigt ist oder sind und/oder (ii) zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist oder sind.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse mehrteilig ausgeführt. Alternativ ist es vorteilhaft möglich, dass das Gehäuse einteilig ausgeführt ist. Dadurch kann die Anzahl der Bauteile reduziert werden.
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Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Spindelmutter einer jeden Baugruppe mittels des Gewinderings relativ zu dem Gehäuse axial in Position gehalten ist.
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Die Position der Spindelmutter kann dabei eine relativ zu dem Gehäuse fixe Position, insbesondere entlang der ersten Drehachse, sein.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur linearen Verschiebung zumindest einer Spindel, insbesondere mittels einer Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, mittels eines Baugruppen-Verbunds gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder mittels eines Linearaktuators gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, das Verfahren aufweisend: Versetzen einer mit der Spindel gekoppelten Spindelmutter in eine, insbesondere ortsfeste und/oder um eine erste Drehachse verlaufende, Rotationsbewegung, indem eine mit der Spindelmutter in Wirkverbindung stehende und/oder von ihr aufgewiesenen antreibbaren Abtriebsstruktur, insbesondere mittels einer Antriebsstruktur und/oder einer gemeinsamen Antriebsstruktur, angetrieben wird, wobei vorzugsweise (i) die Abtriebsstruktur in eine, insbesondere ortsfeste und/oder um eine zweite Drehachse verlaufende, Rotationsbewegung versetzt wird und/oder (ii) die Spindelmutter und die Abtriebsstruktur mit gleicher Winkelgeschwindigkeit und/oder um eine gemeinsame Drehachse rotiert werden, vorgeschlagen wird.
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Alle Vorteile, die in Bezug auf die Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, in Bezug auf den Baugruppen-Verbund gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und in Bezug auf den Linearaktuator gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, gelten entsprechend auch für das Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, soweit sich aus dem Zusammenhang nichts Gegenteiliges ergibt. Daher kann vorliegend auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
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Vorteilhafterweise wird infolge der Rotationsbewegung der Spindelmutter die jeweilige Spindel der Baugruppe linear verschoben.
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Alle Merkmale, die in Bezug auf die Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und deren Komponenten, in Bezug auf den Baugruppen-Verbund gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und dessen Komponenten und in Bezug auf den Linearaktuator gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung und dessen Komponenten beschrieben worden sind, können auch bei der/dem im Verfahren eingesetzten Baugruppe, Baugruppen-Verbund und/oder Linearaktuator und den jeweiligen Komponenten vorgesehen sein, einzeln und in beliebiger Kombination, soweit sich aus dem Zusammenhang nichts Gegenteiliges ergibt. Insbesondere können die Spindelmutter, die Abtriebsstruktur und die Antriebsstruktur jeweils wie oben ausgeführt ausgebildet und/oder relativ zueinander angeordnet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1a eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer ersten Ausführungsform;
- 1b eine schematische perspektivische Schnittansicht des Linearaktuators aus 1a;
- 2a eine schematische perspektivische Schnittansicht der bei dem Linearaktuator der 1a eingesetzten Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
- 2b eine schematische perspektivische Ansicht der Baugruppe aus 2a;
- 2c eine schematische perspektivische Ansicht der Baugruppe aus 2a mit teilweise voneinander gelösten Teilen;
- 3a eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform;
- 3b eine Detailansicht der Antriebsstruktur und der Abtriebsstruktur des Linearaktuators aus 3a;
- 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer dritten Ausführungsform;
- 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer vierten Ausführungsform; und
- 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators 1 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer ersten Ausführungsform. 1b zeigt eine schematische perspektivische Schnittansicht des Linearaktuators 1 aus 1a, wobei als Schnittebene eine Mittelebene des Linearaktuators 1 gewählt ist.
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Der Linearaktuator 1 weist einen Motor 3 (etwa in Form eines Servomotors) und eine Baugruppe 5 auf.
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Die Baugruppe 5 weist eine Spindel 7 (etwa in Form einer Kugelgewindespindel oder einer Rollengewindespindel) auf. Diese ist mit einer Spindelmutter 9 der Baugruppe 5 in an sich bekannter Weise gekoppelt. Wenn die Spindelmutter 9 um eine erste Drehachse D1 rotiert wird, wird die Spindel 7 linear entlang der ersten Drehachse D1 verschoben. Je nach Rotationsrichtung der Spindelmutter 9 bewegt sich die Spindel 7 in die eine Richtung oder andere Richtung entlang der ersten Drehachse D1.
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Die Baugruppe 5 weist auch eine antreibbare Abtriebsstruktur 11 auf. Vorliegend ist die Abtriebsstruktur 11 als Zahnrad ausgebildet. Die Abtriebsstruktur 11 ist mittels zweier Lagerelemente 13 gelagert.
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Die Spindelmutter 9 ist konzentrisch zur und entlang der ersten Drehachse D1 vollständig innerhalb der Abtriebsstruktur 11 angeordnet. Die Spindelmutter 9 ist mit der Abtriebsstruktur 11 mittels einer Passfeder 15 verdrehsicher gekoppelt. Wenn die Abtriebsstruktur 11 in eine Rotationsbewegung um eine zweite Drehachse D2 (die identisch mit der ersten Drehachse D1 ist) versetzt wird, ist daher eine Rotationsbewegung der Spindelmutter 9 um die erste Drehachse D1 bewirkbar. Damit stehen Spindelmutter 9 und Abtriebsstruktur 11 in Wirkverbindung miteinander.
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Die Baugruppe 5 weist außerdem eine um eine dritte Drehachse D3 drehbare Antriebsstruktur 17 auf. Die Antriebsstruktur 17 ist vorliegend ebenfalls in Form eines Zahnrades ausgebildet. Die Verzahnungen der beiden Zahnräder von Abtriebsstruktur 11 und Antriebsstruktur 17 greifen ineinander. Dadurch ist durch eine Rotationsbewegung der Antriebsstruktur 17 um die dritte Drehachse D3 eine Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur 11 (und gleichzeitig eine Rotationsbewegung der Spindelmutter 9) um die erste Drehachse D1 bewirkbar. Da die Verzahnungen der beiden Zahnräder eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweisen, ist eine Übersetzung realisiert, die durch Wahl des Verhältnisses der Anzahl von Zähnen leicht anpassbar ist. Die erste und dritte Drehachse D1 und D3 verlaufen parallel und beabstandet zueinander.
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Die Antriebsstruktur 17 ist mit einer Antriebswelle 19 des Motors 3 gekoppelt.
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Während sich die Spindelmutter 9 um die erste Drehachse D3 dreht, bleibt die Spindelmutter 9 in axialer Richtung (also entlang der ersten Drehachse D1) ortsfest. Die Spindelmutter 9 ist, um dies sicherzustellen, mittels eines Gewinderings 21 der Baugruppe 5 relativ zu der Abtriebsstruktur 11 und einem Gehäuse 23 des Linearaktuators 1 in Position gehalten. Das Gehäuse ist dabei zweiteilig ausgeführt und die beiden Teile sind miteinander verschraubt. Diese axiale Fixierung der Spindelmutter 9 wird außerdem durch eine durch die Abtriebsstruktur 11 ausgebildete Schulter 25 (in 1b liegt die Spindelmutter 9 mit ihrer rechten Seite an der Schulter 25 an) sichergestellt. Die Spindelmutter 9 lässt sich also im verbauten Zustand nicht in eine axiale Richtung parallel zur ersten Drehachse D1 verschieben.
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Wenn der Gewindering 21 gelöst wird, lässt sich die Spindel 7 samt Spindelmutter 9 aus dem Linearaktuator 1 entnehmen. So ist eine Schmierung von Spindel 7 und Spindelmutter 9 einfach und zuverlässig durchführbar.
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Die Baugruppe 5 des Linearaktuators 1 weist außerdem eine Spindelabdeckung 27 auf.
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Indem mittels der Antriebswelle 19 des Motors 3 die Antriebsstruktur 17 in eine Rotationsbewegung versetzt wird, bewirkt dies eine Rotationsbewegung der antreibbaren Abtriebsstruktur 11 und damit eine Rotationsbewegung der Spindelmutter 9. Abhängig von der Drehrichtung der Antriebswelle 19 (und damit abhängig von der Drehrichtung der Antriebsstruktur 17, der Abtriebsstruktur 11 und der Spindelmutter 9), lässt sich die Spindel 7 zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand linear verschieben. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise bei Spritzgießwerkzeugen oder in Werkzeugmaschinen eine lineare Positionierung von Komponenten besonders zuverlässig selbst bei großen Verstellwegen durchführen.
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In einer anderen Ausführungsform könnte das Zahnrad der Abtriebsstruktur 11 und die Spindelmutter 9 einstückig ausgebildet sein. In noch einer anderen Ausführungsform könnte die Spindelmutter 9 direkt auf ihrer äußeren Oberfläche eine Verzahnung aufweisen, in welcher die Verzahnung der Antriebsstruktur 17 eingreift.
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2a zeigt eine schematische perspektivische Schnittansicht der Baugruppe 5 des Linearaktuators 1 aus 1a.
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Insbesondere ist in 2a neben der Spindel 7 und der Spindelmutter 9 (einschließlich der Drehachse D1) auch die Abtriebsstruktur 11, die Passfeder 15, die Antriebsstruktur 17 (einschließlich der Drehachse D3), der Gewindering 21 und die Schulter 25 dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind in 2a aber beispielsweise das Lagerelement, und die Spindelabdeckung nicht dargestellt.
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2b zeigt die Baugruppe 5 aus 2a in einer schematischen perspektivischen Ansicht. Da die Spindelmutter 9 entlang der axialen Richtung vollständig innerhalb der Abtriebsstruktur 11 angeordnet ist (siehe 2a), ist die Spindelmutter 9 aus der in 2b gewählten Perspektive nicht sichtbar.
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2c zeigt eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Baugruppe 5 aus 2a. Hierbei ist die Spindel 7 samt Spindelmutter 9 und Gewindering 21 aus der Abtriebsstruktur 11 gelöst dargestellt. Indem der Gewindering 21 von der Abtriebsstruktur 11 gelöst wird, ist die Spindelmutter 9 samt Spindel 7 aus der Abtriebsstruktur 1 entfernbar. Dies illustriert die besonders einfache Wartungsmöglichkeit der Baugruppe 5 und damit auch die eines Linearaktuators (wie der Linearaktuator 1), der mit einer solchen Baugruppe 5 ausgestattet ist.
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Die in Bezug auf den Linearaktuator 1 beschriebene Baugruppe 5 ist dabei eine Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Baugruppe 5 ist auch in Alleinstellung mit den beschriebenen Merkmalen besonders vorteilhaft vorsehbar.
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3a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators 1 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform.
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Der Linearaktuator 1 in der zweiten Ausführungsform ist dabei ähnlich zu dem in Bezug auf die 1a und 1b beschriebenen Linearaktuator der ersten Ausführungsform. Daher sind Merkmale, die gleich sind zu dem in Bezug auf die 1a und 1b beschriebenen Linearaktuator mit gleichen Bezugszeichen versehen und es werden nachfolgend auch nur die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen beschrieben.
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3b zeigt eine Detailansicht der zusammenwirkenden Abtriebsstruktur 11 und Antriebsstruktur 17 des Linearaktuators 1 aus 3a. Die Antriebsstruktur 17 ist als Schneckenwelle ausgebildet. Die Abtriebsstruktur 11 ist vorliegend mehrteilig ausgebildet und weist neben einem Schneckenrad 28a auch ein Haltemittel 28b in Form eines Aufnahmeflansches auf. Das Schneckenrad 28a ist an dem Haltemittel 28b, insbesondere mittels eines Gewinderings 28c, befestigt. Außerdem ist das Schneckenrad 28a verdrehsicher mit dem Haltemittel 28b verbunden. Auch eine schraubenförmige Windung 28d der Schneckenwelle ist in 3b erkennbar. Eine Verzahnung des Schneckenrades 28a und die Windung 28d der Schneckenwelle greifen dabei ineinander.
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Die axiale Erstreckungsrichtung der Schneckenwelle 17 verläuft dabei senkrecht zur axialen Erstreckungsrichtung der Spindel 7. Dementsprechend verlaufen auch die Drehachse D1 und D3 senkrecht zueinander. Durch diesen Verlauf kann der Linearaktuator 1 sehr kompakt ausgebildet sein. Die Schneckenwelle 17 ist über eine Verbindungswelle 28e mit dem Motor 3 (insbesondere mit dessen in 3a nicht sichtbaren Motorwelle) gekoppelt.
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4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators 1 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer dritten Ausführungsform.
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Der Linearaktuator 1 in der dritten Ausführungsform ist dabei ähnlich zu den in Bezug auf die 1a -1b und 3 beschriebenen Linearaktuatoren der ersten und zweiten Ausführungsform. Daher sind Merkmale, die gleich sind zu dem in Bezug auf die 1a-1b und 3 beschriebenen Linearaktuatoren mit gleichen Bezugszeichen versehen und es werden nachfolgend auch nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen beschrieben.
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Der in 4 gezeigte Linearaktuator 1 weist einen Baugruppen-Verbund 29 gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auf. Das heißt, es sind zwei Baugruppen 5 vorgesehen, die eine gemeinsame Antriebsstruktur 31 (hier in Form eines Zahnrades) haben. Mit anderen Worten ausgedrückt, die Antriebsstrukturen der einzelnen Baugruppen 5 sind durch die gemeinsame Antriebsstruktur 31 realisiert. Die gemeinsame Antriebsstruktur 31 ist mittig zwischen den beiden Spindeln 7 der einzelnen Baugruppen 5 angeordnet. Wie zuvor die Antriebsstruktur 17 ist auch die gemeinsame Antriebsstruktur 31 mit der Motorwelle 19 des Motors 3 gekoppelt.
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In 4 sind nur die Merkmale der linken Baugruppe 5 mit Bezugszeichen versehen, da die rechte Baugruppe 5 lediglich eine verschobene, ansonsten identische Kopie der linken Baugruppe 5 ist.
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Die einzelnen Baugruppen 5 des Baugruppen-Verbunds 29 sind innerhalb einer plattenförmigen Trägereinheit 33 angeordnet, die aus zwei miteinander verbindbaren plattenförmigen Teilen 35 besteht. Indem die beiden Plattenteile 35 voneinander gelöst werden, lassen sich die Baugruppen 5 leicht entnehmen und umgekehrt, durch ein Verbinden (beispielsweise Verschrauben) der beiden Plattenteile 35, lassen sich die Baugruppen 5 sicher in Position relativ zueinander und zu dem Motor 3 halten. Vorzugsweise ist der Motor 3 an der Trägereinheit 33 befestigt.
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Mit dem Linearaktuator in der dritten Ausführungsform können mit einem einzigen Motor zwei Spindeln synchron linear verschoben werden.
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In anderen Ausführungsformen könnten auch weitere Baugruppen, etwa insgesamt drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs, um die Drehachse D3 herum vorgesehen sein, welche sich alle die gemeinsame Antriebsstruktur 31 teilen.
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5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Linearaktuators 1 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung in einer vierten Ausführungsform.
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Der Linearaktuator 1 in der vierten Ausführungsform ist dabei ähnlich zu dem in Bezug auf die 3a beschriebenen Linearaktuator der zweiten Ausführungsform. Daher sind Merkmale, die gleich sind zu dem in Bezug auf die 3a beschriebenen Linearaktuator mit gleichen Bezugszeichen versehen und es werden nachfolgend auch nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen beschrieben.
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Der in 5 gezeigte Linearaktuator 1 der vierten Ausführungsform weist einen Baugruppen-Verbund 37 gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auf. Das heißt, es sind zwei Baugruppen 5 vorgesehen. Die Antriebsstrukturen der einzelnen Baugruppen 5 (vorliegend handelt es sich jeweils um Schneckenwellen) sind dabei miteinander gekoppelt. Dadurch ist durch das Versetzen etwa der Antriebsstruktur der in 5 näher an dem Motor 3 befindlichen Baugruppe 5 in eine Rotationsbewegung (mittels der Verbindungswelle 28e) die Antriebsstruktur der in 5 weiter von dem Motor 3 entfernt positionierten Baugruppe 5 ebenfalls in eine Rotationsbewegung versetzbar. Dazu ist die Antriebsstruktur der hinteren Baugruppe 5 mittels der Verbindungswelle 28e (und diese wiederum mit der Motorwelle des Motors 3) gekoppelt. Die Rotationsbewegung dieser Antriebsstruktur (also der Schneckenwelle) wird mittels einer weiteren Verbindungswelle 39, die insbesondere als Gelenkwelle ausgebildet ist, auf die Antriebsstruktur (ebenfalls eine Schneckenwelle) der von dem Motor 3 weiter entfernt positionierten Baugruppe 5 übertragen.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, mit nur einem einzigen Motor (dem Motor 3) können aufgrund der Kopplung die Antriebsstrukturen beider Baugruppen 5 in eine Rotationsbewegung versetzt werden (die Rotation erfolgt um die Drehachse D3) und dadurch beide Spindeln 7 gleichzeitig verschoben werden.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
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Mit dem Verfahren 100 kann eine Spindel linear verschoben werden. Das Verfahren 100 ist beispielsweise mittels des in Bezug auf die 1a und 1b beschriebenen Linearaktuators 1 der ersten Ausführungsform (aber auch jeder anderen der beschriebenen Ausführungsform) durchführbar.
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Dazu wird in 101 eine antreibbare Abtriebsstruktur (etwa ein Zahnrad wie das der Abtriebsstruktur 11) angetrieben, indem die Abtriebsstruktur in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Beispielsweise kann dazu die Abtriebsstruktur mit einer Antriebsstruktur (etwa ein weiteres Zahnrad wie das der Antriebsstruktur 17) angetrieben werden.
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In 103 wird durch die Rotationsbewegung der Abtriebsstruktur eine Spindelmutter, die mit der zu verschiebenden Spindel gekoppelt ist, in eine Rotationsbewegung versetzt.
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In 105 wird infolge der Rotationsbewegung der Spindelmutter die Spindel linear verschoben.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearaktuator
- 3
- Motor
- 5
- Baugruppe
- 7
- Spindel
- 9
- Spindelmutter
- 11
- Abtriebsstruktur
- 13
- Lagerelement
- 15
- Passfeder
- 17
- Antriebsstruktur
- 19
- Antriebswelle
- 21
- Gewindering
- 23
- Gehäuse
- 25
- Schulter
- 27
- Spindelabdeckung
- 28a
- Schneckenrad
- 28b
- Haltemittel
- 28c
- Gewindering
- 28d
- Windung
- 28e
- Verbindungswelle
- 29
- Baugruppen-Verbund
- 31
- Gemeinsame Antriebsstruktur
- 33
- Trägereinheit
- 35
- Plattenteil
- 37
- Baugruppen-Verbund
- 39
- Verbindungswelle
- D1, D2, D3
- Drehachse
- 100
- Ablaufdiagramm
- 101
- Antreiben einer antreibbaren Abtriebsstruktur
- 103
- Versetzen einer mit der Abtriebsstruktur gekoppelten Spindelmutter in eine Rotationsbewegung
- 105
- Lineares Verschieben einer mit der Spindelmutter gekoppelten Spindel