Claims (14)
ZENZ · HELBER · HOSBACH & LAUFERZENZ · HELBER · HOSBACH & LAUFER
Patentanwälte · European Patent Attorneys · W6144 Zwingenberg, Scheuergasse 24Patent Attorneys · European Patent Attorneys · W6144 Zwingenberg, Scheuergasse 24
Tel.: 06251/73008 Fax.:06251/73156Tel.: 06251/73008 Fax.:06251/73156
EXPERT Maschinenbau GmbH, Seehofstraße 56-58, 6143 LorschEXPERT Maschinenbau GmbH, Seehofstrasse 56-58, 6143 Lorsch
VorschubeinheitFeed unit
Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinheit für eine Linearbewegung
bzw. eine Schwenk- oder Drehbewegung oder - in
Sonderfällen - auch eine aus einer Linear- und einer
Schwenk- oder Drehbewegung zusammengesetzte Bewegung, bei
welcher eine Drehbewegung-Antriebsbewegung in eine Linearbewegung bzw. eine Linear-Antriebsbewegung in eine Drehbewegung
mittels einer drehbar gelagerten Gewindespindel umgewandelt wird, mit welcher ein mit komplementärem Gegengewinde
versehener undrehbar gehalterter Bauteil in Eingriff steht.The invention relates to a feed unit for a linear movement or a swivel or rotary movement or - in
Special cases - also one consisting of a linear and a
Swivel or rotary movement compound movement, in
in which a rotary drive movement is converted into a linear movement or a linear drive movement is converted into a rotary movement by means of a rotatably mounted threaded spindle with which a non-rotatably mounted component provided with a complementary counter thread is in engagement.
Vorschubeinheiten, mit denen eine oszillierende lineare
Hubbewegung vorgegebener Hublänge erzeugt wird, sind ebenso wie Vorschubeinheiten zur Erzeugung von Schwenkbewegungen
über einen vorgegebenen Winkel oder Drehbewegungen über ein oder mehrere volle Umdrehungen auf vielen Gebieten der
Technik im Einsatz. Das typische Beispiel für Vorschubeinheiten zur Erzeugung linearer Hubbewegungen sind druckmittelbetätigte,
d.h. pneumatische oder hydraulische Kolben-Feed units that allow an oscillating linear
stroke movement of a given stroke length, as well as feed units for generating swivel movements
over a given angle or rotational movements over one or more full revolutions in many areas of
Technology in use. The typical example of feed units for generating linear stroke movements are pressure-operated, ie pneumatic or hydraulic piston
Zylinder-Einheiten, bei denen das freie Ende einer am anderen Ende mit einem Kolben versehenen, in einem mit Druckluft
oder Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren Zylinder angeordneten Kolbenstange je nach Beaufschlagung aus dem
Zylinder ausgefahren bzw. in ihn zurückgezogen wird. Die gewünschte Linearbewegung kann bei diesen Einheiten also
vom freien Kolbenstangenende abgenommen werden. In vielen Fällen besteht dabei die zusätzliche Bedingung, daß ein am
freien Kolbenstangenende angeschlossener Bauteil gleichzeitig exakt linear geführt sein soll, d.h. sich während der
linearen Hubbewegung keinesfalls zusätzlich drehen darf. Eine solche druckmittelbetätigte Vorschubeinrichtung für
Linearbewegung mit Sicherung gegen Verdrehung ist z.B. aus der EP-OS 0 346 716 bekannt und diese Linear-Vorschubeinheit
hat für solche Einsatzfälle, in denen Druckluft ohnehin zur Verfügung steht, sogleich großes Interesse der
Fachwelt gefunden.Cylinder units in which the free end of a piston rod, which is fitted with a piston at the other end and is arranged in a cylinder that can be pressurized with compressed air or hydraulic fluid, is extended out of the cylinder or retracted into it depending on the pressure. The desired linear movement can therefore be taken from the free end of the piston rod in these units. In many cases, there is the additional condition that a component connected to the free end of the piston rod must also be guided exactly linearly, i.e. must not rotate under any circumstances during the linear stroke movement. Such a pressure-operated feed device for linear movement with protection against twisting is known, for example, from EP-OS 0 346 716 and this linear feed unit has immediately attracted great interest from experts for applications in which compressed air is available anyway.
Andererseits werden Vorschubeinheiten für Schwenk- oder Drehbewegungen mit einer begrenzten Anzahl von Umdrehungen
heute überwiegend mittels entsprechender Drehantriebe, z.B. Elektromotoren, verwirklicht, obwohl für reine Schwenkbewegungen
mit nicht zu großem Schwenkbereich auch mechanische Gelenkgetriebe im Einsatz sind, welche z.B. durch eine
pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit betätigt werden.On the other hand, feed units for swivel or rotary movements with a limited number of revolutions are now mainly implemented using corresponding rotary drives, e.g. electric motors, although for pure swivel movements with a not too large swivel range, mechanical articulated gears are also used, which are operated, for example, by a pneumatic piston-cylinder unit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorschubeinheit für lineare Hubbewegungen einerseits und reine
Schwenk- oder Drehbewegungen andererseits sowie für aus Linear- und Schwenk- oder Drehbewegungen zusammengesetzte
Bewegungen anzugeben, welche nach dem grundsätzlich gleichen Funktionsprinzip arbeiten und dabei Nachteile der
bekannten Vorschubeinheiten vermeiden.The invention is based on the object of specifying a feed unit for linear lifting movements on the one hand and pure swivel or rotary movements on the other hand, as well as for movements composed of linear and swivel or rotary movements, which work according to the basically same functional principle and thereby avoid disadvantages of the known feed units.
Unter Anwendung des an sich bekannten Prinzips der Umwandlung von Dreh- in Linearbewegungen durch eine drehbar gelagerte
Gewindespindel, welche mit einem mit komplementäremUsing the well-known principle of converting rotary into linear movements by means of a rotatably mounted threaded spindle, which is connected to a complementary
Gegengewinde versehenen undrehbar gehalterten Bauteil in Eingriff steht, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der mit dem Gegengewinde versehene Bauteil ein langgestreckter, zumindest über einen Teil seiner Länge
hohl gebohrter Schubstangen-Bauteil ist, in welchen die Gewindespindel eingreift und welcher in einem Endbereich mit
dem mit dem Gewinde der Gewindespindel in Eingriff stehenden Gegengewinde versehen ist, wobei der Schubstangen-Bauteil
seinerseits drehfest aber längsverschieblich in einem langgestreckten äußeren Gehäuse gelagert ist und ein Ende
der Gewindespindel bzw. ein am Ende der Gewindespindel angeordneter Lagerzapfen drehbar, in Längsrichtung jedoch unverschieblich
durch einen im oder am langgestreckten äußeren Gehäuse vorgesehenen Lagerbauteil geführt ist. Durch
die Ausbildung des längsverschieblichen, undrehbar gelagerten Bauteils als hohlgebohrter Schubstangen-Bauteil, in
welchen die Gewindespindel eingreift, d.h. eine ineinandergeschachtelte Konstruktion, wird eine besonders platzsparende
Bauweise erhalten.This object is achieved according to the invention in that the component provided with the counter thread is an elongated push rod component which is hollow over at least part of its length and into which the threaded spindle engages and which is provided in one end region with the counter thread which engages with the thread of the threaded spindle, the push rod component in turn being mounted in an elongated outer housing in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner and one end of the threaded spindle or a bearing pin arranged at the end of the threaded spindle being guided in a rotationally fixed but longitudinally immovable manner by a bearing component provided in or on the elongated outer housing. By designing the longitudinally movable, non-rotatably mounted component as a hollow-bored push rod component into which the threaded spindle engages, i.e. a nested construction, a particularly space-saving design is achieved.
Der Schubstangen-Bauteil wird dabei zweckmäßig drehfest aber längsverschieblich durch einen der anderen Seite des
langgestreckten Gehäuses vorgesehenen Lagerbauteil geführt.The push rod component is guided in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner by a bearing component provided on the other side of the elongated housing.
Eine Vorschubeinheit für Linearbewegungen wird dann dadurch erhalten, daß an dem aus dem einen Lagerbauteil herausgeführten
Ende der Gewindespindel bzw. dem an diesem Ende angesetzten Lagerzapfen eine Drehantriebseinheit angeschlossen
ist.A feed unit for linear movements is then obtained by connecting a rotary drive unit to the end of the threaded spindle that extends out of one bearing component or to the bearing pin attached to this end.
Als Drehantriebseinheit kommt bevorzugt ein Elektromotor in Frage, obwohl auch druckmittelangetriebene hydraulische
oder pneumatische Motoreinheiten und - in Sonderfällen sogar Verbrennungskraftmaschinen denkbar sind.An electric motor is the preferred rotary drive unit, although pressure-driven hydraulic or pneumatic motor units and, in special cases, even internal combustion engines are also conceivable.
Wenn das erfindungsgemäße Prinzip umgekehrt zur Konstruktion
einer Vorschubeinheit für Schwenk- oder DrehbewegungenIf the principle according to the invention is reversed to design
a feed unit for swivel or rotary movements
angewandt werden soll, bei welchen die Antriebsbewegung eine Linearbewegung ist, wird die Ausgestaltung so getroffen,
daß das Gewinde der Gewindespindel und das Gegengewinde des Schubstangen-Bauteils als nicht selbsthemmendes
Bewegungsgewinde ausgebildet sind, wobei das langgestreckte äußere Gehäuse der Zylinder einer druckmittelbeaufschlagbaren
Kolben-Zylinder-Einheit ist, in welcher der an einem Ende den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit tragende Schubstangen-Bauteil
die Kolbenstange bildet, und daß der am Ende der Gewindespindel angeordnete Lagerzapfen innerhalb
des ihn drehbar aber unverschieblich lagernden Lagerbauteils gegen Austritt von Druckmittel abgedichtet gelagert
ist.is to be used in which the drive movement is a linear movement, the design is such that the thread of the threaded spindle and the counter thread of the push rod component are designed as a non-self-locking movement thread, the elongated outer housing being the cylinder of a piston-cylinder unit that can be pressurized with pressure medium, in which the push rod component that carries the piston of the piston-cylinder unit at one end forms the piston rod, and that the bearing pin arranged at the end of the threaded spindle is mounted in a sealed manner against the escape of pressure medium within the bearing component that supports it so that it can rotate but cannot move.
Bei Beaufschlagung der auf diese Weise ausgebildeten Kolben-Zylinder-Einheit
mit Druckmittel führt das aus dem Gehäuse herausgeführte freie Ende des Lagerzapfens dann eine
Schwenk- bzw. Drehbewegung aus, die durch Umsteuerung der Beaufschlagung der durch den Kolben im äußeren Gehäuse gebildeten
Arbeitsräume umkehrbar ist.When the piston-cylinder unit designed in this way is pressurized with pressure medium, the free end of the bearing pin leading out of the housing then carries out a pivoting or rotating movement, which can be reversed by reversing the pressure on the working spaces formed by the piston in the outer housing.
Der den Schubstangen-Bauteil drehfest aber längsverschieblich führende Lagerbauteil kann dabei als am dem drehangetriebenen
Lagerzapfen gegenüberliegenden Ende des Gehäuses vorgesehener Zylinderdeckel der Kolben-Zylinder-Einheit
ausgebildet sein, durch den das freie Ende des Schubstangen-Bauteils hindurchtritt, und der mit einer auf dem
Schubstangen-Bauteil abdichtenden, den Austritt von Druckmittel verhindernden Dichtung versehen ist.The bearing component that guides the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner can be designed as a cylinder cover of the piston-cylinder unit provided at the end of the housing opposite the rotationally driven bearing journal, through which the free end of the push rod component passes and which is provided with a seal on the push rod component that prevents the escape of pressure medium.
Alternativ kann der den Schubstangen-Bauteil drehfest aber längsverschieblich führende Lagerbauteil innerhalb des um
das Maß des zur Erzeugung der angestrebten Dreh- oder Schwenkbewegung des Lagerzapfens erforderlichen Hubes verlängerten
Gehäuses gehaltert sein, wobei das Gehäuse dann am verlängerten Ende durch einen gesonderten Zylinderdeckel
gegen den Austritt von Druckmedium abgedichtet verschlossenAlternatively, the bearing component that guides the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner can be held within the housing that is extended by the amount of the stroke required to generate the desired rotation or swivel movement of the bearing pin, with the housing then being sealed at the extended end by a separate cylinder cover to prevent the pressure medium from escaping.
ist. Eine Abdichtung zwischen dem Lagerbauteil und dem Schubstangen-Bauteil ist dann nicht erforderlich.A seal between the bearing component and the push rod component is then not necessary.
Zur drehfesten, längsverschieblichen Lagerung des Schubstangen-Bauteils
im zugeordneten Lagerbauteil des langgestreckten äußeren Gehäuses wird zweckmäßig ein an sich bekanntes
Linear-Bewegungslager mit Kugelführungen verwendetFor the rotationally fixed, longitudinally displaceable mounting of the push rod component
in the associated bearing component of the elongated outer housing, a known linear motion bearing with ball guides is expediently used
Wenn die Vorschubeinheit eine aus einer Linear- und einer Schwenk- oder Drehbewegung zusammengesetzte Bewegung ausführen
soll, ist in erfindungsgemäßer Weiterbildung vorgesehen, daß der den Schubstangen-Bauteil drehfest aber
längsverschieblich lagernde Bauteil seinerseits drehbar aber in Längsrichtung unverschieblich im äußeren Gehäuse
gelagert ist, und daß eine zusätzliche Drehantriebseinheit an den Schubstangen-Bauteil drehfest aber längsverschieblich
lagernden Bauteil angekoppelt ist. Durch Einschalten dieser zusätzlichen Drehantriebseinheit wird dann der Linearbewegung
des Schubstangen-Bauteils die gewünschte zusätzliche Schwenk- oder Drehbewegung überlagert.If the feed unit is to carry out a movement consisting of a linear movement and a swivel or rotary movement, it is provided in a further development according to the invention that the component that supports the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner is itself mounted in the outer housing in a rotationally fixed but longitudinally immovable manner, and that an additional rotary drive unit is coupled to the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner. By switching on this additional rotary drive unit, the desired additional swivel or rotary movement is then superimposed on the linear movement of the push rod component.
Die zusätzliche Drehantriebseinheit wird zweckmäßig am äußeren Gehäuse gehaltert und ihr ein die Drehung ihrer
Abtriebswelle auf den den Schubstangen-Bauteil drehfest aber längsverschieblich lagernden Bauteil übertragendes
Getriebe nachgeschaltet.The additional rotary drive unit is conveniently mounted on the outer housing and a gear is connected downstream of it that transmits the rotation of its output shaft to the component that supports the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner.
Das Getriebe kann als Zahnriemen- oder Kettengetriebe ausgebildet sein, dessen Ritzel auf der Abtriebswelle der zusätzlichen
Drehantriebseinheit und dessen angetriebenes Zahnrad auf einem aus dem äußeren Gehäuse herausgeführten
Endbereich des den Schubstangen-Bauteil drehfest aber längsverschieblich lagernden Bauteils angeordnet ist.The transmission can be designed as a toothed belt or chain transmission, the pinion of which is arranged on the output shaft of the additional rotary drive unit and the driven gear wheel of which is arranged on an end region of the component that extends out of the outer housing and supports the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner.
Alternativ kann das Getriebe auch als Zahnradgetriebe ausgebildet sein, bei welchem das auf der Abtriebswelle der
zusätzlichen Drehantriebseinheit angeordnete ZahnritzelAlternatively, the transmission can also be designed as a gear transmission, in which the pinion arranged on the output shaft of the additional rotary drive unit
direkt oder über Zwischenzahnräder indirekt mit einem auf einem aus dem äußeren Gehäuse herausgeführten Endbereich
des den Schubstangen-Bauteil drehfest aber längsverschieblich lagernden Bauteil angeordneten Zahnrad kämmt.directly or indirectly via intermediate gears with a gear arranged on an end region leading out of the outer housing of the component that supports the push rod component in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is explained in more detail in the following description of two embodiments
in conjunction with the drawing, which shows:
Fig. 1 eine teilweise entlang ihrer Längsmittelebene geschnittene Vorschubeinheit
zur Erzeugung einer linearen Vorschubbewegung ;Fig. 1 shows a feed unit partially sectioned along its longitudinal center plane
for generating a linear feed movement;
Fig. 2 eine entlang ihrer Längsmittelebene geschnittene Ansicht einer Vorschubeinheit
zur Erzeugung einer Drehbewegung ; undFig. 2 is a view of a feed unit, sectioned along its longitudinal center plane
for generating a rotary movement; and
Fig. 3 der abtriebsseitige Endabschnitt einer weiteren, eine überlagerte Linear- und
Schwenk- oder Drehbewegung ausführenden Vorschubeinheit in einer in der Schnittführung der Fig. 1 entsprechenden
Schnittansicht.Fig. 3 shows the output-side end section of a further feed unit carrying out a superimposed linear and swivel or rotary movement in a sectional view corresponding to the sectional line in Fig. 1.
Die in Figur 1 gezeigte in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Vorschubeinheit weist einen in der Zeichnungsfigur
rechts dargestellten elektrischen Antriebsmotor 12 auf, der auf einem auf einer Stirnseite eines langgestreckten rohr-
oder zylinderförmigen Gehäuses 14 aufgeschraubten Gehäusedeckel 16 aufgeflanscht ist. Die Abtriebswelle 18 des
Motors 12 greift in eine innerhalb des geteilten Gehäusedeckels 16 drehbar gelagerte Kupplung 20, welche die Abtriebswelle
18 mit einem am Ende einer Gewindespindel vorgesehenen Lagerzapfen 24 drehfest verbindet. Die Gewindespindel
22 ihrerseits greift durch einen mit komplementä-The feed unit shown in Figure 1, designated in its entirety by 10, has an electric drive motor 12 shown on the right in the drawing figure, which is flanged onto a housing cover 16 screwed onto one end of an elongated tubular or cylindrical housing 14. The output shaft 18 of the motor 12 engages in a coupling 20 which is rotatably mounted within the split housing cover 16 and which connects the output shaft 18 in a rotationally fixed manner to a bearing pin 24 provided at the end of a threaded spindle. The threaded spindle 22 in turn engages through a bearing pin 24 provided with complementary
rem Gegengewinde versehenen, als Spindelmutter wirkenden
Mitnehmerbauteil 26, der starr an dem in der Zeichnungsfigur rechten Ende eines hohlgebohrten rohrförmigen Schubstangen-Bauteils
28 befestigt ist. Bei angetriebenen Motor 12 schraubt sich der Mitnehmerbauteil 26 - abhängig von der
Motor-Drehrichtung - auf der Spindel nach links oder rechts und nimmt dabei den starr mit dem Mitnehmerbauteil verbundenen
Schubstangen-Bauteil 28 mit. Der Schubstangen-Bauteil 28 seinerseits ist durch das in der Zeichnungsfigur im linken
Endbereich des Gehäuses 14 nur schematisch dargestellte Linear-Bewegungslager 3 0 mit Kugelführung längsverschieblich
aber undrehbar geführt, wofür der Schubstangen-Bauteil 28 auf seiner äußeren Umfangsfläche zur Bildung der Kugellaufbahnen
entsprechend profiliert ist. Dadurch ist sichergestellt, daß die Drehbewegung der Abtriebswelle 18 des Antriebsmotors
12 über den Gewindeeingriff der Gewindespindel 22 mit dem Mitnehmerbauteil 26 in eine reine Linearbewegung
des Schubstangen-Bauteils 28 umgesetzt wird. D.h. am linken, aus dem Gehäuse 14 bzw. dem dort gehalterten Linear-Bewegungs
lager 30 austretenden Ende des Schubstangen-Bauteils 28 kann eine reine Linearbewegung abgenommen werden,
wobei eine Verdrehung des Schubstangen-Bauteils durch das Lager 30 mit Sicherheit verhindert wird. Zusätzliche Drehsicherungen
sind also nicht erforderlich.driver component 26, which is provided with a counter thread and acts as a spindle nut and is rigidly attached to the right-hand end of a hollow-bored tubular push rod component 28 in the drawing. When the motor 12 is driven, the driver component 26 screws itself to the left or right on the spindle, depending on the direction of rotation of the motor, and takes the push rod component 28, which is rigidly connected to the driver component, with it. The push rod component 28, in turn, is guided in a longitudinally displaceable but non-rotatable manner by the linear motion bearing 30 with ball guide, which is only shown schematically in the drawing in the left-hand end area of the housing 14, for which purpose the push rod component 28 is correspondingly profiled on its outer circumferential surface to form the ball raceways. This ensures that the rotary movement of the output shaft 18 of the drive motor
12 is converted into a pure linear movement
of the push rod component 28 via the threaded engagement of the threaded spindle 22 with the driver component 26. This means that a pure linear movement can be recorded at the left end of the push rod component 28 emerging from the housing 14 or the linear motion bearing 30 held there,
whereby rotation of the push rod component is reliably prevented by the bearing 30. Additional anti-rotation devices
are therefore not required.
Der Hub des Schubstangen-Bauteils 28 wird durch die Länge der Gewindespindel bestimmt, die ihrerseits die Länge des
Schubstangen-Bauteils und den möglichen Hubweg bestimmt.The stroke of the push rod component 28 is determined by the length of the threaded spindle, which in turn determines the length of the push rod component and the possible stroke.
Auf dem in der Zeichnungsfigur linken Ende des Schubstangen-Bauteils
ist noch eine metallische, im Durchmesser vergrößerte Scheibe 32 angeordnet, welche sich bis in unmittelbare
Nähe der Innenwandung des Gehäuses 14 erstreckt. Durch Bohrungen 34 bzw. 36 im Bereich der Hubenden des
Schubstangen-Bauteils 28 hindurchgeführte berührungslos arbeitende Sensoren 38 bzw. 40 tasten das Erreichen der Hub-Endstellungen
der metallischen Scheibe 32 ab und schaltenOn the left end of the push rod component in the drawing figure, a metal disk 32 with an enlarged diameter is arranged, which extends into the immediate vicinity of the inner wall of the housing 14. Contactless sensors 38 and 40, respectively, guided through holes 34 and 36 in the area of the stroke ends of the push rod component 28, sense when the metal disk 32 has reached the stroke end positions and switch
dann den elektrischen Antriebsmotor 12 über eine geeignete - nicht gezeigte - Steuerschaltung ab bzw. kehren die Drehrichtung
um.then switch off the electric drive motor 12 via a suitable control circuit (not shown) or reverse the direction of rotation.
Figur 2 zeigt eine Vorschubeinheit 110, welche - sozusagen
in kinematischer Umkehrung der Konstruktion der Vorschubeinheit 10 - eine lineare Antriebsbewegung in eine Schwenkbzw,
eine Drehbewegung mit einer begrenzten Anzahl von Umdrehungen umwandelt.Figure 2 shows a feed unit 110 which - in a kinematic reversal of the design of the feed unit 10, so to speak - converts a linear drive movement into a swivel or rotary movement with a limited number of revolutions.
Der Linear-Antriebsmotor ist dabei als druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit 112 ausgestaltet, deren Zylinder
von dem langgestreckten rohrförmigen Gehäuse 114 gebildet wird, während die Kolbenstange von dem an seinem rechten
Ende den Kolben 132 tragenden hohlen rohrförmigen Schubstangen-Bauteil 128 gebildet wird. Der Kolben 132 unterteilt
den zwischen dem Schubstangen-Bauteil 128 und dem Gehäuse 114 gebildeten Ringraum in zwei größenveränderliche
Druckräume 114a, 114b, welche über im Gehäuse vorgesehene Anschlußbohrungen 134, 136 abwechselnd mit einem unter
Druck stehenden Druckmedium, d.h. entweder Druckluft oder einer Druckflüssigkeit, z. B. einem Hydrauliköl beaufschlagt
werden können. Durch Beaufschlagung des Druckraums 114a über die Anschlußbohrung 134 mit dem Druckmittel wird
der Kolben 132 und der mit ihm verbundene Schubstangen-Bauteil 128 in der Zeichnungsfigur nach links verschoben. Ein
drehfest innerhalb des Gehäuses 114 angeordnetes Linear-Bewegungslager
130 mit Kugelführungen stellt dabei sicher, daß der an seiner Außenseite wiederum zur Bildung von
Kugellaufbahnen für die Kugelführungen entsprechend profilierte
Schubstangen-Bauteil 128 sich nicht drehen kann, d.h. eine reine Linearbewegung ausführt. In das hohle Innere
des Schubstangen-Bauteils 128 greift wiederum eine Gewindespindel 122 ein, die durch einen am rechten Ende des
Schubstangen-Bauteils 128 bzw. des Kolbens 132 starr angeordneten Mitnehmerbauteil 126 mit komplementärem Gegengewinde
geführt ist. Die Steigung des Gewindes der Gewinde-The linear drive motor is designed as a pressure medium-operated piston-cylinder unit 112, the cylinder of which is formed by the elongated tubular housing 114, while the piston rod is formed by the hollow tubular push rod component 128 that carries the piston 132 at its right-hand end. The piston 132 divides the annular space formed between the push rod component 128 and the housing 114 into two variable-size pressure spaces 114a, 114b, which can be alternately pressurized with a pressurized pressure medium, i.e. either compressed air or a pressure fluid, e.g. hydraulic oil, via connection holes 134, 136 provided in the housing. By applying the pressure medium to the pressure chamber 114a via the connection bore 134, the piston 132 and the push rod component 128 connected to it are displaced to the left in the drawing. A linear motion bearing 130 with ball guides arranged in a rotationally fixed manner within the housing 114 ensures that the push rod component 128, which is in turn profiled on its outside to form ball raceways for the ball guides, cannot rotate, i.e. carries out a purely linear movement. A threaded spindle 122 engages in the hollow interior of the push rod component 128, which is guided by a driver component 126 with a complementary counter thread arranged rigidly at the right end of the push rod component 128 or the piston 132. The pitch of the thread of the thread
Spindel und somit des Gegengewindes im Mitnehmerbauteil ist so gewählt, daß Selbsthemmung mit Sicherheit ausgeschlossen
ist. Der am rechten Ende der Gewindespindel angesetzte Lagerzapfen 124 greift drehfest in eine Kupplung 120 ein,
die ihrerseits drehbar in dem geteilten Gehäusedeckel 116 gelagert ist. Die Kupplung 120 ihrerseits trägt einen aus
dem Gehäusedeckel 116 herausgeführten Abtriebszapfen 118.The spindle and thus the counter thread in the driver component is selected in such a way that self-locking is definitely excluded. The bearing pin 124 attached to the right end of the threaded spindle engages in a rotationally fixed manner in a coupling 120, which in turn is rotatably mounted in the split housing cover 116. The coupling 120 in turn carries an output pin 118 leading out of the housing cover 116.
Dieser Abtriebszapfen 118 führt bei einer Linearbewegung des Kolbens bzw. Schubstangen-Bauteils eine reine Drehbewegung
aus, welche durch den Gewindeeingriff der Gewindespindel mit dem Gegengewinde im Mitnehmerbauteil erzeugt wird.This output pin 118 performs a pure rotary movement during a linear movement of the piston or push rod component, which is generated by the thread engagement of the threaded spindle with the counter thread in the driver component.
Es ist klar, daß bei Ausbildung des Linear-Antriebsmotors als Kolben-Zylinder-Einheit 112 die Druckräume 114a, 114b
jeweils nach außen abgedichtet werden müssen, um den Austritt von Druckmittel zu verhindern. Hierfür ist das Gehäuse
114 bzw. der Druckraum 114b im dargestellten Fall an seinem dem Abtriebszapfen 118 gegenüberliegenden Ende durch
einen Gehäusedeckel 142 und eine eingelegte Ringdichtung 144 verschlossen. Andererseits erfolgt die Abdichtung des
Druckraums 114a am Lagerzapfen 126 durch eine geeignete, im Gehäusedeckel 116 vorgesehene nur schematisch dargestellten
Ringdichtung 146. Die Abdichtung des Druckraums 114b hätte alternativ auch durch eine Abdichtung vor dem Linear-Bewegungslager
130 erfolgen können, wobei dann allerdings ein die äußere Umrißform des Schubstangen-Bauteils 128 berücksichtigender
Dichtring verwendet werden muß, wie er aus der früher erwähnten EP-OS 0 346 716 bekannt ist. Das Gehäuse
114 könnte dann entsprechend verkürzt werden, wobei der Schubstangen-Bauteil 128 dann durch das Linear-Bewegungslager
130 ins Freie hindurchtreten würde, d.h. nicht innerhalb des Gehäuses 114 eingekapselt ist.It is clear that when the linear drive motor is designed as a piston-cylinder unit 112, the pressure chambers 114a, 114b must each be sealed to the outside in order to prevent the escape of pressure medium. For this purpose, the housing 114 or the pressure chamber 114b in the case shown is closed at its end opposite the output pin 118 by a housing cover 142 and an inserted ring seal 144. On the other hand, the sealing of the pressure chamber 114a on the bearing pin 126 is carried out by a suitable ring seal 146 provided in the housing cover 116 and shown only schematically. The sealing of the pressure chamber 114b could alternatively also have been carried out by a seal in front of the linear motion bearing 130, in which case, however, a sealing ring that takes the outer contour of the push rod component 128 into account must be used, as is known from the previously mentioned EP-OS 0 346 716. The housing 114 could then be shortened accordingly, in which case the push rod component 128 would then pass through the linear motion bearing 130 into the open, i.e. would not be encapsulated within the housing 114.
Figur 3 zeigt eine Weiterbildung der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Linear-Vorschubeinheit 10, bei welcher das
Linear-Bewegungslager 3 0 aber nicht drehfest, sondernFigure 3 shows a further development of the linear feed unit 10 described in connection with Fig. 1, in which the
linear motion bearing 30 is not rotationally fixed, but
seinerseits drehbar, in Längsrichtung jedoch unverschieblich
im äußeren Gehäuse 14 gelagert ist. In der Zeichnung ist dies durch Ausbildung des Gehäuses des Linear-Bewegungslagers
3 0 als Innenring eines zweireihigen Schrägkugellagers veranschaulicht, dessen Außenring 42 im äußeren
Gehäuse 14 befestigt ist. Auf dem äußeren Gehäuse 14 ist seitlich eine Drehantriebseinheit in Form eines elektrischen
Antriebsmotors 44, vorzugsweise eines Bremsmotors befestigt, deren Abtriebswelle 46 ein Zahnriemenritzel 48
trägt. Der über das Zahnriemenritzel 48 laufende endlose Zahnriemen 50 ist andererseits über ein Zahnriemenrad 52
geführt, welches mit dem den Innenring des Schrägkugellagers bildenden Gehäuse des Linear-Bewegungslagers 30 verschraubt
ist. Bei stillstehendem und festgebremstem Antriebsmotor 44 wird keine Drehbewegung auf das Linear-Bewegungslager
3 0 übertragen und die Vorschubeinheit arbeitet dann - wie die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene
Vorschubeinheit 10 - als reine Linear-Vorschubeinheit. Beim Ingangsetzen des Motors 44 wird jedoch eine Drehung von
dessen Abtriebswelle 46 auf das Ritzel 48, den Zahnriemen 50 und das Zahnriemenrad 42 und von diesem auf das Gehäuse
des Linear-Bewegungslagers 30 übertragen, und so der Schubstangen-Bauteil 28 entsprechend drehangetrieben, wobei dieser
zusätzliche Drehantrieb wahlweise während des Linear-Vorschubes oder auch jeweils nach Erreichen einer Hub-Endstellung
des Schubstangen-Bauteils 28 erfolgen kann. Im ersten Fall führt das freie äußere Ende des Schubstangen-Bauteils
eine überlagerte Linear-Dreh- oder Schwenkbewegung aus, während im zweiten Fall der Schubstangen-Bauteil
zunächst zwischen seinen Hub-Endstellungen linear verschoben wird, und erst dann eine Drehbewegung erfolgt. Wenn auf
dem freien Ende des Schubstangen-Bauteils 28 ein Greiferarm montiert wird, können mittels die solcher Vorschubeinheiten
gesteuerte Hub-Schwenksysteme herstellen, die beispielsweise zur Aufnahme von Werkstücken von einer Transportlinie
und zum Einführen in eine Bearbeitungsstation - und umgekehrt - dienen können.is itself mounted in the outer housing 14 so that it can rotate but cannot move in the longitudinal direction. In the drawing, this is illustrated by the design of the housing of the linear motion bearing 30 as the inner ring of a double-row angular contact ball bearing, the outer ring 42 of which is fastened in the outer housing 14. A rotary drive unit in the form of an electric drive motor 44, preferably a brake motor, is fastened to the side of the outer housing 14, the output shaft 46 of which carries a toothed belt pinion 48. The endless toothed belt 50 running over the toothed belt pinion 48 is also guided over a toothed belt wheel 52, which is screwed to the housing of the linear motion bearing 30, which forms the inner ring of the angular contact ball bearing. When the drive motor 44 is stationary and braked, no rotary motion is transmitted to the linear motion bearing 30 and the feed unit then works - like the feed unit 10 described in connection with Fig. 1 - as a pure linear feed unit. When the motor 44 is started, however, a rotation of its output shaft 46 is transmitted to the pinion 48, the toothed belt 50 and the toothed belt wheel 42 and from there to the housing of the linear motion bearing 30, and the push rod component 28 is thus driven in rotation accordingly, whereby this additional rotary drive can take place either during the linear feed or after reaching a stroke end position of the push rod component 28. In the first case, the free outer end of the push rod component
performs a superimposed linear rotary or swivel movement, while in the second case the push rod component
is first moved linearly between its stroke end positions and only then does a rotary movement occur. If a gripper arm is mounted on the free end of the push rod component 28, such feed units can be used to produce controlled lifting and swivel systems which can be used, for example, to pick up workpieces from a transport line
and to introduce them into a processing station - and vice versa.
AnsprücheExpectations
1. Vorschubeinheit für eine Linearbewegung bzw. eine Schwenk- oder Drehbewegung oder eine aus einer Linear- und
einer Schwenk- oder Drehbewegung zusammengesetzte Bewegung, bei welcher eine Dreh-Antriebsbewegung in eine
Linearbewegung bzw. eine Linear-Antriebsbewegung in eine Drehbewegung mittels einer drehbar gelagerten
Gewindespindel umgewandelt wird, mit welcher ein mit komplementärem Gegengewinde versehener undrehbar gehalterter
Bauteil in Eingriff steht,1. Feed unit for a linear movement or a swivel or rotary movement or a movement composed of a linear and
a swivel or rotary movement, in which a rotary drive movement is converted into a
linear movement or a linear drive movement into a rotary movement by means of a rotatably mounted
threaded spindle with which a non-rotatably mounted component provided with a complementary counter-thread is in engagement,
dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Gegengewinde versehene Bauteil ein langgestreckter,
zumindest über einen Teil seiner Länge hohlgebohrter Schubstangen-Bauteil (28; 128) ist, in welchen die
Gewindespindel (22; 122) eingreift und welcher in einem Endbereich mit dem mit dem Gewinde der Gewindespindel in
Eingriff stehenden Gegengewinde versehen ist, daß der Schubstangen-Bauteil (28; 128) seinerseits drehfest,
aber längsverschieblich in einem langgestreckten äußeren Gehäuse (14; 114) gelagert ist, und
daß ein Ende der Gewindespindel (22; 122) bzw. ein am Ende der Gewindespindel angeordneter Lagerzapfen (26; 126) drehbar,
in Längsrichtung jedoch unverschieblich durch einen im oder am langgestreckten äußeren Gehäuse (14; 114) vorgesehenen
Lagerbauteil (16; 116) geführt ist.characterized in that the component provided with the counter-thread is an elongated push rod component (28; 128) which is hollow-bored at least over part of its length, into which the threaded spindle (22; 122) engages and which is provided in one end region with the counter-thread which engages with the thread of the threaded spindle, that the push rod component (28; 128) is in turn mounted in an elongated outer housing (14; 114) in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner, and that one end of the threaded spindle (22; 122) or a bearing pin (26; 126) arranged at the end of the threaded spindle is guided in a rotationally fixed but longitudinally immovable manner by a bearing component (16; 116) provided in or on the elongated outer housing (14; 114). is.
2. Vorschubeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubstangen-Bauteil (28; 128) drehfest,
aber längsverschieblich durch einen auf der anderen Seite des langgestreckten Gehäuses (14; 114) vorgesehenen Lagerbauteil
(30; 130) geführt ist.2. Feed unit according to claim 1, characterized in that the push rod component (28; 128) is guided in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner by a bearing component (30; 130) provided on the other side of the elongated housing (14; 114).
3. Vorschubeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem aus dem einen Lagerbauteil (10) herausgeführten Ende der Gewindespindel (22) bzw. dem an diesem
Ende angesetzten Lagerzapfen (24) eine Drehantriebseinheit (12) angeschlossen ist.3. Feed unit according to claim 1 or 2, characterized in that a rotary drive unit (12) is connected to the end of the threaded spindle (22) leading out of the one bearing component (10) or to the bearing pin (24) attached to this end.
4. Vorschubeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebseinheit (12) ein Elektromotor
ist.4. Feed unit according to claim 3, characterized in that the rotary drive unit (12) is an electric motor.
5. Vorschubeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehantriebseinheit (12) eine druckmittelangetriebene hydraulische oder pneumatische Motoreinheit ist.5. Feed unit according to claim 3, characterized in that the rotary drive unit (12) is a pressure medium-driven hydraulic or pneumatic motor unit.
6. Vorschubeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebseinheit (12) eine Verbrennungskraftmaschine
ist.6. Feed unit according to claim 3, characterized in that the rotary drive unit (12) is an internal combustion engine.
7. Vorschubeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewinde der Gewindespindel (122) und das Gegengewinde des Schubstangen-Bauteils (128) als nicht
selbsthemmendes Bewegungsgewinde ausgebildet sind, daß das langgestreckte äußere Gehäuse (114) der Zylinder eine
druckmittelbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit (112) ist, in welcher der an einem Ende den Kolben (132) der
Kolben-Zylinder-Einheit tragende Schubstangen-Bauteil (128) die Kolbenstange bildet, und daß der am Ende der Gewindespindel
(122) angeordnete Lagerzapfen (124) innerhalb des ihn drehbar aber unverschieblich lagernden Lagerbauteils
gegen Austritt von Druckmittel abgedichtet gelagert ist.7. Feed unit according to claim 1 or 2, characterized in that the thread of the threaded spindle (122) and the counter thread of the push rod component (128) are designed as a non-self-locking movement thread, that the elongated outer housing (114) of the cylinder is a piston-cylinder unit (112) that can be pressurized with pressure medium, in which the push rod component (128) carrying the piston (132) of the piston-cylinder unit at one end forms the piston rod, and that the bearing pin (124) arranged at the end of the threaded spindle (122) is mounted within the bearing component that supports it so that it can rotate but cannot be moved, in a sealed manner against the escape of pressure medium.
8. Vorschubeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schubstangen-Bauteil (128) drehfest
aber längsverschieblich führende Lagerbauteil (130) als am dem drehangetriebenen Lagerzapfen (124) gegenüberliegenden
Ende des Gehäuses (114) vorgesehener Zylinderdeckel der Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und mit einer auf dem8. Feed unit according to claim 7, characterized in that the bearing component (130) guiding the push rod component (128) in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner is designed as a cylinder cover of the piston-cylinder unit provided at the end of the housing (114) opposite the rotationally driven bearing pin (124) and is provided with a
&bgr; &bgr; &ogr; ·β β γ γ ·
&ogr; &ogr; &ogr;&ogr;&ogr;&ogr;
Schubstangen-Bauteil abdichtenden, den Austritt von Druckmittel verhindernder Dichtung versehen ist.Push rod component is provided with a seal that prevents the escape of pressure medium.
9. Vorschubeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schubstangen-Bauteil (128) innerhalb
des um das Maß des zur Erzeugung der angestrebten Drehoder Schwenkbewegung erforderlichen Hubes verlängerten
Gehäuses (114) gehaltert und das Gehäuse (114) am verlängerten Ende durch einen gesonderten Zylinderdeckel (142)
gegen den Austritt von Druckmittel abgedichtet verschlossen ist.9. Feed unit according to claim 7, characterized in that the push rod component (128) is held within the housing (114) extended by the amount of the stroke required to produce the desired rotary or pivoting movement, and the housing (114) is sealed at the extended end by a separate cylinder cover (142) to prevent the escape of pressure medium.
10. Vorschubeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehfesten, längsverschieblichen
Lagerung des Schubstangen-Bauteils (28; 128) in einem Lagerbauteil (30; 130) des langgestreckten äußeren
Gehäuses (14; 114) ein an sich bekanntes Linear-Bewegungslager (30; 130) mit Kugelführungen vorgesehen ist.10. Feed unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that a known linear motion bearing (30; 130) with ball guides is provided for the rotationally fixed, longitudinally displaceable mounting of the push rod component (28; 128) in a bearing component (30; 130) of the elongated outer housing (14; 114).
11. Vorschubeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schubstangen-Bauteil
(28) drehfest aber längsverschieblich lagernde Bauteil (z.B. Linear-Bewegungslager 30) seinerseits
drehbar, aber in Längsrichtung unverschieblich im äußeren Gehäuse (14) gelagert ist, und daß eine zusätzliche
Drehantriebseinheit (44) an dem den Schubstangen-Bauteil (28) drehfest aber längsverschieblich lagernden Bauteil angekoppelt
ist.11. Feed unit according to one or more of claims 1 to 6 and 10, characterized in that the component (e.g. linear motion bearing 30) which supports the push rod component (28) in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner is in turn mounted in the outer housing (14) in a rotationally fixed but longitudinally immovable manner, and that an additional rotary drive unit (44) is coupled to the component which supports the push rod component (28) in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner.
12. Vorschubeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Drehantriebseinheit (44) am
äußeren Gehäuse (14) gehaltert und ihr ein die Drehung ihrer Abtriebswelle (46) auf den den Schubstangen-Bauteil
(28) drehfest aber längsverschieblich lagernden Bauteil (30) übertragendes Getriebe nachgeschaltet ist.12. Feed unit according to claim 11, characterized in that the additional rotary drive unit (44) is held on the
outer housing (14) and a gear is connected downstream of it which transmits the rotation of its output shaft (46) to the component (30) which supports the push rod component (28) in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner.
13. Vorschubeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Getriebe ein Zahnriemen- oder Kettengetriebe ist, dessen Ritzel (48) auf der Abtriebswelle (46)
der zusätzlichen Drehantriebseinheit (44) und dessen angetriebenes
Zahnrad (52) auf einem aus dem äußeren Gehäuse (14) herausgeführten Endbereich des den Schubstangen-Bauteil
(28) drehfest aber längsverschieblich lagernden Bauteils vorgesehen ist.13. Feed unit according to claim 12, characterized in that the gear is a toothed belt or chain gear, the pinion (48) of which is provided on the output shaft (46) of the additional rotary drive unit (44) and the driven gear (52) of which is provided on an end region of the component which supports the push rod component (28) in a rotationally fixed but longitudinally displaceable manner and which extends out of the outer housing (14).
14. Vorschubeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Zahnradgetriebe ist, dessen
Ritzel (48) auf der Abtriebswelle (46) der zusätzlichen Drehantriebseinheit (44) und dessen angetriebenes Zahnrad
(52) auf einem aus dem äußeren Gehäuse (14) herausgeführten Endbereich des den Schubstangen-Bauteil (28) drehverschieblich
aber längsverschieblich lagernden Bauteil (30) angeordnet ist.14. Feed unit according to claim 12, characterized in that the transmission is a gear transmission, the pinion (48) of which is arranged on the output shaft (46) of the additional rotary drive unit (44) and the driven gear (52) of which is arranged on an end region of the component (30) leading out of the outer housing (14) and supporting the push rod component (28) in a rotationally displaceable but longitudinally displaceable manner.