DE3136552A1

DE3136552A1 - Linear drive for a slide

Info

Publication number: DE3136552A1
Application number: DE19813136552
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr.-Ing. 8720 Schweinfurt Ertl
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1981-09-15
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1983-03-31

Abstract

A slide (carriage) (1) longitudinally displaceable in a base frame (2) bears a slide rack (3). A drive toothing (4a) mounted in the base frame (2) and formed, for example, on a flexible rack (4) is moved into engagement with the slide rack (3) at in each case one point of engagement by an engagement drive (5). The point of engagement travels in the longitudinal direction of the slide. There is a difference between the pitch of the slide rack (3) and the pitch of the drive toothing (4a). <IMAGE>

Description

Linearantrieb für einen SchlittenLinear drive for a slide

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb für einen Schlitten, der eine Schlittenzahnstange mit konstanter Teilung trägt und in Längsführungen eines Grundgestells mittels eines mit der Schlittenzahnstange in Verzahnungseingriff stehenden Antriebselement bewegbar ist.The invention relates to a linear drive for a slide that carries a carriage rack with constant pitch and one in longitudinal guides Base frame by means of a toothed engagement with the carriage rack Drive element is movable.

Bei herkömmlichen Schlittenantrieben dieser Art, wie sie beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Meßmaschinen u. dgl. Verwendung finden, weist die Antriebseinrichtung ein im Grundgestell gelagertes Ritzel auf, das über ein Getriebe von einem Motor angetrieben wird und mit der Schlittenzahnstange in Eingriff steht.In conventional slide drives of this type, such as those for example are used in machine tools, measuring machines and the like, the drive device a pinion mounted in the base frame, which is driven by a motor via a gearbox is driven and is in engagement with the carriage rack.

Derartige Schlittenantriebe bereiten Schwierigkeiten, wenn eine sehr niedrige Schlittengescliwindigkeit gefordert wird. Die unvermeidliche Elastizität im Schlittenantrieb führt vor allem bei stark schwankenden Gegenkräften und bei der Verwendung von Gleitführungen zu ungleichmäßigen Vorschubgeschwindigkeiten und Positionsfehlern. Um diesen Einflüssen entgegenzuwirken, ist man bestrebt, derartige Schlittenantriebe möglichst steif und spielfrei auszulegen, wobei aber die erforderliche, sehr starke Untersetzung des Antriebs in der Regel zu großerElastizität und erhöhtem Spiel führt.Such carriage drives cause difficulties, if a lot low carriage speed is required. The inevitable elasticity in the slide drive leads above all to strongly fluctuating counterforces and the use of sliding guides uneven feed rates and positional errors. In order to counteract these influences, one strives to have such Design slide drives as stiff as possible and free of play, but with the necessary, very strong reduction of the drive usually to great elasticity and increased Game leads.

Hydraulische Schlittenantriebe mit am Schlitten angreifenden Kolben-Zylinder-Einheiten ermöglichen zwar sehr geringe Schlittengeschwindigkeiten, jedoch ist dabei die durch die Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit gegebene Federwirkung des Antriebs störend.Hydraulic slide drives with piston-cylinder units engaging the slide allow very low carriage speeds, but this is through the compressibility of the hydraulic fluid given spring action of the drive disturbing.

Schlittenantrie mit Gleichstrommotor und Spindel-Mutter-System werden auch in Werkzeug- und Meßmaschinen eingesetzt. Diese Antriebsart eigenet sich aber nur für relativ kurze Wege, da die Elastizität mit der Länge der Spindel zunimmt. Setzt man Spindeln mit großem Durchmesser ein, um hohe Steifigkeiten zu erhalten, muß man in der Regel mit größeren Steigungen rechnen, die wiederum ein Untersetzungsgetriebe verlangen, das ebenfalls Elastizitäten und Spiel mit sich bringt.Slide drive with DC motor and spindle-nut system also used in machine tools and measuring machines. However, this type of drive is suitable only for relatively short distances, as the elasticity increases with the length of the spindle. If spindles with a large diameter are used to achieve high rigidity, you usually have to reckon with larger gradients, which in turn require a reduction gear require, which also brings elasticities and play with it.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Linearantrieb für einen Schlitten der eingangs genannten Art so aus zu gestalten, daß neben den üblichen Eilgeschwindigkeiten auch sehr geringe Schlittengeschwindigkeiten und sehr kleine Weginkremente bei sehr hoher Steifigkeit des Antriebs erreicht werden können.The object of the invention is therefore to provide a linear drive for a To design slide of the type mentioned so that in addition to the usual Rapid speeds also have very low carriage speeds and very small ones Travel increments can be achieved with a very high rigidity of the drive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlittenzahnstange ein sich in Bewegungsrichtung des Schlittens am Grundgestell abstützendes Antriebselement gegenüberliegt, das in seiner Längsrichtung eine Antriebsverzahnung mit konstanter Teilung trägt, daß zwischen der Teilung der Schlittenzahnstange und der Teilung der Antriebsverzahnung eine Teilungsdifferenz besteht, daß die Zähnezahl der Antriebsverzahnung minze~ stens dem Quotienten aus der Teilung der Schlittenzahnstange und der Teilungsdifferenz entspricht, und daß die Antriebsverzahnung nur an einer oder mehreren örtlichen Eingriffsstellen derart mit der Schlittenzahn--stange in Verzahnungseingriff bringbar ist, daß die Eingriffsstelle kontinuierlich in Bewegungsrichtung des Schlittens verschoben wird.This object is achieved according to the invention in that the slide rack one in the direction of movement of the slide supporting the base frame Opposite drive element, which has a drive toothing in its longitudinal direction with constant pitch carries that between the division of the carriage rack and the pitch of the drive toothing is a pitch difference that the number of teeth of the drive toothing is at least the quotient from the division of the slide rack and corresponds to the pitch difference, and that the drive toothing only on one or several local points of engagement with the carriage rack in this way Toothed engagement can be brought about that the engagement point is continuous in the direction of movement of the slide is moved.

Der Antrieb hat immer eine in etwa gleichbleibende Steifigkeit unabhängig von der Position der Schlittenzahnstange. Er läßt sich auch bei der Auslegung für große Antreibskräfte mit geringem Raumbedarf ausführen.The drive always has an approximately constant stiffness independently from the position of the carriage rack. He can also be used in the interpretation for execute large driving forces with little space requirement.

Auch lange Verfahrwege sind mit geringem Bauaufwand zu erreichen, weil die Länge des größtmöglichen Verfahrwegs nur durch die Länge der Schlittenzahnstange bestimmt wird, die ein verhältnismäßig einfach herzustellendes Bauteil ist.Long travels can also be achieved with little construction effort, because the length of the greatest possible travel is only determined by the length of the slide rack is determined, which is a relatively easy to manufacture component.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das Antriebselement eine biegesame Antriebszahnstange ist, deren Antriebsverzahnung mittels eines Eingriffsantriebs mit senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens verlauf ender Wirkrichtung an der jeweiligen Eingriffsstelle in Eingriff mit der Schlittenzahnstange bringbar ist. Dadurch wird in konstruktiv einfacher Weise die Möglichkeit gegeben, die Eingriffsstelle kontinuierlich zu verschieben, indem die biegsame Antriebszahnstange jeweils nur an einer Stelle in Eingriff mit der Schlittenzahnstange bewegt wird.In an advantageous embodiment of the inventive concept provided that the drive element is a flexible drive rack, whose Drive toothing by means of an engagement drive with perpendicular to the direction of movement of the slide running in the effective direction at the respective point of engagement can be brought with the carriage rack. This makes it structurally simpler Wise given the opportunity the surgical site continuously move the flexible drive rack at only one point at a time is moved into engagement with the carriage rack.

Vorteilhafterweise wird der Eingriffsantrieb durch eine Reihe von in Längsrichtung der Antriebs zahns tange nebeneinanderliegenden, aufeinanderfolgend erregbaren Elektromagneten mit beweglichen Ankern gebildet.Advantageously, the engagement drive is through a series of in the longitudinal direction of the drive rack juxtaposed, consecutively excitable electromagnets formed with movable armatures.

Dadurch ergibt sich ein Linearantrieb, dessen maximale Vorschubgeschwindigkeit nicht von der maximal zulässigen Drehzahl rotierender Antriebs- oder Bauelemente abhängt, sondern der sowohl eine sehr kleine als auch eine sehr große Vorschubgeschwindigkeit ohne Schaltgetriebe ermöglicht, da diese nur von der Frequenz der die Elektromagneten aufeinanderfolgend erregenden elektrischen Impulse direkt abhängt und da die mit kleinen Amplituden bewegten Anker eine hohe Grenzfrequenz zulasse ç mäß einer abgewandelten Ausführungsform des Erfindungsgedankens weist der Eingriffsantrieb eine Reihe von in Längsrichtung der Antriebszahnstange nebeneinanderliegenden druckmittelbetätigten, senkrecht zur Antriebszahnstange gerichteten Stellelementen auf, die nacheinander mit Druck beaufschlagbar sind.This results in a linear drive whose maximum feed speed does not depend on the maximum permissible speed of rotating drive or components, but which enables both a very small and a very high feed speed without a gearbox, as this only depends on the frequency of the electrical that successively excite the electromagnets Impulse depends directly and because the armature moved with small amplitudes has a high cutoff frequency allow ç according to According to a modified embodiment of the inventive concept, the engagement drive has a number of pressure-medium-actuated adjusting elements which are positioned next to one another in the longitudinal direction of the drive rack and are directed perpendicular to the drive rack and can be pressurized one after the other.

Diese Antriebsart bietet sich immer dann an, wenn elektrisch betätigte Magnete zu einer unzulässigen Erwärmung des Antriebs und der umgebenden Bauelemente führen könnte. Die druckmittelbetätigte, d. h. hydraulische oder pneumatische Antriebsart ermöglicht die Erzeugung höchster Vorschubkräfte bei kleinstem Bauvolumen.This type of drive is always suitable when electrically operated Magnets to an impermissible heating of the drive and the surrounding components could lead. The fluid-operated, d. H. hydraulic or pneumatic drive type enables the generation of the highest feed forces with the smallest construction volume.

In einer weiteren, abgewandelten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Eingriffsantrieb eine im Grundgestell mit parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens verlaufender Drehachse antreibbar gelagerte Walze aufweist, die einen schraubenlinienförmigen Wulst mit einer Steigung trägt, die dem Quotienten aus dem Teilungsprodukt und der Teilungsdifferenz von Schlittenzahnstange und Antriebsverzahnung entspricht.In a further, modified embodiment of the invention it is provided that the engagement drive one in the base frame with parallel to the direction of movement of the carriage running axis of rotation has drivably mounted roller which has a Helical bead with a slope that corresponds to the quotient of the Division product and the division difference between the slide rack and drive toothing is equivalent to.

Der schraubenlinienförmige Wulst drückt die Antriebszahnstange jeweils an einer Stelle in Eingriff mit der Schlittenzahnstange. Bei einer Drehung der Walze verschiebt sich diese Eingriffs stelle. In dieser Ausführungsform kann der Linearantrieb sehr einfach , z. B.The helical bead presses the drive rack in each case at one point in engagement with the carriage rack. When the roller rotates this point of intervention shifts. In this embodiment, the linear drive very easy, e.g. B.

mit einem handelsUblichen Elektromotor ausgerüstet werden, um die Vorschubbewegung auch ohne größeren Steuerungsaufwand für die Wanderbewegung der Eingriffsstelle zu erzeugen.can be equipped with a commercially available electric motor to Feed movement even without major control effort for the traveling movement of the To generate the point of intervention.

Eine weitere einfache Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird dadurch erreicht, daß das Antriebselement eine im Grundgestell mit parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens verlaufender Drehachse antreibbar gelagerte Walze aufweist, die einen schraubenlinienförmig um die Drehachse verlaufenden Zahnwulst mit der Antriebsverzahnung trägt, und daß die Steigung des Zahnwulstes dem Quotienten aus dem Teilungsprodukt und der Teilungsdifferenz von Schlittenzahnstange und Antriebsverzahnung entspricht.Another simple embodiment of the inventive concept is achieved in that the drive element has one in the base frame with parallel to Direction of movement of the slide running axis of rotation, drivable mounted roller having a tooth bead extending helically around the axis of rotation with the drive toothing, and that the slope of the tooth bead corresponds to the quotient from the division product and the division difference between the slide rack and drive toothing is equivalent to.

Hierbei ist die Antriebsverzahnung unmittelbar am schraubenlinienförmigen Wulst ausgeführt, so daß eine gesonderte, biegsame Antriebszallnstange entfällt.Here, the drive toothing is directly on the helical Bead executed so that a separate, flexible drive gear rod not applicable.

Auf diese Weise entsteht ein Linearantrieb zur Erzeugung kleinster Vorschubgeschwindigkeiten bei hoher Steifigkeit unabhängig auch von großen zurückgelegten Vorschubwegen, der aus nur wenigen einfachen Bauelementen besteht, die auch auf kleinem Raum angeordnet werden können.In this way, a linear drive is created for generating the smallest Feed speeds with high rigidity independent of the large ones covered Feed paths, which consists of only a few simple components, which also on can be arranged in a small space.

Gemäß einer weiteren Abwandlung der vorgenannten Ausfüllrungsform ist vorgesehen, daß der Zahnwulst durch mit ihren Mittelpunkten schraubenlinienförmig um die Drehachse angeordnete, drehbar gelagerte Wälzelemente gebildet wird, die an ihrem Umfang Abschnitte der Antriebsverzahnung aufweisen. Durch die drehbar gelagerten Wälzelemente wird eine Gleitreibung im Verzahnunseingriff weitestgehend vermieden, wobei der Vorteil eines einfachen Antriebs durch einen Elektromotor erhalten bleibt.According to a further modification of the aforementioned form of completion it is provided that the tooth bead is helical through with its centers arranged around the axis of rotation, rotatably mounted rolling elements is formed which have sections of the drive toothing on their circumference. Thanks to the rotatable Rolling elements, sliding friction in the meshing of the teeth is largely avoided, the advantage of a simple drive by an electric motor being retained.

Eine weitere Steigerung der Steifigkeit des Linearantriebs in Richtung der Schlittenbewegung wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens dadurch erreicht, daß neben der Schlittenzahnstange im Schlitten und parallel zu dieser eine oder mehrere Gestellzahnstangen mit konstanter Teilung fest im Gestell angeordnet sind, daß die Gestellzahnstange die Teilung der Antriebsverzahnung aufweist, und daß die Antriebsverzahnung an der jeweiligen Eingriffsstelle zugleich im Eingriff mit der Schlittenzahnstange und mit der Ges tellzahns tange steht.Another increase in the rigidity of the linear drive towards the slide movement is achieved in a further development of the inventive concept by that in addition to the slide rack in the slide and parallel to this one or several rack racks with constant pitch are fixed in the rack, that the rack has the pitch of the drive toothing, and that the Drive toothing at the respective point of engagement at the same time in engagement with the Sled rack and rack with the rack.

Auf diese Weise besteht über die Antriebsverzahnung zu jedem Zeitpunkt unabhängig von der Lage der Eingriffsstelle eine direkte, sehr steife Verbindung zwischen dem Gestell und dem Schlitten. Da die Abstützung des Linearantriebs in Längsrichtung nicht mehr über die Antriebszahnstange erfolgt, kann die Antriebszahnstange in Bewegungsrichtung des Schlittens gegenüber dem Gestell verschiebbar angeordnet sein.In this way there is over the drive teeth to at any point in time, regardless of the location of the surgical site, a direct, very stiff one Connection between the frame and the slide. As the support of the linear drive no longer takes place in the longitudinal direction via the drive rack, the drive rack arranged displaceably in the direction of movement of the carriage relative to the frame be.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist dadurch zu erreichen, daß der Schlitten zwei einander gegenüberliegende Schlittenzahnstangen aufweist, die jeweils mit einer Antriebsverzahnung je eines zugehörigen Antriebselements in Eingriff stehen.Another useful embodiment of the inventive concept is to achieve that the carriage has two opposing carriage racks has, each with a drive toothing of an associated drive element are engaged.

Damit wird vermieden, daß die Eingriffskräfte senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens die Geradheit der Bewegung des Schlittens negativ beeinflußten; bei der Auslegung der Lagerung des Schlittens im Gestell können diese Querkräfte unberücksichtigt bleiben.This avoids that the engagement forces are perpendicular to the direction of movement of the slide adversely affected the straightness of the slide's movement; at These lateral forces cannot be taken into account when designing the support of the slide in the frame stay.

Die Erfindung wird nachfolgend an .Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen jeweils in vereinfachter Darstellungsweise: Fig. 1 einen Linearantrieb für einen Schlitten im Längsschnitt, Fig. 2 einen Linearantrieb entsprechend Fig. 1, jedoch mit einer anderen Lage des Eingriffspunk tes der Verzahnung, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 einen Linearantrieb ähnlich der Fig.1, jedoch mit druckmittelbetätigten Stellelementen, Fig. 5 einen Linearantrieb ähnlich der Fig. 1, wobei als Antriebs element für den Eingriffsantrieb eine Walze mit schraubenlinienförmigem Wulst dient, Fig. 6 eine gegenüber der Fig. 5 abgewandelte Ausführungsform, bei der der schraubenlinienförmige Wulst die Antriebsverzahnung trägt, Fig. 7 einen Linearantrieb in einer gegenüber der Fig.6 abgewandelten Ausführungsform mit drehbaren älzelementen, die die Antriebsverzahnung bilden, Fig. 8 einen Schnitt ähnlich der Fig. 3, wobei jedoch zusätzliche gestellfeste Zahnstangen vorgesehen sind, und Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Linearantrieb mit je zwei sich gegenüberliegenden Schlittenzahnstangen, Antriebszahnstangen und gestellfesten Zahnstangen.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. which are shown in the drawing. The following are shown in a simplified representation: 1 shows a linear drive for a slide in longitudinal section, FIG. 2 shows a linear drive according to FIG. 1, but with a different position of the engagement point of the toothing, 3 shows a section along the line III-III in FIG. 1, FIG. 4 shows a linear drive similar to Figure 1, but with actuating elements actuated by pressure medium, Fig. 5 a linear drive similar to FIG. 1, with the drive element for the engagement drive a roller with a helical bead is used, FIG. 6 shows a roller compared to FIG. 5 modified embodiment in which the helical bead is the drive toothing FIG. 7 shows a linear drive in an embodiment modified compared to FIG with rotatable roller elements which form the drive toothing, FIG. 8 shows a section similar to FIG. 3, but with additional racks fixed to the frame being provided and FIG. 9 shows a cross section through a linear drive with two opposite one another Slide racks, drive racks and rack-mounted racks.

Allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß ein nur andeutungsweise dargestellter Schlitten 1 einer Werkzeugmaschine, eines Meßgeräts od. dgl. in einem Grundgestell 2 längsbeweglich geführt ist. Der Schlitten 1 trägt an seiner Unterseite eine Schlittenzahnstanee 3. Benachbart zur Schlittenzahnstange 3 und parallel zu dieser ist im Grundgestell 2 ein Antriebselement 4 gelagert, das bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 5 und 8, 9 als Antriebszahnstange 4 ausgebildet ist und eine Antriebsverzahnung 4a mit konstanter Teilung t4 trägt.All the exemplary embodiments shown in the drawing have in common that an only hinted at slide 1 of a machine tool, one Measuring device od. The like. Is guided in a base frame 2 so as to be longitudinally movable. The sled 1 has a slide rack 3 on its underside. Adjacent to the slide rack 3 and parallel to this, a drive element 4 is mounted in the base frame 2, which in the embodiments according to FIGS. 1 to 5 and 8, 9 designed as a drive rack 4 and a drive toothing 4a with constant pitch t4 carries.

Zwischen der ebenfalls konstanten Teilung t3 der Schlittenzahnstange 3 und der Teilung t4 der Antriebs- verzahnung 4a besteht eine Teilungsdifferenz / t. Die Zähnezahl der Antriebsverzahnung 4a entspricht mindestens dem Quotienten aus der Teilung t3 der Schlittenzahnstange 3 und der Teilungsdifferenz J t.Between the also constant pitch t3 of the slide rack 3 and the pitch t4 of the drive toothing 4a there is a pitch difference / t. The number of teeth of the drive toothing 4a corresponds at least to the quotient from the division t3 of the slide rack 3 and the division difference J t.

Die Antriebszahnstange 4 ist biegsam ausgeführt und besitzt mit der Schlittenzahnstange 3 nur eine oder mehrere örtliche Eingriffsstellen. Diese Eingriffsstelle wird durch eine in Bewegungsrichtung des Schlittens wandernde Eingriffs-Querkraft kontinuierlich in Längsrichtung der Antriebszahnstange 4 verschoben; dadurch bewegt sich der Schlitten 1 in die eine oder die andere Richtung. Beim Verschieben der örtlichen Eingriffsstelle um eine Teilung t4 der Antriebsverzahnung 4a verfährt der Schlitten 1 einen Weg, der der Teilungsdifferenz / t entspricht. Der Antrieb wirkt also ohne großen Aufwand stark untersetzend, so daß der Schlitten 1 auch bei kleinen Weglnkrementen sicher verfährt. Die Bewegungsrichtung hängt von der Richtung ab, in der die Eingriffs-Querkraft wandert, und vom Vorzeichen der Teilungsdifferenz 2 t. Wenn die Teilung der Antriebsverzahnung 4a (wie in der Zeichnung dargestellt) größer ist als die der Schlittenzahnstange 3, wobei d t in diesem Fall positiv definiert sein soll, dann bewegt sich der Schlitten 1 in Richtung der wandernden Eingriffs-Querkraft. Ist die Teilungsdifferenz Qt jedoch negativ, dann bewegt sich der Schlitten 1 in Gegenrichtung.The drive rack 4 is flexible and has with the Slide rack 3 only one or more local engagement points. This point of intervention is caused by a transverse engagement force migrating in the direction of movement of the slide continuously displaced in the longitudinal direction of the drive rack 4; moved by it the carriage 1 in one direction or the other. When moving the local point of intervention moves by a pitch t4 of the drive toothing 4a the carriage 1 a path which corresponds to the pitch difference / t. The drive thus has a strong reduction in effort without great effort, so that the carriage 1 also at moves safely with small increments. The direction of movement depends on the direction in which the transverse engagement force migrates, and on the sign of the pitch difference 2 t. If the pitch of the drive toothing 4a (as shown in the drawing) is greater than that of the slide rack 3, where d t is defined as positive in this case should be, then the carriage 1 moves in the direction of the moving transverse engagement force. However, if the pitch difference Qt is negative, the carriage 1 moves in Opposite direction.

Bei der Ausführung nach den Fig. 1 - 3 wird die in Bewegungsrichtung des Schlittens 1 wandernde Eingriffs-Querkraft durch ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt. Der Eingriffsantrieb weist hierzu eine Reihe von in Längsrichtung der Antriebszahnstange 4 nebeneinanderliegenden Elektromagneten 5 auf, deren Anker jeweils senkrecht zur Antriebszahnstange 4 bewegbar sind.In the embodiment according to FIGS. 1-3, the direction of movement of the carriage 1 moving transverse engagement force through a traveling electromagnetic field generated. For this purpose, the engagement drive has a row of in the longitudinal direction of the drive rack 4 adjacent electromagnets 5, the armature each perpendicular to Drive rack 4 are movable.

Werden die Wicklungen der Elektromagnete 5 nacheinander mit elektrischer Spannung beaufschlagt, so wird der vor dem jeweiligen Elektromagneten 5 liegende Teilbscimitt der Antriebszahnstange 4 in Eingriff mit der Schlittenzahnstange 4 gedrückt. Soll ein Zahn der Antriebsverzahnung 4a, der zwischen den Angriffspunkten zweier Elektromagnete 5 liegt, in die Schlittenzahnstange 3 gedrückt werden, dann werden jeweils beide benachbarten Elektromagnete 5 mit entsprechender Spannung beaufschlagt.If the windings of the electromagnets 5 one after the other with electrical When voltage is applied, the one in front of the respective electromagnet 5 becomes Partial section of the drive rack 4 in engagement with the carriage rack 4 pressed. Should a tooth of the drive toothing 4a, the one between the points of application two electromagnets 5 is, are pressed into the carriage rack 3, then the corresponding voltage is applied to both adjacent electromagnets 5.

Bei der Darstellung nach Fig. 1 befindet sich die örtliche Eingriffsstelle im mittleren Bereich der Zahnstangen 3 und 4. Aus Fig. 2 erkennt man, daß die örtliche Eingriffsstelle der Zahnstangen 3 und 4 an einem Ende der Antriebszahnstange 4 angekommen ist und daß ein erneuter Eingriff am anderen Ende der Antriebszahnstange 4 erfolgt. Dabei wird der Verzahnungseingriff zwischen den Zahnstangen 3 und 4 zu keinem Zeitpunkt unterbrochen, so daß eine gleichförmige Vorschubbewegung erreicht wird, Der Schnitt nach Fig. 3 läßt den Aufbau des Antriebs nach den Fig. 1 und 2 erkennen. Die in Fig. 3 angedeu -tete Schwalbenschwanzführung la zwischen dem Schlitten 1 und dem Grundgestell 2 soll nur schematisch eine Schlittenlagerung andeuten, die aber jeden anderen Aufbau mit gleicher Funktion aufweisen kann.In the illustration according to FIG. 1, the local intervention point is located in the middle of the racks 3 and 4. From Fig. 2 it can be seen that the local The point of engagement of the racks 3 and 4 has arrived at one end of the drive rack 4 is and that a renewed engagement at the other end of the drive rack 4 takes place. The meshing engagement between the racks 3 and 4 is not at any point in time interrupted so that a uniform feed movement is achieved, the cut According to FIG. 3, the structure of the drive according to FIGS. 1 and 2 can be seen. In the Fig. 3 indicated dovetail guide la between the carriage 1 and the Base frame 2 is only intended to schematically indicate a carriage bearing, but each may have a different structure with the same function.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 - 3 nur durch die Art des Eingriffsantriebs. Anstelle der Elektromagnete 5 sind hierbei -pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Stellelemente 6 vorgesehen, die nebeneinanderliegen und jeweils senkrecht zur Antriebszahnstange 4 gerichtet sind. Zur erzeugung der in Schli t tenlängsrichtung wandernden Eingriffs-Querkra r t werden die Stellelemente 6 nacheinander mit pneumatischem oder hydraulischem Druck beaufschlagt, wodurch der vor dem jeweiligen Stellelement 6 liegende Teilabschnitt der biegsamen Antriebszahnstange 4 mit seiner Antriebsverzahnung 4a in die Schlittenzahnstange 3 gedrückt wird. Auch in diesem Fall sind Zwischenlagen der örtlichen Eingriffsstelle möglich, wenn zwei oder mehr benachbarte Stellelemente 6 gleichzeitig mit entsprechendem Druck beaufschlagt werden.The embodiment shown in Fig. 4 differs from that Embodiment according to FIGS. 1-3 only by the type of engagement drive. Instead of the electromagnets 5 are here -pneumatically or hydraulically actuated adjusting elements 6 provided, which are adjacent and each perpendicular to the drive rack 4 are directed. To generate the transverse engagement force moving in the longitudinal direction of the slide r t the adjusting elements 6 are successively with pneumatic or hydraulic Pressure is applied, whereby the section lying in front of the respective adjusting element 6 the flexible drive rack 4 with its drive teeth 4a in the carriage rack 3 is pressed. In this case, too, intermediate layers are the local intervention point possible if two or more adjacent adjusting elements 6 simultaneously with the corresponding Pressure can be applied.

Die druckmittelbetätigte Antriebsart nach Fig. 4 bietet sich immer dann an, wenn das elektrische Wanderfeld zum Antrieb der Elektromagnete 5 zu einer unzulässigen Erwärmung des Antriebs oder der umgebenden Bauelemente führen würde. Die hydraulische Antriebsart ermöglicht die Erzeugung höchster Vorschubkräfte bei kleinstem Bauvolumen.The pressure medium-actuated drive type according to FIG. 4 is always available when the traveling electric field to drive the electromagnet 5 to a inadmissible heating of the drive or the surrounding components. The hydraulic type of drive enables the generation of the highest feed forces smallest construction volume.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist ebenso wie bei den Ausführungen nach den Fig. 1 - 4 eine biegsame Antriebszahnstange 4 vorhanden, die sich in Längsrichtung am Grundgestell 2 abstützt und an einer oder mehreren örtlichen Eingriffsstellen in Eingriff mit der Schlittenzahnstange 3 gedrückt wird. Der hierzu erforderliche Eingriffsantrieb wird bei der Ausführung nach Fig. 5 durch eine im Grundgestell 2 gelagerte, mittels eines Motors 12 antreibbare Walze 7 gebildet, deren Drehachse parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 1 verläuft.In the embodiment according to FIG. 5 is the same as in the embodiments According to FIGS. 1-4, a flexible drive rack 4 is present, which extends in the longitudinal direction supported on the base frame 2 and at one or more local engagement points is pressed into engagement with the carriage rack 3. The required for this Engagement drive is in the embodiment of FIG. 5 by a stored in the base frame 2, means a motor 12 drivable roller 7 is formed, the axis of rotation parallel to the direction of movement of the carriage 1 runs.

Die Walze 7 trägt einen schraubenlinienförmigen Wulst 8, der jeweils an der Eingriffsstelle von unten gegen die biegsame Antriebszahnstange 4 drückt. Der schraubenlinienförmige Wulst 8 hat eine Steigung, die dem Quotienten aus dem Teilungsprodukt und der Teilungsdifferenz d t der Schlittenzahnstange 3 und der Antriebsverzahnung 4 entspricht. Durch Drehen der Walze 7 verschiebt sich die örtliche Eingriffsstelle kontinuierlich in Längsrichtung der Antriebszahnstange 4, da der Druckpunkt zwischen dem Wulst 8 und der Antriebszahnstange 1 wandert.The roller 7 carries a helical bead 8, each presses against the flexible drive rack 4 from below at the point of engagement. The helical bead 8 has a slope that corresponds to the quotient of the Division product and the division difference d t of the carriage rack 3 and the Drive toothing 4 corresponds. By rotating the roller 7, the local one shifts Point of engagement continuously in the longitudinal direction of the drive rack 4, since the Pressure point between the bead 8 and the drive rack 1 moves.

In dieser Ausführungsform kann der Linearantrieb sehr einfach, z. B. mit einem handelsüblichen Elektromotor 12 ausgerüstet werden , um die Vorschubbewegung auch ohne größeren Steuerungsaufwand zu erzeugen.In this embodiment, the linear drive can be very simple, e.g. B. be equipped with a commercially available electric motor 12 to the feed movement can also be generated without major control effort.

Die Ausführung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Ausführung nach Fig. 5 dadurch, daß Üuf die Antriebszahnstange 4 verzichtet wurde und daß die Antriebsverzahnung 4a an einem Zahnwulst 9 ausgebildet ist, der schraubenlinienförmig auf einer durch den Motor 12 angetriebenen Walze 7' verläuft.The embodiment according to FIG. 6 differs from that previously described Embodiment according to FIG. 5 in that the drive rack 4 has been omitted and that the drive toothing 4a is formed on a tooth bead 9 which is helical runs on a roller 7 'driven by the motor 12.

Der Zahnwulst 9 übernimmt zugleich die Funktionen der Antriebszahnstange 4 und des glatten Wulstes 8 bei der Ausführung nach Fig. 5. Damit verschiebt sich auch hier durch Drehen der Walze 7' die örtliche Eingriffsstellu kontinuierlich in Bewegungsrichtung des Schlittens 1. Ein Axiallager 13 stützt die Walze 7' in Bewegungsrichtung des SchLittenslab und sorgt dafür, daß der Zahnwulst 9 in Bewegungsriclltung des Schlittens 1 gegenüber dem Grttndgestell 2 niclit verschiebbar ist. Ebenso wie der Wulst 8 der Ausführung nach Fig. 5 hat auch der Zahnwulst 9 eine Steigung, die dem Quotienten aus dem Teilungsprodukt und der Teilungsdifferenz der Schlittenzaitnsüange 3 und der Antriebsverzahnung lsa des Zanwulstes 9 entspricht.The toothed bead 9 also takes on the functions of the drive rack 4 and the smooth bead 8 in the embodiment according to FIG. 5. This shifts also here by rotating the roller 7 'the local engagement position continuously in the direction of movement of the Carriage 1. A thrust bearing 13 is supported the roller 7 'in the direction of movement of the carriage slab and ensures that the tooth bead 9 in the direction of movement of the carriage 1 relative to the base frame 2 cannot be displaced is. Just like the bead 8 of the embodiment according to FIG. 5, the tooth bead 9 also has a slope, which is the quotient of the division product and the division difference the Schlittenzaitnsüange 3 and the drive toothing lsa of the Zanwulstes 9 corresponds.

Eine weitere Abwandlung gegenüber der Fig. 6 zeigt Fig. 7 . Auf der durch den Motor 12 angetriebenen und sich axial im Lager 13 am Grundgestell 2 abstützenden Walze 711 ist der in Fig. 6 gezeigte Zahnwulst 9 durch drehbar gelagerte Wälzelemente 10 ersetzt, die schraubenlinienförmig um die Drehachse der Walze 7tgangeordnet sind und an ihrem Umfang Abschnitte der Antriebsverzahnung a aufweisen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite jedes Wälzelements 10 der Teilung t4 der Antriebsverzahnung 4a. Stattrdessen kann die Teilung t4 auch ein Vielfaches der Breite des Wälzelements 10 sein. Die Steigung der Schraubenlinie, auf der die Wälzelemente 10 angeordnet sind, entspricht ebenfalls dem Quotienten aus dem Teilungsprodulct und der Teilungsdifferenz der Schlittenzahnstange 3 und der Antriebsverzahnung 4a.A further modification compared to FIG. 6 is shown in FIG. 7. On the driven by the motor 12 and axially supported in the bearing 13 on the base frame 2 Roller 711 is the toothed bead 9 shown in FIG. 6 by means of rotatably mounted rolling elements 10 replaced, which are arranged helically around the axis of rotation of the roller 7tg and have sections of the drive toothing a on their circumference. When shown Embodiment corresponds to the width of each rolling element 10 of the pitch t4 Drive toothing 4a. Instead, the division t4 can also be a multiple of Be the width of the rolling element 10. The slope of the helix on which the rolling elements 10 are arranged, also corresponds to the quotient from the division product and the pitch difference of the carriage rack 3 and the drive toothing 4a.

Eines der Wälzelemente 10 ist in Fig. 7 im Schnitt dargestellt; man erkennt, daß die Wälzelemente auf Wälzlagern 10a gelagert sind. Da sich die Wälzelemente 10 ohne wesentliche Reibung an der Verzahnung der ScEllittenzahnstange 3 abwälzen, wird die Gleitreibung im Verzahnungseingriff weitestgehend vermieden.One of the rolling elements 10 is shown in section in FIG. 7; man recognizes that the rolling elements are mounted on rolling bearings 10a. As the rolling elements 10 roll off the toothing of the sliding rack 3 without significant friction, the sliding friction in the meshing is largely avoided.

Fig. S zeigt einen Querschnitt durch einen Linearantrieb ähnlich der Fig. 3, wobei jedoch beiderseits der Schlittenzahnstange 3 und parallel zu dieser zwei Gestellzahnstangen 11 angeordnet sind. Die Gestellzalinstange 11 weist die Teilung t4 der Antriebsverzahnung 4a auf. Bei dieser Ausführung kann die biegsame Antriebszahnstange 4, die an der jeweiligen Eingriffsstelle durch die Elektromagnete 5 in Eingriff mit den Zahnstangen 3 und 11 gedrückt wird, in Bewegungsrichtung des Schlittens 1 auch verschiebbar gegenüber dem Grun.!gestell 2 angeordnet sein, da die Antriebszahnstange 4 zugleich in Eingriff mit der Schlittenzahnstange 3 und den Gestellzahnstangen 11 steht. Die axiale Abstützung des Linearantriebs erfolgt daher von der Schlittenzahnstange 3 an der jeweiligen Eingriffsstelle unmittelbar an den Gestellzahnstangen 11.Fig. S shows a cross section through a linear drive similar to that Fig. 3, but on both sides of the carriage rack 3 and parallel to this two rack racks 11 are arranged. The Gestellzalinstab 11 has the Pitch t4 of the drive toothing 4a. In this version, the flexible Drive rack 4, which is at the respective point of engagement by the electromagnet 5 is pressed into engagement with the racks 3 and 11, in the direction of movement of the Slide 1 can also be displaced relative to the green.! Frame 2, there the drive rack 4 at the same time in engagement with the carriage rack 3 and the rack racks 11 is. The linear drive is axially supported therefore directly from the carriage rack 3 at the respective point of engagement on the rack racks 11.

Der Funktionsablauf erfolgt im übrigen wie bei dem in den Fig. 1 - 3 gezeigten Linearantrieb.The functional sequence is otherwise as in the case of the one shown in FIGS. 3 linear drive shown.

Die in Fig. 8 gezeigte Ausführung mit Gestellzahnstangen 11, die bei jedem Eingriffszustand unabhängig von der Lage der Eingriffsstelle eine direkte, sehr steife Verbindung zwischen dem Grundgestell 2 und dem Schlitten 1 ergibt, läßt sich sinngemäß auf alle Ausführungsformen der beschriebenen Linearantriebe übertragen.The embodiment shown in Fig. 8 with rack racks 11, which at every state of intervention, regardless of the location of the point of intervention, a direct, very stiff connection between the base frame 2 and the carriage 1 results, can apply accordingly to all embodiments of the linear drives described.

Ebenfalls in einem Querschnitt ähnlich den Fig. 3 und 8 ist in Fig. 9 ein Linearantrieb gezeigt, der jeweils zwei einander gegenüberliegende Schlittenzailnstangen 3, Antriebszallnstangen 4 und Gestellzahnstangen 11 aufweist. Der Funktionsablauf erfolgt in gleicher Weise wie bei den Beispielen nach den Fig. 1 - 3 bzw.Also in a cross section similar to FIGS. 3 and 8, FIG. 9 shows a linear drive, each of which has two opposing slide teeth 3, drive gear racks 4 and rack racks 11. The functional sequence takes place in the same way as in the examples according to Figs. 1 - 3 or

Fig. 8 bescjirieben. Durch die doppelseitige Anord nung der Zahnstangen 3, 4 und 11 symmetrisch zur Längsachse der Schlittenführung wird vermieden, daß die senkrecht zur Bewegungsrichtung es Schlittens 1 auftretenden Eingriffskrafte die Geradheit der Bewegung des Schlittens 1 negativ beeinflussen. Bei der Auslegung der Lagerung des Schlittens 1 im Grundgesteil 2 können die Querkräfte unberücksicI'tir.t bleiben.Fig. 8 described. Due to the double-sided arrangement of the racks 3, 4 and 11 symmetrically to the longitudinal axis of the slide guide it is avoided that the engagement forces occurring perpendicular to the direction of movement of the slide 1 affect the straightness of the movement of the carriage 1 negatively. In the interpretation the storage of the slide 1 in the base frame 2, the transverse forces can not be taken into account stay.

Diese doppelseitige Anordnung läßt sicii sinngemäß auf alle Ausführungsformen der beschriebenen Linearantriebe übertragen.This double-sided arrangement can be applied analogously to all embodiments of the linear drives described.

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Claims

Linear drive for a slide Patent claims 1. Linear drive for a carriage that carries a carriage rack with a constant pitch and in longitudinal guides of a base frame by means of one with the carriage rack gear-engaging drive element is movable, characterized in that that the slide rack (3) moves in the direction of movement of the slide (1) on the base frame (2) supporting drive element is opposite, which in its longitudinal direction a drive toothing (4a) with constant pitch (t4) carries that between the Division (t3) of the slide rack (3) and the division (t4) of the drive toothing (4a) there is a pitch difference (4 t) that the number of teeth of the drive gear (4a) at least the quotient from the division (t3) of the slide rack (3) and the pitch difference (d d t), and that the drive toothing (/ a) only at one or more local points of engagement with the carriage rack (3) can be brought into toothing engagement that the engagement point is continuous is moved in the direction of movement of the slide (1).

2. Linear drive according to claim 1, characterized in that the The drive element is a flexible drive rack (4), the drive toothing of which (4a) by means of an engagement drive (5 - 10) with perpendicular to the direction of movement of the slide (1) running direction of action at the respective point of engagement in Engagement with the carriage rack (3) can be brought.

3. Linear drive according to claim 1 and 2, characterized in that the meshing drive a number of longitudinally of the drive rack (4) adjacent, successively excitable electromagnets (5) with movable Has anchors.

4. Linear drive according to claim 1 and 2, characterized in that the meshing drive a number of longitudinally of the drive rack (4) Adjacent pressure medium actuated, perpendicular to the drive rack (4) directed adjusting elements (6) which can be successively acted upon with pressure are.

5. Linear drive according to claim 1 and 2, characterized in that the engagement drive one in the base frame (2) with parallel to the direction of movement direction of the carriage (1) running axis of rotation has drivably mounted roller (7), which carries a helical bead (8) with a slope that corresponds to the quotient from the division product and the division difference between the slide rack (3) and Afltriebsyerzalinung (4a) corresponds.

6. Linear drive according to claim 1, characterized in that the Drive element one in the base frame (2) with parallel to the direction of movement of the Has the carriage (1) running axis of rotation drivably mounted roller (7 "), with one tooth bead (9) running helically around the axis of rotation the drive toothing (4a) carries, and that the slope of the tooth bead (9) corresponds to the quotient from the division product and the division difference between the slide rack (3) and Drive toothing (4a) corresponds.

7. Linear drive according to claim 6, characterized in that the Tooth bead with their centers arranged in a helical manner around the axis of rotation, rotatably mounted rolling elements (10) is formed, the sections on its circumference the drive toothing (4a), and that the slope of the helix the Quotient of the product of division and the difference in division between the slide rack (3) and drive toothing (usa).

8. Linear drive according to claim 1, characterized in that in addition to the carriage rack (3) in the carriage (1) and parallel to this one or more Rack racks (11) with constant pitch are fixedly arranged in the rack (2), that the rack (11) has the pitch (t4) of the drive toothing (4a) and that the drive teeth (4a) at the respective point of engagement at the same time in Engages with the carriage rack (3) and with the rack rack (11).

9. Linear drive according to claim 1, characterized in that the Carriage (1) has two mutually opposite carriage racks (3), each with a drive toothing (4a) each of an associated drive element (4) are engaged.