DE3336496C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Linearantriebe der eingangs erwähnten Art dienen zum Positio­ nieren in einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Ein Hauptanwendungsgebiet ist im vorliegenden Falle die soge­ nannte Handhabungstechnik, wo Linearantriebe unter anderem zur Automatisierung von Bewegungsabläufen eingesetzt werden.

Aus der DE-PS 4 16 637 ist dazu ein Getriebe bekannt, mittels dem eine hin- und hergehende Bewegung von einer dauernd im gleichen Sinne umlaufenden Kette abgeleitet wird. Diese Ein­ richtung ist für eine Flachstrickmaschine vorgesehen.

Auch die US-PS 42 27 421 zeigt eine ähnliche, die gattungsbildende Vorrichtung, bei der wechselweise ein Ankuppeln eines Trägerschlittens mit Hilfe von Luftkupplungen an eine umlaufende Kette erfolgt, so daß der Trägerschlitten hin- und herbewegbar ist.

Beide Vorrichtungen weisen relativ viele Teile auf. In der Regel sind feste Führungslängen durch verschie­ dene Baugrößen vorgegeben oder aber es ist eine Sonderanfertigung in Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall erforderlich. Außerdem sind die Führungen bei hohen Anforderungen an die Führungsgenauigkeit und gleichzeitig hoher Belastung prak­ tisch kaum geeignet, wobei die Konstruktion gemäß der US-PS 42 27 421 noch zusätzliche, äußere Haltemittel für die Führungen erfordert. Schließlich ist der Einsatz die­ ser Vorrichtungen wegen der "offenen" Bauweise kaum für Anwendungsfälle geeignet, wo die Gefahr von Verschmutzung besteht. Gegebenenfalls müssen außerdem in Bereichen, wo ein manueller Zugriff während des Betriebes möglich ist, zusätzliche Maßnahmen als Unfallschutz vorgesehen sein.

Aus der DE-OS 26 18 110 kennt man schließlich noch eine An­ triebsvorrichtung für ein Kipptor mit einer Profilschiene als äußere Führung und einem darin geführten Mitnehmer. Für Linearantriebe mit hoher Führungs- und Positionierge­ nauigkeit ist diese Konstruktion nicht vorgesehen und auch weniger geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Linearan­ trieb zu schaffen, der sowohl einen präzise geführten und nachbelastbaren Läufer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einem gattungsbildenden Gegenstand die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Durch die Verwendung einstückiger Strangprofilteile für die Führung und den Läufer ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau. Dabei lassen sich diese Teile problemlos in beliebiger Länge oder auch in Zwischenlängen in Anpassung an den jeweiligen An­ wendungsfall herstellen. Dabei ist ein solcher Linearantrieb robust und unempfindlich, da seine Führungen bzw. Führungs­ teile innerhalb des Führungskörpers geschützt untergebracht sind.

Durch die hohle Ausbildung des Läufers weist dieser eine ent­ sprechend verringerte Masse auf, was bei hohen Positionierge­ schwindigkeiten vorteilhaft ist. Außerdem besteht dadurch die Möglichkeit, das umgelenkte Zugelement durch den Läufer hin­ durchzuführen, so daß dessen Außenseiten für das Anbringen von Führungs- bzw. Lagerelementen frei sind. Durch die Rollenla­ gerung ergibt sich eine leichtgängige, verschleißarme Führung und durch die einstellbaren, zusätzlichen Rollen ist eine sehr hohe Führungsgenauigkeit bei spielarmer Lagerung möglich.

Zweckmäßigerweise sind an den Enden des Führungskörpers die Um­ lenkungen für das Zugelement tragenden Abschlußdeckel angeord­ net. Dadurch ist der Führungskörper einerseits stirnseitig ge­ schlossen und andererseits können dadurch die Umlenkungen mit Deckeln unabhängig von der Länge des Führungskörpers verwen­ det werden.

Zweckmäßigerweise weist der Führungskörper in seiner Längshöh­ lung als Führungsprofilierung wenigstens an zwei gegenüber­ liegenden Innenseiten Längsnuten auf. Dadurch ist bereits eine drehfeste Längsführung für den Läufer gegeben.

Zweckmäßigerweise sind die Befestigungsstellen am Läufer als längs durchgehende, vorzugsweise T-förmige Befestigungsnuten ausgebildet. Die Lagerelemente bzw. auch die anzutreibenden Elemente lassen sich dadurch praktisch an beliebiger Stelle des Läufers je nach den Erfordernissen anbringen. Bevorzugt ist der Läufer drei- oder vierseitig jeweils recht­ winklig zueinander versetzt gelagert, wobei jede Lagerseite wenigstens zwei mit Abstand zueinander angeordnete Rollen trägt. Dadurch ist eine hohe Führungsstabilität und gute Be­ lastbarkeit der Führung gegeben, so daß zusätzliche Führun­ gen zu dem Linearantrieb nicht erforderlich sind.

Zweckmäßigerweise ist als Zugelement ein Zahnriemen vorgese­ hen, der offen ausgebildet und mit seinen Enden im stirnsei­ tigen Bereich am Läufer befestigt ist. Ein solcher Zahnriemen als Zugelement bildet eine praktisch schlupffreie Antriebs­ verbindung und läßt sich insbesondere auch bei hohen Positio­ niergeschwindigkeiten gut einsetzen. Außerdem ist vorteil­ haft, daß auch bei größeren Vorschublängen ein problemloser Einsatz möglich ist. Durch die offene Ausbildung des Zahnrie­ mens ist dieser leicht montierbar.

Anhand von Ausführungsbeispielen ist die Erfindung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine im Längsschnitt gehaltene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebes,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Detailansicht des Läufers im Bereich zweier seiner Führungsrollen,

Fig. 4 eine Stirnseitenansicht eines Strangprofiles für den Führungskörper,

Fig. 5 eine Stirnseitenansicht eines Strangprofiles für den Läufer,

Fig. 6 eine offene Stirnseitenansicht eines Linearan­ triebes,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Zuschneide­ einrichtung mit erfindungsgemäßen Linearantrieben und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Portalsystemes unter Verwendung von erfindungsgemäßen Linearantrieben.

Ein in Fig. 1 verkürzt dargestellter Linearantrieb 1 weist einen hohlen Führungskörper 2 auf, in dem ein Läufer 3 ge­ mäß dem Doppelpfeil Pf 1 längs verschiebbar gelagert ist. An dem Läufer 3 sind die Enden 4 eines als Zugelement die­ nenden Zahnriemens 5 befestigt, der über Umlenkrollen 6, 7 sowie durch den hohlen Läufer 3 geführt ist. Durch das Zu­ rückführen des Zahnriemens 5 durch den hohlen Läufer 3 bleiben dessen Außenseiten zum Anbringen von Führungs- und Anschlußteilen frei.

Der Führungskörper 2 ist stirnseitig einerseits bei der Umlenkrolle 7 durch einen Abschlußdeckel 8 und anderer­ seits durch ein angeflanschtes Antriebsgehäuse 9 od. dgl. abgeschlossen. Durch die Innenlagerung des Läufers 3 stehen auch in unterschiedlichen Stellungen keine Füh­ rungsteile od. dgl. aus dem Führungskörper 2 vor, so daß dementsprechend auch praktisch keine Beschädigungsgefahr besteht.

An dem Abschlußdeckel 8 ist die Umlenkrolle 7 durch Ein­ stellschrauben 10 in Längsführungsrichtung verstellbar gehalten, so daß dadurch gut die Zahnriemen-Spannung ein­ stellbar ist. Am Abschlußdeckel 8 befinden sich innensei­ tig noch Führungsflansche 11, die unter Freilassung eines Zwischenraumes für die Lagerwelle 12 der Umlenkrollen 7 in die Innenhöhlung 13 des Führungskörpers 2 eingreifen. Dadurch ist die Umlenkrolle 7 in Längsrichtung zwar ver­ schiebbar, jedoch quer dazu zwischen den Führungsflanschen 11 und Führungskörperteilen gehalten.

Insbesondere Fig. 4 läßt gut erkennen, daß der Führungs­ körper durch ein Strangprofil, vorzugsweise aus einer Alulegierung, mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt gebildet ist, der an der Abtriebs­ seite einen durchgehenden Längsschlitz 14 aufweist. An den drei geschlossenen Innenseiten sind als Führungsprofilie­ rung Längsnuten 15 vorgesehen. Auch im Bereich des Längs­ schlitzes 14 bilden etwas zurückspringende Innenseiten 16 in noch zu beschreibender Weise Führungsflächen. In Fig. 4 erkennt man außerdem, daß der Führungskörper außenseitig längs durchgehende T-Befestigungsnuten 17 hat, wobei ins­ besondere jede Seite zwei dieser Befestigungsnuten 17 auf­ weist. Dadurch ergeben sich insbesondere gute Montagemög­ lichkeiten, wobei insbesondere auch der Führungskörper 2 mit als Konstruktionselement einbezogen werden kann. Auch der Grundkörper 18 (Fig. 5) des Läufers 3 besteht vorzugsweise aus einem Strangprofil insbesondere aus Aluminium oder dgl. Dieser Grundkörper 18 ist hohl ausgebildet und weist einen etwa achtkantigen Außenquerschnitt auf. Vier jeweils rechtwinklig zuein­ ander stehende Außenlängsseiten sind mit durchgehenden T-Befe­ stigungsnuten 19 versehen. Sie dienen insbesondere zur Be­ festigung von Führungsrollen 20, die über T-Nutensteine 21 od. dgl. befestigbar sind (vgl. Fig. 6). Außerdem kann die dem Längsschlitz 14 in Funktionsstellung zugewandte Befestigunsnut 19 zum Anschließen von Abtriebselementen 22 verwendet werden. Die durchgehenden Befestigungsnuten 19 erlauben ein genaues Positionieren sowohl der Führungs­ rollen 20 als auch des Abtriebselementes 22. Die Führungsrollen 20 befinden sich innerhalb der Längs­ nuten 15 des Führungskörpers 2 und können dort an den Seitenwänden 23 anliegen. Je nach den zu übertragenden Führungskräften können mindestens an zwei gegenüberlie­ genden Seiten des Läufers 3 oder aber an drei oder vier Längsseiten Führungsrollen angebracht sein. Im Bereich des Längsschlitzes 14 liegen die Führungsrollen an den Innenseiten 16 an. Um eine praktisch spielfreie Lagerung des Läufers 3 zu erhalten, ist jeder Führungsrolle 20 eine gegenüber dieser in Querrichtung zur Längsführung verschiebbare Verspannrolle 20 a zugeordnet. In der Detaildarstellung gemäß Fig. 3 ist erkennbar, daß die Verspannrolle auf einem Exzenter 24 gelagert ist, mittels dem die Verspannung gegenüber der benachbarten Führungs­ rolle 20 vorgenommen werden kann. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen allseitig mit Rollen 20, 20 a bestückten Läufer 3 für höchste Führungsbelastungen, während in Fig. 6 nur an drei Seiten Rollen 20, 20 a vorgesehen sind. Im Bereich des Längsschlitzes 14 montierbare wei­ tere Rollen 20, 20 a sind strichliniert zur Verdeutlichung eingezeichnet. Besonders vorteilhaft ist vor allem auch, daß bei gleichbleibendem Führungskörper und gleichblei­ bendem Läufer 3 jeweils in Anpassung an den Anwendungsfall eine Bestückung mit Führungsrollen entsprechend den auf­ tretenden Belastungen und/oder geforderten Führungsgenauig­ keiten möglich ist. In Fig. 6 ist noch gut zu erkennen, daß jeweils die seitlichen, hier im Vordergrund befind­ lichen Führungsrollen 20 an der Unterseite bzw. die un­ tere Führungsrolle rechtsseitig und die jeweils zugeord­ neten Verspannrollen 20 a oben bzw. linksseitig an den Seitenwänden 23 der Längsnuten 15 anliegen. Die Rollen 20, 20 a bestehen vorzugsweise aus Kunststoff und weisen jeweils ein zentrales Wälzlager auf. Die Hublänge des Linearantriebes 1 kann genau den Erfor­ dernissen auf besonders einfache Weise angepaßt werden. Dazu ist es im wesentlichen unter Beibehaltung der übrigen Bauelemente des Antriebes nur erforderlich, den Führungs­ körper 2 sowie den Zahnriemen 5 entsprechend anzupassen. Es sind somit auch praktisch beliebige Zwischengrößen rea­ lisierbar.

Der Zahnriemen 5 ist im Ausführungsbeispiel "offen" aus­ gebildet und mit seinen Enden 4 am Abtriebselement 22 be­ festigt. Dadurch ist u. a. auch eine leichte Montage möglich. Die Angriffsstellen liegen dabei nahe bei der Außenseite, so daß antriebsbedingte Kippmomente zumindest kleingehalten werden. Die Rückführung des Zahnriemens 5 erfolgt über die Umlenkrollen 6 und 7 und durch den hohlen Grundkörper 18 des Läufers 3. Durch diese Rückführung ist eine "allseitige" Führungsrollen-Bestückung mit entspre­ chender Führungsgenauigkeit bzw. Führungsbelastbarkeit möglich. Anstatt eines Zahnriemens 5 könnte auch z. B. eine Kette verwendet werden. Die Umlenkrolle 6 befindet sich innerhalb eines An­ triebsgehäuses 9, das mit einem Motor, vorzugsweise Getriebe­ motor 25 verbunden ist (vgl. auch Fig. 7 und 8). Der Füh­ rungskörper 2 (Fig. 4) weist im Bereich zumindest eines Teiles seiner T-Befestigungsnuten 17 grundseitige Fort­ setzungen auf, die als runde Längsöffnungen 26 ausgebildet sind. In diese Öffnungen können zur Befestigung des An­ schlußdeckels 8 bzw. des Antriebsgehäuses 9 Gewinde zum Einschrauben von Befestigungsschrauben vorgesehen sein.

Die Fig. 7 und 8 zeigen u. a. noch gut, wie der erfindungs­ gemäße Linearantrieb 1 gleichzeitig auch als Trägerkon­ struktionsteil mit verwendet werden kann. Fig. 7 zeigt dabei eine Zuschneideeinrichtung 27, bei der z. B. eine Stoffbahn gemäß dem Pfeil Pf 2 zugeführt wird. Mittels eines Greifers 30 wird die Stoffbahn am Ende erfaßt und über einen bestimmten Vorschubweg gezogen. Dabei wird mittels einem oder mehreren Längsschneidern 28 die Stoff­ bahn od. dgl. mit entsprechenden Längsschnitten versehen. Anschließend erfolgt dann ein Abschneiden der Stoffbahn mittels eines Querschneiders 29. Sowohl für die Vorschub­ bewegung des Greifers 30 als auch für die Querbewegung des Querschneiders 29 werden hier erfindungsgemäße Linear­ antriebe 1 verwendet. Dabei arbeiten die beiden Linearan­ triebe seitlich des Greifers 30 parallel, und sie sind dazu entweder elektronisch oder mechanisch synchronisiert. Bei einer mechanischen Synchronisation ist eine durch­ gehende Antriebswelle zwischen dem Getriebemotor 25 und der gegenüberliegenden Umlenkrolle 6 des anderen Linear­ antriebes vorgesehen, während bei einer elektronischen Synchronisation beide Linearantriebe jeweils Getriebe­ motoren 25 od. dgl. haben. Gut zu erkennen ist auch, daß die beiden Linearantriebe zur Führung des Greifers 30 gleichzeitig die Längswangen der gesamten Zuschneide­ einrichtung 27 bilden. Dadurch ist ein besonders ein­ facher, "baukastenartiger" Aufbau möglich. Auch ist, wie bereits vorerwähnt, eine gute Anpassung an die im jewei­ ligen Anwendungsfall zu verarbeitenden Abmessungen der Stoffbahn od. dgl. möglich. Auch für den Querschneider 29 ist ein erfindungsgemäßer Linearantrieb vorgesehen. Der erfindungsgemäße Linearantrieb kann je nach Einsatz­ gebiet von seinen Längsabmessungen und auch von seinen Querschnittsabmessungen angepaßt ausgebildet sein. Die Querschnittsgröße u. dgl. hängt dabei insbesonere davon ab, ob neben der Antriebsfunktion auch höhere Führungs­ belastungen oder aber auch die Verwendung gleichzeitig als Konstruktionselement vorgesehen sind. Die Nuten 17 er­ möglichen dabei gut ein Verbinden mit anderen Konstruktionsteilen, z. B. mit dem Querbügel 36 und den Stützen 37. Auch können hier gut Position­ iergeber oder dgl. befestigt und auch in ihrer Lage verändert werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel unter Verwendung von erfindungsge­ mäßen Linearantrieben zeigt Fig. 8. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes Portalsystem 31, bei dem ein Antriebselement 32 in drei Koordinatenrichtungen bewegt werden soll. Das eigentliche, etwa U- förmige Portal wird dabei durch zwei in der Zeichenebene hintereinander angeordnete Vertikalstützen 33 gebildet, die am oberen Ende durch zwei Linearantriebe 1 überbrückt sind. Im vor­ liegenden Falle sind wegen der hier auftretenden höheren Belastung zwei Linearantriebe 1 parallel angeordnet und über einen gemeinsamen Antriebsmotor 25 angetrieben. Aus diesem Anwendungsbeispiel ist auch ersichtlich, daß mit einer Baugröße hinsichtlich des Querschnittes eines Li­ nearantriebes eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten abgedeckt werden können, wobei insbesondere auch Anord­ nung mehrerer, paralleler Linearantriebe auch höhere Be­ lastungen aufgenommen werden können. Bei dem Portalsystem 31 sind die Abtriebselemente 22 mit einer Verbindungsplatte 34 verbunden, die entsprechend den Symbolen über dem Portal in X-Richtung hin- und her­ gefahren werden kann. Auf dieser Verbindungsplatte 34 ist eine weitere Verbindungsplatte 35 montiert, die mit den Abtriebselementen 22 von zwei weiteren, nebeneinander angeordneten Linearantrieben 1 für eine Y-Verschieberich­ tung verbunden sind. Die Linearantriebe für die Y-Ver­ schieberichtung sind dabei rechtwinklig zu den beiden an­ deren Linearantrieben für die X-Verschieberichtung ange­ ordnet. Bei Betätigung des Y-Linearantriebes verschiebt sich dieser insgesamt gemäß dem Doppelpfeil Y hin und her. An einem Ende der Y-Linearantriebe ist vertikal nach un­ ten weisend ein weiterer, rechtwinklig zu dem Y-Linear­ antrieb angeordneter weiterer Linearantrieb vorgesehen. Dessen Abtriebselement 22 ist mit dem in drei Achsen positionierbaren Abtriebselement 32 direkt verbunden. Die Y-Linearantriebe sind mit etwas Abstand zueinander angeordnet und der Z-Linearantrieb ist mit seinem Füh­ rungskörper 2 mit denen der Y-Linearantriebe verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls besonders deutlich zu erkennen, daß die Linearantriebe selbst auch gleichzeitig Konstruktionselemente bilden, so daß der gesamte Aufbau des Portalsystemes 31 wesentlich verein­ facht ist.

Die Fig. 2 und 6 lassen noch eine Abdichtung in Form einer Abdichtbürste 38 im Bereich des Längsschlitzes 14 erkennen. Erwähnt sei noch, daß die Länge des Läufers 3 auch entsprechend der geforderten Führungsgenauigkeit bzw. Führungsstabilität dimensioniert sein kann.

Claims (8)

1. Linearantrieb, der hohle, profilierte, einen Längsschlitz lassende Führungselemente und einen davon umschlossenen, darin geführten Läufer (3) aufweist, an dem ein umgelenktes Zugmittel (5) angreift, und an dem durch den Längsschlitz Abtriebselemente angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungselemente einen einstückigen Führungskörper (2) bilden,
daß der Grundkörper (18) des Läufers (3) einstückig, innen hohl und außen mit Befestigungsnuten (19) für Lagerelemente (21) von Rollen (20, 20 a) ausgebildet ist,
daß ein Trum des Zugmittels (5) durch den Hohlraum im Läufer (3) verläuft, und
daß zum Spielausgleich jeweils auf einer Seite mindestens zu einer Rolle (20) wenigstens eine exzentrisch gelagerte, einstellbare weitere Rolle (20 a) zugeordnet ist.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (2) stirnseitig geschlossen ausge­ bildet ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Enden des Führungskörpers die Umlenkungen (6, 7) für das Zugelement (5) tragenden Abschlußdeckel (8, 9) an­ geordnet sind.

4. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Führungskörper (2) in seiner Längs­ höhlung als Führungsprofilierung wenigstens an zwei gegen­ überliegenden Innenseiten Längsnuten (15) aufweist.

5. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Befestigungsstellen am Läufer (3) als längs durchgehende, vorzugsweise T-förmige Befestigungs­ nuten (19) ausgebildet sind.

6. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Läufer (3) drei- oder vierseitig jeweils rechtwinklig zueinander versetzt gelagert ist, und daß jede Lagerseite wenigstens zwei mit Abstand zuein­ ander angeordnete Rollen trägt.

7. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Zugelement ein Zahnriemen (5) vor­ liegt, der offen ausgebildet und mit seinen Enden im stirnseitigen Bereich am Läufer (3) befestigt ist.

8. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Grundkörper (18) des Läufers (3) und/oder der Führungskörper (2) aus Strangprofilen gebildet sind.