DE202018101443U1

DE202018101443U1 - Linearbewegungsvorrichtung mit über Feder vorgespannter Abdeckung

Info

Publication number: DE202018101443U1
Application number: DE202018101443.9U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2028-03-16

Abstract

Linearbewegungsvorrichtung (10) mit einem U-förmigen Grundkörper (20), welcher sich entlang einer Längsachse (11) erstreckt, wobei ein Läufer (30) vorgesehen ist, welcher an dem Grundkörper (20) in Richtung der Längsachse (11) beweglich gelagert ist, wobei ein erster und ein zweiter Endblock (21; 22) vorgesehen sind, welche an bezüglich der Längsachse (11) gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers (20) befestigt sind, wobei an einer offenen Seite des U-förmigen Grundkörpers (20) eine Abdeckung (23) angeordnet ist, welche sich entlang der Längsachse (11) erstreckt, wobei sie am ersten Endblock (21) befestigt ist, wobei der zweite Endblock (22) in Richtung der Längsachse (11) von wenigstens einer Schraubbaugruppe (40) durchsetzt ist, welche in die Abdeckung (23) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer Schraubbaugruppe (40) wenigstens eine Feder (50) zugeordnet ist, welche auf der von der Abdeckung (23) abgewandten Seite des zweiten Endblocks (22) angeordnet ist, wobei sie in Richtung der Längsachse (11) zwischen dem zweiten Endblock (22) und einem Anschlagabschnitt (43) der genannten Schraubbaugruppe (40) angeordnet ist, wobei sie unter Vorspannung setzbar ist, wobei zwischen der Abdeckung (23) und dem zweiten Endblock (22) ein Spalt (12) vorgesehen ist, wenn die gesamte Linearbewegungsvorrichtung (10) eine einheitliche Temperatur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearbewegungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 197 38 988 B4 ist eine Linearbewegungsvorrichtung mit einem U-förmigen Grundkörper und einer Abdeckung bekannt. Die Abdeckung wird mit Spannbolzen unter Zugspannung gesetzt, um ein Durchhängen der Abdeckung zu vermeiden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Abdeckung auch dann nicht durchhängt, wenn sich die Linearbewegungsvorrichtung, beispielsweise durch starke Wärmeeinstrahlung, ungleichförmig erwärmt. Wegen weiterer Details wird auf die Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen.
Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer Schraubbaugruppe wenigstens eine Feder zugeordnet ist, welche auf der von der Abdeckung abgewandten Seite des zweiten Endblocks angeordnet ist, wobei sie in Richtung der Längsachse zwischen dem zweiten Endblock und einem Anschlagabschnitt der genannten Schraubbaugruppe angeordnet ist, wobei sie unter Vorspannung setzbar ist, wobei zwischen der Abdeckung und dem zweiten Endblock ein Spalt vorgesehen ist, wenn die gesamte Linearbewegungsvorrichtung eine einheitliche Temperatur aufweist. Die Breite des genannten Spalts ist vorzugsweise so ausgelegt, dass auch dann noch ein Restspalt vorhanden ist, wenn die im Betrieb maximal zu erwartende Temperaturdifferenz zwischen der Abdeckung und dem Grundkörper vorliegt. Der genannte Spalt ist beispielsweise 2,5 mm breit.
Der Grundkörper und/oder die Abdeckung haben vorzugsweise entlang der Längsachse eine konstante Querschnittsform. Sie bestehen vorzugsweise aus Aluminium, wobei sie höchst vorzugsweise im Strangpressverfahren hergestellt sind.
Es ist denkbar, dass die Schraubbaugruppe einstückig ausgebildet ist, wobei sie an einem Ende ein Außengewinde aufweist, wobei sie im gegenüberliegenden Ende einen Kopf aufweist, welcher den Anschlagabschnitt bildet. Die Schraubbaugruppe kann beispielsweise als Zylinderkopfschraube ausgebildet sein.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass der genannten Schraubbaugruppe eine einzige Feder zugeordnet ist. Die entsprechende Linearbewegungsvorrichtung ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist, welche von der zugeordneten Schraubbaugruppe durchsetzt ist. Die Feder wird damit von der Schraubbaugruppe gehalten, ohne dass weitere Vorkehrungen erforderlich sind. Vorzugsweise ist die Feder in Richtung ihrer Mittelachse von der Schraubbaugruppe durchsetzt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schraubbaugruppe einen gesonderten Schraubbolzen umfasst, der an seinen beiden in Richtung der Längsachse gegenüberliegenden Enden jeweils ein Außengewinde aufweist, wobei der Anschlagabschnitt wenigstens eine gesonderte Mutter umfasst, welche auf ein zugeordnetes Außengewinde des Schraubbolzens aufgeschraubt ist. Der Schraubbolzen kann damit einfach und kostengünstig mit der erforderlichen großen Länge hergestellt werden. Bei der Montage findet keine Relativverdrehung zwischen Feder und Schraubbolzen statt, so dass sich die Montage vereinfacht.
Es kann vorgesehen sein, dass der Anschlagabschnitt von zwei gesonderten Muttern gebildet wird, welche gegeneinander verspannbar sind. Die gewünschte Vorspannungseinstellung der Feder kann damit auf einfache Weise in der Art von Kontermuttern gesichert werden.
Es kann an der Schraubbaugruppe abschnittsweise eine zusammenhängende Lackschicht vorgesehen sein, welche die erste und die zweite Mutter und den Schraubbolzen erfasst. Wenn sich die Verspannung der Schraubbaugruppe durch Relativbewegung der genannten Teile löst, wird die Lackschicht beschädigt. Dies ist für den Benutzer der Linearbewegungsvorrichtung leicht zu erkennen, so dass er die gewünschte Verspannung wieder herstellen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das in die Abdeckung eingeschraubte Außengewinde des Schraubbolzens mit der Abdeckung verklebt ist. Der Schraubbolzen ist damit unverdrehbar gegenüber der Abdeckung, so dass sich insbesondere die Montage der ersten Mutter und die Verspannung der Feder wesentlich vereinfacht.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Feder außen am zweiten Endblock angeordnet ist. Der zweite Endblock braucht damit nicht besonders auf die erfindungsgemäße Verspannung abgestimmt werden. Er kann in unveränderter Weise auch in solchen Linearbewegungsvorrichtungen eingesetzt werden, bei welchen die Erfindung nicht verwendet wird. In der Folge kann er in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Linearbewegungsvorrichtung; und
2 eine Draufsicht der Linearbewegungsvorrichtung nach 1

1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Linearbewegungsvorrichtung 10, wobei 2 die zugeordnete Draufsicht zeigt. Die Linearbewegungsvorrichtung ist im Wesentlichen gemäß der DE 197 38 988 B4 ausgeführt, deren gesamter Inhalt in Bezug genommen und zu Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Die Linearbewegungsvorrichtung 10 hat einen Grundkörper 20, welcher sich mit einer konstanten, U-förmigen Querschnittsform in Richtung einer Längsachse 11 erstreckt. Der Grundkörper 20 besteht aus Aluminium und wird vorzugsweise im Strangpressverfahren hergestellt. An der Basis der U-Form sind typischerweise zwei Führungsschienen eines Linearwälzlagers befestigt. Der Läufer 30 ist jeweils über mehrere Reihen von endlos umlaufenden Wälzkörpern an den Führungsschienen abgestützt, so dass er in Richtung der Längsachse 11 beweglich ist. Der Läufer 30 kann wahlweise mit einem Zahnriemen oder mit einem Kugelgewindetrieb angetrieben sein, wobei in den 1 und 2 jeweils eine Linearbewegungsvorrichtung 10 mit einem Kugelgewindetrieb dargestellt ist. Dementsprechend ist dort der Antriebszapfen 13 der Gewindespindel sichtbar, der vorzugsweise mit einem Elektromotor in Drehantriebsverbindung gebracht wird.
An den beiden in Richtung der Längsachse 11 gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers 20 sind ein erster bzw. ein zweiter Endblock 21; 22 befestigt. Diese sind vorzugsweise mit dem Grundkörper 20 verschraubt. An der offenen Seite der U-Form des Grundkörpers 20 ist eine Abdeckung 23 vorgesehen. Diese erstreckt sich mit einer konstanten Querschnittsform im Wesentlichen über die gesamte Länge des Grundkörpers 20, wobei sie einen Durchbruch im Läufer 30 durchsetzt. Der verbleibende Freiraum zwischen der Abdeckung 23 und dem Grundkörper 20 kann mit einem flexiblen Band 14 verschlossen sein, welches sich mit dem Läufer 30 mitbewegt. Zu weiteren diesbezüglichen Details wird auf die bereits angesprochene DE 197 38 988 B4 verwiesen.
Die Abdeckung 23 ist mit dem ersten Endblock 21 fest verbunden, insbesondere verschraubt. Sie liegt dabei mit einer ebenen Stirnfläche unmittelbar, spaltfrei am ersten Endblock 21 an. Demgegenüber ist zum zweiten Endblock 22 hin ein Spalt 12 vorgesehen. Dieser Spalt 12 ermöglicht eine temperaturbedingte Längsdehnung der Abdeckung 23 gegenüber dem Grundkörper 20. Hierbei ist insbesondere an den Fall gedacht, dass die Linearbewegungsvorrichtung 10 intensiver Wärmestrahlung ausgesetzt ist. Es hat sich gezeigt, dass sich die Abdeckung 23 unter diesen Einsatzbedingungen wesentlich stärker erwärmt als der Grundkörper 20. Der Grundkörper 20 kann die über die Wärmestrahlung aufgenommene Energie typischerweise leicht an eine unmittelbar anliegende Umgebungskonstruktion abgeben, so dass eine vergleichsweise geringe Temperaturerhöhung eintritt. Die Abdeckung 23 hingegen kann die aufgenommene Strahlungswärme im Wesentlichen ausschließlich an die umgebende Luft abgeben. Der entsprechende Wärmeübergangswiderstand ist hoch, so dass eine vergleichsweise starke Erwärmung der Abdeckung 20 stattfindet. In der Folge dehnt sich die Abdeckung 23 relativ zum Grundkörper 20 aus.
Wie bereits in der DE 197 38 988 B4 erläutert, ist es insbesondere bei sehr langen Linearbewegungsvorrichtungen 10 vorteilhaft, die Abdeckung 23 unter Zugspannung zu setzen, damit diese unter dem Einfluss der Schwerkraft im Wesentlichen nicht durchhängt. Wenn man aber den Vorspannmechanismus der DE 197 38 988 B4 unter den vorstehend beschriebenen Betriebsbedingungen einsetzt, so stellt man fest, dass die Vorspannung der Abdeckung sehr schnell abnimmt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Abdeckung 23 und Grundkörper 20 größer wird.
Um diesem Problem abzuhelfen, sind vorliegend zwei identische Schraubbaugruppen 40 vorgesehen, welchen jeweils eine Feder 50 zugeordnet ist. Jede Schraubbaugruppe 40 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Schraubbolzen 44, der an seinen beiden in Richtung der Längsachse 11 gegenüberliegenden Enden jeweils mit einem Außengewinde versehen ist. Ein Außengewinde ist in die Abdeckung 23 eingeschraubt und dort fest verklebt. Der verbleibende Rest des Schraubbolzens 44 durchsetzt den zweiten Endblock 22, wobei er über diesen übersteht. Auf diesen überstehenden Abschnitt ist die Feder 50 aufgesteckt, welche als Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Feder 50 kann mit der ersten Mutter 41, welche auf das andere Außengewinde des Schraubbolzens aufgeschraubt ist, unter Vorspannung gesetzt werden. Zwischen der ersten Mutter 41 und der Feder 50 ist der besseren Kraftverteilung wegen vorzugsweise eine Unterlegscheibe 45 eingebaut.
Die genannte Vorspannkraft ist im Wesentlichen genau so groß eingestellt wie bei der bekannten Linearbewegungsvorrichtung. Hierbei wird die Feder 50 aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Steifigkeit nennenswert zusammengedrückt. Nimmt nun die Länge der Abdeckung 23 relativ zum Grundkörper, so dehnt sich die Feder 50 wieder. Ihre Vorspannung nimmt aber aufgrund der geringen Federsteifigkeit nur wenig ab, so dass ein Durchhängen der Abdeckung 23 nicht zu befürchten ist.
Hinzuweisen ist noch auf die zweite Mutter 42, welche unmittelbar benachbart zur ersten Mutter 41 auf den Schraubbolzen 44 aufgeschraubt ist. Die erste und die zweite Mutter 41; 42 sind vorzugsweise in der Art von Kontermuttern gegeneinander verspannt, so dass eine Verstellung der oben erläuterten Vorspannungseinstellung nicht zu befürchten ist.
Der anspruchsgemäße Anschlagabschnitt 43 wird vorliegend von der Unterlegscheibe 45 und der ersten und der zweiten Mutter 41; 42 gebildet.
Bezugszeichenliste

10: Linearbewegungsvorrichtung
11: Längsachse
12: Spalt
13: Antriebszapfen
14: flexibles Band
20: Grundkörper
21: erster Endblock
22: zweiter Endblock
23: Abdeckung
30: Läufer
40: Schraubbaugruppe
41: erste Mutter
42: zweite Mutter
43: Anschlagabschnitt
44: Schraubbolzen
45: Unterlegscheibe
50: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19738988 B4 [0002, 0017, 0019, 0021]

Claims

Linearbewegungsvorrichtung (10) mit einem U-förmigen Grundkörper (20), welcher sich entlang einer Längsachse (11) erstreckt, wobei ein Läufer (30) vorgesehen ist, welcher an dem Grundkörper (20) in Richtung der Längsachse (11) beweglich gelagert ist, wobei ein erster und ein zweiter Endblock (21; 22) vorgesehen sind, welche an bezüglich der Längsachse (11) gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers (20) befestigt sind, wobei an einer offenen Seite des U-förmigen Grundkörpers (20) eine Abdeckung (23) angeordnet ist, welche sich entlang der Längsachse (11) erstreckt, wobei sie am ersten Endblock (21) befestigt ist, wobei der zweite Endblock (22) in Richtung der Längsachse (11) von wenigstens einer Schraubbaugruppe (40) durchsetzt ist, welche in die Abdeckung (23) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer Schraubbaugruppe (40) wenigstens eine Feder (50) zugeordnet ist, welche auf der von der Abdeckung (23) abgewandten Seite des zweiten Endblocks (22) angeordnet ist, wobei sie in Richtung der Längsachse (11) zwischen dem zweiten Endblock (22) und einem Anschlagabschnitt (43) der genannten Schraubbaugruppe (40) angeordnet ist, wobei sie unter Vorspannung setzbar ist, wobei zwischen der Abdeckung (23) und dem zweiten Endblock (22) ein Spalt (12) vorgesehen ist, wenn die gesamte Linearbewegungsvorrichtung (10) eine einheitliche Temperatur aufweist.
Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der genannten Schraubbaugruppe (40) eine einzige Feder (50) zugeordnet ist.
Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Feder (50) als Schraubenfeder ausgebildet ist, welche von der zugeordneten Schraubbaugruppe (40) durchsetzt ist.
Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schraubbaugruppe (40) einen gesonderten Schraubbolzen (44) umfasst, der an seinen beiden in Richtung der Längsachse (11) gegenüberliegenden Enden jeweils ein Außengewinde aufweist, wobei der Anschlagabschnitt (43) wenigstens eine gesonderte Mutter (41; 42) umfasst, welche auf ein zugeordnetes Außengewinde des Schraubbolzens (44) aufgeschraubt ist.
Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Anschlagabschnitt (43) von zwei gesonderten Muttern (41; 42) gebildet wird, welche gegeneinander verspannbar sind.
Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei an der Schraubbaugruppe (40) abschnittsweise eine zusammenhängende Lackschicht vorgesehen ist, welche die erste und die zweite Mutter (41; 42) und den Schraubbolzen (44) erfasst.
Linearbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 6, wobei das in die Abdeckung (23) eingeschraubte Außengewinde des Schraubbolzens (44) mit der Abdeckung (23) verklebt ist.
Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Feder (50) außen am zweiten Endblock (22) angeordnet ist.