DE1923828A1

DE1923828A1 - Mehrstufiger,linearer Motor mit Einrichtungen zur Sperrung der Stufen gegen relative Drehung

Info

Publication number: DE1923828A1
Application number: DE19691923828
Authority: DE
Inventors: Blanchard Albert Edward; Galloway George William
Original assignee: G W GALLOWAY CO
Current assignee: G W GALLOWAY CO
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1971-02-04
Also published as: AU5526569A; FR2044644A1

Description

"Mehrstufiger, linearer Motor mit Einrichtungen zur Sperrung der Stufen gegen relative Drehung."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf lineare Motoren und insbesondere auf einen verbesserten mehrstufigen Motor, der in axialer Richtung ausfahrbar ist und formschlüssige Mittel zur Sperrung der Stufen des Motors gegen eine relative Drehung entweder in ausgefahrener oder eingezogener Stellung der einzelnen Stufen.

Mehrstufige lineare Motoranordnungen sind in einer großen Vielzahl von Konstruktionen bisher vorgeschlagen worden, einschliesslich solcher, bei denen Vorkehrungen für die Verringerung bzw. Verhinderung der relativen Drehbewegung der teleskopartig ineinander sitzenden Bestandteile getroffen sind. Derartige Vorkehrungen gegen die Drehung sind besonders wünschenswert und wesentlich, wenn der Motor als ein Aufzug oder Mast verwendet wird, der dazu dient, Arbeiter in verschiedenen Höhen zu tragen. Diese Vorkehrungen gegen die Drehung verwenden bei typischen Konstruktionen langgestreckte Keile, die in Längsrichtung an allen inneren Stufengliedern befestigt sind und in eng sitzenden Durchgängen verschiebbar sind, die von dem mit' dem betreffenden Teil zusammenwirkenden

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Patentanwälte DipL-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phy». Seboitian Herrmann

( MÖNCHEN 2, THEiES!ENSTRASSE 33 · TtWoni 2(1203 · T*lfgramm-Adr«iMi Upaill/MOnchan Bayer. V»rtinibonk MOnrfwn, Zwaigst. Oiter-von-Mülir-Rlng, SOo.-Nr. 863495 · Poittchick-Kontoi München Nr. 163397

Opp.nausr BO.-oi PATENTANWALT OR. SEtNHOLD SCHMIDT

rohrförmigen Keil mit grösserem Durchmesser nach innen weisen. Ein derartiges Ineinandergreifen ist verhältnismässig zufriedenstellend, wenn die entsprechenden Teile mit engen Toleranzen für Motoren mit einer Stufe oder mit einer sehr begrenzten Anzahl von Stufen hergestellt werden. Selbst in diesen Fällen sind die aneinander angreifenden Flächen des Keiles und des Führungsdurchganges dem Verschleiß unterworfen, so daß bei zunehmendem Verschleiß ein zunehmendes Spiel und zunehmende Drehbewegung auftreten. Im Falle von Motoren mit mehreren Stufen kann das Spiel, das infolge der Bearbeitungstoleranzen und des Verschleisses entsteht, dazu führen, daß die den Arbeiter tragende Plattform am freien Ende des Mastes oder Motors einer erheblichen Drehung unterworfen werden kann. Ferner ist die durch Toleranz und Verschleiß gestattete"Bewegung doppelt so groß wie das eigentliche Spiel, wenn die Bewegung dann beginnt, wenn die Einzelteile sich in einer extremen Drehstellung befinden. Daher kann unter diesen Voraussetzungen die Gesamt— bewegung außerordentlich bedenkliche Ausmaße annehmen. Ferner ist es verständlich, daß die gestattete Bewegung eine weitere Erschwerung der Umstände bewirkt, da die Berührungsflächen höheren Stoß- und Verschleißkräften unterworfen werden, wenn der Verschleiß und das Spiel zunehmen und wenn die Drehbewegung schnell und/oder unter hohen Belastungen stattfindet.

Die vorstehend genannten Faktoren haben zu einer Begrenzung der Länge von linearen Motoren geführt, die für Verwendungs» zwecke bestimmt sind, bei denen die oben genannte relative Bewegung bedenklich oder gefährlich ist. Daher besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Hauptaufgabe in der Schaffung eines verbesserten linearen Motors mit einer oder mehreren Stufen, der formschlüssige Mittel aufweist, die im ausgefahrenen oder eingezogenen Zustand der einzelnen Bestandteile eine formschlüssige Sichenng gegen relative Drehbewegung der Einzelteile bewirken«, Diese Sperrmittel umfassen einen Keil, der an einer Länge des Bestand- -

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teiles mit kleinerem Durchmesser befestigt ist und an seinen entgegengesetzten Enden in geeigneter Weise ausgebildete Zungen aufweist, die in in ergänzender Weise ausgebildeten Kerben eingreifen können, die an geeigneter Stelle anden zusammen-, wirkenden Stufenteilen ausgebildet sind, wie z.B. an den Seiten des Durchganges, durch den der Keil hin- und herbewegt wird. Vorzugsweise sind die Zunge und die Kerbe keilförmig, wobei eine Seite des Keiles einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Motors bildet und dazu dient, die sperrend ineinandergiäfenden Teile eng und unbeweglich zusammenzuführen, wenn der Motor entweder in seine vollständig ausgefahrene oder in seine vollständig eingezogene Stellung bewegt wird. Der Zunge ist vorzugsweise ein Sicherheitsanschlagring zugeordnet, der das Rohr mit kleinerem Durchmesser umschliesst und genau angeordnet ist, um an der benachbarten Fläche des Lagerringes anzuliegen, der mit den Kerben und dem Durchgang versehen ist, durch den sich der Sperrkeil bewegt. Diese Anordnung ergänzt die Wirkung der Kerbe und Zunge in der starren Sicherung der Stufen gegen relative Bewegung.

Ferner soll erfindungsgemäß ein verbesserter linearer Motor geschaffen werden, der formschlüssige Mittel zur Sperrung der Einzelteile gegen relative Bewegung aufweist, wenn sie in eine oder mehrere Stellungen eingestellt sind. Ferner soll erfindungsgemäß ein linearer Motor geschaffen werden, der einen langgestreckten Keil aufweist, der an einem seiner Teile befestigt ist und eng sitzend durch einen Durchgang verschiebbar ist, der in einem mit diesem Teil zusammenwirkenden Bestandteil ausgebildet ist, um die relative Drehbewegung in Zwisehenstellungen des Motors/verringern, und der ferner ineinandergreifende Zungen und Kerben an beiden Endstellungen der Motorbewegung aufweist, um die Teile formschlüssig gegen jede nennenswerte relative Drehbewegung zu sichern.

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Ferner soll erfindungsgemäß ein mehrstufiger Arbeltsmast geschaffen werden, bei dem jede Stufe des Mastes mit formschlüssig ineinandergreifenden Mitteln versehen ist, um die benachbarten Stufen des Mastes in der vollständig ausgefahrenen oder vollständig eingezogenen Stellung jeder Stufe gegen relative Drehbewegung zu sichern.

Diese und weitere besondere Ziele gehen aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung und Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügte-Zeichnung hervor, auf die sie sich beziehen und in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist.

Figur 1 ist eine Aufrissansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung, das in einem mehrstufigen Aufzug enthalten ist, der an seinem oberen Ende mit einer Arbeitsstation ausgerüstet ist.

Figur 2 ist eine Teilschnittansicht in vergrössertem Maßstab, in der Konstruktionseinzelheiten veranschaulicht sind.

Figur 3 ist eine '.'uerschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Figur 2.

In Figur 1 ist ein hydraulisch betätigter lineare Motor veranschaulicht, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und dessen weiteres unteres Ende in senkrechter Stellung starr auf einem Rahmen 11 befestigt ist, der auf Rädern 12, 12 getragen wird. Auslegerstreben 13 sind mit Drehschrauben 14 ausgerüstet, die an ihren unteren Enden Druckstücke 15 aufweisen, die auf dem Boden aufliegen können und eine feste Stütze mit breiter Auflagefläche für den Haupträhmen 11 bilden, wenn die Vorrichtung in Gebrauch ist. Zu anderen Zeiten können die Auslegerstreben 13 in bekannter Weise eingezogen und an den Haupträhmen angelegt werden,

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wenn sich die Vorrichtung beispielsweise in Ruhestellung befindet oder zu einem anderen Einsatzort transportiert wird.

Wie in der Zeichnung veranschaulicht, kann der Motor 10 dazu verwendet werden, eine Arbeiterstation oder einen Käfig 18 zu tragen, der an seinem oberen freien Ende befestigt ist. Der Motor 10 umfasst eine beliebige Anzahl von Stufen, wie die Stufen 20, 21, 22, 23, die so bemessen sind, daß sie in axialer Richtung teleskopartig ineinander sitzen, wie es in der Technik bekannt ist. Das obere Ende je^er Stufe ist mit einem kombinierten Halte- und Lagerring 25 versehen, der an dem Rohrabschnitt durch engsitzende Stellschrauben 26 lösbar befestigt ist. Dieser Ring wird nach dem Zusammensetzen der Rohe angebracht. Jeder Ring 25 weist einen Durchgang 28 auf, der eng auf den entgegengesetzten Seiten eines Keiles 29 sitzt, der im wesentlichen über die gesamte Länge der Außenfläche aller Stufen mit Ausnahme der größten Stufe 20 verläuft. Der Keil 29 ist in beliebiger geeigneter Weise an den Rohrabsehnitten befestigt. In der hier gezeigten Weise werden ei® Reihe von Löchern 30 verwendet, die mit Hartlot- oder Schweissmaterial gefüllt sind.

Die entgegengesetzten Enden jedes Keiles 29 sind entlang ihren diametral entgegengesetzten Ecken mit einer in geeigneter Weise ausgebildeten Zunge 33 versehen, die genau ergänzend zu einer Kerbe 35 ausgebildet ist, die in den entgegengesetzten Enden jedes Durchganges 28 durch die Lagerringe 25 ausgebildet ist. Wie es hier beispielsweise gezeigt ist, sind die Zungen 33 keilförmige ausgebildet, wobei eine Seitenwand einen spitzen Winkel zu der Längsachse der Keile 29 bildet. Die entsprechende Seitenwand jeder Kerbe 35 ist von gleicher Form wie die Zungen 33, was dazu führt, daß die Zungen vorzugsweise über ihre gesamte Länge eng in der jeweiligen Kerbe sitzen, denen sie zugeordnet sind. Aufgrund des fitzen Winkels der Zungen und Kerben ist es offensichtlich, daß die Bewegung jeder Stufe in ihre vollständig ausgefahrene oder in ihre vollständig ein-

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gezogene Stellung dazu führt, daß eine der Zungen sich fest in eine der Kerben setzt. Wenn die Anordnung mit Druck beaufschlagt wird, um den Motor auszufahren, tritt die Zunge an dem unteren Ende der Stufe 22 in die entsprechend ausgebildete Kerbe an dem oberen Ende eines die Stufe 22 umgebenden Rohres ein und bewirkt, daß der Keil 29 in der Ansicht der Figur 2 nach rechts gedrückt wird. In dieser Stellung wird ein Rand des Keiles 29 in festem Andruck an die benachbarte Seitenwand des Durchganges 28 gehalten, und die Zunge 33 an dem anderen Rand des Keiles wird fest und unbewegbar an die Seitenwand der Kerbe 35 angedrückt. Demzufolge werden die Stufen 21 und 22 formschlüssig gegen Drehbewegung in beiden Richtungen gesichert. Der hydraulische Druck, der dem Inneren des Motors von dem unteren Ende her zugeführt wird, beaufschlagt die Kolbenköpfe 38 an dem unteren Ende jeder Stufe und bewirkt, daß die Einzelteile in dieser gegen Drehung gesicherten Stellung gehalten werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß jeder Kolben mit einem elastischen Dichtungsring 39 versehen ist, der beispielsweise durch Kopfschrauben 40 an dem Kolben befestigt ist. Jeder Kolben weist ferner einen Durchgang 41 auf, der der Übertragung von hydraulischem Druckmittel in Längsrichtung aller Stufen dient.

Vorzugsweise ist der untere Endteil jedes rohrförmigen Abschnittes ferner mit einem genau gearbeiteten und angeordneten Sicherheitsanschlagring 42 versehen, der durch eine Schweissverbindung 43 an dem Rohr befestigt ist. Der gesamte obere Rand 44dieses Ringes ist so angeordnet, daß er an dem benachbarten Ende des Lagerringes 25 über dessen gesamten Umfang genau dann anliegt, wenn die Keilzunge 33 vollständig in der Kerbe 35 sitzt. Auf diese Weise werden die starken Drücke, die den Motor in seiner ausgefahrenen Stellung halten, um den gesamten Umfang des Lagerringes 25 verteilt, wodurch es vermieden wird, daß die gesamte Last von der Zunge 33 getragen wird. Ferner ist diese Anordnung außerordentlich wir-

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kungsvoll in der Stabilisierung des Mastes gegen ein Bewegungsspiel in Längsrichtung, und hilft in wesentlichem Maß, den Mast außerordentlich steif und stabil zu machen.

Wenn eine oder mehrere Stufen des Motors eingezogen werden, setzen sich die obere oder oberen Keilzungen 33 in die nach oben weisende betreffende Kerbe 35» und das Gewicht der darüberliegenden Teile des Mastes bewirkt, daß die keilförmigen Zungen fest und formschlüssig in ihrem Sitz gehalten werden. Es ist ferner ersichtlich, daß die beschriebenen Sperrzungen und -Keile bei dem Gebrauch der Vorrichtung keinem Verschleiß unterworfen sind, wie es die aneinander gleitenden Seitenwände der Durchgänge 28 und die benachbarten Seitenränder der Keile 29 sind. Infolgedessen bleibt die beschriebene Sperrvorrichtung, die der Sicherung gegen Drehung dient, über die gesamte Nutzungsdauer des Motors außerordentlich wirkungsvoll und schliesst jede Möglichkeit der Drehbewegung zwischen den Motorstufen praktisch aus, wenn die sperrenden Einzelteile ineinander greifen.

Während der hier ausführlich gezeigte und offenbarte, besondere mehrstufige lineare Motor mit Mitteln zur Sicherung der einzelnen Stufen gegen relative Drehbewegung die oben genannten Ziele und Vorteile der Erfindung erreicht, sei darauf hingewiesen, daß er nur das bevorzugte Ausführungsbeispxel der vorliegenden Erfindung darstellt, und daß die Erfindung nicht auf die besonderen gezeigten Konstruktionseinzelheiten begrenzt sein soll, sondern nur durch den Rahmen der beigefügten Ansprüche.

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Claims

Patentanmeldung: "Mehrstufiger, linearer Motor mit Einrichtungen zur Sperrung der Stufen gegen relative Drehung."

PATENTANSPRÜCHE

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I 1/. Linearer Motor mit mehreren rohrförmigen Abschnitten,

die" in axialer Richtung teleskopartig ineinander sitzen und mit einer Einrichtung, durch die die einzelnen Abschnitte jeweils zwischen einer ersten und einer zweiten, in axialem Abstand davon befindlichen Stellung bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Abschnitte (20, 21, 22, 23) in einer dieser Stellungen gegen relative Drehung durch eine Einrichtung gesichert werden, die aus. folgenden Teilen besteht: in ergänzender Weise ausgebildeten Kerben (35) und Zungen (33), die jeweils starr an einem der rohrförmigen Abschnitte so befestigt sind, daß sie in und aus dem festen Eingriff miteinander bewegt werden, wenn die rohrförmigen Abschnitte sich dieser Stellung nähern bzw. sich von dieser Stellung entfernen, wobei der feste Eingriff zwischen den Kerben und Zungen eine formschlüssige Sperrung der rohrförmigen Abschnitte gegen relative Drehbewegung bewirkt und die Kerben und Zungen ohne weiteres durch eine begrenzte axiale Bewegung der rohrförmigen Abschnitte in Richtung auf die zweite Stellung aus der Sperrstellung voneinander trennbar sind.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
2. Linearer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Abschnitte sowohl an der ersten als auh an der zweiten Endstellung der rohrförmigen Abschnitte mit in ergänzender Weise ausgebildeten Kerben (35) und Zungen (33) versehen sind.
3. Linearer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eng ineinandersitzende Keile (29) und Nuten (28) vorgesehen sind, die in Längsrichtung der rohrförmigen Teile zwischen deren erster und zweiter Endstellung verlaufen und zusammenwirken, um die relative Drehbewegung der rohrförmigen Abschnitte zu begrenzen, wenn sie sich in teilweise ausgefahrenen Stellungen zwischen der ersten und der zweiten Endstellung befinden.
¹I. Linearer Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (33) an einem Ende des Keiles (29) angeordnet ist und daß die Kerbe (55) an einem Ende der,. Nut (28) ausgebildet ist, in der der Keil (29) verschiebbar sitzt.
5· Linearer Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (29) an jedem Ende mit einer Zunge (33) ausgebildet ist und daß die Nut (28), in der der Keil verschiebbar sitzt, getrennte Kerben (35) umfasst, die so angeordnet sind, daß sie jeweils eine Zunge aufnehmen, je nachdem, ob die rohrförmigen Abschnitte die erste oder zweite Endstellung einnehmen.
6. Linearer Motor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander überlappenden Enden benachbarter rohrförmiger Abschnitte jareils ein Lagerring (25) angeordnet ist, der quer zu der Nut (28) verläuft.
7. Linearer Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere rohrförmige Abschnitte in axialer Richtung verstellbar teleskopartig dicht ineinaiidersitzend zusammengesetzt

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sind, daß an jedem rohrförmigen Abschnitt mit Ausnahme des -größten (20) ein langgestreckter Keil (29) befestigt ist, der in Längsrichtung der rohrförmigen Abschnitte verläuft und eng in der entsprechenden Nut (28) sitzt, und daß die entgegengesetzten Enden der Nuten jedes rohrförmigen Abschnittes mit in entgegengesetzten Richtungen verlaufenden Kerben (35) ausgebildet sind, die jeweils dazu dienen, eine ihnen zugeordnete, in ergänzender Weise ausgebildete Zunge (33) fest aufzunehmen, die an entgegengesetzten Enden jedes Keiles (29) befestigt sind, wenn ein benachbartes Paar der Rohrabschnitte sich entweder in der vollständig ausgefahrenen oder in der vollständig eingezogenen Stellung befindet, so daß der Motor unter Last zwischen einer vollständig eingefahrenen und verschiedenen ausgefahrenen Stellungen betätigt werden kann und alle Stufen in einer Vielzahl dieser Stellungen formschlüssig gegen relative Drehung um die Achse der Motoranordnung gesichert sind.
8. Lineare Motoranordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Kerben und Zungen keilförmig sind, wobei eine Seite dieser Keilform in axialer Richtung des Keiles (29) einen spitzen ¥inkel mit dem seitlichen Rand des Keiles (29) bildet, wodurch die einander berührenden, schräg verlaufenden Seiten einer Kerbe (35) und einer keilförmigen Zunge (33) dahingehend zusammenwirken, den Keil

(29) an die Seite der Nut (28) anzudrücken, die von der Kerbe (35) entfernt ist.
9. Lineare Motoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-= zeichnet, daß mehrere Befestigungsmittel (26) vorgesehen sind, die in den freiliegenden äußeren Enden der rohrförmigen Abschnitte angebracht sind, um den Lagerring (25) lösbar an den Rohrabsphnitten zu halten.
10. Lineare Motoranordnung nach Anspruch 6_S diatkireh gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsanschlageinrichtumg (42) vorge-

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sehen ist, die in Abstand von dem inneren Ende der rohrförmigen Abschnitte angeordnet und an den rohrförmigen Abschnitten befestigt ist und mit dem Lagerring (25) zusammenwirkt, um die rohrförmigen Abschnitte gegen ein zu weitgehende Ausfahrbewegung zu sichern. '
11. Lineare Motoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsanschlageinrichtung (k2) so angeordnet ist, daß sie an der benachbarten Endfläche des zugeordneten Lagerringes (25) anliegt, wenn die in dem Ring ausgebildete Kerbe (35) die mit ihr zusammenwirkende Zunge (33) vollständig aufnimmt, und daß die Sicherheitsanschlageinrichtung mit der Zunge und Kerbe zusammenwirkt, um die Stufen des Motors sowohl gegen seitliche als auch gegen Drehbewegung zu stabilisieren.
12. Lineare Motoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem größten Durchmesser ausgebildete Ende (20) der Motoranordnung in senkrechter Stellung starr auf einem fahrbaren, starren Rahmen (ll) getragen wird, und daß das obere, kleinere Ende der Motoranordnung mit einer starr daran befestigten Arbeitsbühne o.dgl. (18) versehen ist.

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