DE3044645C2

DE3044645C2 - Linearbetätiger

Info

Publication number: DE3044645C2
Application number: DE3044645A
Authority: DE
Inventors: John Williamsville N.Y. Zouzoulas
Original assignee: Andco Actuator Products Inc 14240 Buffalo Ny Us
Current assignee: Andco Actuator Products Inc 14240 Buffalo Ny Us
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1988-06-16
Also published as: DE3044645A1; CA1156495A; JPH0240902B2; AU537010B2; GB2066207A; JPS5690151A; NL8006233A; US4307799A; AU6408080A; FR2470993A1; MX151861A; GB2066207B; FR2470993B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearbetätiger der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden ίο Art

Ein derartiger Linearbetätiger ist aus der US-PS 33 69 087 bekannt. Die Antriebswelle ist von einer zur ihr senkrechten dicken Ringscheibe umgeben, in der die Lager angeordnet sind. In Achsrichtung zu beiden Seiten der dicken Ringscheibe sind gehäusefeste Ringscheiben angeordnet, die ebenfalls von der Antriebswelle durchgriffen sind und gegenüber denen sich die Antriebswelle axial verlagern kann. Die gehäusefesten äußeren Ringscheiben sind durch vier zur Antriebswelle parallele, über den Umfang verteilte außerhalb der Lager angeordnete Bolzen miteinander verbunden, die die dicke Ringscheibe in Bohrungen durchgreifen, so daß die dicke Ringscheibe sich auf den Bolzen axial verlagern kann. Auf jedem Bolzen sind zwischen der dicken Ringscheibe und der jeweiligen äußeren Ringscheibe Schraubendruckfedern angeordnet, so daß die mittlere Ringscheibe und damit die Antriebswelle gegenüber den ortsfesten äußeren Ringscheioen in einer Mittellage gehalten wird. Es sind

jo ortsfeste Mikroschalter vorgesehen, die durch mit der dicken Ringscheibe verbundene Betätigungsstifte ein- und ausschaltbar sind.

Durch die Notwendigkeit, acht Schraubenfedern vorzusehen, die von der dicken Ringscheibe sich nach beiden Seiten erstrecken, wird die Anordnung aufwendig und ausladend. Eine Verstellung der Mikroschalter auf andere Ansprechgrenzen erfordert das Lösen von Schrauben an nicht leicht zugänglichen Stellen im Inneren des Gehäuses.

Aus der US-PS 25 17 373 ist eine Ausführungsform eines Linearbetätigers bekannt, bei welchem nur zwei Federn erforderlich sind. Diese greifen von beiden Seiten auf einer zur Gewindespindel parallelen Zwischenwelle an einem Zahnrad an, welches auf der Zwischenwelle über eine Steilverzahnung gelagert ist. Bei Übertragung eines Drehmoments verlagert sich das Zahnrad auf der Steilverzahnung in Achsrichtung gegen die Kraft der Federn, die es normalerweise in einer Null-Lage halten. Bei Überschreitung einer zulässigen

so axialen Verlagerung wird ein Schalter betätigt.

Auch hierbei ist die Anordnung durch die zusätzliche Zwischenwelle ausladend und aufwendig.

Bei der Ausführungsform nach der US-PS 12 68 358 handelt es sich nicht um einen Linearbetätiger, sondern um einen Schneckentrieb, bei welchem die Schneckenwelle durch eine sie umgebende Schraubendruckfeder in einer Richtung in einer bestimmten Lage gehalten wird. Wenn in dieser Richtung eine Verlagerung erfolgt, wird ein elektrischer Schalter betätigt, dessen Betätigungsglied gegen das Ende der Schneckenwelle anliegt.

Eine federnde Fixierung der Null-Lage in beiden Richtungen ist hierbei nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearbetätiger der dem Oberbegriff des Anspruchs 1

bi entsprechenden Art so auszugestalten, daß er weniger aufwendig und leichter handhabbar wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegebe-

nen Merkmale gelöst Die zwischen die Lager gesetzte einzelne Feder ist platzsparend und erlaubt eine viel kompaktere Konstruktion als die Ausführungsformen des Standes der Technik. Zur Vornahme der Einstellung der Ansprechgrenzen bedarf es keiner Zerlegung des Linearbetätigers bzw. verzwickter Montagearbeiten im Snnern des Gehäuses. Die Einstellung kann vielmehr bei montiertem Linearbetätiger von auben vorgenommen werden.

Anspruch 2 gibt die bevorzugte Ausführungsform der Axiallastbegrenzungseinrichtung wieder. Die Umwandlung der axialen Bewegung der Antriebswelle in eine Drehbewegung erleichtert die Herausführung der Bewegung aus dem eigentlichen Getriebebereich.

Anspruch 3 ist auf die konstruktive Ausführung der Ankopplung des Drehgliedes an die Antriebswelle gerichtet

Anspruch 4 betrifft die Übertragung der Bewegung des Drehgliedes auf die einzelnen Schalter.

Die Ausbildung nach Anspruch 5 erleichtert die Erkennung der eingestellten Ansprechgrenzen von außen.

Zur Vermeidung eines Bruchs der zwichen den Lagern angeordneten Feder bei sehr hohen Überlasten und einem Versagen der Ausschalteinrichtung empfiehlt sich eine Axiallastbegrenzungshülse nach Anspruch 6.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Linearbetätigers;

Fig.2 ist eine Seitenansicht des Linearbetätigers, teilweise im Schnitt;

Fig.3 ist eine Schnittansicht des Linearbetätigers von oben;

F i g. 4 ist eine perspektivische Einzelansicht der Antriebswelle und der Gewindespindel;

F i g. 5 und 6 sind Vorderansichten der Axiallastbegrenzungseinrichtung von vorn;

F i g. 7 ist eine Ansicht der Axiallastbegrenzungseinrichtung von dei Seite der Gewindespindel her;

Fig.8 ist eine Seitenansicht der Axiallastbegrenzungseinrichtung.

Der Linearbetätiger 2 weist ein längliches Gehäuse 6 auf, welches von dem Motor 4 auslädt, wie es in F i g. 1 gezeigt ist. Der Linearbetätiger 2 ist an einem Lagerbock 46 schwenkbar gelagert. Das Gehäuse 6 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet, wie aus F i g. 2 und 3 erkennbar ist, und es tritt in Achsrichtung aus dem Gehäuse 6 eine ausfahrbare Stange 10 mit einem Gabelkopf 22 mit den Gabelschenkeln 48, 50 aus. Die ausfahrbare Stange 10 ist ihrerseits als Rohr ausgebildet und greift an einem Ende über eine Spindelmutter 26 in eine Gewindespindel 12 ein, deren Drehung bewirkt, daß die Stange 10 in axialer Richtung entweder ausgefahren oder in das rohrförmige Gehäuse 6 eingezogen wird. Die Gewindespindel 12 wird von dem Motor 4 über eine Antriebswelle 14 angetrieben, die mit der Gewindespindel 12 verbunden ist. Die Antriebswelle 14 und die Gewindespindel 12 können einstückig sein oder aus zwei miteinander verbundenen Teilen bestehen. Die Antriebswelle 14 ist mit der Motorwelle 16 über ein Motorritzel 18 und ein Antriebszahnrad 20 gekuppelt.

Durch die Spindelmutter 26 wird die Drehbewegung der Gewindespindel 12 in eine axiale Bewegung der ausfahrbaren Stange 10 umgesetzt. Diese ist mit der Gewindespindel 26 verbunden. Die Gewindespindel 26 ist gegen Drehung über me'tirere, in dem Ausführungsbeispiel vier, achsparallelc Führungsstangen 30 gesichert, so daß sie sich bei einer Drehung der Gewindespindel 12 nicht mitdreht. Die Gewindespindel 26 weist ein Innengewinde auf, welches in die Gewindespindel 12 eingreift Der Betrag der Bewegung der ausfahrbaren Stange 10 in beiden Richtungen wird durch einen Begrenzungsschalter 8 gesteuert der mit der Gewindespindel über eine Schraubenverzahnung 24 bewegungsverbunden ist

Die Gewindemutter 26 gleitet mit ihrem Außenumfang an der Innenwand 7 des Gehäuses 6 und wirkt dabei als Stütze für die Stange 10. Am einen Ende des Gehäuses 6 ist ein Gehäusedeckel 28 angebracht, an welchem sich die Stange 10 gegen Seitenkräfte ebenfalls abstützt

Das Gehäuse 6 ist dicht und kann mit einem Schmiermittel gefüllt werden. Hierfür ist zwischen dem Gehäusedeckel 28 und der Stange 10 eine Dichtung 76 angeordnet Durch das Füllen des Gehäuses 6 mit einem Schmiermittel kann die Lebensdauer des Linearantriebes 2 bedeutend erhöht werden, da die an der Spindelmutter 26 erzeugte Wärme auf das Schmiermittel und das Gehäuse 6 abgeleitet wird.

Wie in den Fig.2 und 3 gezeigt, sind auf der Antriebswelle 14 zwei Lager 32 und 34 mit axialem Abstand voneinander angeordnet Die Antriebswelle 14 ist zwischen den Lagern 32 und 34 von einer als Tellerfedersatz ausgebildeten Axialdruckfederanordnung 36 umgeben. Die in der Zeichnung dargestellte Federanordnung verhütet eine axiale Verschiebung der Antriebswelle 14 und der Gewindespindel 12 in beiden Richtungen unter normalen Betriebsbedingungen des Linearbetätigers 2. Die dabei auftretenden axialen Druckkräfte werden von der Axialdruckfederanordnung 36 abgefangen.

Zwischen den Lagern 32, 34 ist eine die Axialdruckfederanordnung 36 umgebende, einen Teil des Abstandes zwischen den Lagern 32, 34 einnehmende Axiallastbegrenzungshülse 38 vorgesehen, die die Axialdruckfederanordnung 36 davor bewahrt, beim Auftreten von axialen Überlasten und gleichzeitigem Versagen der noch zu beschreibenden Axiallastbegrenzungsvorrichtungen übermäßig zusammengedrückt und dadurch zerstör! zu werden.

Die in F i g. 4 gezeigten Antriebsteile sind die ausfahrbare Stange 10 mit der Spindelmutter 26, die Gewindespindel 12 und die Antriebswelle 14. Im Bereich der Verbindungsstelle der Antriebsspindel 14 und der Gewindespindel 12 ist die Schraubenverzahnung sichtbar. Die Antriebswelle ist im F i g. 4 linken Bereich von den Lagern 32 und 34 der Axialdruckfederanordnung 36 und der Axiallastbegrenzungshülse 38 umgeben. Am Ende der Antriebswelle 14 befindet sich das Zahnrad 20, in welches das Motorritzei 18 eingreift. In F i g. 4 ist die Umfangsnut 40 der Antriebswelle 14 besonders deutlich erkennbar, die dazu dient, die Antriebswelle 14 mit der noch zu beschreibenden Axiallastbegrenzungseinrichtung41 zu koppeln.

Dies geschieht in der aus den Fig.2 und 3 ersichtlichen Art und Weise durch eine das Koppelglied bildende kugelgelagerte Rolle 44, welche in die Umfangsnut 40 eingreift und an einem schwenkbarem Hebel 42 angeordnet ist, der auf einer Welle 52 sitzt. Eine axiale Bewegung der Antriebswelle 14 wird durch diese Anordnung in eine Drehung der Welle 52 umgesetzt, die zur Betätigung der Axiallastbegrenzungseinrichtung 41 dient. Die Rolle 44 und der schwenkbare Hebel 42 sind auf der einen Seite einer

Platte 54 angebracht, wie es in F i g. 7 gezeigt ist.

Die Axiallastbegrenzungseinrichtung 41 geht im einzelnen aus den F i g. 5, 6 und 8 hervor. Sie ist auf der Platte 54 auf der dem schwenkbaren Hebel 42 und der Rolle 44 gegenüberliegenden Seite angebracht und umfaßt zwei Mikroschalter 56 und 58, die Betätigungsknöpfe 60 bzw. 62 aufweisen. Auf der Welle 52 sind zwei Arme 64 und 66 angebracht, die unter der Wirkung einer Feder 68 stehen, so daß die Enden der Arme 64 und 68 die Betätigungsknöpfe 60 und 62 niederdrücken, solange ι ο die Axiallastbegrenzungseinrichtung 41 nicht in Aktion ist. Auf der Welle 52 sind gemäß F i g. 5 mit Abstand vor den Armen 64 und 66 Schwenkzeiger 70 und 72 gelagert, die an einer Skalenscheibe 74 mit Hilfe von Stellschrauben 100 und 102 festgelegt sind, wie es aus Fig.6 zu erseher, ist. Die Skalenscheibe 74 ist mit der Welle 52 über einen Treibarm 103 gekuppelt, der auf der Welle 52 angebracht ist und sich mit dieser dreht. Die Drehstellung der Skalenscheibe 74 gegenüber dem Treibarm 103 kann mit Hilfe der Einstellschrauben 106 und 108 justiert werden.

Bei einer Bewegung der Antriebswelle 14 werden die Antriebswelle 14 mitgenommen und der schwenkbare Hebel 42 und damit die Welle 52 und der Treibarm 103 verdreht. Dadurch wird eine Drehung der Skalenscheibe 74 und der Schwenkzeiger 70 und 72 in der einen oder anderen Richtung verursacht und in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Abstand A zwischen dem Schwenkzeiger 70 und dem Arm 64 oder der Abstand B zwischen dem Schwenkzeiger 72 und dem Arm 66 verringert Schließlich kommt einer der Schwenkzeiger 70 und 72 in Berührung mit einem der Arme 64 bzw. 66 und nimmt diesen mit, wodurch der Betätigungsknopf 60 bzw. 62 freigegeben und der elektrische Strom zum Antriebsmotor 4 unterbrochen wird. Die Abstände A und B, um welche die Schwenkzeiger 70 und 72 bewegt werden müssen, bevor einer der Arme 64 oder 66 berührt und mitgenommen und einer der Mikroschalter 56, 58 betätigt wird, hängen von der Einstellung der Schwenkzeiger 70 und 72 ab. Die Abstände A bzw. B entsprechen der Kraft, die auf die Antriebswelle 14 in Achsrichtung ausgeübt werden muß, um einen der Schalter 56,58 auszulösen. Je größer die Abstände sind, um welche die Antriebswelle 14 sich in Achsrichtung bewegen muß, bevor einer der Mikroschalter 56, 58 betätigt wird, um so größer ist die von dem Linearbetätiger 2 ohne Aktivierung der Axiallastbegrenzungseinrichtung und Abschaltung des Motors 4 aufgenommene axiale Kraft.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Linearbetätigers 2 beschrieben.

Während des normalen Betriebes erteilt der I.inearbetätiger 2 einem nicht dargestellten beweglichen Glied eine axiale Bewegung. Das bewegliche Glied ist über einen Querbolzen an den Gabelarmen 48 und 50 des Gabelkopfes 22 angebracht. Wenn die ausfahrbare Stange 10 in das Gehäuse 6 ein- oder aus dem Gehäuse 6 ausfährt, wird das bewegliche Glied entsprechend mitgenommen. Zum Ausfahren der Stange 10 wird der Motor 4 in Betrieb gesetzt und dreht die Antriebswelle 14 über die Zahnräder 18 und 20. Die Antriebswelle 14 treibt die Gewindespindel 12 an, was wiederum in eine axiale Bewegung der Spindelmutter 26 und damit der ausfahrbaren Stange 10 umgesetzt wird. Die Spindelmutter 26 bewegt sich längs der Führungsstangen 30 und fährt die Stange 10 aus dem Gehäuse 6 aus. Die Bewegung setzt sich fort, bis der Begrenzungsschalter 8 bestimmt, daß die Stange 10 bis zur maximalen Ausfahrstellung ausgefahren ist und den Motor abschaltet. Entsprechend geht das'Einfahren der Stange 10 vor sich.

Wenn während des Betriebes das nicht dargestellte bewegliche Glied, an welchem der Linearbetätiger 2 angreift, blockiert wird oder wenn der Begrenzungsschalter 8 ausfällt, so daß der Motor 4 weiterhin versucht, die Stange 10 in der vollständig ausgefahrenen Stellung weiter auszufahren oder in der vollständig eingefahrenen Stellung weiter einzufahren und dadurch sehr hohe axiale Kräfte erzeugt, spricht die Axiallastbegrenzungseinrichtung 41 an und schaltet den Motor 4 ab. In einer solchen Situation drehen sich die Antriebswelle 14 und die Gewindespindel 12 weiter, auch wenn die ausfahrbare Stange 10 durch äußere Umstände festgehalten wird. Da sich die Stange 10 axial nicht bewegen kann, wenn die auftretende Axialkraft die Kraft der Axialdruckfederanordnung 36 übersteigt, beginnt statt dessen eine axiale Bewegung der Antriebswelle 14 bzw. der Gewindespindel 12 unter Zusammendrückung der Axialdruckfederanordnung 36. Eine solche axiale Bewegung der Antriebswelle 14 verursacht eine axiale Bewegung der Rolle 44 in der Umfangsnut 40 und eine Drehung der Welle 52 der Axiallastbegrenzungseinrichtung 41. Dadurch werden die Schwenkzeiger 70 und 72 mitgenommen und betätigen nach Zurücklegung einer vorgewählten Winkelstrecke über die Arme 64 bzw. 66 in der bereits beschriebenen Weise einen der Mikroschalter 56 bzw. 58, der dann den Motor 4 abschaltet.

Eine Bewegung der Antriebswelle 14 in Achsrichtung findet erst statt, wenn die auftretende Axialkraft die durch die Axialdruckfederanordnung 36 ausgeübte Vorspannung übersteigt Die Strecke, welche die Antriebswelle 14 zurücklegt, hängt von dem Überschußbetrag der axialen Kraft ab.

Die Axialdruckbegrenzungseinrichtung 41 kann gewünschtenfalls elektrisch umgangen werden, um zum Losbringen festgekeilter Tore oder anderer Einrichtungen, die der Linearbetätiger bewegen soll, vorübergehend eine Erhöhung der normalerweise ausübbaren Kraft zu erreichen. Eine solche elektrische Umgehung kann mit dem Begrenzungsschalter 8 zusammenwirken.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l.Linearbetätiger
mit einem Gehäuse,

mit einer im Gehäuse drehbar gelagerten, mit einem Antriebsmotor über eine koaxiale Antriebswelle drehverbundenen Gewindespindel, mit zwei in Achsrichtung der Antriebswelle hintereinander angeordneten, zur Übertragung von Axialkräften befähigten Lagern, auf denen die Antriebswelle im Gehäuse gelagert ist und an denen eine Axialdruckfederanordnung angreift, die die Antriebswelle und die Gewindespindel normalerweise in einer axialen Null-Lage hält,

mit einem über ein Gegengewinde mit der Gewindespindel zusammenwirkenden, durch die Drehung der Gewindespindel axial bewegbaren Kraftangriffsglied und

mit einer Axiallastbegrenzungseinrichtung zum Abstellen des Antriebsmotors bei Überschreiten einer vorbestimmten Axiallast, weiche hinsichtlich der zum Abstellen des Antriebsmotors führenden Verlagerung der Antriebswelle bzw. der Gewindespindel einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialdruckfederanordnung (36) zwischen den Lagern (32, 34) vorgesehen ist und die Antriebswelle (14) umgibt und daß die Axiallastbegrenzungseinrichtung (41) von außerhalb des Gehäuses (6) zugänglich ist.
2. Linearbetätiger nach Anspruch 1, bei welchem zwei mit der Steuerung des Antriebsmotors verbundene elektrische Schalter mit jeweils einem einstellbaren Betätigungsglied vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallastbegrenzungseinrichtung (41) ein bei einer axialen Bewegung der Antriebswelle (14) bzw. der Gewindespindel (12) mitbewegliches Koppelglied (44) sowie ein damit verbundenes Drehglied (42,52,74) umfaßt und daß bei einer Drehung des Drehglieder (42,52,74) in der einen oder anderen Richtung der eine oder andere Schalter (56, 58) über das jeweilige Betätigungsglied betätigbar ist.
3. Linearbetätiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehglied (42,52,74) einen mit einem Ende auf einem Wellenzapfen (52) angebrachten Hebel (42) umfaßt, der mit dem anderen Ende das Koppelglied (44) trägt, welches in eine Umfangsnut (40) der Antriebswelle (14) eingreift.
4. Linearbetätiger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem jeweiligen Betätigungsglied je ein federbelasteter Arm (64, 66) angreift, der die Schalter (56, 58) normalerweise geschlossen hält und an welchem das Drehglied (42, 52, 74) derart zum Angriff bringbar ist, daß bei einer Drehung des Drehgliedes der zugehörige Schalter betätigbar ist.
5. Linearbetätiger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallastbegrenzungseinrichtung (41) zwei an dem Drehglied (42,52, 74) angebrachte, in ihrer Schwenkstellung einstellbare Schwenkzeiger (70, 72) umfaßt, mittels deren bei einer Drehung des Drehgliedes in der einen oder anderen Richtung der eine oder andere federbelastete Arm (64,66) mitnehmbar ist.
6. Linearbetätiger nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lagern (32,34) eine Axiallastbegrenzungshülse (38) vorgesehen ist