DE3743159A1 - Elektrischer schubstangenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schubstangenan­ trieb in rohrförmigem Gehäuse und mit einer durch dessen eine schubstangenseitige Stirnseite herausgeführten aus- und einfahrbaren rohrförmigen Schubstange, dessen insbe­ sondere mit einer elektronischen Abschaltung und mit einem Untersetzungsgetriebe versehener elektrischer Antriebsmotor innerhalb des Gehäuses nahe der anderen antriebsseitigen Stirnseite angeordnet ist, wobei dessen Abtriebswelle mit dem einen Ende einen in einem Lager geführten, in der Schub­ stange angeordneten Gewindespindel in Wirkverbindung steht und wobei an dem inneren Ende der Schubstange eine Mutter angeordnet ist, die mit der Gewindespindel zum Ein- und Ausfahren der Schubstange zusammenwirkt.

Derartige elektrische Schubstangenantriebe werden als Stell­ glieder für die verschiedensten Steuer- und Regelungsauf­ gaben eingesetzt. Im allgemeinen werden mit ihnen Klappen, etwa Lüftungsklappen, oder Rauchabzugsklappen oder auch Türen betätigt, wobei auch lineare Bewegungen durch Kurbelan­ ordnungen in Schwenkbewegungen umgesetzt werden können. Einen der­ artigen elektrischen Schubstangenantrieb beschreibt die DE-PS 35 10 445, bei dem Antrieb und Schubteil in einem ge­ meinsamen rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei der elektrische Antriebsmotor nahe des einen Endes des Gehäuses über eine Abtriebswelle mit einer Spindelwelle in Wirkver­ bindung steht, die ihrerseits mit einer Mutter zusammen­ wirkt, die am inneren Ende der aus- und einfahrbaren Schub­ stange im Eingriff ist. Dabei ist die Schubstange selbst rohrförmig, damit die Spindel innerhalb der Schubstange Platz finden kann. Wird der Antriebsmotor erregt, wird ge­ gebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Untersetzungs­ getriebes die Abtriebswelle des Motors in Drehungen ver­ setzt, die auf die Gewindespindel übertragen werden. Die sich in der Mutter der Schubstange drehende Gewindespindel nimmt diese mit und fährt diese ja nach Drehrichtung aus oder ein. Um eine Überlastung des Antriebs zu vermeiden kann dabei der Antrieb mit einer elektronischen Lastab­ schaltung ausgestattet sein, die z.B. beim Erreichen der Endlagen oder aber beim Auftreten eines Widerstandes während der Bewegung des Antriebs auslöst und den Antriebsmotor still­ setzt. Eine derartige Konstruktion gestattet eine Umsetzung einer Drehbewegung in eine Schubbewegung. Die Auslegung muß jedoch für jeden Bedarfsfall (Leistung des Antriebsmotors, Weglänge der Schubstange) besonders vorgenommen werden. Eine Bevorratung von Antrieben unterschiedlicher Leistung und unterschiedlicher Schublänge ist nicht möglich. Darüber hin­ aus ist ein Schwingen der nur einseitig gelagerten Gewinde­ spindel bei großen Schublängen und somit langen Antrieben nicht zu vermeiden. Schließlist ist nicht zwangsläufig sichergestellt, daß der Antrieb nach langen Ruhepausen (wichtig für Sicherheitseinrichtungen wie Antriebe für Rauch­ abzugsklappen) anspringt, da die Mutter auf der Gewinde­ spindel durch Fressen fest sein kann, oder daß der Antrieb etwa aus gleichem Grund "ratternd" läuft.

Hier setzt die Neuerung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt einen gattungs­ gemäßen elektrischen Schubstangenantrieb so weiter zu bilden, daß diese Nachteile überwunden werden und der Antrieb allgemein für lineare Bewegun­ gen in industrieller Handhabungstechnik einsetzbar wird. Die Lösung der Aufgabe erfolgt für den gattungsgemäßen elektrischen Schubstangenan­ trieb durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruchs; Weiterbildun­ gen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.

Durch die Unterteilung des Gehäuses des elektrischen Schub­ stangenantriebs in ein Antriebsgehäuse und ein Schubgehäuse, die voneinander trennbar sind, ist es möglich einen Antriebs­ motor mit unterschiedlich in Bezug auf die Schublänge aus­ gelegten Schubgehäusen zu kombinieren. Darüber hinaus ist es möglich, Antriebsgehäuse vorrätig zu halten, die mit Mo­ toren unterschiedlicher Leistungsabgabe und mit Unter­ setzungsgetrieben unterschiedlicher Abtriebsdrehzahl ausge­ stattet sind. Durch diese vielfältigen Kombinationsmöglich­ keiten ist es möglich, die Schubstangenantriebe für nahezu jeden Bedarfsfall durch lagermäßig vorrätige Antriebsge­ häuse und Schubgehäuse zu befriedigen, wobei das mit An­ triebsmotor und gegebenenfalls Untersetzungsgetriebe ver­ sehene Motorgehäuse in einfacher Weise mit dem mit Schub­ stange und Gewindespindel versehenen Schubgehäuse durch einen in den einander zugewandten offenen Enden der Ge­ häus eingesetzten und dort festgelegten Stützring zu ver­ binden. Dabei dient der Stützring gleichzeitig als Gegen­ lager für das Lager der Gewindespindel, so daß dieses Gewindespindel-Lager nicht nur in seiner Position ge­ sichert wird, sondern darüber hinaus auch eine einwandfreie Kraftübertragung auf das Antriebsgehäuse gewährleistet ist, da der Stützring den Kraftfluß führt. Schließlich hat die Ausbildung der mit der Gewindespindel zusammenwirkenden Mutter zumindest im Bereich ihres mit dem Gewinde der Ge­ windespindel zuammenwirkenden Muttergewindes als Kunst­ stoffteil zur Folge, daß ein materialbedingtes Fressen und damit ein Festsitzen oder ein Rattern vermieden wird. Für die Auswahl des Kunststoffes ist es vorteilhaft, wenn die Reibungsverhältnisse zwischen dem Kunststoff und der Ober­ fläche der Gewindespindel derartig sind, daß der Gleit­ reibungskoeffizient etwa gleich dem Haftreigungskoeffi­ zient zwischen beiden ist. Wird die auf der Gewindespindel geführte Mutter als Kunststoffteil ausgebildet, das mit seiner Außenfläche auf der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses gleitet, gilt gleiches: Auch hier kann durch diese Auswahl eine störungslose Bewegung der Mutter im Gehäuse sicherge­ stellt werden.

Besonders einfach wird die Festlegung des inneren Stütz­ ringes, wenn zumindest im Bereich der einander zugewandten offenen Enden Antriebsgehäuse und Schubgehäuse einen zy­ lindrischen Hohlraum bilden, in den ein Gewinde einge­ schnitten ist und der Stützring, der mit einem entsprechen­ den Außengewinde versehen ist, in die offenen Enden einge­ schraubt werden kann. Beim Zusammenfügen von Antriebsge­ häuse und Schubgehäuse wird die Wirkverbindung der Abtriebs­ welle und der Gewindespindel durch eine Kupplung herge­ stellt, die aus formschlüssig ineinandergreifenden Steck­ kupplungsteilen besteht, wobei je eins der Steckkupplungs­ teile am Ende der Antriebswelle bzw. am Ende der Gewinde­ spindel angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die Gewindespindel z.B. mit einer Kunststoffscheibe am freien ungelagerten Ende gegenüber der Innenwand der Schubstange abgestützt ist. Ist dabei der Querschnitt der Schubstange zylindrisch, kann die Außenseite der dann ringförmigen Scheibe als Gleitlager gegenüber der Innenwand der Schubstange dienen. Bei anderen Querschnittsformen der Schubstange wird zweckmäßigerweise das Gleitlager in den Bereich der Gewindespindel gelegt, da durch den unrunden Querschnitt ein Mitdrehen der Lagerscheibe verhindert wird. Die Lagerscheibe kann in einfacher Weise als Kunststoffteil ausgebildet sein, das preiswert und wirt­ schaftlich herstellbar und in seiner Funktion überschauhbar ist und kein Anlaß zur Besorgnis gibt, daß die Gewinde­ spindel etwa durch Fressen festgesetzt wird. Die schub­ stangenseitige Stirnseite des Schubgehäuses, die mit Ein­ satzstück verschlossen ist, das eine dem äußeren Quer­ schnitt der Schubstange entsprechende zentrale Öffnung auf­ weist, wird die Schubstange geführt. Dieses Einsatzstück wird zweckmäßigerweise als Gleitlager ausgebildet. Derartige Gleitlager, die auch mit Dauerschmierung versehen sein können, oder die aus Kunststoff ausgeführt sind, stellen die Gängigkeit des Antriebs auch nach langen Ruhezeiten sicher. Vorteilhaft ist es weiter, wenn das Gleitlager mit einer Lippendichtung versehen wird. Die Lippe der Dichtung dient dabei als Abstreifer und verhindert so z.B. beim Einfahren der Schubstange das unerwünschte, das Gleitlager beschädigende Ansätze an der Schubstange in das Gleitlager gelangen. Vorteilhaft ist es, eine Doppellippe vorzusehen, wobei zwischen der Doppellippe Raum für eine Fettfüllung ist. Dadurch wird die Gleiteigenschaft weiter verbessert und darüber hinaus durch die hydrophobe Eigenschaft des Fettes das Eindringen von Wasser. Schließlich kann nicht übersehen werden, daß ein derartiger Fettvorrat beim Aus­ fahren der Schubstange zu einem Fettfilm auf der Schubstange selbst führt, der diese vor Korrosionsangriffen schützt.

Um Schwierigkeiten beim Zusammenfügen von Antriebsgehäuse und Schubgehäuse, die durch ungünstige Position der Steck­ kupplungsteile von Abtriebwelle und Gewindespindel bedingt sind wird vorgeschlagen, die Steckkupplung aus klauenförmig ineiandergreifenden Elementen zu bilden, wobei die klauen­ förmigen Elemente der Steckkupplungsteile vorteilhafterweise auf einem Kreisring angeordnet sind. Damit ergeben sich viele kompatible Winkelstellungen, so daß bereits kleine Bewegungen ausreichen, um die Steckkupplungsteile beim Zu­ sammenfügen von Antriebsgehäuse und Schubgehäuse ineinander­ führen zu können. Um die Kraftübertragung auch bei wechselnder Last zu vergleichmäßigen oder um das plötzliche Ansteigen des Drehmoments etwa beim Erreichen der Endlage abzuflachen wird vorgeschlagen, daß zwischen jeweils zwei der ineinandergrei­ fenden Klauen ein elastischer Formkörper eingefügt wird. Da­ bei ist der elastische Formkörper jeweils zwischen einer Flanke einer Klaue des treibenden Steckkupplungsteils und einer dazu korrespondierenden Flanke einer Klaue des getriebenen Steck­ kupplungsteils. Beim Betrieb des Antriebs sind die Formkörper elastisch verformt, wobei die elastische Verformung im Gleich­ gewicht mit dem zu überwindenden Drehmoment steht. Bei einer plötzlichen Drehmomentserhöhung wird zunächst der elastische Formkörper weiter elastisch verformt, bis eine neue Gleich­ gewichtslage erreicht ist, in der sich der neue Drehmoment- Wert eingestellt hat. Während der erneuten elastischen Ver­ formung der Formkörper steigt dabei das Drehmoment am ge­ triebenen Teil langsam an, ein auf die Antriebsseite durch­ greifender "Ruck" wird dementsprechend abgeflacht.

Vorteilhaft ist es das Kunststoffteil der Spindelmutter mit in axialer Richtung vorstehenden Nasen dreieckigen Quer­ schnitts zu versehen, die Anschlagflächen am oberen Stütz­ ring und am endständigen Einsatzstück zusammenwirken und bei auflaufender Mutter auf die Anschlagfläche in Folge ihrer Elastizität keinen plötzlichen Anstieg der Kraft zulassen, sondern einen abgeflachten. Zwar ist das Abflachen des Anstiegs des Dreh­ moments über auf die Anschlagflächen aufgebrachte Gummi­ puffer bekannt; demgegenüber wird durch die mit elastischen Nasen versehene Spindelmutter eine wesentliche Montagever­ einfachung erreicht, da Vorschubelement (Muttergewinde) und Anschlagdämpfer (Nasen) in einem Montageteil, in der Spin­ delmutter vereint sind. Dieses Abflachen ermöglicht es, einer Überlastung des Antriebs durch rechtzeitiges Abschalten vorzubeugen. Wird dabei die Mutter im Bereich der Gewinde­ spindel oder im Bereich der Innenwand der Außenschale des Schubgehäuses hülsenförmig verlängert, wird die Führungs­ eigenschaft der Mutter verbessert. Es versteht sich von selbst, daß bei einer derartigen Ausbildung der Mutter das in das schubstangenseitige Ende des Schubgehäuses eingesetzten Ein­ satzstückes Berücksichtigung finden muß. Ist die Mutter im Bereich der Gewindespindel hülsenartig verlängert, genügt es, wenn die Gewindespindel über das Einsatzstück hinausge­ führt ist, so daß Raum für die hülsenförmige Verlängerung bleibt. Ist die Führungshülse im äußeren Bereich angeordnet, wird die Führungshülse mit den Nasen versehen und das Einsatz­ stück muß - um die gewünschte Länge des Ausschubes zu er­ reichen - entsprechend gekürzt (oder die rohrförmige Schale des Schubgehäuses entsprechend verlängert werden).

Die Mittel zum Stillsetzen des Antriebs werden im allgemeinen lastabhängig gemacht, wobei die DE-PS 35 10 445 vorschlägt, die rückwirkende Kraft mechanisch aufzunehmen und durch Ver­ lagerung gegen Federpakete den Schalter dann auszulösen, wenn eine Grenz-Kraft überschritten wird. Dies setzt hinreichend starke Federpakete voraus, da die Rückwirkungskräfte beim Endanschlag plötzlich große Werte annehmen. Eine andere be­ kannte Einrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors besteht darin, den Motorstrom zu überwachen und bei Überschreitung eines Grenzwertes einen, die elektrische Leitung unterbrechen­ den Schalter zu aktivieren. Hierbei sind zwei Probleme zu beachten: Einmal bedingt der hohe Anlaufstrom des Motors eine Zeitverzögerung dieser "Selbstabschaltung", diese Zeit­ verzögerung führt zu einem unerwünschten Nachlauf, wenn der Motor in eine der Endstellungen gerät. Darüber hinaus führt eine erhöhte Stromaufnahme etwa durch Hemmung des Laufs auf der Gewindespindel, z.B. infolge von Korrosionen dazu, daß die Stromaufnahme des Antriebsmotors erhöht ist. Auch diese kann zu einem Abschalten führen, ohne daß eine der Endstellungen erreicht ist.

Diese Schwierigkeiten der Motorabschaltung werden dadurch überwunden, daß der Antriebszustand des Motors ständig ab­ gefühlt und daraus Drehgeschwindigkeit und/oder Vorschubweg abgeleitet werden. In einfacher Weise geschieht dies dadurch, daß auf der Antriebswelle eine Chopper-Scheibe angeordnet ist, deren Ausbildung mit Ausnehmunge und zwischen den Aus­ nehmungen stehenden Stegen in einem Sensor ein Signal er­ zeugt. In einfacher Weise kann die Chopper-Scheibe mit einem Lichtstrahl zusammenwirken, der durch die Stege unterbrochen wird oder der an den Stegen reflektiert wird. Der Sensor ist dann ein optischer Sensor, dessen Ausgangssignal der Unter­ brechung des Lichtstromes bzw. der Belichtung (bei Reflexion) entspricht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Chopper-Scheibe aus Metall gefertigt ist und daß als Sensor ein induktiv oder ein kapazitiv wirkender Metalldetektor eingesetzt ist. Im allgemeinen wird beim Einbringen von Metall in den Empfindlichkeitsbereich eines derartigen Sen­ sors ein Schwingkreis verstimmt und so eine Ausgangsspannung erzeugt, die als Signal verwertet wird. Eine dritte Art von Sensoren spricht auf einen magnetischen Fluß an, wobei der Sensor vorzugsweise als Hall-Generator ausgebildet ist, der ein Signal in Form einer Hall-Spannung abgibt. Dabei ist die Chopper-Scheiber selbst ferromagnetisch, um beim Durchgang eines Steges eine entsprechende Änderung des mag­ netischen Flusses zu erreichen. Diese Wirkung kann unter­ stützt werden, wenn in geeigneter Weise ein Permanentmagnet vorgesehen ist, dessen magnetisches Feld durch die Chopper­ scheibe bzw. deren Stege so beeinflußt wird, daß der mag­ netische Fluß durch den Sensor variiert. Um dabei einen möglichst geschlossenen magnetischen Kreis zu erreichen empfiehlt es sich eine ferromagnetische Verbindung vom anderen Pol des Permanentmagneten zur Abtriebswelle herzustellen, wobei der magnetische Fluß wesentlich vom Luftspalt zwischen der Frontseite des Permanentmagneten und der Chopper-Scheibe bestimmt ist; der Luftspalt zwischen ferromagnetischer Ver­ bindung und ferromagnetischer Abtriebswelle kann im allge­ meinen klein demgegenüber gehalten werden.

Die vom Sensor abgegebenen Signale werden zweckmäßigerweise zur steilflankigen Impulsen umgeformt, so daß eindeutige Flanken für den Eintritt eines Steges in das Empfindlichkeits­ feld des Sensors zur Verfügung stehen. Diese Impulse sind sowohl ein Maß für die Drehzahl des Motors, als auch für die Weglänge, die der Antrieb aus- oder einfahrend zurückgelegt hat. Wird als Antriebsmotor wie üblich ein Hauptschluß­ motor eingesetzt, stehen Lastaufnahme und damit Stromauf­ nahme des Motors und Drehzahl in einem (vom eingesetzten Mo­ tor abhängigen) bekannten Verhältnis. Es ist somit möglich aus der Drehzahl den aufgenommenen Strom abzuleiten und über eine Auswerteelektronik den Grenzwert zur Abschaltung zu ermitteln. In gleicher Weise ist es möglich die Umdrehungen zu zählen und sie zur Positionierung des Schubstangenantriebs zu benutzen. Damit wird es in einfacher Weise möglich den Schubstangenantrieb um definierte Längen aus- bzw. einzu­ fahren, ohne daß Grenzanschläge vorhanden sind.

Bei entsprechend feiner Unterteilung der Schopper-Scheibe mit rechteckigen Ausnehmungen und dazwischen verbleibenden Stegen gelingt es sehr genaue Positionierungen vorzunehmen. Darüber hinaus erleichtert die (relativ) schnelle Impuls­ folge die Auswertung in einer Auswerte-Elektronik. Die Signalverarbeitung kann dabei in der im Schubstangenan­ trieb vorgesehenen elektronischen Abschaltung verarbeitet werden. Sehr vorteilhaft ist es jedoch das Signal herauszu­ führen. Dadurch kann von einer Zentrale die Drehgeschwindig­ keit oder der Vorschubweg oder beides überwacht werden. Mit Hilfe bekannter elektronischer Zählverfahren kann da­ rüber hinaus eine genaue Vorgabe des Schubweges eingegeben werden, so daß es mit Hilfe des so ausgebildeten Antriebs möglich ist auch ohne Endlagenschalter genaue Positionierungen durchführen zu können. In überraschend einfacher Weise läßt sich darüber hinaus auch eine Synchronisierung von zwei oder mehr Antrieben durchführen. Dabei wird ein Antrieb als "Masterantrieb" benutzt; die Drehgeschwindigkeits- und Wegsignale der anderen Antriebe werden mit dem des "Master- Antriebs" verglichen und die einzelnen Antriebsmotoren der anderen Antriebe werden so abgeglichen, daß Drehgeschwindig­ keit und Weg (wobei eines der Signale im Regelfall genügt) übereinstimmen. Durch diese elektronische Synchronisierung ist es möglich aufwendige mechanische Synchronisierungsge­ triebe durch einfache elektronische Mittel zu ersetzen. Neben der Vereinfachung des einzelnen Antriebs werden auch die Einsatzmöglichkeiten derartiger synchronisierter An­ triebs-Kombinationen vereinfacht, da sie nicht mehr von einer starren Kupplung über Zwischengetriebe abhängen.

Das Wesen der Erfindung wird anhand der folgenden Fig. 1 bis 5 beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Außenansicht eines Schubstangenantriebs (mit Teilung in der Mittelebene, linke Hälfte ausgefahren, rechte Hälfte eingefahren),

Fig. 2 schematischer Schnitt Kopfseite,

Fig. 3 schematischer Schnitt im Bereich der Teilungs­ ebene mit Kupplung,

Fig. 4 Einzelheit Chopper-Scheibe,

Fig. 5 Einzelheit elektronische Abschaltung.

In der Fig. 1 ist eine Außenansicht eines elektrischen Schub­ stangenantriebs dargestellt. In dem in ein Schubgehäuse 10 und ein Antriebsgehäuse 20 unterteilten rohrförmigen Gehäuse befinden sich die zum Betrieb des Schubstangenantriebs not­ wendigen Elemente (auf die im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 näher eingegangen werden wird). Die zum Antrieb be­ nötigte Energie wird über die Anschlußleitung 29.1 zuge­ führt, wobei die Kabeleinführung den Umständen und Vor­ schriften entsprechend angepaßt werden kann oder anzupassen ist. Zur Steuerung des Antriebs ist eine weitere Buchse 29.2 vorgesehen, über die die notwendigen Steuerbefehle und Rück­ meldungen zum und vom Antrieb gehen. Es versteht sich von selbst, daß die Steuer- und Rückmeldungsleitungen auch mit der Energieversorgung des Antriebs gemeinsam in einem Kabel geführt durch eine gemeinsame Buchse eintreten können. Das Antriebsgehäuse 20 ist mit dem Schubgehäuse 10 durch einen im Trennungsspalt zwischen beiden Gehäusen sichtbaren Stütz­ ring 27 lösbar verbunden. Dabei wird der Stützring 27 im allgemeinen mit einem Außengewinde und die - in diesem Fall zylindrischen Innenhöhlungen mit einem dazu korrespondieren­ den Innengewinde versehen, so daß der Stützring 27 mit beiden Gehäusen verschraubt werden kann. Es versteht sich von selbst, daß auch von außen zu sichernde Steckverbindungen möglich sind. In dem Schubgehäuse 10 befindet sich die rohr­ förmige Schubstange 12, an deren Spitze die Schubnase mit dem Anlenkauge zur Aufnahme des anzutreibenden Elements an­ geordnet ist. In der Darstellung ist eine Teilung derart ge­ wählt worden, daß die rohrförmige Schubstange 12 rechts der Mittelebene eingefahren und die rohrförmige Schubstange 12 links der Mittelebene ausgefahren (jedoch unterbrochen) ge­ zeichnet sind. Dadurch ergibt sich ein anschauliches Bild von den beiden Grenzzuständen des Schubantriebs. Im Bereich der Einführung der Schubstange 12 in das Schubgehäuse 10 ist eine umlaufende Dichtung 14 angeordnet, die als Überstand er­ kennbar ist. Unterhalb der schubstangenseitigen Frontseite des Schubgehäuses 10 sind Einsenkungen 17 vorgesehen, die diametral einander gegenüberliegend zur Aufnahme von (nicht näher dargestellten) Stiften zur Befestigung des Schub­ stangenantriebs ausgebildet sind. Es versteht sich von selbst, daß der Schubstangenantrieb auch mit Schellen, Konsolen o.dgl. aufgehängt sein kann.

Die Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Kopfbereich des Schubgehäuses 10 bei eingefahrener rohr­ förmiger Schubstange 12. Der Außenmantel 11 des Schubge­ häuses 10 umgibt das Schubgehäuse rohrförmig. An seiner frontseitigen Öffnung ist ein schubstangenseitiges Abschluß­ stück 13 eingesetzt, dessen Innenseite mit einem Gleitlager 13.1 versehen ist und dessen Ausgangsseite eine Ringnut auf­ weist, in die die Dichtung 14 eingesetzt ist. Die Dichtung 14 ist als Doppel-Lippendichtung ausgebildet mit zwei Dicht­ lippen 15.1 und einen umlaufenden Hohlraum 15.2, in den ein Fettvorrat als Dicht- und Gleithilfsmittel eingefüllt werden kann. In dem Gleitlager 13.1 wird die rohrförmige Schub­ stange 12 geführt, gegen die die Lippen 15.1 der Dichtung 14 anliegen. An der Spitze der rohrförmigen Schubstange 12 ist die Schubnase 12.1 angeordnet, die mit einer Nase ver­ sehen mit dem anzutreibenden Element gekoppelt werden kann. Zweckmäßigerweise wird dieses Einsatzstück als die rohr­ förmige Schubstange verschließenden Einsatz ausgebildet. Im Inneren der rohrförmigen Schubstange 12 ist die gehäuse­ feste Gewindespindel 31 angeordnet, in die eine Mutter 37 (Fig. 3) die mit dem inneren Ende der rohrförmigen Schub­ stange 12 fest verbunden ist eingreift. Beim Drehen der Ge­ windespindel 31 wird die Mutter - je nach Drehrichtung - in Richtung auf die schubstangenseitige Frontseite oder von dieser Weg verlagert. Dabei wird die rohrförmige Schubstange aus- bzw. eingefahren. Um die Gewindespindel 31 insbesondere bei sehr großen Längen auch am freien Ende zu stützen ist eine Lagerscheibe 32 am freien Ende der Gewindespindel 31 angeordnet und mittels einer Verschraubung 32.1 drehbar fest­ gelegt. Diese als einfacher Ring z.B. aus Kunststoff ausge­ bildete Lagerscheibe 33 stützt die Gewindespindle 31 gegen die Innenwand der rohrförmigen Schubstange ab. Dabei kann die zylindrische Außenwand der Lagerscheibe 32 als Lager dienen, wenn der innere Querschnitt der rohrförmigen Schub­ stange rund ist. Ist er unrund, wird die den Queschnitt ausfüllende Scheibe 32 an einer Drehung gehindert und die als Lager wirkenden Grenzflächen liegen an der Innenwand des Ringes. Im Bereich des schubstangenseitigen Abschlußstückes sind die Zapfenaufnahmen 17 vorgesehen, die diametral ein­ ander gegenüberliegend nicht näher dargestellte Befestigungs­ zapfen aufnehmen, wobei diese Halterung ein Schwenken des Schubstangenantriebs um die Achse 17-17 ermöglicht.

Die Fig. 3 zeigt einen entsprechenden Schnitt im Bereich der Verbindung von Schubgehäuse 10 und Antriebsgehäuse 20. Das vom rohrförmigen Mantel 11 umgebene Schubgehäuse 10 ent­ hält die rohrförmige Schubstange 12, an deren unteren Ende eine mit der Gewindespindel 31 im Eingriff stehende Mutter 37 vorgesehen ist. Diese Mutter - in der Darstellung als durchgehendes Kunststoffteil ausgebildet - reicht bis zur Innenwand des Gehäusemantels 11, an der sie zumindest punkt­ ähnlich abgestützt ist. Ist der Querschnitt des Gehäusemantels 11 unrund, wird die diesem Querschnitt ange­ paßte Mutter 37 durch die Form an einem Mitdrehen gehindert. Bei zylindrischen Gehäuse wird die Drehung der Mutter 37 da­ durch gehindert, daß die Schubstange 12 selbst durch ihre Befestigung über die Schubstangennase 12.1 (Fig. 2) an einer Drehung gehindert ist. Dadurch ist die Mutter verdrehungs­ gesichert gegenüber dem Mantel 11 des Schubgehäuses 10 und kann somit durch das Drehen der Gewindespindel 31 in axialer Richtung verschoben werden. Die Mutter 37 hat auf beiden Frontseiten ringförmig durchgehend oder unterbrochen Nasen 38 mit dreieckförmigem Querschnitt. Beim Auflaufen auf eine der Endflächen sind diese Nasen 38 in der Lage auftretende Kräfte dadurch abzupuffern, daß diese Nasen elastisch ver­ formt werden. Der Antrieb der Gewindespindel 31 erfolgt über ein Zwischenstück 31.1, das mit der Gewindespindel 31 fest verbunden ist und das durch das untere Lager 34 ge­ führt ist und in die innere Lagerschale 34.2 form- und kraftschlüssig eingesetzt ist. Durch einen auf das Gewinde des Zwischenstücks 31.1 geschraubten Haltering 35 wird die Innenschale 34.2 des Lagers 34 in ihrer Position gehalten. Die Außenschale 34.1 des Lagers 34 wird durch einen in den Mantel 11 des Schubgehäuses 10 eingesetzten Stützring 27 in seiner Position gehalten. Damit ist das Lager 34 und somit auch die in diesem Lager 34 gelagerte Gewindespindel fixiert.

Das freie Ende des die Gewindespindel 31 verlängernden Ge­ windestücks 31.1 ist mit einem schubstangenseitigen Steck­ kupplungsteil 36 (in Ansicht dargestellt) versehen. Dieses Steckkupplungsteil 36 weist über den Umfang verteilte Kupp­ lungsklauen 36.1 auf, die mit hinreichendem Spiel den korres­ pondierenden Kupplungsklauen des antriebsseitigen Steck­ kupplungsteils 26 kämmen. Das Antriebsgehäuse 20 mit seinem rohrförmigen Mantel 21 enthält den Antriebsmotor 23 (Fig. 5) nebst der elektronischen Lastabschaltung 29 (Fig. 5) und das Untersetzungsgetriebe 24. Die Abtriebsseite des Ge­ triebes 24 endet in einem Wellenstumpf 25, auf dem das ab­ triebsseitige Steckkupplungsteil 26 form- und kraftschlüssig verbunden angeordnet ist. Dieses Steckkupplungsteil 26 ist mit zu den Klauen 36.1 des Steckkupplungsteils 36 korrespon­ dierenden Kupplungsklauen 26.1 versehen, die - wie zuvor be­ schrieben - mit den Kupplungsklauen des Gegenstücks mit Spiel kämmen. Zwischen den Klauen 26.1 und 36.1 befinden sich elastische Formkörper 26.2, die derart ausgelegt sind, daß sie bei Nenndrehmoment noch unterhalb der elastischen Verformungsgrenze verformt werden. Bei einer sprunghaften Erhöhung des Drehmoments - etwa beim Erreichen einer Endlage - werden die elastischen Formkörper 26.2 elastisch verformt, während der Zeitdauer dieser elastischen Verformung steigt das auf den Antrieb rückwirkende Drehmoment, so daß dieser Anstieg aufgrund der elastischen Verformung abgeflacht wird. Es versteht sich von selbst, daß die Kupplungsteile 26 und 36 form- und kraftschlüssig auf den Enden der Abtriebswelle 25 bzw. dem freien Ende des Verbindungsstücks 31.1 aufge­ steckt und gegebenenfalls gesichert sind. Bei der getroffenen Anordnung ist das Untersetzungsgetriebe 24 (gegebenenfalls der Rotor 23) mit den Schrauben 28 direkt mit dem Stützring verschraubt. Auf dem abtriebsseitigen Achsstummel 25 ist eine Chopper-Scheibe 44 angebracht, die mit einem Sensor 42 zusammenwirkt. Der Sensor 42, der zweckmäßigerweise in eine Platine 41 eingesetzt ist, reagiert auf die Unterbrechungen, die durch die Chopper-Scheibe gegeben werden, gibt Signale ab, die gegebenenfalls durch auf der Platine 41 vorgesehene Elektronik geformt und verstärkt und über die Leitung 46 der elektronischen Lastabschaltung 29 bzw. dem Signalausgang 29.2 zugeführt werden. Dabei versteht es sich von selbst, daß die Chopper-Scheibe 44 fest mit der Abtriebswelle 25 verbunden ist und daß die den Sensor 42 enthaltende Platine 41 gehäusefest (gegebenenfalls auch mittels der Schrauben 28) im Stützring 27 angeordnet ist.

Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt der Chopper-Scheibe, die fest auf der Abtriebswelle 25 sitzt. In periodischen Ab­ ständen befinden sich Ausnehmungen 44.1, zwischen denen Stege 44.2 liegen. Beim Drehen passieren die Stege 44.2 den Empfindlichkeitsbereich des Sensors 42 (Fig. 3), der da­ raufhin ein entsprechendes Signal abgibt. Bei einer Ver­ ringerung der Drehgeschwindigkeit verlängern sich die Ab­ stände zwischen den so gewonnenen Impulsen. Die Zahl der Ab­ stände ist darüber hinaus ein Maß für die zurückgeführten Umdrehungen und - da jeder einzelne Impuls gezählt werden kann - auch eines Teils einer Umdrehung, wobei über die Gewindesteigung der Gewindespindeln 31 (Fig. 3, 4) aus der Zahl der Umdrehungen die Weglänge der rohrförmigen Schub­ stange 12 eindeutig abgeleitet werden kann.

Schließlich zeigt die Fig. 5 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2 bzw. Fig. 3, jedoch durch das antriebsseitige Ende des Schubstangenantriebs. Zu erkennen ist das freie Ende des Antriebsmotors 23 mit seinem (schematisch dargestellten) Lagerschild und (den ebenfalls schematisch dargestellten) Anschlußleitungen 23.1. Über die Anschlußleitungen 23.1 ist der Antriebsmotor mit der elektronischen Abschaltvorrichtung 29 verbunden, in deren Eingang ein über die Kabeleinführung 29.1 eingeführtes Kabel die Versorgung des Antriebs mit elektrischer Energie sicherstellt. Die Signalleitung 46, die vom Sensor 42 (Fig. 3) bzw. von den ihm nachgeschalteten Verstärkung und Impulsformung auf der Platine 41 (Fig. 3) geht ebenfalls in die elektronische Lastabschaltung 29. In ihr kann auch die Auswerteschaltung (ganz oder teilweise) enthalten sein, die z.B. für die elektronische Lastab­ schaltung die Impulsabstände überprüft und daraus die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 23 ab­ leitet. Da diese Drehgeschwindigkeit ein direktes Maß für die Leistungsaufnahme ist, kann der Impulsabstand als direkter Indikator für die Last genommen werden und bei überschreiten eines Grenzwertes die Lastabschaltung auslösen. Darüber hinaus sind die Ausgangssignale durchgeschleift auf den Ausgang 29.2, über den die Signale z.B. einer Zentrale oder aber anderen parallel geschalteten Antrieben zugeführt werden können. Durch Vorgabe bestimmter Impulszahlen ist es möglich bestimmte Weglängen für den Schubantrieb vorzu­ geben. Durch Vergleich von Impulsfolge und -phasenlage für die Impulse verschiedener Antriebe kann ein Synchronisierungs­ signal gewonnen werden, das in die Antriebe zurückgespeist über entsprechende Steuerungsglieder die Antriebsmotore dieser Schubstangengetriebe - etwa nach Art einer Puls-Code-Modu­ lation zu synchroner Betriebsweise zwingt. Bei dieser Aus­ wertung spielen trotz einer an der Lastaufnahme orientier­ ten Abschaltung die Anlaufströme des Antriebsmotors keine Rolle, so daß das sonst notwendige Verzögerungsglied ent­ fallen kann. Wegen des verzögerungslosen Arbeitens ist auch ein genaues Positionieren des Antriebs möglich.

Claims (20)

1. Elektrischer Schubstangenantrieb mit rohrförmigem Gehäuse und mit einer durch dessen eine schubstangenseitige Stirn­ seite herausgeführten aus- und einfahrbarem rohrförmigen Schubstange, dessen insbesondere mit einer elektronischen Abschaltung und mit einem Untersetzungsgetriebe versehener elektrischer Antriebsmotor innerhalb des Gehäuses nahe der anderen antriebsseitigen Stirnseite angeordnet ist, wobei dessen Abtriebswelle mit einem Ende einer in einem Lager geführten, in der Schubstange angeordneten Gewindespindel in Wirkverbindung steht und wobei an dem inneren Ende der Schubstange eine Mutter angeordnet ist, die mit der Ge­ windespindel zum Ein- und Ausfahren der Schubstange zu­ sammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse in ein Antriebsgehäuse (10) und ein Schubgehäuse (20) unterteilt ist, die voneinander trennbar sind, wobei die Wirkverbindung zwischen der Abtriebswelle (25) und der Gewindespindel (31) mit formschlüssig ineinander­ greifenden Steckkupplungsteilen (26, 36) hergestellt ist, daß das Lager (34) der Gewindespindel (31) eine Außen­ schale (34.1) und eine Innenschale (34.2) aufweist und die Außenschale (34.1) im Schubgehäuse (10) nahe dessen offenen Ende festgelegt ist und mittels eines in das offene Ende des Antriebsgehäuses (20) eingesetzten, diesen überragenden Stützring (27), der in das offene Ende des Schubgehäuses (10) eingreift und dort als Verbinder zwischen den beiden Gehäusen (10, 20) festgelegt ist, gegen­ gelagert ist, und daß die mit dem inneren Ende der Schub­ stange (31) verbundene Mutter (37) zumindest im Bereich ihres mit dem Gewinde (31.1) der Gewindespindel (31) zu­ sammenwirkenden Muttergewindes als Kunststoffteil ausge­ bildet ist, wobei der Gleitreibungskoeffizient des Kunst­ stoffs gegenüber der Oberfläche der Gewindespindel (31) etwa gleich dem Haftreibungskoeffizienten zwischen beiden ist.

2. Schubstangenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der innere Querschnitt des rohrförmigen Ge­ häusemantels (11) des Schubgehäuses (10) und des rohr­ förmigen Gehäusemantels (21) des Antriebsgehäuses (20) zumindest im Bereich der beiden zusammenzufügenden offenen Enden zylinderförmig ist und mit einem Innengewinde ver­ sehen ist und daß der als Verbinder dienende Stützring (27) ein diesem Gewinde entsprechenden Außengewinde auf­ weist und in die einander zugewandten Enden der beiden Ge­ häuse (10, 20) einschraubbar ist.

3. Schubstangenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gewindespindel (31) an ihrem freien Ende ein zweites Lager (32) aufweist, das die Gewinde­ spindel (31) gegen die Innenwand der Schubstange (12) ab­ stützt.

4. Schubstangeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in die schubstangenseitige Stirn­ seite des Schubgehäuses (10) ein mit einem Gleitlager (13.1) zur Führung der Schubstange (12) versehener Endeinsatz (13) eingesetzt ist.

5. Schubstangenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Gleitlager (13) eine Lippendichtung (14) vorgesehen ist, die mindestens eine Lippe (15) aufweist, die an der Außenwand der Schubstange (12) anliegt.

6. Schubstangenantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei der Lippen (15) im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Raum (16) zwischen den Lippen (15) mit einem Fettvorrat auffüllbar ist.

7. Schubstangenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkupplungsteile (26, 36) ausklauenförmig ineinandergreifende Elementen (26.1, 36.1) gebildet ist, wobei der Formschluß zwischen den klauen­ förmigen Elementen (26.1, 36.1) jeder der Kupplungshälften (26, 36) besteht.

8. Schubstangenantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die klauenförmigen Elemente (26.1, 36.1) der beiden Steckkupplungsteile (26, 36) ringförmig angeordnet sind.

9. Schubstangenantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen jeweils einer Klaue (26.1, 36.1) des einen Steckkupplungsteils (26; 36) und der benachbarten Klaue (36.1; 26.1) des anderen Steckkupplungsteils (26;36) ein elastischer Formkörper (26.2) angeordnet ist.

10. Schubstangenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kunsttoffteil der Spindel­ mutter (37) außerhalb der Schubstange (12) mit in axialer Richtung vorstehenden, vorzugsweise einen dreieck-förmigen Querschnitt aufweisenden Nasen (38) versehen ist, die zumindest einen Teil des Vollkreises überdeckend winkel­ symmetrisch zur Achse der Mutter verteilt sind.

11. Schubstangenantrieb, insbesondere nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mutter (37) im Bereich der Gewindespindel (31) oder im Bereich der Innenwand des rohrförmigen Gehäusemantels (11) des Schubgehäuses (10) eine hülsenförmige Verlängerung als Führungsglied aufweist.

12. Schubstangenantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Gehäusemantel (11) des Schubgehäuses (10) nahe seinem schubstangenseitigen Ende diametral gegenüberliegende Bohrungen (17) aufweist, deren zusammenfallende Achse rechtwinklig zur Rohrachse ausgerichtet ist und in die Stiftschrauben o.dgl. zur Verbindung des Antriebsgehäuses mit einer Befestigungskonsole einführbar sind.

13. Schubstangenantrieb mit elektronischem Abschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied für den elektronischen Abschalter ein mit einer Chopper-Scheibe (44) zusammenwirkende Sensor (42) vorgesehen ist, wobei die Chopper-Scheibe (44) periodisch im Umfangsbereich angeordnete Ausnehmungen (44.1) auf­ weist und der Sensor (42) auf diese Ausnehmungen (44.1) oder die zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Stege (44.2) mit einem Ausgangssignal anspricht.

14. Schubstangenantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor ein optischer Sensor ist, der mit einer Lichtquelle zusammenwirkt, wobei die Stege (44.2) den Lichtstrom reflektieren oder unterbrechen.

15. Schubstangenantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (42) ein auf Metall ansprechender induktiver oder kapazitiver Sensor ist und daß die Chopper-Scheibe (44), insbesondere deren Stege aus Me­ tall bestehen.

16. Elektrischer Schubstangenantrieb nach Anspruch 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (42) ein magnetischer Sensor, vorzugsweise ein Hall-Generator ist und daß die Chopper-Scheibe (44), insbesondere deren Stege (44.2) ferromagnetisch sind 17. Schubstangenantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zusätzlicher Permanentmagnet (43) vor­ gesehen ist und der Sensor (42) zwischen dem Permanent­ magneten (43) und der Chopper-Scheibe (44) angeordnet ist.

18. Schubstangenantrieb nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Chopper-Scheibe (44) mindestens eine Ausnehmung (44.1) aufweist.

19. Schubstangenantrieb nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Chopper-Scheibe (44) mit einer Viel­ zahl von Ausnehmungen (44.1), vorzugsweise in Rechteck­ form, versehen ist, wobei zwischen den Ausnehmungen Stege (44.2) verbleiben, die zueinander im gleichen Winkel­ abstand stehen.

20. Schubstangenantrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der das Antriebsgehäuse (20) abschließende nicht-ferromagnetische Stützring (27) mit einer ferromagnetischen Unterlage (45) versehen ist, auf der der Stabmagnet (43) aufsteht und die bis dicht an die ferromagnetische Abtriebswelle (25) der Antriebs­ einheit (23, 24) reicht.

21. Schubstangenantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Signal ausleitbar ist und daß eine Einleitung für ein den Motor steuerndes Signal vorgesehen ist, wobei das Schaltglied der elektronischen Abschaltung als steuerbares Schalt­ glied ausgeführt ist.