DE3145217A1

DE3145217A1 - "linearantriebseinheit"

Info

Publication number: DE3145217A1
Application number: DE19813145217
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf N Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-13
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE3145217C2

Description

Linearantriebseinheit
Die Erfindung bezieht sich auf eine Linearantriebseinheit mit einem, vorzugsweise elektrischen, Antriebsmotor, einem Mutter-Gewindespindel-Trieb und einer Antriebsstange Bekannte Linearantriebseinheiten dieser Art sind recht groß und aufwendig gebaut. Dies gilt insbesondere, wenn große Linearantriebskräfte oder geringe Bewegungsgeschwindigkeiten gefordert sind, da in diesen Fällen bisher entweder langsam laufende und daher gemessen an der Leistung große Antriebsmotoren oder seitlich angebaute, sperrige Getriebe eingesetzt wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders kompakte Linearantriebseinheit zu schaffen Eine erste, erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Eine zwei , erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8. Beide Lösungen können miteinander kombiniert sein. Die restlichen Ansprüche sind auf weitere Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet.
Bei der Lösung gemäß Anspruch 1 führen das gemessen an der übertragbaren Leistung äußerst kompakte Planetengetriebe sowie die Ineinanderschachtelung von Gewindespindel, Antriebsstange und hohler Motorwelle zu einem äußerst kompakten Aufbau der Linearantriebseinheit. Bei der Lösung gemäß Anspruch 8 wird, gegebenenfalls zusätzlich, dadurch Raum gespart, daß die Statorwicklung nicht in der bisher üblichen Weise in ein Motorgehäuse eingebracht ist, sondern daß die Statorwicklung in einen Vergußkörper integriert ist, der zugleich Motorgehäuse und die beiden Lagerschilde bildet. Als Vergußmasse für den Vergußkörper findet vorzugsweise Epoxidharz mit Quarzsandfüllung Verwendung. Die restlichen Ansprüche enthalten Maßnahmen, die ebenfalls in Richtung Raumersparnis wirken.
Die erfindungsgemäße Linearantriebseinheit läßt sich mit einem Raumbedarf bauen, der Bydraulik- oder Pneumatikzylindern vergleichbar ist.
Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch eine Linearantriebseinheit.
Ein Antriebsmotor 2 der Linearantriebseinheit besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Vergußkörper 4 und einer in dem Vergußkörper 4 gelagerten, hohlen Motorwelle 6, wobei der Vergußkörper 4 in seinem axial mittleren Bereich die Statorwicklung 8 mit Wickelköpfen 10 enthält und wobei die Motorwelle 6 in dem der Statorwicklung 8 radial gegenüberliegenden Bereich die mit der Statorwicklung 8 zusammenwirkende Läuferausbildung 12 trägt.
Der Motor 4 kann als Drehstrommotor, als Wechselstrommotor oder als Gleichstrommotor vorgesehen sein, wobei im erstgenannten Fall der Läufer 12 beispielsweise als Kurzschlußläufer oder Käfigläufer ausgebildet sein kann. Die Vergußmasse des Vergußkörpers 4 besteht aus Epoxidharz mit Quarzsandfüllung und umschließt die Statorwicklung 8 und die Wickelköpfe 10 vollständig. An beiden axialen Enden des Vergußkörpers 4 sind Kunststoffringkörper mit eingegossen, die nicht gesondert gezeichnet sind.
Am in der Figur rechten Axialende des Vergußkörpers 4 ist an diesem ein Getriebegehäuse 16 mit axialen Schrauben 18 befestigt. Das Getriebegehäuse 16 ist etwa topfförmig mit nach rechts offener Stirnseite und besteht beispielsweise aus Kunststoff oder aus Aluminiumguß. In das Getriebegehause 16 ist ein ringförmiges Teil 20 eingesetzt, das eine Innenverzahnung 22 besitzt. Das ringförmige Teil 20 ist durch einen rechts vorgesetzten Seeger-Ring 24 gehalten. Ein rechts aufgesetzter Lagerdeckel 26 schließt die Linearantriebseinheit rechts ab. Der Lagerdeckel 26 ist mit in das ringförmige Teil 20 führenden Schrauben 27 befestigt.
Die Welle 6 besitzt an ihrem in der Zeichnung rechten Ende am Außenumfang eine Verzahnung 28. Zwischen der Außenverzahnung 28 und der Innenverzahnung 22 rotieren am Umfang verteilt mehrere Planetenräder 30, die jeweils mit den beiden genannten Verzahnungen kämmen. Die Lagerungsachsen 32 der Planetenräder 30 ragen jeweils von einem Planetenträger 34 axial nach links. Der Planetenträger 34 ist drehfest auf einer Gewindespindel 36 befestigt. Der Planetenträger 34 befindet sich axial zwischen den Planetenrädern 30 und dem Lagerdeckel 26.
Da das ringförmige Teil 20 durch die Schrauben 26 drehfest im Getriebegehäuse 16 befestigt ist, stellt der Planetenträger 34 die Abtriebsseite des Planetengetriebes 28, 30, 22, 34 dar.
Die Gewindespindel 36 ist in der Zeichnung rechts mittels eines Kugellagers 38 im Lagerdeckel 26 gelagert. Die Gewindespindel 36 erstreckt sich nach links durch die hohle Motorwelle 6 etwa bis zum linken Lager 14 des Motors 2. Die Gewindespindel 36 ist in ihrem Bereich links vom Planetenträger 34 am Außenumfang mit einem eingängigen oder einem mehrgängigen Gewinde, beispielsweise Trapezgewinde, versehen.
Zwischen dem Außenumfang der Gewindespindel 36 und dem Innendurchmesser der Motorwelle 6 ist radial ausreichend Raum für eine hohle Antriebsstange 40. An der hohlen Antriebsstange 40 ist eine Wandermutter 42 befestigt, die innen ein zum Gewinde der Gewindespindel 36 passendes Gewinde besitzt und mit der Gewindespindel zusammenwirkt und die außen am Innenumfang der Hohlwelle & axial verschiebbar geführt ist. Die Wandermutter 42 kann aus Kunststoff bestehen. Die Wandermutter 42 stellt zugleich die linke Lagerungsstelle für die Gewindespindel 36 sowie die rechte Lagerungsstelle für die Antriebsstange 40 dar.
Die Antriebsstange 40 erstreckt sich von der Wandermutter 42 nach links durch die Linearantriebseinheit und tritt links durch einen dortigen Abschlußdeckel 44 aus der Linearantriebseinheit aus. Am linken Ende besitzt die Antriebsstange einen AnschluBpunkt 46, an dem die Linearverschiebungskraft abgenommen werden kann. Die Antriebsstange 40 ist im Abschlußdeckel 44 gelagert bzw. geführt. Bei ganz nach rechts gefahrener Antriebsstange 40 befindet sich die Wandermutter etwa im Bereich des rechten Lagers 14 der Motorwelle 6 und befindet sich die Anschlußstelle 46 ziemlich nah am-Abschlußdeckel 44.
Bei ganz nach links ausgefahrener Antriebsstange 40 befindet sich die Wandermutter und mit ihr das rechte Ende der Antriebsstange 40 etwa im Bereich des linken Lagers 14 der Motorwelle 6.
Der Abschlußdeckel 44 kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Aluminiumguß bestehen, wobei sich im letztgenannten Fall das Einsetzen einer Kunststoffbüchse zur Führung der Antriebsstange 40 empfiehlt.
Die Antriebsstange 40 ist durch ihren Anschluß an ein anzutreibendes Teil gegen Verdrehen gehalten, so daß auf diese Weise auch die mit der Antriebs stange 40 verbundene Wandermutter 42 gegen Verdrehen gehalten ist. Es ist aber auch möglich, die Wandermutter 42 auf andere Weise gegen Verdrehen zu sichern, beispielsweise durch nicht-runde Gestaltung des Innenumfangs der Hohlwelle 6 und entsprechende Gestaltung des Außenumfangs der Wandermutter 42.
In den Planetenträger 34 ist von links her ein Axiallager 48 eingesetzt, dessen linker Ring mit dem rechten Stirnende der Hohlwelle 6 zusammenwirkt. Auf diese Weise ist eine Bewegung des Planetenträgers 34 und der Gewindespindel 36 nach links beim in die Linearantriebseinheit hineinziehenden Antreiben der Antriebsstange 40 verhindert. Beim aus der Linearantriebseinheit herausschiebenden Antreiben der Antriebs stange 40 stützt sich der Planetenträger 34 über den Innenring des Lagers 38 nach rechts am Lagerdeckel 26 ab. Auch die Gewindespindel 36 stützt sich in diesem Fall nach rechts am Lagerdeckel 26 ab.
Zwischen dem Abschlußdeckel 44 und der linken Stirnseite des Vergußkörpers 4 ist ein im wesentlichen topfförmiges, nach links offenes Endschaltergehäuse 50 zwischengeschaltet. Das Endschaltergehäuse 50 und der Abschlußdeckel 44 sind durch axiale Schrauben mit dem Vergußkörper 4 verschraubt.
Im Endschaltergehäuse 50 ist mindestens ein Endschalter 52 angeordnct. Der Betätigungsstift 54 des Endschalters 52 gleitet auf dem relativ zum feststehenden Endschalter 52 bewegten Außenumfang der Antriebsstange 40 entlang. Die Antriebsstange 40 besitzt rechts in der Nähe der Wandermutter 42 und links im passenden Abstand zur Anschluß stelle 46 jeweils eine Ringnut 56 am Außenumfang. Wenn sich der Betätigungsstift 54 unter Federkraft in eine der beiden Ringnuten 56 hineinbewegt, wird der Antriebsmotor 2 stillgesetzt. Auf diese Weise ist eine sichere Abschaltung in beiden Endlagen der Antriebsstange 40 gewährleistet. Der Endschalter 52 kann in Axialrichtung der Antriebsstange 40 verstellbar sein. Es können auch mehrere Endschalter 52 axial nebeneinander zur Festlegung mehrerer Schaltstellungen der Antriebsstange 40 vorgesehen sein. Im Endschaltergehäuse 50 befindet sich auch eine Anschlußklemme 58 für ein Stromzuführungskabel zum Antriebsmotor 2.
Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Lagerdeckel 26 mit einem nach rechts vorstehenden Befestigungsauge 60 versehen. Alternativ oder zusätzlich können am Außenumfang des Vergußkörpers 4 Befestiqungsaugel-lund/aler ein Befestigungskragen vorgesehen sein.
Insbesondere wenn die Linearantriebseinheit hohe Verschiebegeschwindigkeiten der Antriebsstange 40 und niedrige Linearkräfte liefern soll, kann die Linearantriebseinheit ohne wesentliche konstruktive Änderungen auch ohne Planetengetriebe geliefert werden. In diesem Fall kann man statt der Planetenräder 30 einen Ring mit einer Innenverzahnung einsetzen, die auf die Außenverzahnung 28 der Welle 6 paßt. Am Ort der Lagerungsachsen 32 besitzt dieser Ring nach rechts vorstehende Vorsprünge, die nach Art einer Kupplung in die vorhandenen Bohrungen des Teils 34 ragen. Auf diese Weise wird durch einfachsten Austausch mit minimalem Aufwand eine unmittelbare Drehmomentübertragung von der Hohlwelle 6 auf die Gewindespindel 36 bewerkstelligt.
Die geschilderte Ausbildung des Vergußkörpers 4 bringt nicht nur einen besonders kompakten Aufbau sondern auch einen hermetischen Abschluß der Statorwicklung 8 und der Wickelköpfe 10 gegenüber Feuchtigkeit, Spritzwasser, aggressive Gase, aggressive Dämpfe und dergleichen mit sich.
Die Außendurchmesser des Getriebegehäuses 16, des Endschaltergehäuses 50, des Lagerdeckels 26 und des Abschlußdeckels 44 entsprechen im wesentlichen dem Außendurchmesser des Vergußkörpers 4, so daß die gesamte Linearantriebseinheit nicht durchmessergrößer als ihr Antriebsmotor 2 ist.
Leerseite

Claims

"Linearantriebseinheit" A n 5 p r ii c h e 1. Linearantriebseinheit mit einem Antriebsmotor, einem ter-Gewindespindel-Trieb und einer Antriebsstange, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Welle (6) des Antriebsmotors (2) als Hohlwelle ausgebildet ist; daß zwischen der Welle (6) des Antriebsmotors (2) und der Eingangsseite des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36,42) ein Planetengetriebe (28, 30, 22, 34) zwischengeschaltet ist; daß die Antriebsstange (40) mit einem Teil ihrer Länge in der Hohlwelle (6) des Antriebsmotors (2) angeordnet ist; und daß die Gewindespindel (36) des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36, 42) mit einem Teil ihrer Länge in die als Hohlstange ausgebildete Antriebsstange (40) ragt.
2. Linearantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) des Antriebsmotors (2) die Sonnenradverzahnung (28) des Planetengetriebes aufweist, daß die Innenverzahnung (22) des Planetengetriebes feststehend vorgesehen ist und daß der Planetenträger (34) des Planetengetriebes drehfest mit der Gewindespindel (36) des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36, 42) verbunden ist.-
3. Linearantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Antriebsstange (40) verbundene Mutter (42) des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36, 42) in Axialrichtung verschiebbar in der Hohlwelle (6) des Antriebsmotors (2) aufgenommen ist.
4. Linearantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (42) des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36, 42) zur Lagerung der Gewindespindel (36) herangezogen ist.
5. Linearantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (42) des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36, 42) zur Lagerung und/oder Führung der Antriebsstange (40) herangezogen ist.
6. Linearantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Endschalter (52) vorgesehen ist, dessen Betätigungsglied -(54) mit Aussparungen (56) an der Antriebsstange (40) zusammenwirkt.
7. Linearantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (42) des Mutter-Gewindespindel-Triebs (36, 42) durch die mit ihr verbundene, an ihrem äußeren Anschlußpunkt (46) drehfest festgelegte Antriebsstange (40) gegen Drehen gehalten ist.
8. Linearantriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Mutter-Gewindespindel-Trieb und einer Antriebsstange, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklung (8) des Antriebsmotors (2) Teil eines integralen Vergußkörpers (4), vorzugsweise mit axial- auf beiden Seiten angegossenen Ringkörpern, ist, wobei der Vergußkörper (4) zugleich das Motorgehäuse bildet und die Motorwelle (6) lagert.
9. Linearantriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Vergußkörper (4) das Gehäuse (16) des Planetengetriebes und gegebenenfalls ein Endschaltergehäuse (50) befestigt sind.
10. Linearantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Umfangsverzahnung eines Axialendes der Motorwelle, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Planetengetriebes oder eines Teils des Planetengetriebes ein Zwischenteil höchstens des gleichen Raumbedarfs eingesetzt ist, das die hohle Motorwelle und die in'die hohle Motorwelle ragende Gewindespindel drehfest miteinander verbindet.