DE3424016A1

DE3424016A1 - Improvement of or in conjunction with linear drives

Info

Publication number: DE3424016A1
Application number: DE19843424016
Authority: DE
Inventors: Alexander James Chipping Onger Essex Ciniglio
Original assignee: CINIGLIO A J
Current assignee: CINIGLIO A J
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1985-01-17
Also published as: GB8317968D0

Abstract

A linear drive has a rod (41) with a D-shaped cross-section which is provided with a rack (39) on its flat side. A pinion (36) interacts with the rack and is driven by a worm and a worm wheel (32, 35), the worm being driven by a d.c. motor and the worm wheel being secured rotationally together with the pinion (36) on an axle. A roller (43) overlaps the rack (39) and presses against the surfaces (47) on each side of the rack (39) in order to prevent rotation of the rod (41). A slip clutch can be inserted into the drive train between the motor (31) and the rod (41) in order to permit slipping. An encoder can be driven by the rack (39) in order to indicate the position of the rod (41). <IMAGE>

Description

Verbesserungen von oder in Verbindung mit Linearantrieben Die Erfindung betrifft Linearantriebe. Improvements of or in connection with linear actuators The invention concerns linear drives.

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einer Schnecke, einem Schneckenrad und einem angetriebenen Teil, der antreibbar mit dem Schneckenrad verbunden ist und für eine im wesentlichen lineare Bewegung angeordnet ist, wobei die Anordnung so ist, daß eine Drehung der Schnecke eine Drehung des Schneckenrades bewirkt, die das Antriebsteil in einer im wesentlichen linearen Richtung antreibt.The invention relates to a drive with a worm, a worm wheel and a driven part drivably connected to the worm wheel and is arranged for substantially linear movement, the assembly is such that rotation of the worm causes rotation of the worm wheel, the drives the drive member in a substantially linear direction.

Vorteilhaft ist die Gewindesteigung der Schnecke ausreichend klein, um eine Umkehrbewegung zwischen Schnecke und Schnekkenrad zu verhindern.The thread pitch of the worm is advantageously sufficiently small, to prevent reverse movement between worm and worm wheel.

Der Antrieb des Schneckenrades kann durch einen Elektromotor, vorzugsweise durch einen Gleichstrommotor (D-C-Motor) erfolgen.The worm wheel can be driven by an electric motor, preferably by a direct current motor (D-C motor) take place.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das angetriebene Teil mit dem Schneckenrad über einen Reibantrieb verbunden, der ein Gleiten zwischen dem angetriebenen Teil und dem Schneckenrad gestattet.In a preferred embodiment of the invention, this is driven Part connected to the worm wheel via a friction drive that allows sliding between the driven part and the worm wheel.

Vorteilhaft besitzt der Antrieb ein Rad. Das Rad kann fest mit dem Schneckenrad verbunden sein Vorzugsweise hat das Rad einen V-förmig ausgebildeten Rand, der direkt auf das angetriebene Teil einwirkt und dieses in zwei Punkten erfaßt.The drive advantageously has a wheel. The wheel can be fixed to the Be connected to worm gear Preferably, the wheel has a V-shaped design Edge that acts directly on the driven part and grasps it in two points.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht das angetriebene Teil aus einer Stange, die im wesentlichen einen D-förmigen Querschnitt aufweist. Die ebene Fläche des D drückt gegen eine Rolle und der gekrümmte Teil greift in den V-förmig ausgebildeten Rand des Rades. Die Rolle kann in Richtung auf das Rad vorgespannt sein. Der Grad der Vorspannung ist vorteilhaft einstellbar, um eine Kontrolle des Gleitens zwischen dem angetriebenen Teil und dem Rad zu haben.In a particularly advantageous embodiment, there is the driven Part of a rod which has a substantially D-shaped cross section. The flat surface of the D presses against a roller and the curved part engages the V-shaped edge of the wheel. The role can be directed towards the wheel be biased. The degree of bias is advantageously adjustable to a To have control of the sliding between the driven part and the wheel.

Ein weiteres Rad kann für eine weitere Unterstützung der Stange vorgesehen werden. Vorzugsweise ist die Rolle bzw.Another wheel can be provided for further support of the bar will. Preferably the role or

die Rollen an der dem Rad gegenüberliegenden Seite angeordnet.the rollers are arranged on the side opposite the wheel.

In einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform besteht das angetriebene Teil aus einer Stange mit einem D-förmigen Querschnitt, wobei auf der flachen Fläche des D eine Zahnstange angeformt ist. Ein Ritzel ist fest mit dem Schneckenrad verbunden und greift in die Zahnstange ein, um den Antrieb vom Schneckenrad auf die Zahnstange zu übertragen. Der Eingriff von Zahnstange und Ritzel begrenzt das Drehen der Stange, jedoch sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine oder mehrere ebene Flächen auf jeder Seite der Zahnstange ausgebildet und eine Rolle drückt gegen diese Flächen. Die Rolle kann gegenüber der Stange vorgespannt sein, jedoch ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Rolle drehbar auf einer Welle gelagert, die exzentrisch montiert ist, so daß eine Einstellung der Rolle zur Stange vorgenommen werden kann.In another preferred embodiment, the driven Part from a rod with a D-shaped Cross-section, being on the flat surface of the D a rack is formed. A pinion is fixed with connected to the worm wheel and engages the rack to drive the To transmit worm gear to the rack. The meshing of the rack and pinion limits the rotation of the rod, however, in a preferred embodiment one or more flat surfaces formed on each side of the rack and one Roller presses against these surfaces. The roller can be biased with respect to the rod be, however, in a preferred embodiment, the roller is rotatable on a Shaft mounted, which is eccentrically mounted, so that an adjustment of the role can be made to the bar.

Vorzugsweise ist die Stange von einer Kugellagerbuchse getragen.The rod is preferably carried by a ball bearing bushing.

Ein Absolut-Kodierer kann vorgesehen werden, um den Grad der Bewegung des angetriebenen Teiles anzuzeigen.An absolute encoder can be provided to track the degree of movement of the driven part.

Vorzugsweise wird der Kodierer direkt durch das angetriebene Teil angetrieben, z.B. über die oder über eine Zahnstange auf dem angetriebenen Teil und einem Ritzel, das mit dem Kodierer verbunden ist.Preferably the encoder is driven directly by the driven part driven, e.g. via or via a rack on the driven part and a pinion connected to the encoder.

Des weiteren können Mittel vorgesehen werden, um ein Spiel des Schneckenrades zu verhindern.Furthermore, means can be provided to ensure that there is play in the worm wheel to prevent.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten Auscührungsform der Erfindung, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Gerätes nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Schnitt, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Gerätes der Fig. 4 und 5.Two exemplary embodiments of the invention are described below with reference to FIG The drawings, described in more detail, show: FIG. 1 a plan view of a first Embodiment of the invention, partially in section, FIG. 2 a section along the line II-II in Fig. 1, Fig. 3 is a perspective view of part of the device according to 1 and 2, FIG. 4 shows a side view of a further embodiment of the invention, partially in section, FIG. 5 a section along line V-V in FIG. 4 and FIG. 6 a perspective view of part of the device of FIGS.

In Fig. 1 ist ein D-C-Motor 1 direkt mit einer Schnecke 2 verbunden, die ein Schneckenrad 3 antreibt, das- auf einer Achse 4 über Lager 5 befestigt ist. Die Achse 4 ist fest mit einem Gestell 6 verbunden. Ein Zugr-ad 7 ist auf dem Schneckenrad 3 befestigt, so daß diese zusammen rotieren.In Fig. 1, a D-C motor 1 is directly connected to a worm 2, which drives a worm wheel 3 which is attached to an axle 4 via bearings 5. The axis 4 is firmly connected to a frame 6. A train 7 is on the worm wheel 3 attached so that they rotate together.

Eine angetriebene Stange 8, die einen im wesentlichen D-förmigen Querschnitt aufweist, drückt gegen den Umfangsrand des Zugrades 7, wobei am Zugrad an zwei Punkten auf jeder Seite der V-förmig ausgebildeten Nut des Randes des Rades angegriffen wird.A driven rod 8, which has a substantially D-shaped cross-section has, presses against the peripheral edge of the pulling wheel 7, with the pulling wheel at two points on each side of the V-shaped groove of the Edge of the wheel is attacked.

Ein weiteres Zugrad 9 ist am Gestell 6 der gleichen Ebene wie das Zugrad 7 angeordnet, um so eine weitere Abstützung für die Stange 8 zu bilden. Ein Rollenpaar 10, 11 drückt gegen die ebene Oberfläche 20 der Stange 8.Another pull wheel 9 is on the frame 6 on the same level as that Pull wheel 7 arranged in order to form a further support for the rod 8. A The pair of rollers 10, 11 press against the flat surface 20 of the rod 8.

Die Rollen 10, 11 sind auf der den Zugrädern 7, 9 gegenüberliegenden Seite an einem Tragteil 12 befestigt. Das Tragteil 12 ist an einem Paar Stummelachsen 13, 14 in der Wand 15 befestigt, so daß dieses axial beweglich auf den Stummelachsen 13, 14 ist. Das Tragteil 12 wird nach unten gegen die Zugräder 7, 9 durch Federscheiben 16 gedrückt, so daß die Stange 8 zwischen den Rollen 10, 11 und den Zugrädern 7, 9 eingespannt ist.The rollers 10, 11 are on the opposite of the pulling wheels 7, 9 Side attached to a support part 12. The support member 12 is on a pair of stub axles 13, 14 fastened in the wall 15 so that it is axially movable on the stub axles 13, 14 is. The support part 12 is down against the pulling wheels 7, 9 by means of spring washers 16 pressed so that the rod 8 between the rollers 10, 11 and the pulling wheels 7, 9 is clamped.

Die Stange 8 weist eine Zahnstange 17 auf, die längs auf der Stange 8 ausgebildet ist,und zwar auf der Seite, die der ebenen Seite gegenüberliegt. Ein Absolut-Kodierer 18 ist von einem Ritzel 19 getragen, welches in die Zahnstange 17 eingreift.The rod 8 has a toothed rack 17 which extends longitudinally on the rod 8 is formed, on the side opposite the flat side. A Absolute encoder 18 is carried by a pinion 19 which is in the rack 17 intervenes.

Beim Gebrauch treibt der Motor 1 die Schnecke 2 an, um das Schneckenrad 3 zu drehen. Das fest mit dem Schneckenrad 3 verbundene Zugrad 7 dreht sich,um die Stange 8 in linearer Richtung anzutreiben. Beim Anhalten des Motors 1 stoppt auch die Stange 8 unmittelbar, da das Schneckenrad 3 gegen ein Weiterdrehen durch die Schnecke 2 festgehalten wird, vorausgesetzt, die Gewindesteigung des Schneckenrades ist ausreichend klein.In use, the motor 1 drives the worm 2 around the worm wheel 3 to rotate. The firmly connected to the worm wheel 3 pulling wheel 7 rotates to the Drive rod 8 in a linear direction. When the motor 1 stops, it also stops the rod 8 immediately, since the worm wheel 3 against further rotation by the Worm 2 is held, provided the thread pitch of the worm wheel is sufficiently small.

Jeder Versuch, das Schneckenrad 3 zu drehen, bewirkt infolge des Schnittwinkels der Zähne der Schnecke und des Schneckenrades keine Drehung der Schnecke 2, was in gleicher Weise von der Reibung zwischen den Zähnen des Schneckenrades und des Gewindes der Schnecke abhängt.Any attempt to turn the worm wheel 3 causes as a result of the angle of intersection of the teeth of the worm and the worm wheel no rotation of the Worm 2, which is similar to the friction between the teeth of the worm wheel and the thread of the screw depends.

Gleichfalls können Mitte-l vorgesehen werden (nicht dargestellt), die einen Schlupf des Schneckenrades verhindern.Center-l can also be provided (not shown), which prevent the worm wheel from slipping.

Wenn eine ausreichende Kraft auf die Stange 8 ausgeübt wird, wird diese Stange über die Flächen des Zugrades 7 gleiten (die Rollen 10, 11 und das Zugrad 9 sind frei drehbar).If a sufficient force is exerted on the rod 8, will slide this rod over the surfaces of the pulling wheel 7 (the rollers 10, 11 and the Pull wheel 9 are freely rotatable).

Die hierfür erforderliche Kraft kann durch die Einstellung des Druckes geändert werden, der von den Federscheiben 16 ausgeübt wird, die die Stange 8 gegen das Zugrad 7 über die Rolle 10 drücken.The force required for this can be achieved by adjusting the pressure be changed, which is exerted by the spring washers 16 which the rod 8 against press the pulling wheel 7 over the roller 10.

Durch die Abstützung der Stange 8 an drei Punkten längs ihres Umfanges wird die Stange an einer seitlichen Bewegung gehindert; gleichfalls drücken die Rollen 10, 11 gegen die ebene Seite 20 und verhindern gleichfalls eine Drehung der Stange 8.By supporting the rod 8 at three points along its circumference the bar is prevented from moving sideways; also press the Rollers 10, 11 against the flat side 20 and also prevent rotation of the Rod 8.

Der Absolut-Kodierer 18 steht in direktem Kontakt mit der Stange 8 über das Ritzel 19, welches in die Zahnstange 17 eingreift, die auf der Stange 8 ausgebildet ist. Selbst wenn zwischen dem Zugrad 7 und der Stange 8 ein Gleiten auftritt, was insbesondere am Beginn und am Ende eines Antriebszyklus eintreten kann, bleibt die Position der Stange 8 verläßlich bekannt.The absolute encoder 18 is in direct contact with the rod 8 via the pinion 19, which engages in the rack 17, which is on the rod 8 is trained. Even if there is sliding between the pulling wheel 7 and the rod 8 occurs, which occurs especially at the beginning and at the end of a drive cycle can, the position of the rod 8 remains reliably known.

Ein D-C-Motor (Gleichstrommotor) erkleichtert die Umkehr der Antriebsrichtung und gestattet ein kontrolliertes Abbremsen.A D-C motor (direct current motor) facilitates the reversal of the drive direction and allows a controlled Slow down.

In Fig.4 hat der DC-Elektromotor 3 eine Schnecke 32, die mit der Welle 33 mittels eines Stiftes 34 gekuppelt ist. Die Schnecke 32 treibt ein Schneckenrad 35, das auf einer Achse 36 mittels Kugellagern 37 befestigt ist.In Figure 4, the DC electric motor 3 has a worm 32 which is connected to the shaft 33 is coupled by means of a pin 34. The worm 32 drives a worm wheel 35, which is fastened on a shaft 36 by means of ball bearings 37.

Ein Stirnzahnrad oder ein Ritzel 38 ist gleichfalls auf einer Achse 36 befestigt, um sich mit dem Schneckenrad 35 zu drehen und greift in eine Zahnstange 39 ein, die auf der ebenen Fläche 40 einer im Querschnitt D-förmig ausgebildeten Stange 41 angeordnet ist. Die Stange 41 wird in einer umlaufenden Kugellagerbuchse 42 abgestützt. Vorzugsweise wird die Stange 41 auf ihrer gekrümmten Fläche, an jeder Seite der ebenen Fläche 40 und der ebenen Fläche 40 gegenüberliegend.abgestützt. Der Motor 31 dreht die Spindel 33 und die Schnecke 32, um das Schneckenrad 35 und so die Stange 41 über das Ritzel 38 anzutreiben, das mit der Zahnstange 39 in Eingriff steht. Vorzugsweise sind weiter Mittel vorgesehen,um die Stange 41 am Drehen zu hindern. Der Eingriff des Ritzels 38 mit der Zahnstange 39 wird das Drehen bis zu einem gewissen Grad verhindern, jedoch können gleichfalls zusätzliche Mittel vorgesehen werden.A spur gear or pinion 38 is also on an axis 36 attached to rotate with worm wheel 35 and meshed with a rack 39 a, which is formed on the flat surface 40 of a D-shaped in cross section Rod 41 is arranged. The rod 41 is in a rotating ball bearing bush 42 supported. Preferably, the rod 41 is on its curved surface, at each Side of the flat surface 40 and the flat surface 40 opposite one another. The motor 31 rotates the spindle 33 and the worm 32 to the worm wheel 35 and so to drive the rod 41 via the pinion 38 which meshes with the rack 39 stands. Means are preferably also provided to keep the rod 41 from rotating prevent. The engagement of the pinion 38 with the rack 39 is turning up to to a certain extent, but additional funds can also be provided will.

Eine Rolle 43 hat eine Ausnehmung 44 in ihrem äußeren Umfangsrand 45. Die Ausnehmung nimmt die Zahnstange 39 auf.A roller 43 has a recess 44 in its outer peripheral edge 45. The recess receives the rack 39.

Vorstehende ringförmige Teile 46 drücken gegen die Flächen 47, die bei der ebenen Fläche 40 auf jeder Seite der Zahnstange 39 gebildet sind. Die Rolle 43 ist mittels eines Nadellagers auf einer Welle 49 befestigt. Die Welle 49 ist exzentrisch in einem Lagerblock 50 befestigt. Beim Drehen der Welle 49 in ihrer exzentrischen Halterung wird die Rolle 43 gegen die Stange 41 gepreßt.Projecting annular parts 46 press against the surfaces 47, the are formed at the flat surface 40 on each side of the rack 39. The role 43 is attached to a shaft 49 by means of a needle bearing. The shaft 49 is attached eccentrically in a bearing block 50. When turning the wave 49 in its eccentric holder, the roller 43 is pressed against the rod 41.

Der Lagerblock 50 ist einteilig ausgebildet und nimmt den Antrieb auf, der von der Schnecke 32, dem Schnekkenrad 35 und dem Ritzel 36 und der Rolle 43 für die Verhinderung der Drehung und der Stange 41, die durch den Antriebsblock 50 ragt, gebildet ist. Der Motor 31 ist an dem Lagerblock 50 befestigt und ringförmige Lager stützen die Motorwelle 33. Das Lager 52 wird durch einen Sperring 53 gehalten,der in den Lagerblock 50 eingeschraubt ist. Selbst wenn ein Spiel im Antrieb vorhanden ist, gibt der Kodierer die wahre Lage der Stange 41 an.The bearing block 50 is formed in one piece and takes the drive on, that of the worm 32, the worm wheel 35 and the pinion 36 and the roller 43 for preventing rotation and the rod 41 passing through the drive block 50 protrudes, is formed. The motor 31 is attached to the bearing block 50 and is annular Bearings support the motor shaft 33. The bearing 52 is held by a locking ring 53, the is screwed into the bearing block 50. Even if there is play in the drive is, the encoder indicates the true position of the rod 41.

Vorzugsweise ist in der Antriebskette eine Rutschkupplung vorgesehen, vorzugsweise zwischen dem Motor 31 und der Schnecke 32, um eine Beschädigung zu verhindern, falls die Stange 41 auf ein Hindernis auftrifft,wenn diese angetrieben wird und um die Stange 41 unabhängig vom Motor 31 zu bewegen.A slip clutch is preferably provided in the drive chain, preferably between the motor 31 and the worm 32 to avoid damage prevent if the rod 41 hits an obstacle when it is driven and to move the rod 41 independently of the motor 31.

Zwei Stangen 8 und 41 können im wesentlichen parallel zueinander vorgesehen werden, wobei die erste der Stangen angetrieben und die zweite verschiebbar mit Abstand von der ersten Stange angeordnet ist, wobei die Stangen miteinander verbunden sind. Hierdurch wird die transversale Belastungskapazität der Vorrichtung und gleichfalls der Widerstand gegen ein Drehen verstärkt.Two rods 8 and 41 can be provided substantially parallel to each other The first of the rods is driven and the second is slidable with it Distance from the first rod is arranged, the rods connected to one another are. This will increase the transverse loading capacity of the device and so will the resistance to turning is increased.

Claims

Claims: 1. Drive, characterized by a worm, a worm gear and a driven part drivably connected to a worm wheel and is arranged for substantially linear movement, the assembly is such that rotation of the worm causes rotation of the worm wheel, to drive the driven part in a substantially linear direction.

2. Drive according to claim 1, characterized in that the thread pitch the worm is sufficiently small to allow a reverse drive between the worm and to prevent worm gear.

3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that the The worm is driven by a direct current motor (D-C motor).

4. Drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the driven part has a substantially D-shaped cross section.

5. Drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that that a roller is driven against the flat part of the cross-sectionally D-shaped Part pushes to prevent axial rotation of the driven part.

6. Drive according to claim 5, characterized in that the roller is resiliently biased against the driven part.

7. Drive according to claim 5, characterized in that that the roller is rotatably mounted on an eccentrically mounted shaft that the Shaft is rotatable such that the roller presses against the driven part and that Means are provided to lock the shaft in the respective position.

8. Drive according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the drive is transmitted from the worm wheel to the driven part through a wheel that is rotatably connected to the worm wheel.

9. Drive according to claim 8, characterized in that the wheel is over Friction acts on the driven part.

10. Drive according to claim 8, characterized in that the wheel is a Pinion is that meshes with a rack on the driven Part is arranged.

11. Drive according to claim 9 when it is referred back to claim 4 is, characterized in that the wheel has a V-shaped peripheral edge, which presses against the curved surface of the driven part.

12.Antrive according to claim 10, when it is referred back to claim 4 is, characterized in that the rack on the flat surface of the driven Part is arranged.

13. Drive according to one of claims 1 to 12, characterized in that that a second part is displaceable and essentially parallel to the driven one Part arranged and connected to this for linear movement is.

14. Drive according to one of claims 1 to 13, characterized in that an encoder cooperates with the driven part to display its respective position. 15. Drive as described in relation to the Fig. 1 to 3 or Figs. 4 to 6 of the accompanying drawings