DE102021200980A1

DE102021200980A1 - Linearantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021200980A1
Application number: DE102021200980.8A
Authority: DE
Inventors: Kurt Stoll; Markus Aegerter
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: DE102021200980B4

Abstract

Es wird eine Linearantriebsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die über einen Spindelantrieb (6) und einen fluidbetätigten Linearantrieb (7) verfügt. Der Spindelantrieb (6) hat eine zu einer rotativen Spindelbewegung (52) antreibbare Gewindespindel (46), die mit einer Spindelmutter (55) einer Abtriebseinheit (3) in Gewindeeingriff steht, sodass die Abtriebseinheit (3) durch die rotative Spindelbewegung (52) zu einer ersten linearen Abtriebsbewegung (65) antreibbar ist. Der Linearantrieb (7) hat eine Linearantriebseinheit (27), durch die die Gewindespindel (46) zu einer linearen Spindelbewegung (67) antreibbar ist, aus der eine zweite lineare Abtriebsbewegung (66) der Abtriebseinheit (3) resultiert. Somit kann eine Arbeitshubbewegung (4) der Abtriebseinheit (3) teils durch den Spindelantrieb (6) und teils durch den Linearantrieb (7) erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearantriebsvorrichtung, mit einem Spindelantrieb, der ein Spindelantriebsgehäuse, eine relativ zu dem Spindelantriebsgehäuse entlang einer sich in einer Hauptachsrichtung erstreckenden Hauptachse linear verschiebbare und bezüglich des Spindelantriebsgehäuses verdrehgesicherte Abtriebseinheit, eine als Bestandteil der Abtriebseinheit ausgebildete Spindelmutter und eine mit der Spindelmutter in Gewindeeingriff stehende Gewindespindel aufweist, wobei die Gewindespindel mittels einer elektrischen Drehantriebseinrichtung zu einer rotativen Spindelbewegung um ihre zu der Hauptachse parallele Längsachse antreibbar ist, wobei aus dieser rotativen Spindelbewegung aufgrund des Gewindeeingriffes mit der Spindelmutter eine in der Hauptachsrichtung orientierte erste lineare Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit resultiert.
Eine aus der EP 0 936 926 A2 bekannte Linearantriebsvorrichtung dieser Art verfügt über einen Spindelantrieb mit einer rohrförmigen Abtriebseinheit, die über eine Spindelmutter mit einer Gewindespindel in Gewindeeingriff steht, die durch eine an einem Spindelantriebsgehäuse angebrachte elektrische Drehantriebseinrichtung zu einer rotativen Spindelbewegung antreibbar ist. Da die Abtriebseinheit bezüglich des Spindelantriebsegehäuses verdrehgesichert ist, bewirkt die rotative Spindelbewegung eine rein lineare Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit relativ zu dem Spindelantriebsgehäuse. Diese Abtriebsbewegung kann für die Bewegung und Positionierung von Objekten abgegriffen werden. Der Spindelantrieb erlaubt eine Positionierung der Abtriebseinheit mit hoher Präzision, unterliegt jedoch gewissen Einschränkungen hinsichtlich der erzielbaren Verfahrgeschwindigkeit.
Die DE 10 2019 202 898 A1 offenbart ein Antriebssystem mit einem fluidbetätigen Linearantrieb, mit dem sich hohe Positioniergeschwindigkeiten verwirklichen lassen. Zur exakten Positionierung bedarf es eines relativ hohen Regelungsaufwandes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearantriebsvorrichtung zu schaffen, die bei schnellen Bewegungen eine hohe Positioniergenauigkeit bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Linearantriebsvorrichtung in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass sie zusätzlich zu dem Spindelantrieb einen fluidbetätigten Linearantrieb aufweist, der ein mit dem Spindelantriebsgehäuse zu einer Basiseinheit zusammengefasstes Linearantriebsgehäuse und eine durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung relativ zu dem Linearantriebsgehäuse zu einer linearen Antriebsbewegung in der Hauptachsrichtung antreibbare Linearantriebseinheit aufweist, wobei die Linearantriebseinheit an der Gewindespindel angreift, sodass die Gewindespindel durch die Linearantriebseinheit zu einer linearen Spindelbewegung relativ zu der Basiseinheit antreibbar ist, aus der eine in der Hauptachsrichtung orientierte zweite lineare Abtriebsbewegung der über die Spindelmutter mit der Gewindespindel gekoppelten Abtriebseinheit resultiert.
Auf diese Weise liegt eine Linearantriebsvorrichtung vor, die über eine hybride Antriebstechnik bestehend aus einem elektrisch antreibbaren Spindelantrieb und einem fluidbetätigten Linearantrieb verfügt, wobei den beiden Antrieben eine gemeinsame, linear bewegbare Abtriebseinheit zugeordnet ist, die bedarfsabhängig mit hoher Geschwindigkeit verfahrbar und mit hoher Genauigkeit axial positionierbar ist. Insgesamt kann die Abtriebseinheit zu einer einer imaginären Hauptachse folgenden Arbeitshubbewegung angetrieben werden, die sich aus einer von dem Spindelantrieb hervorrufbaren ersten linearen Abtriebsbewegung und einer von dem fluidbetätigten Linearantrieb hervorrufbaren zweiten linearen Abtriebsbewegung zusammensetzt. Die beiden linearen Abtriebsbewegungen können durch entsprechende Ansteuerung des Spindelantriebes und des fluidbetätigten Linearantriebes insbesondere nacheinander, bevorzugt aber auch zeitlich überlagert hervorgerufen werden. Mittels des fluidbetätigten Linearantriebes kann die Abtriebseinheit mit hoher Geschwindigkeit und somit quasi mit einem Eilgang verschoben werden, während der Spindelantrieb dafür prädestiniert ist, nach einer mittels des fluidbetätigten Linearantriebes vorgenommenen Grobpositionierung eine präzise Feinpositionierung der Abtriebseinheit vorzunehmen. Die mittels des Spindelantriebes hervorrufbare erste lineare Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit resultiert aus einer mittels einer elektrischen Drehantriebseinrichtung hervorrufbaren rotativen Spindelbewegung der Gewindespindel, mit der eine zu der Abtriebseinheit gehörende Spindelmutter in einem Gewindeeingriff steht, wobei eine bezüglich der Basiseinheit realisierte Verdrehsicherung der Abtriebseinheit zur Folge hat, dass sich die Spindelmutter bei rotierender Gewindespindel in der Längsrichtung der Gewindespindel bewegt und dadurch die erste lineare Abtriebsbewegung hervorruft. Die zweite lineare Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit resultiert daraus, dass die gesamte Gewindespindel einschließlich der darauf sitzenden Abtriebseinheit mittels des fluidbetätigten Linearantriebes verschoben wird, wobei der Linearantrieb über eine an der Gewindespindel angreifende Linearantriebseinheit verfügt, die durch eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung relativ zum Linearantriebsgehäuse und mithin auch relativ zu der Basiseinheit verschiebbar ist. Bei dem Linearantrieb handelt es sich insbesondere um einen pneumatischen Linearantrieb, ein hydraulisches Funktionsprinzip ist allerdings ebenfalls möglich. Für die rotative Spindelbewegung ist eine elektrische Drehantriebseinrichtung nutzbar, die zweckmäßigerweise als ein integraler Bestandteil der Linearantriebsvorrichtung ausgeführt ist, sodass der Spindelantrieb einen elektrischen Spindelantrieb repräsentiert. Die beiden Antriebsprinzipien lassen sich kompakt miteinander kombinieren, sodass die Linearantriebsvorrichtung mit geringen Abmessungen und geringem Gewicht herstellbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Linearantriebsvorrichtung enthält zweckmäßigerweise eine Steuereinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine elektronische Steuereinrichtung handelt und durch die der Spindelantrieb zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung und der Linearantrieb zur Erzeugung der linearen Spindelbewegung unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Bevorzugt ist die Linearantriebsvorrichtung mit einer Sensorik ausgestattet, durch die lineare und/oder rotative Bewegungen relevanter Komponenten der Linearantriebsvorrichtung erfassbar sind, um Rückmeldesignale für die elektronische Steuereinrichtung zu generieren, mit deren Hilfe eine Arbeitshubbewegung der Abtriebseinheit steuerbar und insbesondere auch regelbar ist.
Zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung der Gewindespindel ist die Linearantriebsvorrichtung zweckmäßigerweise mit einer an der Basiseinheit angeordneten elektrischen Drehantriebseinrichtung ausgestattet. Die elektrische Drehantriebseinrichtung enthält vorzugsweise einen Elektromotor, beispielsweise einen Servomotor oder einen Schrittmotor. Die Drehantriebseinrichtung kann getriebelos mit der Gewindespindel gekoppelt sein, jedoch empfiehlt sich die Zwischenschaltung eines Getriebes und dabei insbesondere eines Riemengetriebes. Die Verwendung eines Getriebes gestattet es insbesondere, die Drehantriebseinrichtung quer zu der Hauptachse neben der Basiseinheit zu platzieren und somit eine relativ kurzbauende Linearantriebsvorrichtung zu verwirklichen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Linearantrieb über eine bezüglich des Linearantriebsgehäuses linear bewegliche Linearantriebseinheit verfügt, die einen Antriebskolben aufweist, der in dem Linearantriebsgehäuse zwei Antriebskammern voneinander abteilt, die zur Erzeugung der linearen Antriebsbewegung der Linearantriebseinheit gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar sind. An dem Antriebskolben ist eine Kolbenstange angebracht, die eine mechanische Verbindung zu der Gewindespindel herstellt, sodass aus der linearen Antriebsbewegung der Linearantriebseinheit unmittelbar die lineare Spindelbewegung resultiert. Der Linearantrieb ist bevorzugt als ein Pneumatikzylinder realisiert.
Um die rotative Spindelbewegung hervorzurufen, kann vorgesehen sein, dass die elektrische Drehantriebseinrichtung direkt an der Gewindespindel angreift, beispielsweise an einer an der Gewindespindel angebrachten Verzahnung. Als besonders zweckmäßig wird es jedoch angesehen, wenn das die rotative Spindelbewegung hervorrufende Drehmoment über die Linearantriebseinheit in die Gewindespindel eingeleitet wird. Hierzu ist die Linearantriebseinheit drehfest mit der Gewindespindel verbunden und kann ihrerseits mittels der elektrischen Drehantriebseinrichtung rotativ angetrieben werden. Auf diese Weise erfolgt bei der rotativen Spindelbewegung eine einheitliche Rotation der Gewindespindel und der Linearantriebseinheit um ein und dieselbe sich in der Hauptachsrichtung erstreckende Drehachse.
Bevorzugt ist die Linearantriebseinheit über eine Keilverzahnungseinrichtung zum einen drehfest und zum anderen in der Hauptachsrichtung axial verschiebbar mit einer Eingangswelle gekoppelt, die bezüglich der Basiseinheit drehbar und zugleich axial unbeweglich gelagert ist. In die Eingangswelle wird das von einer elektrischen Drehantriebseinrichtung bereitgestellte Drehmoment eingeleitet, indem die Eingangswelle mit der elektrischen Drehantriebseinrichtung antriebsmäßig gekoppelt ist. Die Keilverzahnungseinrichtung gewährleistet eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle und der drehfest mit der Gewindespindel gekoppelten Linearantriebseinheit, wobei die Keilverzahnungseinrichtung zugleich eine axiale Relativverschiebung zwischen der Linearantriebseinheit und der Eingangswelle ermöglicht, wenn die Linearantriebseinheit zwecks Erzeugung der zweiten linearen Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit betätigt wird.
Bevorzugt enthält die Keilverzahnungseinrichtung eine am Außenumfang eines Keilwellenabschnittes der Linearantriebseinheit ausgebildete Außen-Keilverzahnung, während die Eingangswelle einen Hohlwellenabschnitt aufweist, in den der Keilwellenabschnitt der Linearantriebseinheit axial verschiebbar eintaucht und an dessen Innenumfang eine mit der Außen-Keilverzahnung des Keilwellenabschnittes in Eingriff stehende komplementäre Innen-Keilverzahnung der Keilverzahnungseinrichtung ausgebildet ist.
Die Gewindespindel ist bevorzugt als eine Hohlspindel ausgebildet. Dadurch kann die Gewindespindel das Linearantriebsgehäuse zumindest entlang eines Teils seiner Länge außen umgreifen, wodurch besonders kompakte Abmessungen möglich sind. Am radialen Außenumfang der Hohlspindel befindet sich ein Spindelgewinde, das mit einem Spindelmuttergewinde der die Gewindespindel umschließenden Spindelmutter der Abtriebseinheit in Gewindeeingriff steht. Bei der rotativen Spindelbewegung führt die Gewindespindel eine Drehbewegung relativ zu dem von ihr umschlossenen Abschnitt des Linearantriebsgehäuses aus.
Zweckmäßigerweise hat die als Hohlspindel ausgebildete Gewindespindel eine dem Linearantrieb axial vorgelagerte Antriebswand, an der die Linearantriebseinheit in einer Weise befestigt ist, die eine axiale Kraftübertragung ermöglicht und die vorzugsweise auch eine rotative Kraftübertragung ermöglicht. Unter Berücksichtigung der Antriebswand ist die Gewindespindel insbesondere becherförmig gestaltet.
Bevorzugt ist die Abtriebseinheit zumindest partiell rohrförmig ausgebildet und so angeordnet, dass sie die Gewindespindel zumindest bereichsweise koaxial umschließt. Bei der ersten linearen Abtriebsbewegung verändert sich die axiale Überlappungslänge zwischen der Abtriebseinheit und der Gewindespindel. Insbesondere nimmt die Abtriebseinheit eine bezüglich der Gewindespindel mehr oder weniger weit axial ausgefahrene Position ein.
Als ebenfalls günstig wird es angesehen, wenn das Spindelantriebsgehäuse zumindest partiell rohrförmig ausgebildet ist und zumindest einen Längenabschnitt sowohl der Abtriebseinheit als auch der Gewindespindel koaxial umschließt. Es liegt insbesondere eine dahingehende Ausgestaltung vor, dass die Abtriebseinheit bei ihren linearen Abtriebsbewegungen mit variabler Länge aus dem sie umschließenden Spindelantriebsgehäuse ausfahren kann, was zweckmäßigerweise entsprechend auch für die Gewindespindel gilt.
Die Linearantriebsvorrichtung lässt sich mit besonders kurzer Baulänge verwirklichen, wenn das Linearantriebsgehäuse, die Gewindespindel, die Abtriebseinheit und das Spindelantriebsgehäuse sich axial überlappend und dabei einander koaxial umschließend ausgebildet sind. Bevorzugt sind in einer eingefahrenen Hubendposition der Abtriebseinheit das Linearantriebsgehäuse, die Gewindespindel und die Abtriebseinheit mit voller Länge innerhalb des Spindelantriebsgehäuses aufgenommen.
Zur Verdrehsicherung der Abtriebseinheit bezüglich des als Bestandteil der Basiseinheit ausgebildeten Spindelantriebsgehäuses ist bevorzugt vorgesehen, dass die Abtriebseinheit an ihrem radialen Außenumfang mehrere in der Umfangsrichtung um die Hauptachse herum verteilt angeordnete Verdrehsicherungsrippen aufweist, die sich in der Hauptachsrichtung linear erstrecken und die linear gleitverschieblich in komplementäre Verdrehsicherungsnuten eingreifen, die in entsprechender umfangsmäßiger Verteilung am Innenumfang eines die Abtriebseinheit umschließenden rohrförmigen Längenabschnittes des Spindelantriebsgehäuses ausgebildet sind. Die Abtriebseinheit lässt sich besonders kostengünstig herstellen, wenn die Verdrehsicherungsrippen nur an der Spindelmutter ausgebildet sind. Die Realisierung komplexer Strukturen der Abtriebseinheit konzentriert sich dann auf die Spindelmutter.
Die Gewindespindel ist bei ihrer linearen Spindelbewegung zweckmäßigerweise relativ zu der Basiseinheit zwischen einer axial eingefahrenen Spindel-Endstellung und einer axial ausgefahrenen Spindel-Endstellung verschiebbar. Hervorgerufen wird die lineare Spindelbewegung durch die damit synchrone lineare Antriebsbewegung der Linearantriebseinheit des Linearantriebes. Eine zweckmäßigerweise vorhandene Verriegelungseinrichtung ist in der Lage, die Gewindespindel in ihrer ausgefahrenen Spindel-Endstellung in bezüglich der Basiseinheit in der Hauptachsrichtung unverschiebbarer Weise lösbar zu verriegeln. Auch in verriegeltem Zustand behält die Gewindespindel allerdings ihre Verdrehbarkeit, sodass sie nach wie vor die rotative Spindelbewegung ausführen kann. Die Verriegelungseinrichtung kann also lediglich die relative Axialposition zwischen der Gewindespindel und der Basiseinheit formschlüssig fixieren und wirkt sich unabhängig von ihrem Betriebszustand auf die Drehbarkeit der Gewindespindel nicht aus. Durch die Verriegelung der ausgefahrenen Spindel-Endstellung werden die bei einer nachfolgend vom Spindelantrieb hervorgerufenen ersten linearen Abtriebsbewegungen der Abtriebseinheit auftretenden Rückwirkungskräfte über die Verriegelungseinrichtung direkt in die Basiseinheit eingeleitet, sodass sie nicht auf dem fluidbetätigten Linearantrieb lasten. Theoretisch kann bei verriegelter Gewindespindel der Linearantrieb während des nachfolgenden Spindelbetriebes drucklos geschaltet werden, da er zur Aufrechterhaltung der ausgefahrenen Spindel-Endstellung nicht benötigt wird.
Die Verriegelungseinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass die von ihr bezüglich der Basiseinheit vorgenommene Verriegelung und Entriegelung der Gewindespindel von der Axialposition abhängig ist, die die Abtriebseinheit bei der von dem Spindelantrieb erzeugbaren ersten linearen Abtriebsbewegung relativ zur Gewindespindel einnimmt. Indem der Betriebszustand der Verriegelungseinrichtung mechanisch über die Abtriebseinheit vorgegeben wird, kann ein störungsarmer Betrieb ohne aufwendige elektrische und/oder fluidische Steuerungsmaßnahmen gewährleistet werden.
Bei der von dem Spindelantrieb erzeugten ersten linearen Abtriebsbewegung ist die Abtriebseinheit zweckmäßigerweise relativ zur Gewindespindel zwischen einer bezüglich der Gewindespindel axial eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung und einer bezüglich der Gewindespindel axial ausgefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung verschiebbar. Die Verriegelungseinrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Abtriebseinheit beim Verlassen der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung die Verriegelung bewirkt und beim neuerlichen Eintreffen in der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung eine Entriegelung hervorruft.
Bei einer als besonders zweckmäßig erachteten Ausführungsform weist die Verriegelungseinrichtung eine an einem radialen Außenumfang des Linearantriebsgehäuses ausgebildete ringförmige Verriegelungsnut auf und verfügt ferner über eine Vielzahl von Verriegelungselementen, die in ringförmiger Verteilung um das Linearantriebsgehäuse herum angeordnet sind. Die Verriegelungselemente sind an der Gewindespindel diesbezüglich axial, also in der Hauptachsrichtung unbeweglich abgestützt, sodass sie die lineare Spindelbewegung der Gewindespindel mitmachen. Bevorzugt sind die Verriegelungselemente auch in der Umfangsrichtung der Gewindespindel durch die Gewindespindel unbeweglich abgestützt. In der radialen Richtung der Gewindespindel sind die Verriegelungselemente allerdings beweglich, sodass sie zwischen einer radial weiter außen liegenden Freigabestellung und einer radial weiter innen liegenden Verriegelungsstellung bewegbar sind. Die Verriegelungselemente sind so platziert, dass sie in der ausgefahrenen Spindel-Endstellung auf gleicher axialer Höhe mit der Verriegelungsnut zu liegen kommen, während sie in den anderen möglichen axialen Spindelstellungen zu der Verriegelungsnut axial beabstandet sind. Ein auf der Gewindespindel axial verschiebbar angeordneter Auslösering ist federnd in eine die Verriegelungselemente nach radial innen drückende aktive Stellung vorgespannt und ist durch die Abtriebseinheit in einer den Verriegelungselementen ein radiales Entweichen aus der Verriegelungsnut, also ein Verlagern in die Freigabestellung ermöglichenden inaktiven Stellung gehalten, solange sich die Abtriebseinheit in der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung befindet. Bei sich aus der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung herausbewegender Abtriebseinheit ist der Auslösering derart für eine Axialbewegung relativ zur Gewindespindel freigebbar, dass er durch die auf ihn einwirkende federnde Vorspannung in seine aktive Stellung verschiebbar ist, in der er die Verriegelungselemente in eine in die Verriegelungsnut eingreifende Verriegelungsstellung bewegt und dort hält.
Zur Erzeugung der federnden Vorspannung kommt beispielsweise eine mechanische Federeinrichtung oder eine abstoßend wirkende Permanentmagneteinrichtung in Frage.
Die Linearantriebsvorrichtung ist insbesondere derart betreibbar, dass die Abtriebseinheit relativ zu der Basiseinheit im Rahmen einer Arbeitshubbewegung zwischen einer eingefahrenen Hubendposition und einer ausgefahrenen Hubendposition verschiebbar ist. Die Arbeitshubbewegung der Abtriebseinheit kann sich aus der ersten linearen Abtriebsbewegung und der zweiten linearen Abtriebsbewegung zusammensetzen. Ausgehend von der eingefahrenen Hubendposition führt die Abtriebseinheit zweckmäßigerweise zunächst die durch den fluidbetätigten Linearantrieb hervorrufbare zweite lineare Abtriebsbewegung aus, deren Ende eine Hubzwischenposition der Abtriebseinheit markiert. In dieser Hubzwischenposition wird zweckmäßigerweise die optionale Verriegelungseinrichtung aktiviert. Nach dem Erreichen der Hubzwischenposition setzt sich die Arbeitshubbewegung im Rahmen der ersten linearen Abtriebsbewegung so weit fort, bis die ausgefahrene Hubendposition erreicht ist. Durch entsprechende Ansteuerung des Spindelantriebes kann die ausgefahrene Hubendposition sehr präzise eingestellt werden.
An der Abtriebseinheit oder an einer an der Abtriebseinheit angebrachten Schnittstelleneinheit ist zweckmäßigerweise eine Befestigungsschnittstelle ausgebildet, an der ein zu bewegendes und zu positionierendes Objekt anbringbar ist, beispielsweise ein Endeffektor zur Ausführung von Handhabungsarbeiten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Linearantriebsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von einer Vorderseite her,
2 die Linearantriebsvorrichtung aus 1 in einer partiell längs aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht,
3 einen Längsschnitt der Linearantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie III-III aus 2, wobei die Abtriebseinheit in einer eingefahrenen Hubendposition gezeigt ist,
4 die Linearantriebsvorrichtung in einem der 3 entsprechenden Längsschnitt in einer Hubzwischenposition der Abtriebseinheit,
5 die Linearantriebsvorrichtung in einem der 3 entsprechenden Längsschnitt in einer ausgefahrenen Hubendposition der Abtriebseinheit,
6 einen Querschnitt der Linearantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie VI-VI im Bereich der Verriegelungseinrichtung, wobei die Verriegelungselemente in einer nicht verriegelnden Freigabestellung gezeigt sind, und
7 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VII-VII aus 5 im Bereich der Verriegelungseinrichtung, wobei die Verriegelungselemente bei Einnahme einer Verriegelungsstellung gezeigt sind.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Linearantriebsvorrichtung 1 abgebildet, die über eine Basiseinheit 2 und eine relativ zu der Basiseinheit 2 linear verschiebbare Abtriebseinheit 3 verfügt. Die von der Abtriebseinheit 3 ausführbare Verschiebebewegung wird als Arbeitshubbewegung 4 bezeichnet und ist durch einen Doppelpfeil kenntlich gemacht. Die Arbeitshubbewegung 4 folgt einer strichpunktiert angedeuteten imaginären Hauptachse 5 der Linearantriebsvorrichtung 1, deren Achsrichtung als Hauptachsrichtung 5a bezeichnet wird.
Zur Erzeugung der Arbeitshubbewegung 4 enthält die Linearantriebsvorrichtung 1 zwei Antriebe unterschiedlicher Art, nämlich einen elektrisch betätigbaren Spindelantrieb 6 und einen fluidbetätigten Linearantrieb 7. Die beiden Antriebe 6, 7 können bevorzugt sowohl zeitgleich als auch in zeitlicher Aufeinanderfolge betrieben werden.
Mittels der sich bewegenden Abtriebseinheit 3 kann ein beliebiges, nur in 3 strichpunktiert angedeutetes Objekt 8 linear bewegt und entlang seiner Bewegungsstrecke positioniert werden. Bevorzugt weist die Abtriebseinheit 3 eine zur direkten oder indirekten Befestigung des Objekts 8 geeignete Befestigungsschnittstelle 12 auf, die beispielsweise über eine Objektanlagefläche und mehrere Befestigungslöcher verfügt. Bei dem Objekt 8 handelt es sich beispielsweise um einen Greifer oder um einen sonstigen Endeffektor oder um eine bewegliche Komponente einer Maschine.
Die Linearantriebsvorrichtung 1 hat eine Vorderseite 13 und eine Rückseite 14, wobei sich die Hauptachse 5 zwischen der Vorderseite 13 und der Rückseite 14 erstreckt. Die Linearantriebsvorrichtung 1 kann mit beliebiger räumlicher Ausrichtung der Hauptachse 5 betrieben werden, so beispielsweise mit horizontal oder vertikal orientierter Vorderseite 13.
Die Befestigungsschnittstelle 12 ist zweckmäßigerweise im Bereich der Vorderseite 13 und dabei insbesondere stirnseitig an der Abtriebseinheit 3 ausgebildet.
Der Spindelantrieb 6 hat ein Spindelantriebsgehäuse 15 und der Linearantrieb 7 hat ein Linearantriebsgehäuse 16. Diese beiden Gehäuse 15, 16 sind zu einer Baueinheit zusammengefasst, bei der es sich um die Basiseinheit 2 handelt. Beide Gehäuse 15, 16 haben bevorzugt eine Längsgestalt und erstrecken sich in der Hauptachsrichtung 5a.
Das Linearantriebsgehäuse 16 hat ein sich in der Hauptachsrichtung 5a erstreckendes Gehäuserohr 17, das im Bereich der Rückseite 14 zweckmäßigerweise mit einem hinteren Gehäuseflansch 18 verbunden ist, insbesondere in einstückiger Weise. Der hintere Gehäuseflansch 18 hat im Bereich der Rückseite 14 eine hintere Montagefläche 22, an der eine dem Spindelantrieb 6 zugeordnete Drehantriebseinheit 23 angebracht ist.
Das Linearantriebsgehäuse 16 umschließt einen länglichen Gehäuseinnenraum 24, der radial außen von dem Gehäuserohr 17 umschlossen ist und der im Bereich der Vorderseite 13 durch einen vorderen Abschlussdeckel 25 und an der entgegengesetzten Rückseite durch einen hinteren Abschlussdeckel 26 verschlossen ist. Der hintere Abschlussdeckel 26 ist bevorzugt becherförmig gestaltet und umschließt einen zur Rückseite 14 hin offenen Abschlussdeckel-Innenraum 24.
In dem Linearantriebsgehäuse 16 erstreckt sich eine Linearantriebseinheit 27, die mittels eines Antriebsfluides zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Antriebsbewegung 28 in beiden axialen Richtungen antreibbar ist. Sie hat einen in dem Gehäuseinnenraum 24 aufgenommenen Antriebskolben 31, durch den der Gehäuseinnenraum 24 in eine vordere und hintere Antriebskammer 32, 33 fluiddicht unterteilt ist. Eine mit dem Antriebskolben 31 verbundene und sich in der Hauptachsrichtung 5a erstreckende Kolbenstange 34 der Linearantriebseinheit 27 durchsetzt abgedichtet und in gleitverschieblicher Weise den vorderen Abschlussdeckel 25 mit einem vorderen Kolbenstangenabschnitt 34a und den hinteren Abschlussdeckel 26 mit einem hinteren Kolbenstangenabschnitt 34b.
In jede Antriebskammer 32, 33 mündet einer von zwei Fluidkanälen 35a, 35b, die sich insbesondere in der Wandung des Gehäuserohres 17 erstrecken und die jeweils zu einer von zwei außen an der Basiseinheit 2 angeordneten Fluidleitungs-Anschlusseinrichtungen 36 führen.
Im betriebsbereiten Zustand der Linearantriebsvorrichtung 1 sind die beiden Fluidkanäle 35a, 35b über die Fluidleitungs-Anschlusseinrichtungen 36 mit Fluidsteuerleitungen 37 verbunden, die an eine Steuerventileinrichtung 38 angeschlossen sind, die zu ihrer Betätigung mit einer elektronischen Steuereinrichtung 42 kommuniziert. Auf diese Weise ist eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung der beiden Antriebskammern 32, 33 mit einem Antriebsfluid ermöglicht, um die lineare Antriebsbewegung 28 der Linearantriebseinheit 27 hervorzurufen. Bei dem von einer Druckquelle P zur Verfügung gestellen Antriebsfluid handelt es sich insbesondere um Druckluft.
Das Spindelantriebsgehäuse 15 ist zumindest partiell rohrförmig ausgebildet und hat exemplarisch ein im Folgenden als äu-ßeres Gehäuserohr 43 bezeichnetes Gehäuserohr 43, das das Gehäuserohr 17 des Linearantriebsgehäuses 16 koaxial umschließt, sodass sich zwischen den beiden Gehäuserohren 43, 17 ein im Folgenden als Gehäuse-Ringraum 44 bezeichneter Ringraum befindet. Das äußere Gehäuserohr 43 ist rückseitig zweckmäßigerweise an dem hinteren Gehäuseflansch 18 befestigt und hat im Bereich der Vorderseite 13 eine vordere Rohröffnung 45. Bevorzugt wird das Gehäuserohr 17 des Linearantriebsgehäuses 16 von dem äußeren Gehäuserohr 43 an der Vorderseite 13 ein Stück weit axial überragt.
Der Spindelantrieb 6 hat ferner eine eine Längserstreckung aufweisende Gewindespindel 46, deren Längsachse 47 parallel zu der Hauptachse 5 verläuft und mit dieser Hauptachse 5 insbesondere zusammenfällt. Die Gewindespindel 46 ist bevorzugt als Hohlspindel ausgebildet, was bei den illustrierten Ausführungsbeispielen realisiert ist, wobei sie über einen hohlzylindrischen Spindelabschnitt 48 verfügt, mit dem sie in koaxialer Anordnung auf dem Gehäuserohr 17 des Linearantriebsgehäuses 16 sitzt. Die Gewindespindel 46 ist um ihre Längsachse 47 als Drehachse relativ zum Gehäuserohr 17 des Linearantriebes 7 verdrehbar, wobei die daraus resultierende Drehbewegung im Folgenden als rotative Spindelbewegung 52 bezeichnet wird und durch einen Doppelpfeil illustriert ist. Koaxial zwischen dem hohlzylindrischen Spindelabschnitt 48 und dem Gehäuserohr 17 angeordnete Mittel 53, die beispielsweise als Gleithülsen ausgeführt sind, ermöglichen eine reibungsarme Rotation der Gewindespindel 46 mit zugleich präziser radialer Abstützung.
Die Gewindespindel 46 ist radial mit einem im Folgenden als Spindelgewinde 54 bezeichneten Außengewinde versehen. Das Spindelgewinde 54 befindet sich exemplarisch am radialen Außenumfang des hohlzylindrischen Spindelabschnittes 48.
Der Spindelantrieb 6 hat ferner eine koaxial auf der Gewindespindel 46 sitzende Spindelmutter 55, die an ihrem radialen Innenumfang ein Spindelmuttergewinde 56 aufweist, das mit dem Spindelgewinde 54 in Gewindeeingriff steht. Die Spindelmutter 55 ist ein integraler Bestandteil der Abtriebseinheit 3, sodass die Abtriebseinheit 3 und die Spindelmutter 55 stets nur einheitlich bewegbar sind.
Bevorzugt ist die Abtriebseinheit 3 zumindest partiell rohrförmig ausgebildet, wobei sie exemplarisch einen die Gewindespindel 46 koaxial umschließenden Rohrabschnitt 57 hat, an dessen der Rückseite 14 zugewandtem Endabschnitt die Spindelmutter 55 fest angebracht ist.
Die über die Spindelmutter 55 mit der Gewindespindel 46 gekoppelte Abtriebseinheit 3 ist zweckmäßigerweise durch Linearführungsmittel 58 in axial verschiebbarer Weise bezüglich der Gewindespindel 46 radial abgestützt. Die Linearführungsmittel 58 sind exemplarisch außen am vorderen Endbereich des hohlzylindrischen Spindelabschnittes 48 fest angebracht, wobei die Abtriebseinheit 3 mit der Innenumfangsfläche des Rohrabschnittes 57 gleitverschieblich an den Linearführungsmitteln 58 anliegt. Bei den Linearführungsmitteln 58 handelt es sich beispielsweise um eine Gleitführungshülse.
Die Abtriebseinheit 3 hat eine Längsachse 62, die zweckmäßigerweise mit der Längsachse 47 der als Hohlspindel ausgebildeten Gewindespindel 46 zusammenfällt.
Die Abtriebseinheit 3 hat als einzigen Bewegungsfreiheitsgrad die Abtriebsbewegung 4. Insbesondere ist die Abtriebseinheit 3 bezüglich der Basiseinheit 2 und somit auch bezüglich des Spindelantriebsgehäuses 15 verdrehgesichert, das heißt unverdrehbar fixiert, sodass sie keine Drehbewegung um die Längsachse 62 ausführen kann.
Die Verdrehsicherung der Abtriebseinheit 3 ist bevorzugt und entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass am radialen Außenumfang der Abtriebseinheit 3 mehrere sich in der Hauptachsrichtung 5a linear erstreckende Verdrehsicherungsrippen 63 ausgebildet sind, die jeweils in eine von mehreren komplementär gestalteten Verdrehsicherungsnuten 64 eingreifen, die am Innenumfang des einen rohrförmigen Längenabschnitt des Spindelantriebsgehäuses 15 repräsentierenden äußeren Gehäuserohrs 43 ausgebildet sind. Die Verdrehsicherungsrippen 63 und die Verdrehsicherungsnuten 64 sind in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Umfangsrichtung 61 rings um die Hauptachse 5 herum verteilt, mit der exemplarisch die Längsachsen 47, 62 der Gewindespindel 46 und der Abtriebseinheit 3 zusammenfallen.
Der Eingriff der Verdrehsicherungsrippen 63 in die Verdrehsicherungsnuten 64 verhindert einerseits ein Verdrehen der Abtriebseinheit 3 bezüglich der Basiseinheit 2 um ihre Längsachse 62, erlaubt aber andererseits eine reine Linearbewegung der Abtriebseinheit 3 in der Achsrichtung der Längsachse 62 zur Ausführung der Arbeitshubbewegung 4. Die Verdrehsicherungsrippen 63 sind zweckmäßigerweise kürzer als die Verdrehsicherungsnuten 64. Beispielhaft erstrecken sich die Verdrehsicherungsnuten 64 über die gesamte axiale Länge des Innenumfangs des äußeren Gehäuserohrs 43. Die diesbezüglich kürzeren Verdrehsicherungsrippen 63 sind insbesondere an dem der Rückseite 14 zugewandten hinteren Endabschnitt der Abtriebseinheit 3 angeordnet, wobei sie zweckmäßigerweise ausschließlich an der dort angebrachten Spindelmutter 55 ausgebildet sind. Die Spindelmutter 55 hat somit am radialen Außenumfang die Verdrehsicherungsrippen 63 und am radialen Innenumfang das Spindelmuttergewinde 56.
Insgesamt sind das Spindelantriebsgehäuse 15, die Abtriebseinheit 3, die als Hohlspindel ausgebildete Gewindespindel 46 und das Linearantriebsgehäuse 16 in einer sich axial überlappenden Anordnung und einander koaxial umschließend angeordnet, wie dies aus der 3 gut ersichtlich ist.
Die Arbeitshubbewegung 4 der Abtriebseinheit 3 kann sich aus einer durch den Spindelantrieb 6 hervorrufbaren ersten linearen Abtriebsbewegung 65 und einer durch den Linearantrieb 7 hervorrufbaren zweiten linearen Abtriebsbewegung 66 zusammensetzen. Die Arbeitshubbewegung 4 kann bei entsprechender Ansteuerung auch nur aus der ersten linearen Abtriebsbewegung 65 oder nur der zweiten linearen Abtriebsbewegung 66 bestehen.
Die erste lineare Abtriebsbewegung 65 resultiert aus der rotativen Spindelbewegung 52, infolge derer sich die Abtriebseinheit 3 in der Hauptachsrichtung 5a relativ zu der Gewindespindel 46 axial verlagert. Die zweite lineare Abtriebsbewegung 66 resultiert aus der linearen Antriebsbewegung 28 der Linearantriebseinheit 27, durch die die Gewindespindel 46 zu einer in der Hauptachsrichtung 5a orientierten linearen Spindelbewegung 67 relativ zu der Basiseinheit 2 angetrieben wird, wobei sich die über die Spindelmutter 55 und deren Gewindeeingriff an der Gewindespindel 46 fixierte Abtriebseinheit 3 mit der Gewindespindel 46 synchron axial mitbewegt. Die lineare Spindelbewegung 67 und die rotative Spindelbewegung 52 können zeitlich nacheinander oder auch gleichzeitig ausgeführt werden, sodass die beiden linearen Abtriebsbewegungen 65, 66 nacheinander oder gleichzeitig stattfinden können. Abhängig davon setzt sich die momentane Arbeitshubbewegung 4 aus nur der ersten linearen Abtriebsbewegung 65 oder nur der zweiten linearen Antriebsbewegung 66 oder aus sich überlagernden ersten und zweiten linearen Abtriebsbewegungen 65, 66 zusammen.
Während sich die Abtriebseinheit 3 bei der ersten linearen Abtriebsbewegung 65 sowohl relativ zur Basiseinheit 2 als auch relativ zur Gewindespindel 46 verlagert, verlagert sie sich bei der zweiten linearen Abtriebsbewegung 66 nur relativ zu der Basiseinheit 2, während sie bezüglich der Gewindespindel 46 axial ortsfest bleibt.
Die elektronische Steuereinrichtung 42 ist insbesondere so ausgebildet, dass sich mit ihr der Spindelantrieb 6 und der Linearantrieb 7 zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung 52 und der linearen Spindelbewegung 67 unabhängig voneinander ansteuern lassen.
Für die Erzeugung der rotativen Spindelbewegung 52 ist die schon angesprochene Drehantriebseinheit 23 zuständig. Sie ist mit einem Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 antriebsmäßig verbunden, der drehfest mit der Gewindespindel 46 gekoppelt ist. Bevorzugt ist der Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 drehmomentübertragend an der Linearantriebseinheit 27 angebracht, die ihrerseits mit der Gewindespindel 46 drehfest verbunden ist, sodass das rotative Antreiben der Gewindespindel 46 über die Linearantriebseinheit 27 erfolgt. Im Vergleich zu einer ebenfalls möglichen Bauweise, bei der der Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 direkt an der Gewindespindel 46 angebracht ist, lassen sich auf diese Weise besonders kompakte Abmessungen realisieren.
Beispielhaft ist die Kolbenstange 34 mit dem im Bereich des vorderen Abschlussdeckels 25 aus dem Linearantriebsgehäuse 16 herausragenden vorderen Endabschnitt 72 des vorderen Kolbenstangenabschnittes 34a an der Gewindespindel 46 befestigt. Die Gewindespindel 46 hat zweckmäßigerweise eine dem Linearantriebsgehäuse 16 axial vorgelagerte Wand, die zur besseren Unterscheidung als Antriebswand 73 bezeichnet wird, an der der vordere Endabschnitt 72 angebracht ist. Die Antriebswand 73 schließt sich vorne in insbesondere einstückiger Weise an den hohlzylindrischen Spindelabschnitt 48 an.
Die Befestigung der Kolbenstange 34 und somit der Linearantriebseinheit 27 an der Antriebswand 73 ist dergestalt ausgebildet, dass sowohl axiale Schub- und Druckkräfte übertragbar sind als auch ein Drehmoment in beiden Richtungen der Umfangsrichtung der Längsachse 47. Für die Drehmomentübertragung können stirnseitig am vorderen Endabschnitt 72 der Kolbenstange 34 mehrere axiale Fortsätze ausgebildet sein, die formschlüssig in komplementäre Vertiefungen der Antriebswand 73 eintauchen.
Exemplarisch ist die drehfest mit der Gewindespindel 46 verbundene Linearantriebseinheit 27 mittels einer elektrischen Drehantriebseinrichtung 74 rotativ antreibbar, um die rotative Spindelbewegung 52 zu erzeugen. Die elektrische Drehantriebseinrichtung 74 greift direkt oder indirekt antriebsmäßig an dem drehfest mit der Linearantriebseinheit 27 verbundenen Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 an und kann in diesen gemäß Doppelpfeil 75 eine Eingangs-Drehbewegung 75 wahlweise im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn einleiten.
Bei der elektrischen Drehantriebseinrichtung 74 handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor 74a, beispielsweise um einen Schrittmotor oder um einen Servomotor.
Die elektrische Drehantriebseinrichtung 74 ist bevorzugt ein Bestandteil der weiter oben erwähnten Drehantriebseinheit 23, die exemplarisch auch noch ein zwischen die Drehantriebseinrichtung 74 und den Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 zwischengeschaltetes Getriebe 76 aufweist. Exemplarisch ist das Getriebe 76 ein Riemengetriebe mit einem Antriebsriemen 77, der um ein an der Drehantriebseinrichtung 74 angebrachtes Eingangsrad 78a und ein drehfest an dem Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 angebrachtes Ausgangsrad 78b herumgeschlungen ist. Der Antriebsriemen 77 ist bevorzugt ein Zahnriemen, wobei es sich bei den beiden Rädern 78a, 78b um Zahnräder handelt. Das Getriebe 76 hat ein Getriebegehäuse 79, das an der Montagefläche 22 an die Basiseinheit 2 angebaut ist und an das seinerseits die elektrische Drehantriebseinrichtung 74 angebaut ist. Bevorzugt erstreckt sich die elektrische Drehantriebseinrichtung 74 längsseits neben der Basiseinheit 2, sodass die Linearantriebsvorrichtung 1 mit kurzer Baulänge realisierbar ist.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Drehantriebseinheit 23 getriebelos und enthält nur die direkt an dem Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 angeflanschte elektrische Drehantriebseinrichtung 74.
Um der Linearantriebseinheit 27 ungeachtet ihrer Verwendung für die Drehmomentübertragung die lineare Antriebsbewegung 28 zu ermöglichen, ist die Linearantriebseinheit 27 zweckmäßigerweise über eine Keilverzahnungseinrichtung 82 mit dem Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 verbunden. Zu der Keilverzahnungseinrichtung 82 gehört eine Außen-Keilverzahnung 83 am Außenumfang eines Keilwellenabschnittes 84 der Linearantriebseinheit 27 sowie eine zu der Außen-Keilverzahnung 83 komplementäres Innen-Keilverzahnung 85 am Innenumfang eines Hohlwellenabschnittes 86 einer den Drehmoment-Einleitungsabschnitt 68 aufweisenden Eingangswelle 87.
Die Eingangswelle 87 erstreckt sich in einem sich rückseitig an den hinteren Abschlussdeckel 26 anschließenden Wellen-Aufnahmeraum 88 des Linearantriebsgehäuses 16, wobei sie koaxial zu der Linearantriebseinheit 27 ausgerichtet ist und wobei die Linearantriebseinheit 27 mit dem Keilwellenabschnitt 84 in den Hohlwellenabschnitt 86 axial eintaucht. Die Eingangswelle 87 ist um ihre zu der Hauptachse 5 parallele Längsachse relativ zur Basiseinheit 2 verdrehbar, gleichzeitig aber axial unbeweglich abgestützt.
Zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung 52 ruft die Drehantriebseinrichtung 74 an der Eingangswelle 87 eine Eingangs-Drehbewegung 75 hervor, die aufgrund des Verzahnungseingriffes der Keilverzahnungseinrichtung 82 eine Rotation der Linearantriebseinheit 27 und somit die rotative Spindelbewegung 52 zur Folge hat.
Die Drehmomentübertragung durch die Keilverzahnungseinrichtung 82 ist unabhängig von der linearen Antriebsbewegung 28 und der momentanen Axialposition der Linearantriebseinheit 27 gewährleistet, weil der Keilwellenabschnitt 84 bei der linearen Antriebsbewegung 28 unter Beibehaltung des Verzahnungseingriffes relativ zu dem Hohlwellenabschnitt 86 axial verschiebbar ist.
Eine bevorzugte Betriebsweise der Linearantriebsvorrichtung 1 beginnt in dem aus 3 ersichtlichen Grundzustand, in dem die Abtriebseinheit 3 eine in die Basiseinheit 2 eingefahrene Hubendposition einnimmt. Diese geht einher mit einer bezüglich der Gewindespindel 46 eingenommenen axial eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung und einer bezüglich der Basiseinheit 2 axial eingefahrenen Spindel-Endstellung.
In einer ersten Betriebsphase wird sodann der Linearantrieb 7 betätigt, sodass die Linearantriebseinheit 27 unter Ausführung ihrer linearen Antriebsbewegung 28 im Bereich der Vorderseite 13 aus dem Linearantriebsgehäuse 16 ausfährt, wobei sie die Gewindespindel 46 mitnimmt, sodass selbige eine lineare Spindelbewegung 67 ausführt. Da die Gewindespindel 46 während dieser in 4 illustrierten ersten Betriebsphase nicht drehangetrieben ist, behält die Abtriebseinheit 3 ihre bezüglich der Gewindespindel 46 eingenommene axial eingefahrene Abtriebseinheit-Endstellung bei und bewegt sich lediglich unter Ausführung der zweiten linearen Abtriebsbewegung 66 gemeinsam mit der Gewindespindel 46. Insgesamt führt die Abtriebseinheit 3 in der ersten Betriebsphase somit eine Arbeitshubbewegung 4 aus, die aus der zweiten linearen Abtriebsbewegung 66 besteht. Beide Linearbewegungen 4, 66 enden, wenn die Linearantriebseinheit 27 die aus 4 ersichtliche ausgefahrene Hubendlage erreicht hat, die beispielsweise dadurch definiert ist, dass die Linearantriebseinheit 27 mit dem Antriebskolben 31 an dem vorderen Abschlussdeckel 25 zur Anlage gelangt. Die eingefahrene Hubendlage der Linearantriebseinheit 27 ist beispielsweise durch die Anlage des Antriebskolbens 31 an dem hinteren Abschlussdeckel 26 definiert.
Wenn die Linearantriebseinheit 27 die ausgefahrene Hubendlage gemäß 4 einnimmt, hat sich die Gewindespindel 46 aus der im Grundzustand gemäß 3 vorliegenden, axial eingefahrenen Spindel-Endstellung relativ zur Basiseinheit 2 in Richtung zur Vorderseite 13 in eine ausgefahrene Spindel-Endstellung bewegt. Zum Ende der ersten Betriebsphase befindet sich die Abtriebseinheit 3 bezogen auf die Basiseinheit 2 in einer aus 4 ersichtlichen Hubzwischenposition.
An die erste Betriebsphase gemäß 4 schließt sich eine zweite Betriebsphase an, die in der aus 5 ersichtlichen Konfiguration abgeschlossen ist. Die zweite Betriebsphase findet statt, während die Gewindespindel 46 ihre schon zum Ende der ersten Betriebsphase vorliegende ausgefahrene Spindel-Endstellung beibehält.
Während der zweiten Betriebsphase wird die Gewindespindel 46 durch die elektrische Drehantriebseinrichtung 74 über die mitrotierende Linearantriebseinheit 27 zu der rotativen Spindelbewegung 52 angetrieben. Dies führt dazu, dass sich die mit der Gewindespindel 46 in Gewindeeingriff stehende, bezüglich der Basiseinheit 2 verdrehgesicherte Spindelmutter 55 unter Ausführung eines Schraubvorganges entlang der rotierenden Gewindespindel 46 axial in Richtung zu der Vorderseite 13 verlagert. Da die Spindelmutter 55 ein Bestandteil der Abtriebseinheit 3 ist, führt die gesamte Abtriebseinheit 3 die vorgenannte Linearbewegung aus, bei der es sich um die weiter oben erläuterte erste lineare Abtriebsbewegung 65 handelt. Die Abtriebseinheit 3 bewegt sich dabei aus der bezüglich der Gewindespindel 46 eingenommenen, axial eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung gemäß 4 in eine bezüglich der Gewindespindel 46 axial ausgefahrene Abtriebseinheit-Endstellung gemäß 5. Bezogen auf die Basiseinheit 2 bedeutet dies, dass sich die Abtriebseinheit 3 im Rahmen ihrer sich fortsetzenden Arbeitshubbewegung 4 aus der Hubzwischenposition gemäß 4 in die aus 5 ersichtliche ausgefahrene Hubendposition bewegt.
Die geschilderte Betriebsweise ermöglicht es, die Befestigungsschnittstelle 12 beziehungsweise ein daran fixiertes Objekt 8 mittels des fluidbetätigten Linearantriebes 7 mit hoher Geschwindigkeit aus der eingefahrenen Hubendposition in die Hubzwischenposition zu verlagern und anschließend mittels des elektrischen Spindelantriebes 6 mit hoher Präzision aus der Hubzwischenposition in die ausgefahrene Hubendposition zu bewegen.
Die bezüglich der Basiseinheit 2 eingenommene ausgefahrene Hubendposition der Abtriebseinheit 3 ist variabel einstellbar, indem die Abtriebseinheit 3 durch die erste lineare Abtriebsbewegung 65 mehr oder weniger weit relativ zu der Gewindespindel 46 axial verlagert wird. Dies lässt sich sehr einfach über die Anzahl der hervorgerufenen Spindeldrehungen beeinflussen.
Selbstverständlich kann die zweite Betriebsphase auch vor der ersten Betriebsphase stattfinden oder es können beide Betriebsphasen zeitlich überlagert ausgeführt werden.
Das Zurückbewegen der Abtriebseinheit 3 aus der ausgefahrenen Hubendposition in die eingefahrene Hubendposition erfolgt analog zum Ausfahren, allerdings mit umgekehrter Bewegungsrichtung bei der rotativen und linearen Spindelbewegung 52, 67.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Linearantriebsvorrichtung, die aus der Zeichnung ersichtlich ist, enthält die Linearantriebsvorrichtung 1 des Weiteren eine Verriegelungseinrichtung 89, durch die die Gewindespindel 46 in der aus 4 und 5 ersichtlichen ausgefahrenen Spindel-Endstellung bezüglich der Basiseinheit 2 in lösbarer Weise axial unverschiebbar verriegelbar ist. Trotz dieser Verriegelung bleibt die Verdrehbarkeit der Gewindespindel 46 zur bedarfsgemäßen Ausführung der rotativen Spindelbewegung 52 erhalten. Auf diese Weise besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die in der ausgefahrenen Spindel-Endstellung vorliegende axiale Relativposition zwischen der Gewindespindel 46 und der Basiseinheit 2 unabhängig von der Druckbeaufschlagung der Linearantriebseinheit 27 formschlüssig zu blockieren. Auf die Gewindespindel 46 der Abtriebseinheit 3 einwirkende axiale Reaktionskräfte werden somit unter Umgehung der Linearantriebseinheit 27 direkt in die Basiseinheit 2 eingeleitet. Dadurch wird der Linearantrieb 7 entlastet, was seine Lebensdauer begünstigt.
Die Verriegelungseinrichtung 89 kann so ausgeführt sein, dass sie mittels der elektronischen Steuereinrichtung 42 hinsichtlich ihres Betriebszustandes steuerbar ist. Bevorzugt wird allerdings ein Aufbau, bei dem entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel die bezüglich der Basiseinheit 2 erfolgende Verriegelung und Entriegelung der Gewindespindel rein mechanisch abhängig von der Axialposition der Abtriebseinheit 3 erfolgt, die die Abtriebseinheit 3 bei der von dem Spindelantrieb 6 hervorgerufenen ersten linearen Abtriebsbewegung relativ zur Gewindespindel 46 einnimmt. Insbesondere wird eine Verriegelung bewirkt, wenn die Abtriebseinheit 3 sich durch die zweite lineare Abtriebsbewegung 66 aus der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung herausbewegt, wobei eine neuerliche Entriegelung erfolgt, wenn die Abtriebseinheit 3 mit umgekehrter Bewegungsrichtung im Rahmen einer zweiten linearen Abtriebsbewegung 66 wieder in die eingefahrene Abtriebseinheit-Endstellung zurückkehrt.
Eine die vorstehend geschilderte Funktionalität aufweisende Verriegelungseinrichtung 89 ist bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel in einer besonders vorteilhaften Form umgesetzt, die nachstehend näher erläutert wird.
Die Verriegelungseinrichtung 89 hat eine an der als Hohlspindel ausgebildeten Gewindespindel 46 angeordnete Verriegelungseinheit 92. Diese Verriegelungseinheit 92 macht sowohl die rotative Spindelbewegung 52 als auch die lineare Spindelbewegung 66 mit. Sie befindet sich bevorzugt an einem der Rückseite 14 zugewandten, rohrförmigen hinteren axialen Endabschnitt der Gewindespindel 46, der im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als Verriegelungsabschnitt 93 der Gewindespindel 46 bezeichnet wird. Das Spindelgewinde 54 endet bevorzugt axial vor dem Verriegelungsabschnitt 93, sodass der Verriegelungsabschnitt 93 außengewindelos ausgebildet ist.
Die Wandung der Gewindespindel 46 ist im Bereich des Verriegelungsabschnittes 93 von einer Vielzahl von Wanddurchbrechungen 94 radial durchsetzt, die in der Umfangsrichtung 61 um die Längsachse 47 der Gewindespindel 46 herum verteilt sind. Bevorzugt liegt eine gleichmäßige Umfangsverteilung der Wanddurchbrechungen 94 vor. Sämtliche Wanddurchbrechungen 94 liegen in einer gemeinsamen, als Verriegelungsebene 95 bezeichneten Ebene, die sich rechtwinkelig zu der Längsachse 47 erstreckt.
In jeder Wanddurchbrechung 94 ist ein bevorzugt kugelförmig ausgebildetes Verriegelungselement 96 angeordnet, sodass die Verriegelungseinheit 92 eine Vielzahl von Verriegelungselementen 96 hat, die ringförmig um das Linearantriebsgehäuse 16, genauer gesagt um dessen Gehäuserohr 17 herum verteilt angeordnet sind.
Die Verriegelungselemente 96 und die Wanddurchbrechungen 94 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Verriegelungselemente 96 relativ zu dem Verriegelungsabschnitt 93 individuelle Arbeitsbewegungen 97 in bezüglich der Längsachse 47 radialer Richtung ausführen können, ansonsten aber durch den Verriegelungsabschnitt 93 abgestützt sind. Die Verriegelungselemente 96 können sich also insbesondere weder in der Hauptachsrichtung 5a noch in der Umfangsrichtung 61 relativ zur Gewindespindel 46 bewegen.
Die Wanddurchbrechungen 94 sind so konturiert, dass die Verriegelungselemente 96 nicht nach radial außen aus den Wanddurchbrechungen 94 entweichen oder herausfallen können. Hierzu haben die Wanddurchbrechungen 94 zweckmäßigerweise einen sich nach radial außen hin verringernden Querschnitt.
Zu der Verriegelungseinrichtung 89 gehört eine am radialen Außenumfang des Linearantriebsgehäuses 16 ausgebildete ringförmige Verriegelungsnut 98. Bevorzugt und exemplarisch ist die Verriegelungsnut 98 koaxial radial außen im Gehäuserohr 17 des Linearantriebsgehäuses 16 ausgebildet. Die nach radial außen hin offene Verriegelungsnut 98 befindet sich in dem Gehäuserohr 17 in einer Axialposition, die auch die Verriegelungselemente 96 einnehmen, wenn sich die Gewindespindel 46 in ihrer aus den 4 und 5 ersichtlichen Spindel-Endstellung befindet.
In allen anderen Axialpositionen der Gewindespindel 46 befinden sich die Verriegelungselemente 96 in einem sich zwischen der Verriegelungsnut 98 und dem hinteren Gehäuseflansch 18 erstreckenden hinteren Längenabschnitt 99 des Gehäuserohrs 17. Wenn sich die Gewindespindel 46 zwischen der axial eingefahrenen Spindel-Endstellung und der axial ausgefahrenen Spindel-Endstellung bewegt, können die Verriegelungselemente 96 auf der Außenumfangsfläche des hinteren Längenabschnittes 99 des Gehäuserohrs 17 entlanglaufen.
Die Verriegelungseinheit 92 hat einen axial verschiebbar koaxial auf dem Verriegelungsabschnitt 93 der Gewindespindel 46 angeordneten Auslösering 102. Der Auslösering 102 befindet sich auf der dem Spindelgewinde 54 axial abgewandten Seite der Verriegelungselemente 96.
Der von dem Auslösering 102 umrahmte Ringquerschnitt erweitert sich zu einer der Abtriebseinheit 3 zugewandten vorderen Stirnfläche 103 des Auslöserings 102 hin. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen sich konisch erweiternden Innenumfangsabschnitt, der von einer nach radial innen weisenden konischen Betätigungsfläche 104 begrenzt ist.
Der Auslösering 102 ist auf dem Verriegelungsabschnitt 93 axial verschiebbar angeordnet. Dabei ist er im Rahmen einer gleich wie die Hauptachsrichtung 5a orientierten, durch einen Doppelpfeil angedeuteten Betätigungsbewegung 105 zwischen einer in den 3 und 4 ersichtlichen inaktiven Stellung und einer aus 5 ersichtlichen aktiven Stellung bewegbar.
Der Auslösering 102 kann die aktive Stellung gemäß 5 nur einnehmen, wenn die Gewindespindel 46 die ausgefahrene Spindel-Endstellung einnimmt, sodass die Verriegelungselemente 96 auf gleicher axialer Höhe mit der Verriegelungsnut 96 liegen. In der aktiven Stellung nimmt der Auslösering 102 eine mit der Betätigungsfläche 104 voraus über die Verriegelungselemente 96 gefahrene Position ein, in der die Verriegelungselemente 96 von der Innenumfangsfläche des Auslöserings 102 beaufschlagt und unter Ausführung der Arbeitsbewegung 97 in die Verriegelungsnut 98 hineingedrückt sind. Der Auslösering 102 verhindert dabei ein radiales Entweichen der Verriegelungselemente 96 aus der Verriegelungsnut 98. Somit ist die Gewindespindel 46 in der ausgefahrenen Spindel-Endstellung bezüglich des Gehäuserohrs 17 und somit der Basiseinheit 2 in der Hauptachsrichtung 5a unbewegbar formschlüssig verriegelt.
In der inaktiven Stellung ist der Auslösering 102 von den Verriegelungselementen 96 zumindest so weit axial zur Rückseite 14 hin abgerückt, dass die Verriegelungselemente 96 unter Ausführung der Arbeitsbewegung 97 sich zumindest so weit radial nach außen bewegen können, dass sie nicht mehr in die Verriegelungsnut 98 eingreifen. Mit anderen Worten ist den Verriegelungselementen 96 in der inaktiven Stellung des Auslöseringes 102 ein radiales Entweichen aus der Verriegelungsnut 98 ermöglicht.
Der Auslösering 102 ist federnd in die aktive Stellung vorgespannt. Hierzu enthält die Verriegelungseinheit 92 beispielhaft eine mechanische Federeinrichtung 106, die den Auslösering 102 ständig mit einer axialen Drückkraft beaufschlagt. Die Federeinrichtung 106 sitzt exemplarisch axial zwischen dem Auslösering 102 und einem ebenfalls auf dem Verriegelungsabschnitt 93 angeordneten, diesbezüglich allerdings axial unbeweglich fixierten Abstützring 107. Der Abstützring 107 sitzt auf der der Abtriebseinheit 3 axial entgegengesetzten Seite des Auslöserings 102. Die Federeinrichtung 106 ist exemplarisch eine zu der Längsachse 47 koaxial angeordnete Schraubendruckfeder.
Anstelle einer Federeinrichtung 106 kann beispielsweise auch eine abstoßend wirksame Permanentmagnetanordnung vorgesehen sein, die den Auslösering 102 ständig in Richtung der inaktiven Stellung drückt und die bevorzugt teils im Auslösering 102 und teils im Abstützring 107 angeordnet ist.
Die Abtriebseinheit 3 hat an ihrem der Verriegelungseinheit 92 zugewandten axialen Endbereich einen bevorzugt ringförmig gestalteten Betätigungsabschnitt 108. Der Betätigungsabschnitt 108 ist zweckmäßigerweise koaxial zu dem Auslösering 102 angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei dem Betätigungsabschnitt 108 um einen integralen Fortsatz der Spindelmutter 55.
Der Betätigungsabschnitt 108 ist so ausgebildet, dass er in der axial eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung so auf den Auslösering 102 drückt, dass selbiger in seiner inaktiven Stellung gehalten ist. Solange dies der Fall ist, kann die Gewindespindel 46 ungehindert die lineare Spindelbewegung 67 ausführen, mit der die zweite lineare Abtriebsbewegung 66 der Abtriebseinheit 3 einhergeht.
Wenn sich allerdings die Abtriebseinheit 3 aufgrund der rotativen Spindelbewegung 52 aus der eingefahrenen Spindel-Endstellung heraus und in Richtung der ausgefahrenen Spindel-Endstellung bewegt, entfernt sich der Betätigungsabschnitt 108 vom Auslösering 102, sodass sich selbiger in die aktive Stellung verlagern kann, in der er die Gewindespindel 46 bezüglich der Basiseinheit 2 axial unbeweglich verriegelt.
Da es sich bei der Verriegelungsnut 98 um eine Ringnut handelt, kann die Gewindespindel 46 auch im durch die Verriegelungseinrichtung 89 verriegelten Zustand die rotative Spindelbewegung 52 ausführen, wobei dann die Verriegelungselemente 96 in der Verriegelungsnut 98 um das Gehäuserohr 17 umlaufen.
Wenn die Abtriebseinheit 3 mittels des Linearantriebes 7 in die aus 4 ersichtliche Hubzwischenposition bewegt ist, nimmt der Auslösering 102 noch die inaktive Stellung ein, sodass die Verriegelungselemente 96 ungehindert ihre radiale Arbeitsbewegung 97 ausführen können und sich dabei beliebig positionieren können. Die Verriegelung ist dann noch nicht aktiv, sodass bei einer anschließenden einfahrenden Betätigung der Linearantriebseinheit 27 die Abtriebseinheit 3 ungehindert in ihre eingefahrene Hubendposition verlagerbar ist.
Wenn allerdings die Abtriebseinheit 3 durch rotative Betätigung der Gewindespindel 46 aus der Hubzwischenposition in Richtung der ausgefahrenen Hubendposition bewegt wird, gibt der Betätigungsabschnitt 108 den Auslösering 102 frei, sodass selbiger die Verriegelungselemente 96 überfahren und in die Verriegelungsnut 98 hineindrücken kann.
Zweckmäßigerweise ist die Gewindespindel 46 im Bereich ihres Außenumfanges mit axialem Abstand zu den Verriegelungselementen 96 mit einem ringförmigen Anschlagabschnitt 109 versehen, der als Hubbegrenzung für die Betätigungsbewegung 105 fungiert und den Auslösering 102 stoppt, wenn selbiger die aktive Stellung erreicht hat. Bei dem Anschlagabschnitt 109 handelt es sich vorzugsweise um einen bezüglich der Gewindespindel 46 separaten Anschlagring.
Der Anschlagabschnitt 109 kann zweckmäßigerweise auch mit der Abtriebseinheit 3 kooperieren, um selbige zu stoppen, wenn sie ausgehend von der ausgefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung in die eingefahrene Abtriebseinheit-Endstellung zurückkehrt.
Die schräge Betätigungsfläche 104 begünstigt das sich über die Verriegelungselemente 96 Hinwegbewegen des Auslöserings 102. Der Anschlagabschnitt 109 ist zweckmäßigerweise so platziert, dass die Verriegelungselemente 96 in der aktiven Stellung des Auslöserings 102 von einem zylindrischen Abschnitt der Innenumfangsfläche 101 des Auslöserings 102 radial außen überlagert sind.
Während der gesamten Arbeitshubbewegung der Abtriebseinheit 3 befindet und bewegt sich die Verriegelungseinheit 92 innerhalb des Gehäuse-Ringraumes 44.
Zumindest in der inaktiven Stellung des Auslöserings 102 ist die Federeinrichtung 106 so komprimiert, dass sie eine federnde Stellkraft auf den Auslösering 102 in der Richtung der aktiven Stellung ausführt. Daher wird der Auslösering 102 durch die Federeinrichtung 106 in die aktive Stellung verschoben, sobald er von dem Betätigungsabschnitt 108 der Abtriebseinheit 3 zur Ausführung der Betätigungsbewegung 105 freigegeben ist. Die schräge Betätigungsfläche 104 begünstigt das sich über die Verriegelungselemente 96 Hinwegbewegen des Auslöserings 102. Der Anschlagabschnitt 109 ist zweckmäßigerweise so platziert, dass die Verriegelungselemente 96 in der aktiven Stellung des Auslöserings 102 von einem zylindrischen Abschnitt der Innenumfangsfläche 101 des Auslöserings 102 radial außen überlagert sind.
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Zitierte Patentliteratur

EP 0936926 A2 [0002]
DE 102019202898 A1 [0003]

Claims

Linearantriebsvorrichtung, mit einem Spindelantrieb (6), der ein Spindelantriebsgehäuse (15), eine relativ zu dem Spindelantriebsgehäuse (15) entlang einer sich in einer Hauptachsrichtung (5a) erstreckenden Hauptachse (5) linear verschiebbare und bezüglich des Spindelantriebsgehäuses (15) verdrehgesicherte Abtriebseinheit (3), eine als Bestandteil der Abtriebseinheit (3) ausgebildete Spindelmutter (55) und eine mit der Spindelmutter (55) in Gewindeeingriff stehende Gewindespindel (46) aufweist, wobei die Gewindespindel (46) mittels einer elektrischen Drehantriebseinrichtung (74) zu einer rotativen Spindelbewegung (52) um ihre zu der Hauptachse (5) parallele Längsachse (47) antreibbar ist, wobei aus dieser rotativen Spindelbewegung (52) aufgrund des Gewindeeingriffes mit der Spindelmutter (55) eine in der Hauptachsrichtung (5a) orientierte erste lineare Abtriebsbewegung (65) der Abtriebseinheit (3) resultiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearantriebsvorrichtung (1) zusätzlich zu dem Spindelantrieb (6) einen fluidbetätigten Linearantrieb (7) aufweist, der ein mit dem Spindelantriebsgehäuse (15) zu einer Basiseinheit (2) zusammengefasstes Linearantriebsgehäuse (16) und eine durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung relativ zu dem Linearantriebsgehäuse (16) zu einer linearen Antriebsbewegung (28) in der Hauptachsrichtung (5a) antreibbare Linearantriebseinheit (27) aufweist, wobei die Linearantriebseinheit (27) an der Gewindespindel (46) angreift, sodass die Gewindespindel (46) durch die Linearantriebseinheit (27) zu einer linearen Spindelbewegung (67) relativ zu der Basiseinheit (2) antreibbar ist, aus der eine in der Hauptachsrichtung (5a) orientierte zweite lineare Abtriebsbewegung (66) der über die Spindelmutter (55) mit der Gewindespindel (46) gekoppelten Abtriebseinheit (3) resultiert.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinrichtung (42) aufweist, durch die der Spindelantrieb (6) und der Linearantrieb (7) zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung (52) und der linearen Spindelbewegung (67) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung (52) der Gewindespindel (46) mit einer an der Basiseinheit (2) angeordneten elektrischen Drehantriebseinrichtung (74) ausgestattet ist, die zweckmäßigerweise einen über ein Getriebe (76) antriebsmäßig mit der Gewindespindel (46) gekoppelten Elektromotor (74a) enthält.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearantriebseinheit (27) des Linearantriebes (7) einen in dem Linearantriebsgehäuse (16) angeordneten und zwei zum Hervorrufen der linearen Antriebsbewegung (28) gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbare Antriebskammern (32, 33) voneinander abteilenden Antriebskolben (31) sowie eine mit dem Antriebskolben (31) verbundene, an der Gewindespindel (46) befestigte Kolbenstange (34) aufweist.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (46) drehfest an der Linearantriebseinheit (27) befestigt ist und die Linearantriebseinheit (27) zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung (52) der Gewindespindel (46) mittels der elektrischen Drehantriebseinrichtung (74) rotativ antreibbar ausgebildet ist.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearantriebseinheit (27) über eine Keilverzahnungseinrichtung (82) drehfest und in der Hauptachsrichtung (5a) axial verschiebbar mit einer bezüglich der Basiseinheit (2) drehbar und zugleich axial unbeweglich gelagerten Eingangswelle (87) gekoppelt ist, wobei die Eingangswelle (87) zur Erzeugung der rotativen Spindelbewegung (52) der Gewindespindel (46) mit der elektrischen Drehantriebseinrichtung (74) gekoppelt ist.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilverzahnungseinrichtung (82) eine am Außenumfang eines Keilwellenabschnittes (84) der Linearantriebseinheit (27) ausgebildete Außen-Keilverzahnung (83) aufweist, wobei die Eingangswelle (87) einen Hohlwellenabschnitt (86) aufweist, in den der Keilwellenabschnitt (84) der Linearantriebseinheit (27) axial verschiebbar eintaucht und an dessen Innenumfang eine mit der Außen-Keilverzahnung (83) des Keilwellenabschnittes (84) in Eingriff stehende komplementäre Innen-Keilverzahnung (85) der Keilverzahnungseinrichtung (82) ausgebildet ist.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (46) als Hohlspindel ausgebildet ist, wobei sie an ihrem radialen Außenumfang ein mit einem Spindelmuttergewinde (56) der Spindelmutter (55) der Abtriebseinheit (3) in Eingriff stehendes Spindelgewinde (54) aufweist und das Linearantriebsgehäuse (16) in diesbezüglich drehbarer und axial verschiebbarer Weise zumindest bereichsweise koaxial umschließt.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (46) eine dem Linearantriebsgehäuse (16) axial vorgelagerte Antriebswand (73) aufweist, an der die Linearantriebseinheit (27) des Linearantriebes (7) zur Ermöglichung einer axialen und zweckmäßigerweise auch einer rotativen Kraftübertragung befestigt ist.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (3) zumindest partiell rohrförmig ausgebildet ist und die Gewindespindel (46) zumindest bereichsweise koaxial umschließt.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelantriebsgehäuse (15) zumindest partiell rohrförmig ausgebildet ist und zumindest einen Längenabschnitt sowohl der Abtriebseinheit (3) als auch der Gewindespindel (46) koaxial umschließt.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 11 in Verbindung mit den Ansprüchen 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelantriebsgehäuse (15), die Abtriebseinheit (3), die als Hohlspindel ausgebildete Gewindespindel (46) und das Linearantriebsgehäuse (16) sich axial überlappend und einander koaxial umschließend angeordnet sind.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das die Abtriebseinheit (3) zur Verdrehsicherung bezüglich des Spindelantriebsgehäuses (15) an ihrem radialen Außenumfang mehrere in der Umfangsrichtung (61) um die Hauptachse (5) herum verteilt angeordnete, sich in der Hauptachsrichtung (5a) erstreckende Verdrehsicherungsrippen (63) aufweist, die linear gleitverschieblich in komplementäre Verdrehsicherungsnuten (64) eingreifen, die am Innenumfang eines die Abtriebseinheit (3) umschließenden rohrförmigen Längenabschnittes (43) des Spindelantriebsgehäuses (15) ausgebildet sind, wobei die Verdrehsicherungsrippen (63) zweckmäßigerweise nur an der Spindelmutter (55) ausgebildet sind.
Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (46) zum Hervorrufen der zweiten linearen Abtriebsbewegung (66) der Abtriebseinheit (3) durch die von dem fluidbetätigten Linearantrieb (7) erzeugbare lineare Spindelbewegung (67) relativ zu der Basiseinheit (2) zwischen einer axial eingefahrenen Spindel-Endstellung und einer axial aus-gefahrenen Spindel-Endstellung verschiebbar ist, wobei die Linearantriebsvorrichtung (1) eine Verriegelungseinrichtung (89) aufweist, durch die die Gewindespindel (46) in der ausgefahrenen Spindel-Endstellung unter Beibehaltung ihrer die rotative Spindelbewegung (52) ermöglichenden Verdrehbarkeit bezüglich der Basiseinheit (2) axial unverschiebbar lösbar verriegelbar ist.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich der Basiseinheit (2) erfolgende Verriegelung und Entriegelung der Gewindespindel (46) abhängig von der bei der von dem Spindelantrieb (6) erzeugbaren ersten linearen Abtriebsbewegung (65) relativ zur Gewindespindel (46) einnehmbaren Axialposition der Abtriebseinheit (3) durch die Abtriebseinheit (3) hervorrufbar ist.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (3) bei ihrer von dem Spindelantrieb (6) erzeugbaren ersten linearen Abtriebsbewegung (65) zwischen einer bezüglich der Gewindespindel (46) axial eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung und einer bezüglich der Gewindespindel (46) axial ausgefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung verschiebbar ist, wobei die Verriegelung durch das Verlassen der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung und die Entriegelung durch das neuerliche Eintreffen in der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung seitens der Abtriebseinheit (3) hervorrufbar ist.
Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (89) eine an einem radialen Außenumfang des Linearantriebsgehäuses (16) ausgebildete ringförmige Verriegelungsnut (98) aufweist und ferner eine Vielzahl ringförmig um das Linearantriebsgehäuse (16) herum verteilt angeordneter Verriegelungselemente (96) enthält, die bezüglich der Gewindespindel (46) axial unbeweglich abgestützt und zugleich radial beweglich sind und die sich bei der linearen Spindelbewegung (67) zusammen mit der Gewindespindel (46) entlang des Linearantriebsgehäuses (16) bewegen können, wobei sie in der ausgefahrenen Spindel-Endstellung auf gleicher axialer Höhe mit der Verriegelungsnut (98) zu liegen kommen, wobei auf der Gewindespindel (46) ein diesbezüglich axial verschiebbarer Auslösering (102) angeordnet ist, der federnd in eine die Verriegelungselemente (96) nach radial innen drückende aktive Stellung vorgespannt ist, wobei der Auslösering (102) durch die Abtriebseinheit (3) in einer den Verriegelungselementen (96) ein radiales Entweichen aus der Verriegelungsnut (98) ermöglichenden inaktiven Stellung gehalten ist, solange sich die Abtriebseinheit (3) in der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung befindet und wobei der Auslösering (102) bei sich aus der eingefahrenen Abtriebseinheit-Endstellung herausbewegender Abtriebseinheit (3) für eine Axialbewegung freigebbar ist, sodass er durch die federnde Vorspannung in seine aktive Stellung verschiebbar ist.