DE8610903U1

DE8610903U1 - Mit einem Elektromotor betriebenes lineares Vorschubgetriebe

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Publication number: DE8610903U1
Application number: DE19868610903
Authority: DE
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Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1986-06-19

Description

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18. April 1986 g.ni 74 660

Herren

Helmut Wehn, Hermann-Löns-Straße 13, 59Ö1 Wilnsdorf-Wilden

Johannes Deller, Johannlandstraße 42, 5902 Netphen 3

Mit einem Elektromotor betriebenes lineares Vorschubgetriebe

Die Neuerung betrifft einen elektrischen Linearantrieb mit einem treibenden Elektromotor, dessen Anker auf einer Hohlwelle aufgebaut und mit einer diese durchgreifenden Gewinde^ spindel verbunden ist, auf der eine mit einer Spindelxtiutter ausgestattete, aus dem gemeinschaftlichen, rohrförmigen Gehäuse ausfahrbare und mit einem zur Verbindung mit angetriebenen Teilen vorgesehenem Anschlußstück versehene rohrartige Schubstange läuft.

Derartige Linearantriebe werden vielfach dort benutzt, wo einfache, lineare Bewegungen durchgeführt werden sollen, und entweder der Elektroanschluß einem Druckmittelantrieb vorgezogen wird oder aber eine Druckmittelversorgung nicht zur Verfügung steht. So können derartige Linearantriebe bspw. einge- | setzt werden, um schwer erreichbare Oberlichter zu öffnen und I zu schließen, und aus der Fülle weiterer Aufgaben sei die des i

I Verschiebens von Teilein an ohne Hydraulikversorgung ausgestat- *

teten Kraftfahrzeugen genannt. \

Es sind schon verbreitet der Gattung entsprechende Linearantriebe im Gebrauch. Hier hält man meist eine Untersetzung des Elektromotors für erforderlich, um einen geringen Raumbedarf des elektrischen Antriebes durch schnell laufende Motoren zu erreichen. Die Motoren wurden entweder seitlich angeflanscht und mit dem eigentlichen Lineargetriebe über ein durch Schnek ke und Schneckenrad gebildetes Reduziergetriebe verbunden. Nach dem DE-GM 81 33 271 sollte eine solche Untersetzung als stirnseitig des Elektromotors vorgesehenes Umlaufgetriebe

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ausgebildet sein. Hierdurch steigert sich jedoch die Anzahl der erforderlichen Teile Und es wird ein zu Ausfällen neigender und die Standzeit äußerst ung'ünStig beeinflussender komplexer Aufbau erforderlich. Im Bestreben, den Hub dieser Einheit selbsttätig zu steuern, wurden Maßnahmen getroffen, diesen abtastbar zu machen. Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, daß ein derartiger Linearantrieb weder ausreichend betriebssicher und stabil herstellbar ist noch ausreichend gegen übliche Witterungseiiif lüsse geschützt ist, denen ein solcher im Freien arbeitender Antrieb ausgesetzt ist.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, einen Linearantrieb der beschriebenen Gattung zu schaffen, der sich durch einfachen und betriebssicheren Aufbau ebenso auszeichnet wie durch lange Standzeiten auch bei gelegentlichen Überlastungen, der sich Witterungs- und Umwelt-, insbesondere Schmutzeinflüssen gegenüber völlig unempfindlich erweist, und der es auch gestattet, bei geringstem Raumbedarf unterschiedlich lange Linearantriebe insbesondere unterschiedlichen Hubes unter Benutzung im wesentlichen stets gleicher Teile zu benutzen, und bei dem der jeweiligen Länge bzw. dem jeweiligen Hube nur wenige, leicht überarbeitbare Teile anzupassen sind.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Hohlwelle fest mit einer Buchse verbunden ist, in der ein Ansatz der Gewindespindel gehalten ist, und indem die Gewindespindel von deren Schubrohr mit geringem Abstande umfaßt ist, und wobei dieses Schubrohr seinerseits in geringem Abstande von einem beidseitig abgedichteten Mantelrohr umgriffen ist. Durch"diese verschachtelte Bauweise noch innerhalb des schützenden Außenmantels v/erden die wesentlichen mechanischen Teile des Antriebes einerseits sorgfältig gegen äußere Einflüsse ge- ! schützt, und andererseits wird eine gewisse Freizügigkeit in der Verwendung anzuwendender Schmier- und Gleitmittel erreicht. Durch das enge Umfassen mit geringem Abstande wird

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zusätzlich eine gegenseitige Aussteifung und Zentrierung bewirkt/ ohne daß größere, energieverzehrende Reibungsflächen wirksam werden* Zweckmäßige und vorteilhafte weitere Maßnahmen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Sie eichern eine leichte, einfache Montage in Verbindung mit einer praktisch absoluten Abdichtung unter gleichzeitiger Optimierung der geführten Teile.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Ss zeigen hierbei:

Figur 1 abgebrochen das antriebsseitige Ende des Linearantriebes , und

Figur 2 ebenfalls abgebrochen das schubrohrkopfseitige Ende des Linearantriebes der Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 sind die beiden Enden eines Ausführungsbeispieles gezeigt. Da dieser Linearantrieb sich in unterschiedlichen Längen und mit unterschiedlichen Hüben aufbauen läßt,, sind auch die über die Bruchstelle hinausreichenden Teile jeweils mit unterschiedlichen Längen auszuführen; sie können kürzer sein, als es die Aneinandersetzung der Bruchstellen angeben würde, und sie können auch entsprechend dem gewählten Hub länger ausgeführt sein.

IiJi einzelnen ist in Fig. 1 zunächst ein Lagerschild 1 im Wesentlichen geschnitten gezeigt, das mit einer Anschlußgabel zwr Befestigung an einem Fixpunkt ausgestattet ist. Zentrisch vermittels in seitliche Ausnehmungen eingreifender ringförmiger Vorsprünge ist vor dem Lagerschild ein Statorpaket 2 gehalten, das im wesentlichen aus einem den Magnetfluß leitenden Rohr besteht, in das vermittels der dargestellten Senkkopfschrauben PolwicklungeYz haltende Polschuhe geschraubt sind. In gleicher Weise zentriert schließt sich an das Sta-

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torpaket 2 ein aus Kunststoff bestehender Lagerschild 3 an/ der von einer ebenfalls durch Ansätze zentrierten Druckplatte 4 überfangen ist.. Miteinander verspannt sind der Lagerschild 1 und die Druckplatte 4 über die zwischen ihnen liegende Bauteile vermittels von Spannbolzen 21 und 22.

Die Lagerschilde 1 und 3 sind jeweils mit 7Oigellagern 5 und 6 ausgestattet, welche eine Hohlwelle 7 führen, auf die der Anker 8 und der Kollektor 9 des gebildeten Elektromotors aufgebaut sind. Der Lagerschild 3 trägt zusätzlich die Bürstenbrücke 32 für die Zu- und Ableitung des Ankerstromes.

In das oben dargestellte Ende der Hohlwelle 7 ist eine Buchse 10 fest eingesetzt. Dies kann bspw. durch Hartlöten oder Schweißen geschehen; um thermische Verformungen jedoch zu vermeiden wird die Buchse zweckmäßig vermittels eines Industrieklebers eingesetzt. Zusätzliche formschlüssige Elemente wie bspw. achsparallele Riffelungen oder dergleichen können die Belastbarkeit dieser Verbindung weiter erhöben. Es hat sich nur gezeigt, daß dieses Stück einstückig iiüt der Hohlwelle weder rationell noch mit der gewünschten Genauigkeit herstellbar ist. Bspw. beim Einkleben hat man aber Gelegenheit, bspw. vermittels von Schablonen die Innenbohrung der Buchse 10 genau auszurichten. In die Buchse wiederum ist ein Zapfen einer Gewindespindel 11 eingesetzt, die sich durch die gesamte Vorrichtung erstreckt. Die Verbindung kann bspw. vermittels eines Kerb- oder Federstiftes hergestellt sein und/ oder ebenfalls durch Verwendung eines Industrieklebers. Auf jeden Fall wird durch diese Verbindung erreicht, daß die Gewindespindel 11 sich exakt koaxial durch die Hohlwelle des Ankers erstreckt und allseitig einen äquidistanten Abstand freiläßt. Auf die Gewindespindel ist eine Spindelmutter 12 aufgebracht, die fest in ein am freien Ende mit einem Anschlußauge 13 ausgestattetes Schubrohr 14 eingesetzt ist. Auch hier kann eine Pressung oder Klebung vorgenommen werden, und als zweckmäßig hat es sich gezeigt, den Bund der Spindelmutter

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mit in Längsrichtung nach unten sich erstreckenden Ansätzen zu versehen, die in entsprechende Ausnehmungen des Schubrohres 14 eingreifen. Das Schubrohr selbst ist in einer Führungs- ,; buchse 15 des in Fig. 2 dargestellten und das Gehäuse nach unten schließenden FührungsStückes 16 geführt. Der Führungs- | buchse 15 ist, von unten gesehen, eine Dichtung 18 vorgeord- j net, welche das Austreten von Schmiermittel ebenso verhindern I

soll wie das Eintreten von Wasser oder Schmutz. Gehalten ist | das Führungsstück 16, indem es gegen die Stirnflächen eines f] Außenmantels 17 verspamit ist, dessen gegenüberliegendes Ende | sich gegen einen Ansatz des Lagerschildes 1 legt. Der zentri- j sehe Aufbau wird dadurch gesichert, daß dieser Außenmantel j 17 sich mit seinen Stirnflächen stets gegen Flanken von Ausnehmungen der beiden stützenden Bauteile legt. Die Verspan- ; nung wird entweder durch einen bis zum Lagerschild 1 durchgehenden Spannbolzen 20 bewirke oder, wie alternativ auf der rechten Seite der Zeichnungen dargestellt, durch einen Spannbolzen 22, der in eine Gewindebuchse 23 des Spannbolzens 21 eingeschraubt ist. Weiterhin abgedichtet wird das aus dem Führungsstück 16 austretende Schubrohr 14 durch eine Dichtmanschette 19, deren eines Ende um den Kopf der Schubstange gespannt ist, und deren anderes Ende an den Außenmantel 17 gespannt ist. Zur weiteren Abdichtung ist der Außenmantel vermittels von O-Ringen 24, 25 und 26 jeweils gegen das Führungsstück 16, die Druckplatte 6 und den Lagerschild 1 abgedichtet.

Die Gewindespindel-Spindelmutter-Schubrohr-Einheit ist weiterhin von einem Mantelrohr 27 umfangen, dessen Enden jeweils in Ausnehmungen der Druckplatte 4 und des FührungsStückes 16 eingreifen. Eine definierte Lage und ausreichende Abdichtung ohne die übertragung zusätzlicher Spannkräfte wird erzielt, indem das untere Ende des ManU; > l Jhres 27 von einer sich gegen das Führungsstück 16 und einen auf das Mantelrohr 27 auf- i gebrachten Sicherungsring 28 stützende Druckfeder 29 umschlossen ist. Entsprechend sorgfältig abgedichtet ist durch ihre entsprechende Form und Anpassung an die gewölbte Mantelfläche

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auch die mit Dichtleisten ausgestattete Kabelmuffe 30, über welche die Stromzufuhr erfolgt.

Im Betriebe wird im Bedarfsfalle der durch das Statorpaket 2 und den Anker 8 mit Kollektor 9 gebildete Elektromotor eingeschaltet, welcher über die Buchse 10 die Gewindespindel betreibt. Diese ist im durch das Mantelrohr 27 abgeschlossenen Bereiche entsprechend einer absehbaren, sehr langen Standzeit dauergeschmiert, und durch sorgfältiges, gerichtetes Einbringen und Befestigen der Buchse 10 ist die Gewindespindel von irgendwelchen seitlichen Kräften praktisch völlig entlastet. Im Bedarfsfalle erfolgt über die kurze seitliche Distanz eine Führung durch das umgreifende Schubrohr 1 4.

Das Schubrohr 14 seinerseits wird durch die Spindelmutter 17 betrieben; geführt ist es einerseits auf der Gewindespindel vermittels der Spindelmutter, und andererseits in der Führungsbuchse 15 des FührungsStückes 16, die aus einem weichen Lagermetall, aber auch bspw. aus Teflon oder einem ähnlichen Kunststoff bestehen kann. Als kritisch haben sich die Verbindungen der Hohlwelle mit der Gewindespindel sowie der Spindelmutter mit dem Schubrohr erwiesen. Zweckmäßig werden bei der Buchse, aber auch bei der Spindelmutter Innen- und Außenflächen in einer Einspannung gedreht. Besonders bewährt hat es sich bei der ersten dieser Verbindungen, die Buchse mit dem Zapfen der Gewindespindel und der Hohlwelle mittels eines Industrieklebers exakt gerichtet zu verbinden und nach-_ träglich die Verbindungsstelle mittels eines Kerb- oder Federstiftes zu sichern. Beim Einbringen der Zweckmäßig aus Rotguß oder einer ggf. dauergeschmierten Spezialbronze bestehenden Spindelmutter wird vorteilhaft deren Mantel wie der Endbereich des Schubifohres mit einem Feingewinde versehen und unter Zugabe eines Klebers verschraubt, ϊη diesem Fälle kann das Muttergewinde auch in dei Schon verbundenen Teile eingebracht werden. Die Verbindungen sind Wie die Verbundenen Teile durch deren gerenge Abstände gegen den elastischen Verförmüngsbe-

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reich überschreitende Ausbiegungan sicher geschützt. Als Schmiermittel kann ein auch bei Kälte sicher wirksames Fc tt Verwendung finden. Eine Abdichtung des Schmierraumes sowie ein weiterer Ausbiegungsschutz wird durch des Mantelrohr bewirkt.

Der Linearantrieb ist nach außen ausgezeichnet abgedichtet und. erreicht daher auch im rauhen Betriebe und bei starkem Schmutzanfall extrem lange Standzeiten: Der Außenmantel ist dreifach durch Dichtungsringe abgedichtet, und die besonders anfällige Durchstoßstelle des Schubrohres ist sowohl durch eine gleichzeitig als Abstreifer wirkende Kunststoffdichtung '(8 geschützt als auch durch eine zusätzliche mitgehende Dichtmanschette 19, die an festen Klemmpunkten sowohl mit dem Kopf des Schubrohres 14 als auf dem Außenmantel 17 verbunden ist, so daß diese Manschette gleichzeitig auch die Verbindung Außenmantel - Führungsstück schützt.

Der Aufbau ist nicht nur ausgezeichnet gegen äußere Einflüsse geschützt, er ist auch relativ einfach und ieicnt montierbar, und als vorteilhaft hat sich der relativ geringe Raumbedarf erwiesen; wenn auch der Motor nicht untersetzt wurde, so entfällt doch der Platzbedarf der üblichen Übersetzungen, so daß sich mit entsprechend feinen Gewinden und hohen Drehzahlen des Motors die erforderlichen Leistungen bei geringem Raumbedarf aufbringen lassen. Als besonders vorteilhaft wird die Möglichkeit der Anpassung an unterschiedliche verlangte Hübe empfunden. Die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinheit wird hierbei nicht verändert. Entsprechend der gewünschten Länge bzw. dem gewünschten Hub werden nur die Spannbolzen, die Gewindespindel selbst, das Schubrohr, das Mantelrohr und der Außenmantel angepaßt. Gegebenenfalls kann noch bei kürzerem Hub eine vereinfachte Dichtmanschette 19 verwendet werden. Die übrigen Einzelteile werden unabhängig vom gewünschten Hub benutzt.

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Es ist möglich, auf einer Platine 31 nicht nur die reine Anschlußverdrahtung vorzusehen, es ist möglich, in diese Platine auch erforderlichenfalls mit Schaltelementen wie elektronischen oder elektromechanischen Relais auszustatten, um erforderliche Schaltvorgänge vorzunehmen und gegebenenfalls auch den Motor gegen überströme zu schützen. Es hat sich in der rraxis jedoch gezeigt, daß zweckmäßig derartige Schaltelemente nicht im Linearantrieb selbst angeordnet werden,
da vielfach die Lebensdauer solcher Schalteinrichtungen die des LinearantriebeE unterschreitet und derartige Elemente
damit die Standzeit des Linearantriebes ungünstig beeinflussen könnten.

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"9 ff PATENTANWÄLTE F.W» HEM(Jl ER I if H * GE^D'MOLLER*. D. GROSSE ■ F. POLLMEIER 18. April 1986 g-ni 74 660 Herren Helmut Wehn, Hermann-Löns-Straße 13, 5901 Wilnsdorf-Wilden Johannes Deller, Johannlandstraße 42, 5902 Netphen 3 Schutzansprüche

1., Elektrischer Linearantrieb mit einem treibenden Elektromotor, dessen Anker auf einer Hohlwelle aufgebaut und mit einer diese durchgreifende Gewindespindel verbunden ist, auf der eine mit einer Spindelmutter ausgestattete, aus deren gemeinschaftlichem, rohrförmigen Gehäuse ausfahrbare und mit einem zur Verbindung mit anzutreibenden Teilen vorgesehenen Anschlußstück versehene, rohrartige Surmbstange läuft,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlvslle (7) fest mit einer Buchse (10) verbunden ist, in der ein Ansatz der Gewindespindel (11) gehalten ist, und daß die Gewindespindel von dem Schubrohr (14) mit geringem Abstande umfaßt ist, das seinerseits in geringem Abstande von einem beidseitig abgedichteten Mantelrohr (27) umgriffen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Spannbolzen (20, 21) einerseits über eine Druckplatte (4) einen zweiten, mit Bürstenhaltern ausgestatteten Lagerschild (3) und das Statorpaket des Elektromotors gegen den ersten, mit einer Anschlußvorrichtung versehenen Lagerschild (1) verspannen und andererseits (20, 22) ein das Gehäuse auf der dem Lagerschild (1) gegenüberliegenden Seite abschließendes Führungsstück (16) über einen Außenffläntel (17) gegen den ersten Lagerschild (1) verspannen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (16) das Schubrohr (14) mit einer Führungsbuchse (15) führt, dem eine Dichtung (18) vorgeordnet ist, und daß zusätzlich der Kopf des Schubrohres (15) gegen das Gehäuse mittels einer dessen Hub aufnehmenden Dichtmanschette (19) abgedichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (27) in Ausnehmungen der Druckplatte (4) und des Führungs Stückes. (16) eingelegt ist, daß es kürzer ist als die Distanz der die Ausnehmungen axial begrenzenden Stirnflächen, und daß es einseitig durch eine es umfassende und sich auf einen ringförmigen Ansatz abstützende Druckfeder (29) vorgespannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (17) vermittels von Dichtungen (24 bis 26) gegen das Führungsstück (16), die Druckplatte (4) und den Lagerschild (1) abgedichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (19) gehäuseseitig auf den Außenmantel gespannt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere, zweite Lagerschild (3) aus Kunststoff besteht und einstückig eine BürstenbrJcke aufweist oder aber mit einer Bürstenbrücke ausgestattet ist.