DE4312838A1 - Mechanischer Linearantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Linearantriebseinheit zur Erzeugung einer oszillierenden Linearbewegung eines Körpers zwischen zwei, ein Trägerprofil begrenzenden Lagereinheiten, bei der die Umsetzung einer rotierenden Antriebsbewegung in eine Linearbewegung mittels des durch eine Linearführung geführten Körpers, durch ein Zugmittel, welches gleichzeitig alle bewegten Elemente außerhalb des Antriebsbereiches abdeckt, erfolgt.

Es sind eine Vielzahl von mechanischen Linearantriebseinheiten bekannt, bei denen verschiedenste Körper, z. B. Schlitten, Tische bzw. Laufkatzen linear durch einen Zahnriemenantrieb bewegt werden.

Bei Schlittenantrieben erfolgt der Antrieb in der Regel einseitig, so daß in Extremstellungen der Lasttrum des Zahnriemens relativ lang und demnach der Leertrum sehr kurz ist.

Dadurch wirkt sich die Zahnriemenverlängerung infolge der Dehnung des Lasttrumes auf den Leertrum sehr negativ aus, so daß es zur Schlaufenbildung und somit zu einer Positionierabweichung kommen kann. Um diese Wirkung auszuschließen, muß mit wesentlich höheren Vorspannungen gearbeitet werden, was sich negativ auf die Lebenserwartung des Antriebssystems auswirken kann.

Außerdem haben alle betrachteten Linearantriebe zum exakten Positionieren eines Körpers den Nachteil eines relativ großen Baumaßes bei geringem Hub.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische Linearantriebs­ einheit zur Erzeugung einer oszillierenden Linearbewegung eines Körpers zwischen zwei, ein Trägerprofil begrenzenden Lagerböcken, bei der die Umsetzung einer rotierenden Antriebsbewegung in eine geforderte Linearbewegung des mittels Linearführung geführten Körpers durch einen Zahnriemenantrieb, welcher gleichzeitig alle bewegten Elemente außerhalb des Antriebsbereiches abdeckt, erfolgt, so zu gestalten, daß das Antriebssystem mit einer geringen Vorspannung arbeitet, wobei eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bis 4 gelöst.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: den schematischen Aufbau eines Linearantriebes

Fig. 2: eine Schnittdarstellung durch den Linearantrieb

Fig. 1 zeigt einen Linearantrieb bestehend aus einem Trägerprofil 1, dem eine Führungsschiene 2 fest zugeordnet ist. Das Trägerprofil 1 wird an seinen Enden von je einem Lagerbock 5,5′ begrenzt.

Auf der Führungsschiene 2 ist ein Wagen 3 linear verschiebbar angeordnet. Dieser Wagen 3 ist form- und/oder kraftschlüssig mit einem Zugmittel, vorzugsweise mit einem Zahnriemen 4 verbunden, der jeweils über zwei übereinander angeordnete, den Lagerböcken 5, 5′ zugeordnete Synchronumlenkrollen 16, 16′ umgelenkt und über ein Antriebsrad 7 angetrieben wird, wobei das Antriebsrad 7 als Hohlwelle ausgeführt ist, die in einem Stützlager 10 in einer Motorflanschplatte 9 gelagert ist.

Um am Antriebsrad 7 einen optimalen Umschlingungswinkel für den Zahnriemen 4 zu realisieren, ist vor und nach dem Antriebsrad 7 eine Umlenkrolle 6, 6′ angeordnet.

Ein der Motorflanschplatte 9 fest zugeordneter Motor 12 steht über einen Wellenstumpf 13 und ein kraftschlüssiges Verbindungselement 14 mit dem Antriebsrad 7 in Verbindung. Die Anordnung der Führungsschiene 2, des Wagens 3 und des Zahnriemens 4 erfolgt so im Trägerprofil 1, daß alle Elemente mit Ausnahme des Antriebsrades 7, der Umlenkrolle 6, 6′, des Motors 12 mit der Motorflanschplatte 9 vom Trägerprofil 1 und/oder vom Zahnriemen 4 verdeckt sind.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:

Das Antriebsrad 7 wird mittels Motor 12 mit einem Drehmoment beaufschlagt, wodurch über dem Zahnriemen 4 die Umlenkrollen 6, 6′ und die Synchronumlenkrollen 16, 6′ auf den Wagen 6 eine Kraft wirkt, wodurch dieser in Bewegung versetzt wird. Durch die Anordnung des Antriebsrades 7 zwischen den beiden Lagerböcken 5, 5′ wird eine Verkürzung des Lasttrums und damit eine Verlängerung des Leertrums erreicht.

Dadurch werden Stellungen mit einem kurzen Leertrum vermieden, wodurch die infolge der Dehnung des Lasttrumes entstehende Zahnriemenverlängerung im Bereich des Leertrums gut verteilt wird.

Durch diese Anordnung kann selbst bei geringer Vorspannung des Zahnriemens eine gute Positioniergenauigkeit erreicht werden.

Zusätzlich ermöglicht die Anordnung der zwei übereinander an­ geordneten Synchronumlenkrollen 16, 16′ in den Lagerböcken 5, 5′ eine geringe Baulänge des Gesamtsystems.

Bezugszeichenliste

1 Trägerprofil
2 Führungsschiene
3 Wagen
4 Zahnriemen
5 Lagerbock
6 Umlenkrollen
7 Antriebsrad
8 Längsnuten
9 Motorflanschplatte
10 Stücklager
12 Motor
13 Wellenstumpf
14 Verbindungselement
15 Nutschraube
16 Synchronumlenkrolle

Claims (4)

1. Mechanische Linearantriebseinheit zur Erzeugung einer oszillierenden Linearbewegung eines Körpers zwischen zwei ein Trägerprofil begrenzenden Lagerböcken, wobei die Um­ setzung einer rotierenden Antriebsbewegung in die gefor­ derte Linearbewegung des mittels Linearführung geführten Körpers durch einen Zahnriementrieb, welcher gleichzeitig alle bewegten Elemente außerhalb des Antriebsbereiches ab­ deckt, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebs­ rad 7 und die ihm zugeordneten Umlenkrollen 6, 6′ zwischen den beiden Lagerböcken 5, 5′ angeordnet sind.

2. Mechanische Linearantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Lagerböcken 5, 5′ je zwei über­ einander angeordnete, den Zahnriemen 4 umlenkende Synchron­ umlenkrollen 16, 16′ zugeordnet sind.

3. Mechanische Linearantriebseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung 6 als Wälzführung, ins­ besondere als Kugelumlaufeinheit ausgebildet ist.

4. Mechanische Linearantriebseinheit nach Anspruch 1 dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Antriebsrad 7 über einen positions­ regelbaren Motor 12 insbesondere einen Servomotor mit inte­ grierter Positionsregelung erfolgt.