DE60202148T2

DE60202148T2 - Linearantrieb für ein zug- oder schubband

Info

Publication number: DE60202148T2
Application number: DE60202148T
Authority: DE
Inventors: Joel Bourc'his
Original assignee: Serapid France
Current assignee: Serapid France
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: FR2826422B1; JP2004530855A; FR2826422A1; ES2233848T3; ATE283988T1; EP1399683A1; JP4192089B2; WO2003002892A1; US20040220004A1; DE60202148D1; EP1399683B1; US7270619B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearantrieb, der Zug- und auch Druckkräfte übertragen kann, wobei er sich wie ein einstückiger starrer Stab verhält, wie aus der WO 9846903A bekannt und gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es sind bereits Schubketten vorgeschlagen worden, die diese Funktion erfüllen können. Solche Schubketten sind zum Beispiel bereits in den Schriften FR-1 297 285 und FR-2 061 884 beschrieben worden.
Sie bestehen herkömmlicherweise aus aufeinander folgenden Gliedern, die mittels quer ausgerichteten Achsen aneinander angelenkt sind.
Jedes Glied weist zwei im Wesentlichen parallele Wangen auf, die jeweils mit zwei Löchern zur Aufnahme von Gelenkachsen ausgebildet und je mit einer Verlängerung ausgestattet sind, die eine aktive vordere Querseite und eine aktive hintere Querseite definiert, die sich an der aktiven hinteren und vorderen Querseite der Wangen benachbarter Glieder abstützen sollen, wenn sich der Kettenabschnitt, von dem die betreffenden Glieder einen Teil bilden, entlang einer Geraden erstreckt.
Solche Schubketten werden an einem gekrümmten Ende durch eine Vorrichtung angetrieben, die ein Gehäuse, ein Drehritzel mit einer parallel zu den Gelenkachsen der Glieder verlaufenden Achse, das im Gehäuse angebracht ist und auf dem die Kette läuft, sowie Mitlaufrollen zur Führung der Kettenglieder um das Drehritzel aufweist.
Solche Schubketten können Zug- und Druckkräfte in einer beliebigen Richtung, einschließlich nach oben, zufriedenstellend übertragen, weisen jedoch eine komplizierte Konfiguration auf.
Des Weiteren sind diese Schubketten nur zur Betätigung von „schweren" mechanischen Teilen geeignet und bisher ist noch keine ähnliche Vorrichtung vorgeschlagen worden, die dazu konzipiert ist, Richtungsänderungen in kleinen automatischen Mechanismen zu bewirken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Lücke zu füllen, indem sie einen Linearantrieb der oben genannten Art bereitstellt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er zwei identische Betätigungsriemen aufweist, die auf jeder ihrer Seiten gezahnt und auf einer ersten Seite davon mit gleichmäßig beabstandeten Nocken versehen ist, die mittels Betätigungsgliedern in Eingriff gelangen, so dass die beiden Betätigungsriemen stromaufwärts der Betätigungsglieder unabhängig sind, während sie stromabwärts dieser Glieder integral zusammengefügt sind, so dass sie einen sich entlang einer Geraden erstreckenden Abschnitt definieren, in dem sich der Linearantrieb wie ein einstückiger starrer Stab verhält.
Diese Betätigungsriemen werden vorzugsweise aus einem weichen, verstärkten Kunststoffmaterial hergestellt und entsprechen somit einfachen und wirtschaftlichen Elementen, die des Weiteren den Vorteil aufweisen, dass sie durch Formen in einem Stück hergestellt werden können.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung bestehen die Betätigungsglieder aus einem zwei Drehritzel, nämlich ein Antriebsritzel und ein angetriebenes Ritzel, einschließenden Gehäuse, wobei die Ritzel miteinander in Eingriff kommen und dabei zwei Endlosraupenbänder antreiben, welche jeweils auf beiden Seiten der Betätigungsriemen angebracht und auf ihrer Außenseite mit Verzahnungen versehen sind, die mit den sich an der zweiten Seite dieser Riemen befindenden Verzahnungen zusammenwirken, indem sie in diese Verzahnungen eingreifen, um diese translatorisch anzutreiben, indem sie sie gegeneinander drücken, so dass ihre einander gegenüber befindlichen Nocken in Eingriff miteinander gelangen.
Gemäß der Erfindung schließt das Gehäuse dieser Betätigungsglieder weiterhin Flächen zur Führung der Betätigungsriemen ein, die dazu ausgeführt sind, ihre Krümmung an den Endlosraupenbändern zu gestatten, um sie einander gegenüber zu bringen, so dass ihre jeweiligen Nocken miteinander in Eingriff gelangen können.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weisen die Nocken der Betätigungsriemen zwei Frontseiten sowie eine aktive vordere Querseite und eine aktive hintere Querseite auf, die jeweils eine doppelte Krümmung aufweisen.
Die aktive vordere und hintere Querseite eines Nockens eines der Betätigungsriemen sollen sich jeweils an der aktiven hinteren Querseite bzw. der aktiven vorderen Querseite von zwei benachbarten Nocken abstützen, die dem anderen Betätigungsriemen zugeordnet sind, wenn die beiden Betätigungsriemen integral zusammengefügt sind.
Damit das erfindungsgemäße Linearstellglied seine Funktion erfüllen kann, ist es wichtig, dass der durch die beiden Betätigungsriemen definierte lineare Abschnitt, wenn sie integral zusammengefügt sind, keine „Leerräume" aufweist und somit dass die Geometrie dieser Betätigungsriemen derart ist, dass die Form und die Abmessungen des zwischen den Nocken enthaltenen Raums mit denen der Nocken identisch sind.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weisen die vorderen und hinteren aktiven Querseiten eine doppelte Schulter auf, die einen Anschlag bildet.
Dank dieser Schultern kann jegliches Gleiten der benachbarten Nocken in Querrichtung bezüglich einander verhindert werden, wenn die beiden Betätigungsriemen integral zusammengefügt sind.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung sind die vorderen und hinteren Querseiten der Nocken durch eine im Wesentlichen geradlinige verzahnte Längsseite getrennt.
Die Verzahnungen der Längsseite eines Nockens eines der Riemen sollen mit entsprechenden Verzahnungen des Segments der ersten Seite des anderen Riemens, das sich zwischen den beiden diesem Nocken zugeordneten Nocken befindet, zusammenwirken, indem sie in diese Verzahnungen eingreifen, wenn die beiden Betätigungsriemen integral zusammengefügt sind.
In dieser Position stehen die ersten Seiten, die sich gegenüber den beiden Betätigungsriemen befinden, folglich über ihre gesamte Länge innig in Eingriff.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung sind die beiden Drehritzel koaxial durch ein Zahnendstück mit kleinerem Durchmesser verlängert, das jeweils mit einem Mitlaufzusatzzahnrad gleichen Durchmessers zusammenwirkt, um die Endlosraupenbänder anzutreiben.
Gemäß der Erfindung kann das Gehäuse der Betätigungsglieder vorteilhafterweise mindestens ein Positionierrollenpaar mit Achsen, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Drehritzel verläuft, einschließen, das auf beiden Seiten eines durch die beiden integral zusammengefügten Betätigungsriemen definierten linearen Abschnitts des Antriebs an die Frontseiten der Nocken dieser Riemen angreift.
Die Merkmale des den Gegenstand der Erfindung bildenden Linearantriebs werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben; darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Linearantriebs, wobei der obere Teil des Gehäuses der Betätigungsglieder entfernt worden ist,
2 die beiden Betätigungsriemen,
2a einen Schnitt von 2 gemäß einer durch die Achse II-II schematisch angedeuteten Ebene,
3 ein Detail der beiden Betätigungsriemen,
4 eine schematische Darstellung, die die Betätigungsglieder zeigt, wobei der obere Teil des Gehäuses dieser Glieder entfernt worden ist,
5 einen Schnitt von 4 entlang einer durch die Achse V-V schematisch angedeuteten Ebene, wobei die Betätigungsriemen in den Betätigungsgliedern positioniert sind,
6 einen Schnitt durch 4 entlang einer durch die Achse VI-VI schematisch dargestellten Ebene, wobei die Betätigungsriemen in den Betätigungsgliedern positioniert sind.
Gemäß 1 weist der Linearantrieb zwei identische Betätigungsriemen 1, 1' sowie Betätigungsglieder 3 auf, die diese Betätigungsriemen 1, 1' entlang den Pfeilen A, B und B' translatorisch in die eine oder andere Richtung antreiben.
Im unteren Teil von 1, das heißt stromaufwärts der Betätigungsglieder 3, sind die beiden Betätigungsriemen 1, 1' unabhängig voneinander, während diese beiden Riemen 1, 1' am oberen Teil von 1, das heißt stromabwärts der Betätigungsglieder 3, integral zusammengefügt sind, so dass sie einen Abschnitt definieren, der sich entlang einer Geraden erstreckt und in dem sich der Linearantrieb wie ein einstöckiger starrer Stab verhält.
Gemäß den 2, 2a und 3 sind die Betätigungsriemen 1, 1' an jeder ihrer Seiten 10, 11 und 10', 11' mit identischen Verzahnungen 4, 4' versehen, die jeweils auf eine weiter unten ausführlicher beschriebene Weise in zugehörige Verzahnungen eingreifen.
Weiterhin ist eine erste Seite 10, 10' der Betätigungsriemen 1, 1' mit gleichmäßig beabstandeten Nocken 2, 2' versehen, die durch Zahnsegmente 5, 5' getrennt sind.
Die Nocken 2, 2' weisen jeweils zwei Frontseiten 6, 6' sowie eine aktive vordere Querseite 7, 7' und eine aktive hintere Querseite 8, 8' auf, die eine doppelte Krümmung besitzen.
Die aktiven vorderen und hinteren Querseiten 7, 7', 8, 8' der Nocken 2, 2' sind durch eine im Wesentlichen geradlinige, verzahnte Längsseite 20, 20' getrennt.
Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, weisen die Betätigungsriemen 1, 1' eine Geometrie auf, die so konzipiert ist, dass die Form und die Abmessungen des zwischen den Nocken 2, 2' enthaltenen Raums mit denen dieser Nocken identisch sind.
Gemäß 3 weisen die aktiven vorderen und hinteren Querseiten 7, 7', 8, 8' der Nocken 2, 2' des Weiteren eine doppelte Schulter 9 auf, die einen Anschlag bildet, dessen Funktion nachfolgend präzisiert wird.
Gemäß den 4, 5 und 6 weisen die Betätigungsglieder 3 ein Gehäuse 12 auf, das zwei Drehritzel 13, 13' mit gleichem Durchmesser und der Achse X-X' einschließt, die miteinander in Eingriff stehen.
Gemäß 5 ist eines dieser Ritzel 13 ein Antriebsritzel und ist über eine aus dem Gehäuse 12 vorragenden Antriebsachse 14 mit einem nicht dargestellten Motor verbunden, während das zweite Drehritzel 13' ein angetriebenes Ritzel ist.
Gemäß den 4 und 5 sind die Drehritzel 13, 13' durch ein Endstück 15, 15' verlängert, das mit Zähnen 16, 16' mit einem kleineren Durchmesser versehen ist.
Gemäß 4 wirken die Zahnendstücke 15, 15' jeweils mit zwei Mitlaufzusatzzahnrädern 17, 17' gleichen Durchmessers mit parallelen Achsen zusammen.
Die mit den Zahnendstücken 15, 15' versehenen Drehritzel 13, 13' und die Hilfszahnräder 17, 17' treiben somit zwei Endlosraupenbänder 18, 18' zur Drehung an, deren Innenseite dazu mit Verzahnungen versehen ist, die den Zähnen der Endstücke 15, 15' entsprechen und mit Zusatzzahnrädern 17, 17'.
Diese beiden Endlosbänder 18, 18' sollen die beiden Betätigungsriemen 1, 1' zwischen sich einklemmen, um sie zu führen und gemäß der Drehrichtung des Antriebsritzels 13 translatorisch in die eine oder andere Richtung anzutreiben.
Dazu ist auch die Außenseite dieser beiden Endlosraupenbänder 18, 18' mit Verzahnungen 21, 21' versehen, die mit den sich an der zweiten Fläche 11, 11' der beiden Betätigungsriemen 1, 1' befindenden Verzahnungen 4, 4' in Eingriff gelangen können, um diese entlang den Pfeilen A, B und B' translatorisch zu verschieben.
Gemäß den 1 und 4 schließt das Gehäuse 12 der Betätigungsglieder 3 des Weiteren Führungsflächen 19, 19' für die beiden Betätigungsriemen 1, 1' ein, die mit den Längsseiten 20, 20' der Nocken 2, 2' davon dahingehend zusammenwirken, die Riemen zwischen den Endlosraupenbändern 18, 18' zu übertragen oder sie davon zu lösen, indem sie sie krümmen.
Gemäß 1 treten die Nocken 2, 2' der beiden Betätigungsriemen 1, 1' im Verlauf dieser Übertragung, wenn sich das Antriebsritzel 13 im Uhrzeigersinn I dreht, an den Seitenrändern des Gehäuses 12 auf beiden Seiten davon unabhängig in das Gehäuse 12 ein und werden anschließend jeweils translatorisch entlang den Führungsflächen 19, 19' zu seinem Innenteil geführt, wobei sie an den Führungsflächen eine Krümmung erfahren, so dass sie einander gegenüber liegen, bevor sie zwischen den beiden Endlosraupenbändern 18, 18' eintreten.
An diesen Bändern werden die Betätigungsriemen 1, 1' gegeneinander gedrückt, so dass die Nocken 2, 2' in Eingriff miteinander gelangen und die beiden Riemen 1, 1' in einem sich. entlang einer Geraden erstreckenden Abschnitt integral zusammengefügt werden.
Dazu stützen sich die aktiven vorderen und hinteren Querseiten 7, 7', 8, 8' der Nocken 2, 2' eines der Betätigungsriemen 1, 1' jeweils an die jeweiligen aktiven hinteren und vorderen Querseiten 8', 8, 7', 7 der beiden benachbarten Nocken 2', 2, die dem anderen Betätigungsriemen 1', 1 zugeordnet sind, und die Verzahnungen 4, 4' der Längsseite 20, 20' der Nocken 2, 2' des einen der Betätigungsriemen 1, 1' gelangen jeweils in die entsprechenden Verzahnungen des jeweiligen Segments 5', 5 des anderen Betätigungsriemens 1', 1 in Eingriff, wodurch die beiden zugeordneten benachbarten Nocken 2', 2 getrennt werden, so dass diese beiden Betätigungsriemen vollständig ineinander eingreifen, um einen einstückigen starren Stab zu definieren.
In dieser Position verhindern die an den aktiven Querseiten 7, 7', 8, 8' vorgesehenen, einen Anschlag bildenden doppelten Schultern (9) jegliches Gleiten der benachbarten Nocken 2, 2' bezüglich einander in Querrichtung.
Wenn sich das Antriebsritzel 13 im Gegenuhrzeigersinn dreht, erfolgt das Verschieben der Nocken 2, 2' der beiden Betätigungsriemen 1, 1' natürlich in umgekehrter Richtung, das heißt dass diese Nocken in das Gehäuse 12 eintreten, wobei sie in Eingriff miteinander stehen, und an den beiden Endlosraupenbändern 18, 18' getrennt werden.
Gemäß den 4 und 6 schließt das Gehäuse des Weiteren zwei Positionierrollenpaare 22 ein.
Jedes dieser Paare wird durch Zuordnung von zwei Positionierrollen 22₁ , 22₂ mit einer senkrecht zur Achse X-X' der Drehritzel 13, 13' verlaufenden Achse Y-Y' gebildet.
Diese Positionierrollen 22₁ , 22₂ greifen an die Frontseiten 6, 6' der Nocken 2, 2' an, um die ordnungsgemäße Positionierung der Betätigungsriemen 1, 1' zu gewährleisten, wenn sie ineinander eingreifen.

Claims

Linearantrieb zur Übertragung von Zug- und Druckkräften, der einerseits zwei identische Betätigungsriemen (1, 1'), die aus einem gegebenenfalls verstärkten, weichen Kunststoffmaterial hergestellt sind und auf einer ihrer Seiten oder der Innenseite (10, 10') mit gleichmäßig beabstandeten Nocken (2, 2') versehen sind, die durch Segmente (5, 5') getrennt sind und jeweils zwei Frontseiten (6, 6') sowie eine aktive vordere Querseite (7, 7') und eine aktive hintere Querseite (8, 8') aufweisen, welche durch eine im Wesentlichen geradlinige Längsseite (20, 20') getrennt sind, und andererseits Betätigungsglieder (3) aufweist, die mit sich auf der anderen Seite oder Innenseite (11, 11') der Betätigungsriemen (1, 1') befindenden Verzahnungen (4, 4') zusammenwirken, um diese translatorisch anzutreiben, so dass sie stromaufwärts dieser Glieder (3) unabhängig sind, während sie stromabwärts dieser an der jeweiligen Innenseite (10, 10') der beiden Betätigungsriemen (1, 1') vorgesehenen Nocken (2, 2'), die einander gegenüberliegen, ineinander eingreifen, und die aktiven vorderen und hinteren Querseiten (7, 7'; 8, 8') eines Nockens (2, 2') eines der Betätigungsriemen (1, 1') sich jeweils an den jeweiligen vorderen und hinteren Querseiten (8', 8; 7', 7) zweier benachbarter Nocken (2', 2), die dem anderen Betätigungsriemen (1', 1) zugeordnet sind, abstützen, wobei ein sich entlang einer Geraden erstreckender Abschnitt definiert wird, in dem die beiden Betätigungsriemen (1, 1') integral zusammengefügt sind, – wobei die Form und die Abmessungen des Raums zwischen den Nocken (2, 2') der Betätigungsriemen (1, 1') identisch mit denen der Nocken sind, so dass der durch diese Riemen (1, 1') definierte lineare Abschnitt, nach ihrem integralen Zusammenfügen, keine Leerräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Segmente (5, 5') der jeweiligen Innenseiten (10, 10') der beiden Betätigungsriemen (1, 1') die Nocken (2, 2') trennen, und die Längsseiten (20, 20') dieser Nocken (2, 2') mit Verzahnungen (4, 4') versehen sind, wobei die Verzahnungen (4, 4') der Längsseite (20, 20') eines Nockens (2, 2') eines der Riemen (1, 1') mit entsprechenden Verzahnungen (4', 4) des Segments (5', 5) der Innenseite (10', 10) des anderen Riemens (1', 1), das sich zwischen den beiden diesem Nocken (2, 2') zugeordneten Nocken (2', 2) befindet, zusammenwirken, indem sie in diese Verzahnungen eingreifen, wenn die beiden Betätigungsriemen (1, 1') integral zusammengefügt sind, so dass sich der Linearantrieb wie ein einstückiger starrer Stab verhält.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich einerseits an den jeweiligen Außenseiten (11, 11') der beiden Betätigungsriemen (1, 1') und andererseits an den jeweiligen Längsseiten (20, 20') der Nocken (2, 2') und der Segmente (5, 5') der jeweiligen Innenseiten (10, 10') der beiden Betätigungsriemen (1, 1'), die diese Nocken trennen, befindenden Verzahnungen (4, 4') identisch sind.
Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen vorderen aktiven Querseiten (7, 7') und hinteren aktiven Querseiten (8, 8') der Nocken (2, 2') der Betätigungsriemen (1, 1') jeweils eine doppelte Krümmung aufweisen.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen und hinteren aktiven Querseiten (7, 7'; 8, 8') der Nocken (2, 2') eine doppelte Schulter (9) aufweisen, die einen Anschlag bildet, so dass jegliches Gleiten der benachbarten Nocken (2, 2') in Querrichtung bezüglich einander verhindert wird, wenn die beiden Betätigungsriemen (1, 1') integral zusammengefügt sind.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsglieder (3) aus einem zwei Drehritzel, nämlich ein Antriebsritzel (13) und ein angetriebenes Ritzel (13'), einschließenden Gehäuse (12) bestehen, wobei die Ritzel miteinander in Eingriff kommen und dabei zwei Endlosraupenbänder (18, 18') antreiben, welche jeweils auf beiden Seiten der Betätigungsriemen (1, 1') angebracht und auf ihrer Außenseite mit Verzahnungen (21, 21') versehen sind, die mit den sich an der Außenseite (11, 11') dieser Riemen (1, 1') befindenden Verzahnungen (4, 4') zusammenwirken, indem sie in diese Verzahnungen eingreifen, um diese translatorisch anzutreiben, indem sie sie gegeneinander drücken, so dass ihre einander gegenüber befindlichen Nocken (2, 2') in Eingriff miteinander gelangen.
Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Drehritzel (13, 13') durch ein Zahnendstück (15, 15') mit kleinerem Durchmesser koaxial verlängern, das jeweils mit einem beweglich montierten Zusatzzahnrad (17, 17') gleichen Durchmessers zusammenwirkt, um die Endlosraupenbänder (18, 18') anzutreiben.
Linearantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) der Betätigungsglieder (3) mindestens ein Positionierrollenpaar (22) mit einer Achse Y-Y', die im Wesentlichen senkrecht zur Achse X-X' der Drehritzel (13, 13') verläuft, einschließt, das auf beiden Seiten eines durch die beiden integral zusammengefügten Betätigungsriemen (1, 1') definierten linearen Abschnitts des Antriebs an die Frontseiten (6, 6') der Nocken (2, 2') dieser Riemen (1, 1') angreift.