DE202013000244U1 - Guide for a linear drive, and linear drive with such a guide - Google Patents
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
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- E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
-
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Abstract
Führungsanordnung und Lagestabilisierung für eine Tür oder dergleichen, bei der die Führungsanordnung als Gleitlager, im Wesentlichen aus einem selbstschmierenden Kunststoff besteht, und dass ein elektrischer Linearantrieb mit einer derartigen Führungsanordnung so ausgestattet ist, dass dessen Läufer (20) mit Gleitschuhen (6) versehen ist und mit mindestens einer stationären Führungsschiene (27) zusammenwirkt.Guide arrangement and position stabilization for a door or the like, in which the guide assembly as a plain bearing, consists essentially of a self-lubricating plastic, and that an electric linear drive with such a guide arrangement is equipped so that its rotor (20) is provided with sliding shoes (6) and cooperates with at least one stationary guide rail (27).
Description
Die Erfindung betrifft eine Führung für einen Linearantrieb, beispielsweise für Schiebetüren oder dergleichen, mit einem lang gestreckten, stationären Stator, der mit einem ortsveränderbaren Läufer, in dem eine Dauermagnetanordnung enthalten ist, zusammenwirkt.The invention relates to a guide for a linear drive, for example for sliding doors or the like, with an elongated, stationary stator, which cooperates with a movable rotor, in which a permanent magnet assembly is included.
Mit der
Der
Eine Schiebetür mit einem magnetischen Antriebssystem für einen Türflügel offenbart die
Schiebetüren der bekannten Arten sind mit Rollen oder Rollenwagen ausgestattet an denen ein Türblatt oder dergleichen angeschlossen ist. Aufhängungen dieser Art sind teuer und wartungsintensiv und nehmen einen großen Raum ein.Sliding doors of the known types are equipped with rollers or roller carriages to which a door leaf or the like is connected. Suspensions of this type are expensive and maintenance-intensive and occupy a large space.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Führung für einen Linearantrieb derart auszubilden, bei der auf die Verwendung von Rollen jeder Art verzichtet werden kann. Eine solche Führung soll leichtgängig und wartungsfrei ausgeführt werden, um Reibungsverluste auszuschließen und bei einem Linearantrieb Verwendung finden, der einen größtmöglichen Wirkungsgrad aufweist und in der Herstellung kostenreduziert ist. Gleichzeitig soll der mechanische Aufbau der Führung und des Linearantriebes klein ausgeführt werden, um so unterschiedlichen Verwendungszwecken zugeführt werden zu können. Ein solcher Linearantrieb soll insbesondere für Türen, Tore oder dergleichen verwendbar sein.It is an object of the invention to form a guide for a linear drive in such a way that it is possible to dispense with the use of rollers of any kind. Such a guide should be performed smoothly and maintenance-free to exclude friction losses and find use in a linear drive, which has the greatest possible efficiency and is cost-reduced in the production. At the same time, the mechanical structure of the guide and the linear drive should be made small in order to be able to be supplied to different uses. Such a linear drive should be usable in particular for doors, gates or the like.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere konstruktive Ausgestaltung und verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des Lösungsprinzips wieder.The object of the invention is achieved by the features of
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Aufhängung und Schiebeführung als Gleitlager ausgeführt wird. Dabei besteht das Gleitlager im Wesentlichen aus einem selbstschmierenden Kunststoff. Durch eine solche Vorgehensweise wird das Problem eines „Festfressens” ausgeschlossen. Der Kunststoff, der sich für solche Anwendungen bestens eignet, weil er schon selbst einen sehr geringen Reibungskoeffizienten in Verbindung mit anderen Materialien aufweist, ist Polytetrafluorethylen. Grundsätzlich besteht das Gleitlager dabei aus einem Compound, mit einem Polymer dem Verstärkerstoffe in Form von Fasern und Füllstoffen beigemengt ist. Ferner beinhaltet dieses Compound innerhalb des Polymers eingebettete Festschmierstoffe oder dergleichen. Die Schiebeführung ist dabei aus einem Profil gefertigt, das beispielsweise aus Aluminium mit einer hartanodisierten Oberfläche besteht. Während der Schiebebewegung werden die Schmierstoffe quasi durch einen Mikroverschleiß ständig an die Oberfläche der Schiebeführung befördert und senken so automatisch die Reibung zwischen der Schiebeführung und einem Gleitschuh. An dem Gleitschuh, der in mehrfacher Ausführung vorhanden sein kann ist der Türflügel der Schiebetür direkt oder indirekt befestigt.It is proposed according to the invention that the suspension and sliding guide is designed as a plain bearing. The plain bearing consists essentially of a self-lubricating plastic. Such an approach eliminates the problem of "seizure". The plastic that is best suited for such applications because it already has a very low coefficient of friction in conjunction with other materials, is polytetrafluoroethylene. Basically, the sliding bearing consists of a compound with a polymer is added to the reinforcing materials in the form of fibers and fillers. Further, this compound includes embedded solid lubricants or the like within the polymer. The sliding guide is made of a profile, which consists for example of aluminum with a hard anodized surface. During the sliding movement, the lubricants are almost constantly transported to the surface of the sliding guide by a micro wear and thus automatically reduce the friction between the sliding guide and a sliding block. On the sliding block, which may be present in multiple versions, the door leaf of the sliding door is attached directly or indirectly.
Das Spiel zwischen der Gleitführung und den Gleitschuhen ist in einer bevorzugten Ausführung einstellbar und kann sich auch automatisch auf einen vorgegebenen Wert nachregeln.The game between the slide and the shoes is adjustable in a preferred embodiment and can also automatically readjust to a predetermined value.
Als Türflügel können Ganzglastürflügel oder Holztürflügel oder gerahmte Glasflügel oder dergleichen verwendet werden. Zwischen der Führung und der Flügelbefestigung kann ebenfalls eine Einstellvorrichtung für die Höhenanpassung oder dergleichen eingesetzt werden.All-glass door leaves or wooden door leaves or framed glass leaves or the like can be used as door leaves. Between the guide and the wing attachment can also be a Adjustment device for height adjustment or the like can be used.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Linearantrieb zu verwenden, der in einer Führung der vorgenannten Art horizontal ein Element bewegen kann. Dabei besteht der Linearantrieb im Wesentlichen aus einem Statorteil und einem Läuferteil. Der Stator ist dabei als selbsttragende stationäre Wicklung ausgeführt, die vorzugsweise aus mindestens zwei Einzelwicklungen oder Segmenten bestehen kann, die als eisenlose Luftspulen in selbsttragender Ausführung ausgebildet sind. Je nach der verwendeten Ansteuerung sind mehrphasige Systeme möglich. Insbesondere zeichnen sich die Wicklungen dadurch aus, dass diese austauschbar ist.It is proposed according to the invention to use a linear drive which can horizontally move an element in a guide of the aforementioned type. In this case, the linear drive consists essentially of a stator and a rotor part. The stator is designed as a self-supporting stationary winding, which may preferably consist of at least two individual windings or segments, which are designed as ironless air coils in self-supporting design. Depending on the control used, multiphase systems are possible. In particular, the windings are characterized in that it is interchangeable.
Die einzelnen Wicklungen sind bifilar und gleichzeitig mäanderförmig gewickelt worden aber so, dass die Bifilarität nicht gegensinnig ausgeführt wird. Dabei werden die einzelnen Wicklungen zwar bifilar gewickelt und gleichzeitig gleichsinnig in Reihe geschaltet, so dass sich eine Spule ergibt, die mit einer doppelten Windungszahl eine etwa vierfach größere Induktivität gegenüber herkömmlichen Spulen aufweist.The individual windings have been wound bifilar and meandering at the same time but so that the bifilarity is not carried out in opposite directions. Although the individual windings are wound bifilar and simultaneously connected in series in the same direction, so that there is a coil having a double turn number about four times greater inductance over conventional coils.
Zur Erhöhung der Wicklungsparameter ist die Wicklung aus einer mehradrigen verdrillten Litze vorzugsweise gefertigt. Diese Vorgehensweise erhöht zwar den Gesamtwiderstand der Wicklung, senkt aber gleichzeitig die wärmeerzeugenden Wirbelströme.To increase the winding parameters, the winding is preferably made of a multi-core twisted stranded wire. Although this procedure increases the total resistance of the winding, but at the same time reduces the heat-generating eddy currents.
Ebenfalls wird die Wicklung so ausgeführt, dass bei den bifilar gewickelten Einzelwicklungen die Einspeisung über den Wicklungsanfang und den Endpunkt des Wicklungsendes an einem Punkt, d. h. auf einer Seite liegen, ausgeführt. Dabei ergibt sich die Bifilarität auch dadurch, dass die einzelnen Litzen quasi hin- und zurückgeführt werden. Dabei entsteht ein Magnetfeld mit wechselnden Polaritäten. Gleichzeitig addieren sich im Luftspalt zu den Dauermagneten die Felder, und in den Wicklungsköpfen heben sich diese auf. Durch eine solche Vorgehensweise wird die Effizienz des Linearantriebes insgesamt gesteigert. Ferner wird durch die vor beschriebene Art der Herstellung der Wicklung eine Skalar-Feldaufspaltung oder Skalar-Vektorverkippung des magnetischen Flusses in der Wicklung gezielt hervorgerufen, was insbesondere durch die Bifilarität, die nicht gegensinnig ausgeführt ist und gleichzeitig in Reihe geschaltet wird, bewirkt.Also, the winding is carried out so that in the bifilar wound single windings, the feed over the winding start and the end point of the winding end at a point, i. H. lying on one side, executed. The bifilarity also results from the fact that the individual strands are almost led back and forth. This creates a magnetic field with changing polarities. At the same time, the fields add up in the air gap to the permanent magnets, and in the winding heads these cancel each other out. Such an approach increases the overall efficiency of the linear drive. Furthermore, the above-described manner of producing the winding causes a scalar field splitting or scalar vector tilting of the magnetic flux in the winding in a targeted manner, which is brought about in particular by the bifilarity, which is not executed in opposite directions and at the same time connected in series.
Ein weiterer Vorteil der verwendeten Wicklung besteht darin, dass sowohl die Wickelköpfe als auch die Wickelfüße keine Verdickung oder Verbreiterung aufweisen. Dieses führt zu einer schlanken, eine gleich bleibende Dicke aufweisenden flachen Luftspule, bei der es nicht zu einer Vergrößerung der Wicklungsköpfe kommt.Another advantage of the winding used is that both the winding heads and the winding feet have no thickening or widening. This leads to a slim, a constant thickness flat air coil, which does not lead to an increase in the winding heads.
Damit eine derartige Wicklung in sich auf selbsttragend ist, wird diese mit einem entsprechenden Harz oder einer Vergussmasse getränkt, so das nach dem Aushärten ein kompaktes selbsttragende Bauteil vorliegt, wobei der Vergussmasse Zuschlagstoffe, beispielsweise Grafitpulver, ferromagnetische Werkstoffe oder dergleichen beigemengt sein können.For such a winding to be self-supporting in itself, it is impregnated with a corresponding resin or potting compound, so that after curing a compact self-supporting component is present, wherein the potting compound additives such as graphite powder, ferromagnetic materials or the like may be added.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass die Wicklung mit einem Gewebe bzw. Gewebebahnen aus unterschiedlichsten Materialien versehen werden kann. Geeignete Materialien wären beispielsweise Glasfasern oder aber auch Basaltfasern.In a preferred embodiment, it is possible that the winding can be provided with a fabric or fabric webs made of a wide variety of materials. Suitable materials would be, for example, glass fibers or else basalt fibers.
Mit der ortsfesten, über einen Halter befestigten und in ihrer Lage und Position veränderbaren und einstellbaren Wicklung wirkt ein ortsveränderbarer Läufer mit einer Dauermagnetanordnung zusammen. Ein derartiger Läufer kann mit einer Magnetanordnung oder mit einer Doppelmagnetanordnung, die sich zu beiden Seiten der Luftspule erstreckt, verwendet werden. Im Nachfolgenden wird der Einfachheit halber nur auf eine doppelt ausgeführte Magnetanordnung Bezug genommen. Die Magnetanordnung ist in einem ferromagnetischen Magnetträger gehalten. Dabei sind die Dauermagnete in einer ersten bevorzugten Ausführungsform mit Lücken zwischen den benachbarten Dauermagneten angeordnet. Eine derartige Lücke ist im Wesentlichen von den Maßen her als halbe Dicke der Dauermagnete auszuführen. Gleichzeitig erstrecken sich die einzelnen Dauermagnete bis in den Grund des vorzugsweise U-förmig ausgebildeten Magnethalters. Der Magnethalter wirkt dabei neben der Halterung für die Dauermagnete gleichzeitig auch als magnetischer Rückschluss.With the stationary, mounted on a holder and changeable in their position and position and adjustable winding a locatable rotor interacts with a permanent magnet arrangement. Such a rotor can be used with a magnet arrangement or with a double magnet arrangement which extends on both sides of the air coil. Hereinafter, for the sake of simplicity, reference will be made only to a double-type magnet assembly. The magnet assembly is held in a ferromagnetic magnet carrier. The permanent magnets are arranged in a first preferred embodiment with gaps between the adjacent permanent magnets. Such a gap is essentially to be made in terms of dimensions as half the thickness of the permanent magnets. At the same time, the individual permanent magnets extend into the bottom of the preferably U-shaped magnet holder. The magnet holder acts in addition to the holder for the permanent magnets at the same time as a magnetic conclusion.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass die Dauermagnete direkt aneinander angeordnet sind und jeweils eine solche einzelne Vorzugsmagnetisierung aufweisen, dass an den zur Wicklung gerichteten Polflächen ein gerichteter, verstärkter magnetischer Fluss mit wechselnder Polarität auftritt, durch eine derartige Vorzugsmagnetisierung wird auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. der Rückseite der magnetische Fluss praktisch aufgehoben.In a further preferred embodiment, it is possible that the permanent magnets are arranged directly adjacent to each other and each have such a single preferred magnetization, that at the directed to the winding pole faces a directional, amplified magnetic flux with alternating polarity occurs, by such a preferred magnetization is on the opposite Page, d. H. the reverse of the magnetic flux practically reversed.
Der Magnethalter ist gleichzeitig auch als Tragvorrichtung für das veränderbare Element ausgebildet. Eine solche Tragvorrichtung kann dabei aus Gleitschuhen oder dergleichen bestehen, die mit ortsfesten Führungsschienen zusammenwirken. Ferner ist an dem Magnethalter direkt oder indirekt eine Vorrichtung vorhanden, die das horizontal bewegliche Element, beispielsweise in Form eines Türflügels, der als Glasflügel ausgeführt sein kann, befestigt.The magnet holder is also designed as a support device for the variable element. Such a support device may consist of sliding shoes or the like, which interact with stationary guide rails. Further, a device is provided directly or indirectly to the magnet holder, which is the horizontally movable Element, for example in the form of a door leaf, which may be designed as a glass wing attached.
Die Ansteuerung der Wicklung geschieht durch eine entsprechend ausgebildete Steuer- und Regelschaltung, die ebenfalls in dem Linearantrieb integriert sein kann. Gleichzeitig kann auch eine entsprechende Positionsmesseinrichtung vorhanden sein, um stets die genaue Position des beweglichen Elementes zu kennen. Dies ist auch, insbesondere nach einem Stromausfall und einer manuellen Bewegung des Elementes von Wichtigkeit.The control of the winding is done by a correspondingly designed control and regulating circuit, which may also be integrated in the linear drive. At the same time, a corresponding position measuring device may be present to always know the exact position of the movable element. This is also important, especially after a power failure and manual movement of the element.
Ein derartiger Linearantrieb kann für unterschiedlichste Anwendungen wie bei stationären und ortsveränderlichen Türen, Toren, Werkzeugmaschinentischen usw. eingesetzt werden Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Such a linear drive can be used for a wide variety of applications such as stationary and mobile doors, gates, machine tool tables, etc. The invention will be explained in more detail with reference to the preferred embodiments schematically illustrated in the drawings.
Es zeigt:It shows:
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird gemäß
Die Wicklung
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann der
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsformgemäß
Eine alternative weitere bevorzugte Ausführungsform einer Führungs- und Lagestabilisierung ergibt sich aus der
In der bevorzugten Ausführungsform der
Wie ferner der
Zur Bestimmung der Position des verfahrbaren Elementes ist eine Positionsmesseinrichtung vorhanden, die vorzugsweise als Absolut-Positionsmesseinrichtung ausgebildet sein kann.To determine the position of the movable element, a position measuring device is provided, which may preferably be designed as an absolute position measuring device.
Für einen unterstrengen Sicherheitsaspekten ausgeführten Betrieb des Linearantriebes wird eine Steuer- und Regeleinrichtung verwendet, die mindestens einen nichtflüchtigen Speicher aufweist in dem verschiedene Programme und Programmabläufe und erlernte Parameter hinterlegt sind, die entsprechend der gewünschten Anwendung des Linearantriebes unterschiedliche Funktionen und Abläufe ausführen können. Ferner ist eine Strombegrenzung vorhanden, die z. B. beim Auffahren auf ein Hindernis oder dergleichen einen Stillstand und/oder eine Reversierung des beweglichen Elementes auslöst.For operating under limited safety aspects of the linear actuator, a control and regulating device is used which comprises at least one nonvolatile memory in which various programs and program sequences and learned parameters are stored, which can perform different functions and procedures according to the desired application of the linear drive. Furthermore, a current limit is available, the z. B. when driving on an obstacle or the like, a standstill and / or a reversal of the movable element triggers.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wicklungwinding
- 22
- Magnetträgermagnet carrier
- 33
- DauermagnetreihePermanent magnet row
- 44
- DauermagnetreihePermanent magnet row
- 55
- Bodenground
- 66
- Gleitschuhshoe
- 77
- Gleitflächesliding surface
- 88th
- Gleitflächesliding surface
- 99
- Flügelhalterwing holder
- 1010
- GlasflügelGlasflügel
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212
- Luftspaltair gap
- 1313
- Halterungbracket
- 1414
- Einstellmitteladjustment
- 1515
- Wicklungshalterbobbin
- 1616
- Verbindungconnection
- 1717
- Trag-/GleitvorrichtungSupport / slide
- 1818
- Montagevorrichtungmounter
- 1919
- Abstützschenkelsupport leg
- 2020
- Läuferrunner
- 2121
- Magnetlückemagnetic gap
- 2222
- Trag-/GleitvorrichtungSupport / slide
- 2323
- Anschlagattack
- 2424
- Haltevorrichtungholder
- 2525
- Gleitbereichsliding
- 2626
- Befestigungsschenkelfastening leg
- 2727
- Führungsschieneguide rail
- 2828
- Kalottedome
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20130411 |
|
R156 | Lapse of ip right after 3 years |