EP0612377B1

EP0612377B1 - Linearantrieb

Info

Publication number: EP0612377B1
Application number: EP92917889A
Authority: EP
Inventors: Kurt Stoll; Dieter Waldmann; Thomas Feyrer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1991-11-16
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: ES2092694T3; DE4137789C2; GR3021685T3; KR0174572B1; JP2607833B2; EP0612377A1; DE4137789A1; UA27000C2; US5469775A; WO1993010360A1; DE59207347D1; ATE144028T1; JPH07500405A

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb, mit einem Gehäuse, das einen Längsschlitz aufweist, mit einem in dem Gehäuse längsbewegbar angeordneten Antriebsteil, mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Längsführung, an der ein Führungsteil in Längsrichtung bewegbar geführt angeordnet ist, an dem eine zu bewegende Last festlegbar ist, mit einem das Antriebsteil mit dem Führungsteil unter Bildung einer Bewegungseinheit verbindenden, sich durch den Längsschlitz hindurch erstreckenden Mitnehmer, und mit einer in Bewegungsrichtung der Bewegungseinheit wirksamen, mit dem Führungsteil zusammenarbeitenden Puffereinrichtung.
Ein Linearantrieb dieser Art wird in der EP-A-0 140 138 beschrieben. Er ist dort als sogenannter Schlitzzylinder ausgebildet, wobei der Antrieb mittels eines auf das Antriebsteil wirkenden Druckmittels erfolgt. Das schlittenartige Führungsteil ist an einer vom Zylindergehäuse gebildeten Längsführung geführt und wird wegen der über den Mitnehmer erfolgenden Kopplung beim Verschieben des Antriebsteiles synchron mitbewegt. Das Führungsteil bildet ein Kraftübertragungsglied, an dem zu bewegende Lasten beliebiger Art angebracht werden können. Infolge der externen Führung werden ungünstige Belastungen des Antriebsteiles weitgehend verhindert. Das Führungsteil ist axial beidseits von je einem Läufer flankiert und über Stoßdämpfer mit diesen verbunden. Jeder Läufer enthält eine Bremseinrichtung, die zum Positionieren der Bewegungseinheit wahlweise betätigt werden, wobei die Stoßdämpfer eine allmähliche Verzögerung der Bewegungseinheit hervorrufen.
Bei einer derartigen Anordnung bilden die Läufer mit den Stoßdämpfern praktisch verstellbare Hubbegrenzungsanschläge für das Führungsteil, die Wirkung ist prinzipiell vergleichbar mit derjenigen der stationären Anordnung aus DE-A-39 25 219. Ist das Führungsteil allerdings mit einer relativ schweren Last gekoppelt, so treten beim Erreichen der Endlagen des Antriebsteiles weiterhin hohe Trägheitskräfte auf, die den Mitnehmer belasten und sogar zu einem Bruch desselben führen können. Eine beliebige Verstärkung des Mitnehmers ist nicht möglich, da seine möglichen Abmessungen durch die Breite des Längsschlitzes begrenzt werden.
Im Falle der EP-A-0 294 350 ist überhaupt keine Pufferung vorgesehen. Zwar ermöglicht dort die besondere Ausgestaltung einer Kupplung zwischen dem Antriebsteil und dem Führungsteil gewisse Querbewegungen. Die axiale Verbindung ist jedoch quasi starr, so daß Zug und Druckkräfte voll übertragen werden.
Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, einen Linearantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Belastungen des Mitnehmers während des Abbremsvorganges ohne aufwendige Justierung von Hubbegrenzungsanschlägen verringert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Puffereinrichtung in die Verbindung zwischen dem Antriebsteil und dem unmittelbar an den Mitnehmer anschließenden Führungsteil zwischengeschaltet ist.
Auf diese Weise werden das Führungsteil und das Antriebsteil in Bewegungsrichtung, d.h. in Längsrichtung des Gehäuses, in gewisser Hinsicht entkoppelt. Die Puffereinrichtung gestattet ab einer gewissen Belastung eine axiale Relativbewegung zwischen Führungsteil und Antriebsteil, wobei die momentanen Belastungen insbesondere des Mitnehmers auf ein Beschädigungen ausschließendes Maß reduziert werden. Es bedarf hierzu keiner externen Hubbegrenzungsanschläge, weshalb der Anwender des Linearantriebes keine dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Anpassungs- und Justierarbeiten vorzunehmen hat. Fehler, die bei solchen Arbeiten auftreten können, werden somit zuverlässig ausgeschlossen. Ein besonderer Vorteil der Anordnung liegt darin, daß die Pufferwirkung unabhängig vom Beginn des Bremsvorganges des Antriebsteiles in vollem Umfange zur Verfügung steht. Auch wenn die Bewegungseinheit an beliebiger Stelle des Hubes abgebremst wird, was beispielsweise unter Verwendung einer Bremseinrichtung der in der DE 85 11 577 U1 beschriebenen Art erfolgen kann, bleibt die die Belastung reduzierende Wirkung jederzeit voll erhalten.
Aus der EP 0 157 892 B1 und der EP 0 113 790 B1 gehen Linearantriebe hervor, bei denen das Antriebsteil und das Führungsteil einander gegenüber begrenzt beweglich sind.
Damit soll jedoch nur verhindert werden, daß seitliche Kräfte auf das Antriebsteil und dessen Dichtungen übertragen werden, die bei Kippbewegungen des Führungsteiles auftreten können. Es ist jedoch weder eine Puffereinrichtung vorgesehen, noch ist bei den bekannten Anordnungen eine axiale Relativbewegung zwischen den entkoppelten Bauteilen möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Bevorzugt enthält die Puffereinrichtung eine Elastikeinrichtung oder ist von einer solchen gebildet. Die Elastikeinrichtung kann beispielsweise als Gummipuffer oder als Federanordnung ausgestaltet sein. Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn die Puffereinrichtung eine Stoßdämpfeinrichtung enthält oder von einer solchen gebildet ist, wodurch insbesondere der Rückprall nach dem Erreichen der Endlage in vorteilhafter Weise reduziert wird. Eine Kombination aus Elastikeinrichtung und Stoßdämpfeinrichtung wäre ebenfalls vorteilhaft, da sie eine besonders sensible Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten ermöglicht. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Pufferungsintensität veränderbar einstellbar ist.
Von besonderem Vorteil ist eine Pufferungscharakteristik, bei der die Pufferwirkung der Puffereinrichtung erst bei einer bestimmten Grenzbelastung einsetzt.
Auf diese Weise ist die Bewegungseinheit im Normalfall eine insgesamt starre Baueinheit, die exakte Positionierungen gestattet, wobei erst bei Erreichen einer kritischen Belastung die puffernde Wirkung einsetzt. Für die Anordnung ist es insgesamt von Vorteil, wenn die Bewegungseinheit, abgesehen von der durch die Puffereinrichtung gewährleisteten rein axialen Nachgiebigkeit, als in sich starre Baueinheit ausgebildet ist, bei der zwischen dem Führungsteil und dem Antriebsteil weder Drehnoch Querbewegungen jedweder Art stattfinden können. Hierbei sind zweckmäßigerweise Justiermittel vorgesehen, die lediglich bei der Montage verwendet werden, um die Relativposition zwischen Antriebsteil und Führungsteil unter Bezugnahme auf die gehäuseseitigen und führungsseitigen Gegebenheiten vornehmen zu können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befinden sich der Längsschlitz und die Längsführung an in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Gehäuseseiten des Gehäuses, so daß der außerhalb des Gehäuses liegende Abschnitt der Bewegungseinheit als im wesentlichen L-förmiger Körper ausgebildet ist, der den Gehäuseumfang ein Stück weit umgreift. Dies gestattet im Betrieb eine seitliche Anordnung des Längsschlitzes, wodurch die Verschmutzungsgefahr reduziert wird. Zugleich liegt in diesem Falle das Führungsteil oben, was eine besonders bequeme Kraftabnahme ermöglicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Linearantrieb handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Schlitzzylinder, wobei das Antriebsteil ein fluidisch angetriebener Kolben ist und der Längsschlitz durch ein Dichtband verschlossen wird, das einen Druckmittelaustritt verhindert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1: eine erste Bauform des Linearantriebes in perspektivischer Darstellung,
Figur 2: einen Längsschnitt durch die Bewegungseinheit des Linearantriebes der Figur 1 gemäß Schnittlinie II-II in Draufsicht gesehen,
Figur 3: die vergrößerte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Puffereinheit der Puffereinrichtung, im Längsschnitt,
Figur 4: einen Querschnitt durch den Linearantrieb der Figur 1 gemäß Schnittlinie IV-IV in Längsrichtung gesehen, und
Figur 5: eine teilweise geänderte Ausführungsform in Teildarstellung in einer Ansicht gemäß Schnittlinie V-V aus Figur 2.

Beim Linearantrieb des Ausführungsbeispieles handelt es sich um einen pneumatisch betätigten Schlitzzylinder, wenngleich die sich auf die Puffereinrichtung beziehenden Maßnahmen auch bei Linearantrieben anderer Art verwirklicht werden können.
Der Linearantrieb verfügt über ein langgestrecktes Gehäuse 1, das vorliegend als Zylindergehäuse ausgebildet ist. Es besitzt im Innern einen aus Figur 4 ersichtlichen Gehäuseraum 2, in dem ein Antriebsteil 3 in Längsrichtung 4 des Gehäuses hin und her bewegbar angeordnet ist. Das Antriebsteil 3 des Ausführungsbeispieles ist ein Kolben 5, der mittels umfangsseitiger Dichtung 6 zur Innenwand des Gehäuseraumes 2 hin abgedichtet ist. Auf diese Weise wird der Gehäuseraum 2 in zwei nicht näher dargestellte Arbeitskammern unterteilt, die über gehäuseseitige Anschlußöffnungen 7 mit Druckmittel befüllbar oder belüftbar sind. Beide Anschlußöffnungen 7 des Ausführungsbeispieles befinden sich an einer gemeinsamen axialen Gehäusestirnseite 11, so daß die Verbindung zur abliegenden Arbeitskammer vorzugsweise über einen in Figur 4 abgebildeten Gehäusekanal 12 erfolgt.
An einer Stelle seines radialen Umfanges ist das Gehäuse 1 mit einem in Längsrichtung 4 verlaufenden Längsschlitz 13 versehen. Er verbindet den Gehäuseraum 2 mit der Umgebung. Durch ihn ragt ein Mitnehmer 14 nach außen, der beim Ausführungsbeispiel fest und starr mit dem Antriebsteil 3 verbunden ist. Er macht die Bewegung des Antriebsteiles 3 unmittelbar mit, die somit außen abgegriffen werden kann.
Zum druckmitteldichten Abschließen der Arbeitskammern ist der Längsschlitz 13 vom Gehäuseraum 2 her von einem Dichtband 15 abgedeckt oder verschlossen. Dieses Dichtband 15 ist zweckmäßigerweise flexibel und im Bereich des Mitnehmers 14 durch eine mit dem Antriebsteil 2 verbundene Öffnung verschiebbar hindurchgeführt (nicht dargestellt). Auf diese Weise sind die Arbeitskammern bei jeder Position des Antriebsteiles 3 dicht abgeschlossen, ohne die Funktion des Mitnehmers 14 zu beeinträchtigen. Ein auch in Figur 1 angedeutetes Abdeckband 10 kann in entsprechender Weise von außen her über dem Längsschlitz 13 liegen, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern. Linearantriebe dieser Art wie auch ihre Arbeitsweise sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE 31 24 915 C2 oder aus der EP 0 157 892 B1 bekannt, so daß sich an dieser Stelle weitere Erläuterungen erübrigen und auf diese Druckschriften verwiesen wird.
Der Linearantrieb des Ausführungsbeispieles besitzt eine Längsführung 16, welche sich in Längsrichtung 4 erstreckt und die außen am Gehäuse 1 angeordnet ist. Sie ist bevorzugt von einer Führungsschiene 17 gebildet, die am Gehäuse 1 befestigt ist. Ein schlittenartiges Führungsteil 18 ist an der Längsführung 16 längsbeweglich angeordnet und wird von dieser in seiner Bewegung geführt. Beim Ausführungsbeispiel verfügt das Führungsteil 18 über Führungselemente 19, 19', die von einander entgegengesetzten Seiten her an Führungsbahnen 20, 20' der Führungsschiene 17 anliegen, so daß quer zu der mit der Längsrichtung 4 zusammenfallenden Bewegungsrichtung 24 eine im wesentlichen spielfreie Abstützung erfolgt. Zweckmäßigerweise läßt sich das gewünschte Führungsspiel durch Justierung der Führungselemente 19, 19' bedarfsgemäß einstellen. Bei der Führungsart kann es sich je nach Ausgestaltung der Führungselemente um eine Gleitführung oder um eine Wälzführung handeln. Von Vorteil ist es jedoch in allen Fällen, wenn die Führungsschiene 17 vom Führungsteil 18 bzw. dessen Führungselementen 19 klauenartig umgriffen wird.
Die Führungsschiene 17 selbst ist beim Ausführungsbeispiel mittels mehrerer Befestigungselemente 25 am Gehäuse 1 fixiert, wobei die Befestigungselemente 25 gehäuseseitig in einer Längsnut 26 verankert sind. Auf diese Weise erfolgt über die Länge der Führungsschiene 17 an verschiedenen Stellen eine punktuelle Lagerung. Als Befestigungselemente 25 kommen z.B. Befestigungsschrauben in Frage, die einen in der Längsnut 26 verankerbaren Fuß besitzen. Indem man zwischen den Befestigungselementen 25 und der Führungsschiene 17 vor der Montage ein gewisses Bewegungsspiel gewährleistet, läßt sich die Führungsschiene 17 exakt ausrichten und in der jeweils gewünschten Position durch Festziehen der Befestigungselemente 25 gehäusefest fixieren. In Figur 1 sind die die Befestigungselemente 25 aufnehmenden Querbohrungen 27 der Führungsschiene 17 von Abdeckkappen 28 verschlossen.
Das Führungsteil 18 ist mit dem Mitnehmer 14 derart verbunden, daß sich zusammen mit dem Antriebsteil 3 eine Bewegungseinheit 29 ergibt. Wird also das Antriebsteil 3 in Längsrichtung 4 verfahren, so wird diese Bewegung über den Mitnehmer 14 direkt auf das Führungsteil 18 übertragen, so daß sich eine einheitliche synchrone Bewegung ergibt.
Das Führungsteil 18 dient zur Kraftabnahme. An ihm lassen sich beliebige Gegenstände oder Bauteile, kurz: Lasten genannt, insbesondere lösbar festlegen. Hierzu verfügt das beispielhafte Führungsteil 18 über mehrere Befestigungsnuten 33. Durch Betätigen des Antriebsteiles 3 lassen sich diese nicht näher dargestellten Lasten linear transportieren und erforderlichenfalls an bestimmten Stellen positionieren. Damit diese Vorgänge möglichst präzise ablaufen, sind das Antriebsteil 3, der Mitnehmer 14 und das Führungsteil 18 beim Ausführungsbeispiel, abgesehen von der noch zu erläuternden Puffereinrichtung, starr miteinander verbunden. Infolge der exakten Führung des Führungsteiles 18 und der genauen Justierung der Führungsschiene 17 am Gehäuse 1 sind etwaige Quer-, Kipp- oder Drehbewegungen des Führungsteiles 18 praktisch ausgeschlossen und zumindest auf ein Maß reduziert, das die Dichtungen 6 des Antriebsteiles 3 problemlos kompensieren können, so daß keine Verschleißprobleme auftreten. Die nachfolgend erläuterte Puffereinrichtung läßt ich aber selbstverständlich auch bei solchen Ausführungsformen einsetzen, bei denen in die Bewegungseinheit 29 beliebige Ausgleichsbewegungen zulassende Kupplungen eingebaut sind.
Der maximale Hub der Bewegungseinheit 29 ist am Ausführungsbeispiel durch das Erreichen der Endlagen des Antriebsteiles 3 bzw. des Kolbens 5 bestimmt. Die Hubbewegung wird bei Erreichen der Endlagen ziemlich abrupt beendet. Beim Ausführungsbeispiel prallt das Antriebsteil 3 auf einen nicht näher dargestellten Gegenanschlag auf, der im Gehäuseraum 2 angeordnet und mit zwei stirnseitigen Gehäusedeckeln 34 verbunden sein kann.
Beim Abbremsen des Antriebsteiles 3 muß auch das Führungsteil 18 und eine eventuell daran angeordnete schwere Last innerhalb kürzester Zeit abgebremst werden. Damit dies ohne zusätzliche externe Anschläge und zugleich ohne Beschädigung der Bewegungseinheit 29 als solcher stattfinden kann, ist erfindungsgemäß in die Verbindung zwischen dem Führungsteil 18 und dem Antriebsteil 3 eine in Bewegungsrichtung 24 wirksame Puffereinrichtung 30 zwischengeschaltet. Diese verhindert vor allem einen Bruch des Mitnehmers 14 an seinem schmalen, stegartigen, durch den Längsschlitz 13 hindurchgeführten Abschnitt. Die Puffereinrichtung verhindert erfolgreich das Auftreten von Belastungsspitzen, so daß auch unter hoher Transportlast ein Dauerbetrieb ohne Zerstörungsgefahr oder Verschleiß möglich ist.
Die beim Ausführungsbeispiel verwirklichte Puffereinrichtung 30 wirkt ausschließlich in Längsrichtung 4 und gestattet den durch sie miteinander verbundenen antriebsteilseitigen und führungsteilseitigen Partien der Bewegungseinheit 29 eine begrenzte Axialbewegung bei einer gewissen Beanspruchung. Die hierfür aufzuwendende Energie bewirkt wesentlich die Reduzierung der Belastungsspitzen.
Die Puffereinrichtung 30 des Ausführungsbeispieles ist außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, was den baulichen Aufwand reduziert. Es hat sich außerdem als besonders vorteilhaft erwiesen, die Puffereinrichtung wie abgebildet im Bereich zwischen dem Führungsteil 18 und dem Mitnehmer 14 anzuordnen.
Die Puffereinrichtung 30 des Ausführungsbeispieles umfaßt zwei wirkungsmäßig voneinander unabhängige Puffereinheiten 31, 31', die jeweils für die Pufferung in einer der beiden möglichen Bewegungsrichtungen zuständig sind. Je nach Bewegungsrichtung wirkt also beim Abbremsen des Antriebsteiles 3 im wesentlichen entweder nur die eine oder nur die andere Puffereinheit. Die Anordnung wird besonders aus Figur 2 deutlich. Demnach hat das Führungsteil 18 einen etwa U-förmigen Randabschnitt 32, in dessen Ausnehmung 36 ein Vorsprung 37 des Mitnehmers 14 eintaucht. Die Breite des Vorsprunges 37 ist etwas geringer als diejenige der Ausnehmung 36, so daß ohne Puffereinheiten 31, 31' ein geringfügiges axiales Bewegungsspiel zwischen den beiden Bauteilen vorliegt. Axial zwischen dem Vorsprung 37 und den die Ausnehmung 36 begrenzenden Flankenpartien 38 des Führungsteiles 18 wirkt nun jeweils eine der Puffereinheiten 31, 31', indem sie sich jeweils einenends am Vorsprung 37 und andernends an der zugeordneten Flanke 38 abstützt.
Da die Puffereinheiten 31, 31' gemäß Figur 2 als richtungsabhängig arbeitende Elastikeinrichtungen 39 ausgebildet sind, tritt jeweils diejenige in Wirkung, welche auf Druck belastet wird.
Die Elastizität der Elastikeinrichtungen gewährleisten vorzugsweise Federanordnungen 40, bei denen es sich beispielsgemäß um Tellerfederpakete handelt. Durch die jeweils gewählte Zusammenstellung der Federanordnung läßt sich die gewünschte Pufferungscharakteristik einstellen, die beim Ausführungsbeispiel so gewählt ist, daß die Pufferwirkung erst bei einer bestimmten Grenzbelastung einsetzt. Unterhalb dieser Grenzbelastung verhält sich die Bewegungseinheit 29 als in Axialrichtung völlig starre Einheit. Der Vorteil hiervon ist, daß während des Transportes einer Last höchste Präzision gegeben ist und die Puffereinrichtung tatsächlich erst dann sinngemäß arbeitet, wenn der Belastungsfall eintritt. Hierbei muß man sich natürlich vergegenwärtigen, daß die durch die Puffereinrichtung gewährleisteten Verformungswege in aller Regel im Zehntels-Millimeter-Bereich liegen.
Die in Figur 2 abgebildeten Puffereinheiten 31, 31' haben den Vorteil, daß sie im ausgebauten Zustand auf eine gewünschte Vorspannung gebracht werden können, wonach der Einbau in die Bewegungseinheit 29 erfolgt. Hierzu verfügt jede Puffereinheit 31, 31' über zwei relativ zueinander verstellbare Spannelemente 41, 42 zwischen denen der eigentlich puffernde Teil 43 angeordnet ist.
Durch Verstellen der beiden Spannelemente 41, 42 läßt sich die Vorspannung des puffernden Teiles 43 einstellen. Im in Figur 2 dargestellten montierten Zustand stützt sich das eine Spannelement 41 an der axialen Stirnseite des Vorsprunges 37 ab, das Spannelement 42 an der zugeordneten Flankenpartie 38 des Führungsteiles 18.
Die Puffereinheiten 31, 31' können auch als Stoßdämpfeinrichtungen 44 ausgebildet sein, wie es anhand der in Figur 3 abgebildeten Puffereinheit 45 beispielhaft angedeutet ist. Deren Aufbau entspricht grundsätzlich demjenigen der Puffereinheiten 31, 31', so daß entsprechende Bauteile mit um die Zahl "100" erhöhten Bezugszeichen versehen worden sind. Der Unterschied liegt im eigentlich puffernden Teil 143, der hier als dämpfendes Ringelement ausgebildet ist. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, Puffereinrichtungen zu verwenden, in denen die Wirkungen von Elastikeinrichtungen und Stoßdämpfeinrichtungen vereinigt sind. Dies ließe sich beispielsweise durch Parallelschaltung elastisch federnder und dämpfender Elemente erzielen, oder aber durch Verwendung puffernder Teile, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften sowohl federnd als auch dämpfend wirken. Eine Dämpfungswirkung ist von Vorteil, da sie vor allem die Intensität des Rückpralls und/oder von Schwingungen reduziert.
Beim Ausführungsbeispiel bilden die Puffereinheiten 31, 31' zugleich Justiermittel zum Erleichtern der Montage der Bewegungseinheit 29 am Gehäuse 1. Vor der Montage ist das Führungsteil 18 vom Mitnehmer 14 getrennt und wird unabhängig von diesem an der Längsführung 16 angebracht, wobei die Puffereinheiten 31, 31' in Aufnahme 49 der Flankenpartien 38 versenkt untergebracht sind. Die Aufnahmen 49 sind zweckmäßigerweise als in Längsrichtung 4 verlaufende Durchgangsöffnungen ausgebildet, welche einen Innengewindeabschnitt 50 besitzen, mit dem das eine Spannelement 42, 142 über ein komplementäres Außengewinde 51 in Eingriff steht. Nachdem die richtige Zuordnung zum Mitnehmer 14 getroffen ist, ragt dessen Vorsprung 37 in die Ausnehmung 36 hinein. Im Bereich der Trennstelle zwischen dem Mitnehmer 14 und dem Führungsteil 18 wird hierbei in der Regel ein Spalt 52 vorliegen, der bei den einzelnen Linearantrieben toleranzbedingt unterschiedlich groß ausfallen kann. Nun werden die Puffereinheiten 31, 31' unter Vermittlung des Gewindeeingriffes 50, 51 gegen den Vorsprung 37 vorgeschraubt, bis das zweite Spannelement 41, 141 mit seiner Stirnfläche 53 an der Seitenfläche des Vorsprunges 37 zur Anlage kommt. Die axiale Fixierung ist nun gegeben. Das Verschrauben ermöglicht beim Ausführungsbeispiel eine in das zweite, äußere Spannelement 41 eingebrachte Werkzeugeingriffspartie 54, die das Ansetzen eines Schraubwerkzeuges, beispielsweise eines Außen-Mehrkantes, gestattet.
Um auch die gewünschte Querstabilisierung zu erhalten, wird die Stirnfläche 53 vor dem Andrücken an den Vorsprung 37 mit Klebstoff versehen, so daß im angedrückten Zustand eine unlösbare Klebeverbindung vorliegt.
Als Alternativmaßnahme wäre die in Figur strichpunktiert angedeutete Lösung denkbar. Hier besitzt der Vorsprung 37 eine Zentriervertiefung 55, in die das Spannelement 141 mit einem komplementären Zentrierabschnitt 56 eintaucht. Um eine völlig spannungsfreie Montage zu erhalten, ist jedoch die erstgenannte Alternative vorzuziehen.
Um Kippbewegungen zwischen dem Führungsteil 18 und dem Mitnehmer 14 auszuschließen, liegt beim Ausführungsbeispiel im Bereich der oben erwähnten Trennstelle bzw. des dort vorliegenden Spaltes 52 eine entsprechende Formschlußverbindung vor. Gut ersichtlich ist dies aus Figur 4. Demnach besitzt der Mitnehmer 14 an der dem Führungsteil 18 zugewandten Seite eine sich in Längsrichtung 4 erstreckende nutartige Vertiefung 57, in die das Führungsteil 18 mit einem an ihm angeordneten komplementären Sicherungsvorsprung 58 eingreift. Beim Ausführungsbeispiel ist sowohl der Sicherungsvorsprung 58 als auch die Vertiefung 57 in mehrere Längenabschnitte unterteilt, die sich an den Flankenpartien 38 und den zugewandten Partien des Mitnehmers 14 befinden.
Auch im Bereich der Stirnseite des Vorsprunges 37 und des Grundes der Ausnehmung 36 können entsprechende Vertiefungs- und Vorsprungabschnitte vorgesehen sein.
Beim Ausführungsbeispiel haben die Vertiefung 57 wie auch der komplementäre Sicherungsvorsprung 58 parallele Seitenflächen, so daß eine mehr oder weniger große Eintauchtiefe möglich ist, die die Breite des Spaltes 52 bestimmt. Man schließt dadurch montagebedingte Spannungen aus, die bei anderen Alternativformen, beispielsweise bei Verwendung von Schwalbenschwanzprofilen, unter Umständen auftreten können.
Aus Figur 2 wird deutlich, daß der Mitnehmer 14 aus mehreren fest miteinander verbundenen Teilen bestehen kann. An den unmittelbar außerhalb des Längsschlitzes 13 befindlichen Mitnehmerabschnitt 59 ist seitlich eine Leiste 60 angeschraubt, die die Vertiefung 57 enthält. Auf sie folgt längsmittig angeordnet ein klotzförmiges Teil 64, das den Vorsprung 37 bildet. Die mehrteilige Ausführungsform gestattet eine bedarfsgemäße Werkstoffauswahl. Wenig belastete Teile können aus Aluminium bestehen, während die Leiste 60 aus Material hoher Festigkeit bestehen sollte. Es versteht sich, daß die Anordnung von Vertiefung 57 und Sicherungsvorsprung 58 bezüglich des Mitnehmers 14 und des Führungsteiles 18 auch umgekehrt getroffen sein kann.
Das Gehäuse 1 des beispielsgemäßen Linearmotors besitzt außen eine im wesentlichen quadratische Querschnittskontur. Hierbei sind der Längsschlitz 13 und die Längsführung 16 an in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Gehäuseseiten 65, 66 vorgesehen. Auf diese Weise verfügt der außerhalb des Gehäuses 1 liegende Abschnitt der Bewegungseinheit 29 über eine im wesentliche L-förmige Querschnittsgestalt. Der äußere Abschnitt der Bewegungseinheit 29 umgreift das Gehäuse 1 ausgehend vom Längsschlitz 13 ein Stück weit, wobei das Führungsteil 18 auf der gleichen Seite wie die Längsführung 16 zu liegen kommt. Die Puffereinrichtung 30 ist hierbei im Übergangsbereich 67 zwischen den den L-Schenkeln entsprechenden Partien der Bewegungseinheit 29 angeordnet. Bevorzugt ist die Lage hierbei derart, daß die Puffereinrichtung 30 auf oder in der Nähe der Ebene zu liegen kommt, die die beiden Führungsbahnen 20 enthält. Die den Spalt 52 bestimmende Trennstelle liegt vorzugsweise auf der den Längsschlitz 13 aufweisenden Gehäuseseite 65.
Die gewählte Ausbildung der Bewegungseinheit 29 hat den Vorteil, daß der Linearantrieb im Betrieb mit der Gehäuseseite 66 nach oben weisend anordenbar ist, so daß das Führungsteil 18 zum Anbringen von Lasten optimal zugänglich ist. Gleichzeitig kommt hierbei der Längsschlitz 13 seitlich zu liegen, wodurch das Eindringen von Schmutz erschwert wird. Da die Längsführung 16 auf einer Seite des Längsschlitzes 13 konzentriert ist, wird das Führungsspiel nicht von einem eventuellen druckbedingten Aufweiten des Längsschlitzes 13 beeinträchtigt.
Zu den Puffereinheiten 31, 31', 45 ist noch nachzutragen, daß die Stirnfläche 53 zweckmäßigerweise als ebene Fläche ausgebildet ist und beim Ausführungsbeispiel an einem topfartigen Element 68 angeformt ist, bei dem es sich um einen Bestandteil des hier mehrteiligen zweiten Spannelementes 41, 141 handelt. Weiterer Bestandteil dieses Spannelementes 41, 141 ist eine Schraube 69, deren Kopf von dem topfartigen Element 68 abgedeckt wird. An der Schaftseite des Schraubenkopfes liegt ein Teller 70 an, an welchem sich der puffernde Teil 43, 143 abstützt. Das topfartige Element 68 liegt mit seinem öffnungsseitigen Rand ebenfalls am Teller 70 an. Auch das andere Spannelement 42, 142 besitzt zweckmäßigerweise einen auf den Schraubenschaft aufgezogenen Teller 71, der von einem das Außengewinde 51 und die Werkzeugeingriffspartie 54 aufweisenden mutternartigen Schraubglied 72 beaufschlagt wird. Der puffernde Teil 43 ist vorzugsweise koaxial zum Schraubenschaft angeordnet.
In Figur 5 ist eine Variante gezeigt, die Kippbewegungen zwischen dem Führungsteil 18 und dem Mitnehmer 14 auf besonders einfache Weise verhindert. Die gewählte Darstellungsweise entspricht dabei einem Schnitt gemäß Linie V-V aus Figur 2, wobei es sich allerdings um eine gegenüber der Figur 2 modifizierte Bauform handelt.
Man erkennt den Mitnehmerabschnitt 59 und das seitlich daneben angeordnete Führungsteil 18. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Figuren 1, 2 und 4 ist hier allerdings auf die nutartige Vertiefung 57 und den Sicherungsvorsprung 58 verzichtet worden. Statt dessen ist eine mittelbare Kippsicherung verwirklicht, und zwar unter Verwendung der Puffereinheiten, von denen eine (31) gezeigt ist. Es ist vorgesehen, daß ein beim Ausführungsbeispiel von einem modifizierten topfartigen Element 68' gebildetes Sicherungsteil 74 der jeweiligen Puffereinheit sowohl mit dem Mitnehmer 14 als auch mit dem Führungsteil 18 in bezüglich der Längsachse der jeweiligen Puffereinheit drehfester Verbindung steht. Die drehfeste Verbindung zum Mitnehmer 14 kann dabei entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 durch Verkleben erfolgen, oder beispielsweise dadurch, daß man das Sicherungselement 74 mit einem Abschnitt unkreisförmiger Außenkontur etwa entsprechend der Figur 3 in eine komplementär konturierte Zentriervertiefung 55 des Vorsprunges 37 einsetzt. Die verdrehfeste Verbindung zum Mitnehmer 14 ist so gestaltet, daß die Pufferwirkung nicht behindert wird und eine Axialbewegung des Sicherungselementes 74 innerhalb der zugeordneten Aufnahme 49 weiterhin möglich ist. Beispielsgemäß ist das Sicherungselement 74 daher mit einem unkreisförmige Außenkontur aufweisenden Längenabschnitt in dem entsprechend konturierten Endabschnitt der Aufnahme 49 verdrehgesichert und axial verschieblich aufgenommen. Beim Ausführungsbeispiel haben sowohl das Sicherungselement 74 als auch die Aufnahme 49 im zusammenwirkenden Bereich eine Mehreckkontur, zweckmäßigerweise einen regelmäßige Sechseckkontur. Auf diese Weise ergibt sich mit einfachen Mitteln eine Versicherung gegen Verdrehen und radiale Verschiebung, ohne die axiale Verschiebbarkeit zu beeinträchtigen. Durch den Entfall der Nut-und-Feder-Verbindung 57, 58 wird der Aufbau des Linearantriebes überdies stark vereinfacht. Zwischen dem Mitnehmer 14 und dem Führungsteil 18 verbleibt zweckmäßigerweise ein aus Figur 5 ersichtlicher Zwischenraum.

Claims

Linearantrieb, mit einem Gehäuse (1), das einen Längsschlitz (13) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (1) längsbewegbar angeordneten Antriebsteil (3), mit einer außerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Längsführung (16), an der ein Führungsteil (18) in Längsrichtung (4) bewegbar geführt angeordnet ist, an dem eine zu bewegende Last festlegbar ist, mit einem das Antriebsteil (3) mit dem Führungsteil (18) unter Bildung einer Bewegungseinheit (29) verbindenden, sich durch den Längsschlitz (13) hindurch erstreckenden Mitnehmer (14), und mit einer in Bewegungsrichtung (24) der Bewegungseinheit (29) wirksamen, mit dem Führungsteil (18) zusammenarbeitenden Puffereinrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) in die Verbindung zwischen dem Antriebsteil (3) und dem unmittelbar an den Mitnehmer (14) anschließenden Führungsteil (18) zwischengeschaltet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) im Bereich zwischen dem Führungsteil (18) und dem Mitnehmer (14) angeordnet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) eine Elastikeinrichtung (39) enthält oder von einer solchen gebildet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastikeinrichtung (39) eine Federanordnung (40) enthält, zum Beispiel ein Tellerfederpaket.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) eine Stoßdämpfeinrichtung (44) enthält oder von einer solchen gebildet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) die Wirkungen einer Elastikeinrichtung (39) und einer Stoßdämpfeinrichtung (44) in sich vereinigt.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) zwei Puffereinheiten (31, 31', 45) enthält, die jeweils für die Pufferung in einer der beiden möglichen Bewegungsrichtungen der Bewegungseinheit (29) zuständig sind.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferungsintensität veränderbar einstellbar ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Pufferungscharakteristik, bei der die wesentliche Pufferwirkung der Puffereinrichtung (30) erst bei einer bestimmten Grenzbelastung einsetzt.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit (29), abgesehen von der durch die Puffereinrichtung (30) gewährleisteten rein axialen Nachgiebigkeit, als in sich starre Baueinheit ausgebildet ist.
Linearantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit (29) mit Justiermitteln (31, 31', 57, 58) ausgestattet ist, die bei der Montage eine Justierung des an der Längsführung (16) geführten Führungsteiles (18) in Bezug zum im Gehäuse geführten Antriebsteil (3) ermöglichen, wobei die zwischen Führungsteil (18) und Antriebsteil (3) einjustierte Relativlage im Betrieb unverändert bleibt.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) außen eine im wesentlichen quadratische oder rechteckförmige Querschnittskontur besitzt, wobei der Längsschlitz (13) und die Längsführung (16) an in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Gehäuseseiten (65, 66) vorgesehen sind und der außerhalb des Gehäuses (1) liegende Abschnitt der Bewegungseinheit (29) eine im wesentlichen L-förmige Querschnittsgestalt aufweist.
Linearantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung (30) im Übergangsbereich (67) zwischen den beiden L-Schenkeln angeordnet ist.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (16) von einer außen am Gehäuse (1) angeordneten Führungsschiene (17) gebildet ist, die vom Führungsteil (18) an einander entgegengesetzten Seiten umgriffen wird.
Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Zylindergehäuse ist, in dem ein druckmitteldichter Gehäuseraum (2) ausgebildet ist, der das als druckmittelbetätigt antreibbarer Kolben (5) ausgebildete Antriebsteil (3) aufnimmt, wobei der Längsschlitz (13) mittels eines Dichtbandes (15) abgedichtet ist.