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Die
Erfindung betrifft einen Linearantrieb, mit einem Gehäuse,
an dem an einer ersten Stirnfläche eine sich in Achsrichtung
einer Hauptachse erstreckende Antriebsstange herausragt, mit der
ein vor die erste Stirnfläche ragender Antriebsschenkel
eines Führungsschlittens antriebsmäßig
gekoppelt ist, der außerdem einen vor eine rechtwinkelig
zu der Hauptachse orientierte erste Seitenfläche des Gehäuses ragenden
Führungsschenkel aufweist, der über Wälzlagermittel
bezüglich des Gehäuses in Achsrichtung der Hauptachse
verschiebbar gelagert ist, indem er mit einem im Querschnitt U-förmigen
Führungsabschnitt einen an der ersten Seitenfläche
des Gehäuses angeordneten Lagerungsvorsprung derart übergreift,
dass die beiden Seitenwände des Führungsabschnittes
zusammen mit dem dazwischen angeordneten Lagerungsvorsprung jeweils
einen Aufnahmeraum begrenzen, in dem sich einerseits am Lagerungsvorsprung
und andererseits an der zugeordneten Seitenwand abstützende
Wälzelemente der Wälzlagermittel aufgenommen sind.
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Ein
aus der
DE 10
2006 023 358 A1 bekannter Linearantrieb dieser Art enthält
ein Gehäuse, in dem ein Antriebskolben angeordnet ist,
der mit einer stirnseitig aus dem Gehäuse herausragenden
Antriebsstange verbunden ist. An einer Seitenfläche des
Gehäuses ist ein bezüglich des Gehäuses
linear verschiebbarer Führungsschlitten gelagert, der mit der
Antriebs stange bewegungsgekoppelt ist. Die Lagerung des Führungsschlittens
erfolgt an einem Führungsschenkel desselben, der einen
U-förmig profilierten einstückigen Führungsabschnitt
aufweist, welcher einen am Gehäuse ausgebildeten länglichen Lagerungsvorsprung übergreift.
Zwischen jeder Seitenwand des U-förmig profilierten Führungsabschnittes
und dem Lagerungsvorsprung ist ein kanalähnlicher Aufnahmeraum
definiert, in dem Wälzlagermittel aufgenommen sind, die über
Wälzelemente verfügen, welche sich sowohl an dem
Lagerungsvorsprung als auch an der Innenfläche der zugeordneten Seitenwand
direkt abstützen. Um bei dem bekannten Linearantrieb das
Lagerspiel der Wälzelemente bedarfsgerecht vorzugeben,
werden die an den Seitenwänden des Führungsabschnittes
angeordneten Lagerflächen in aufwendiger Weise mechanisch
bearbeitet, was hohe Herstellungskosten verursacht.
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Bei
einem aus der
EP 0
868 965 B1 bekannten Linearantrieb stützen sich
zur Lagerung eines Führungsschlittens dienende Wälzelemente
an speziellen Führungsschienen ab, die zum einen am Gehäuse
und zum anderen an der Unterseite des Führungsschlittens
montiert sind. Mit dieser Bauweise ist eine relativ große
Baubreite verbunden, was die Verwirklichung sehr schmal bauender
Linearantriebe beeinträchtigt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb
zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und selbst bei schmaler Bauweise
eine präzise Vorgabe des Lagerspiels der Wälzlagermittel ermöglicht.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs
genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Führungsabschnitt
einen mit dem Antriebsschenkel einstückigen, im Querschnitt
L-förmigen Basiskörper aufweist, dessen erster
L-Schenkel die eine Seitenwand bildet und dessen zweiter L-Schenkel
den La gerungsvorsprung übergreift, und dass die andere
Seitenwand von einem bezüglich des Basiskörpers
separaten Plattenkörper gebildet ist, der durch Befestigungsmittel
am Basiskörper fixiert ist, die zugleich zur Einstellung
der Vorspannung der Wälzelemente die Relativposition zwischen
dem Plattenkörper und dem Basiskörper vorgeben.
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Auf
diese Weise lässt sich das Lagerspiel der Wälzlagermittel
beim Zusammenbau des Linearantriebes unmittelbar durch die zwischen
dem Plattenkörper und dem Basiskörper wirksamen
Befestigungsmaßnahmen realisieren. Je weiter der Plattenkörper
und der Basiskörper durch entsprechende Beaufschlagung
seitens der Befestigungsmittel aneinander angenähert werden,
desto größer ist die auf die in den Aufnahmeräumen
angeordneten Wälzelemente einwirkende Vorspannung, die
von der an dem ersten Basiskörper angeordneten ersten Seitenwand und
der von dem Plattenkörper gebildeten zweiten Seitenwand
des Führungsabschnittes ausgeübt wird. Da eine
schwimmende Anordnung vorliegt, zentriert sich der Führungsabschnitt
bezüglich des Lagerungsvorsprungs jeweils selbsttätig,
so dass ein Verklemmen ausgeschlossen ist. Die unmittelbare Beaufschlagung
der Wälzelemente durch die Seitenwände des Führungsabschnittes
vermeidet die Integration zusätzlicher Führungsschienen
und eröffnet die Möglichkeit zur Realisierung
eines Linearantriebes mit sehr schmaler Bauweise.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Die
Befestigungsmittel bestehen zweckmäßigerweise
aus einer oder mehreren Befestigungsschrauben, mittels der oder
denen der Plattenkörper sehr einfach mit dem Basiskörper
verspannbar ist, um diese beiden Komponenten aneinander zu fixieren
und gleichzeitig die auf die Wälzelemente einwirkende Vor spannung
zu beeinflussen. Beim Zusammenbau des Linearantriebes kann durch
Wahl eines entsprechenden Anzugsmoments eine sehr präzise Einstellung
der Vorspannung und mithin des Lagerspiels durchgeführt
werden. Somit kann man auch bei sehr kleinen Abmessungen eine sehr
feinfühlige Einstellung vornehmen, die eine reibungsarme
und dennoch präzise Linearführung des Führungsschlittens
ermöglicht.
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Es
ist zweckmäßig, die Befestigungsmittel so auszubilden,
dass sie seitens des Basiskörpers an dessen zweitem L-Schenkel
angreifen. Die Befestigungsmittel können sich dabei in
dem oberhalb des Lagerungsvorsprunges liegenden Bereich erstrecken.
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Vorzugsweise
ist der Plattenkörper mit einem mit den Befestigungsmitteln
kooperierenden Befestigungsabschnitt in einer Aussparung des Basiskörpers
versenkt aufgenommen, die sich an der dem ersten L-Schenkel entgegengesetzten
Seite des zweiten L-Schenkels befindet. Dies begünstigt
die schmale Bauweise des Führungsabschnittes. Insbesondere
kann auf diese Weise gewährleistet werden, dass die seitlichen
Außenflächen des Führungsschlittens in
einer gemeinsamen Ebene mit der jeweils zugeordneten seitlichen
Außenfläche des Gehäuses verlaufen.
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Die
Wälzelemente sind insbesondere kugelförmig ausgebildet.
Denkbar wäre allerdings auch eine Ausgestaltung in Form
von Rollen.
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Bei
dem mit den Wälzelementen kooperierenden Lagerungsvorsprung
des Gehäuses handelt es sich zweckmäßigerweise
um einen einstückigen Gehäusebestandteil. Er kann
auf diese Weise einfach und präzise gefertigt werden.
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Der
Führungsschlitten ist zweckmäßigerweise
L-förmig gestaltet, bestehend aus einem ersten L-Schenkel
in Form des Antriebsschenkels und einem zweiten L-Schenkel in Form
des Führungsschenkels. Der Antriebsschenkel kann an dem
dem Führungsschenkel entgegengesetzten Endbereich einen
axial vom Gehäuse wegragenden Befestigungsvorsprung aufweisen,
an dem Befestigungsmittel vorhanden sind, die eine Befestigung von
zu bewegenden Bauteilen oder von Zusatzkomponenten des Linearantriebes
ermöglichen. Eine solche Zusatzkomponente ist beispielsweise
ein zu positionierendes Werkzeug, beispielsweise ein Greifwerkzeug
und hierbei insbesondere ein Sauggreifer.
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Ungeachtet
der vorstehenden Ausführungen verfügt der Führungsschlitten
zweckmäßigerweise auf jeden Fall über
nach Bedarf platzierte und ausgebildete Befestigungsmittel zur Fixierung
von Bauteilen und/oder Zusatzkomponenten der genannten Art.
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Bestimmte
Anwendungsfälle machen es zweckmäßig,
den Führungsschlitten mit einem Druckmedium zu versorgen.
Ein solcher Anwendungsfall ist beispielsweise die Betätigung
eines an dem Führungsschlitten angeordneten Sauggreifers. Grundsätzlich
besteht hier die Möglichkeit, unmittelbar eine flexible
Fluidleitung an den Führungsschlitten anzuschließen,
die unabhängig vom Gehäuse die Bewegung des Führungsschlittens
mitmacht. Eine andere, besonders zweckmäßige Ausgestaltung
des Linearantriebes ermöglicht eine Fluidversorgung des Führungsschlittens
durch das Gehäuse hindurch. In diesem Fall ist das Gehäuse
von einem Fluidkanal durchsetzt, der an der dem Antriebsschenkel
zugewandten ersten Stirnfläche ausmündet, wobei
am Antriebsschenkel des Führungsschlittens ein mit diesem
bewegungsgekoppelter Rohrkörper vorhanden ist, der gleitverschieblich
und abgedichtet in den Fluidkanal eintaucht. Auf diese Weise kann
ein Druckmedium durch den Fluidkanal und den Innenraum des Rohrkörpers
hindurch in den Führungsschlitten übertragen werden.
Der Rohrkörper taucht ständig in den Fluidkanal
ein, wobei die Eintauchtiefe von der Relativposition zwischen dem
Führungsschlitten und dem Gehäuse abhängt.
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Bei
dem Rohrkörper handelt es sich vorzugsweise um ein Kunststoffelement,
das zur Vermeidung eines zusätzlichen Dichtelementes über
einen einstückig angeformten konzentrischen Dichtwulst
verfügt, der mit der Innenfläche des Fluidkanals
in gleitendem Dichtkontakt steht.
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Der
Linearantrieb kann beispielsweise genutzt werden, um mittels einer
an dem Führungsschlitten angeordneten Zusatzkomponente
in Form eines Sauggreifers empfindliche Bauteile, beispielsweise
Computerchips, zwischen verschiedenen Positionen umzusetzen. Vor
allem in solchen Fällen ist es von Vorteil, wenn der Führungsschlitten
an der Antriebsstange nachgiebig fixiert ist, wobei durch Federmittel
der Grad der Nachgiebigkeit vorgegeben wird. Die Federmittel gewährleisten
im Normalgebrauch eine feste Grundstellung des Führungsschlittens
bezüglich der Antriebsstange, die durch Verformung der
Federmittel nur aufgehoben wird, wenn eine die Federkraft der Federmittel übersteigende Beanspruchung
des Führungsschlittens auftritt.
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Bei
den Federmitteln handelt es sich insbesondere um Druckfedermittel,
insbesondere eine Schraubendruckfeder. Von Vorteil ist es, wenn
die Federmittel koaxial unmittelbar auf der Antriebsstange angeordnet
sind. Die Antriebsstange verhindert auf diese Weise ein unerwünschtes
Ausknicken der Federmittel bei Beaufschlagung derselben.
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Damit
der Führungsschlitten trotz vorhandener Federmittel eine
eingefahrene Stellung einnehmen kann, in der er an der ersten Stirnfläche
des Gehäuses anliegt, ist in dem Gehäuse zweckmäßigerweise
ein die Antriebsstange umschließender ringförmiger
Aufnahmeraum ausgebildet, der zu der ersten Stirnfläche
ausmündet und in den die Federmittel eintauchen können.
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Der
Führungsschlitten kann von einer oder mehreren Querbohrungen
durchsetzt sein, die zum einen eine Gewichtseinsparung bewirken,
die aber bei Bedarf auch zu Befestigungszwecken nutzbar sind.
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Der
Linearantrieb könnte prinzipiell ein elektrischer Linearantrieb
sein. Besonders vorteilhaft ist allerdings eine Ausgestaltung als
fluidbetätigter Linearantrieb, bei dem die Antriebsstange
durch einen im Gehäuse axial bewegbar angeordneten Antriebskolben
angetrieben wird, der mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen
Linearantriebes in einer perspektivischen Seitenansicht,
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2 den
Linearantrieb aus 1 von der entgegengesetzten
Seite her und aus anderem Blickwinkel betrachtet,
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3 eine
Draufsicht des Linearantriebes mit Blickrichtung gemäß Pfeil
III aus 1,
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4 einen
Längsschnitt durch den Linearantrieb gemäß Schnittlinie
IV-IV aus 3, 5 und 6,
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5 eine
Vorderansicht des Linearantriebes mit Blickrichtung gemäß Pfeil
V aus 4 und
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6 einen
Querschnitt durch den Linearantrieb gemäß Schnittlinie
VI-VI aus 4.
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Der
insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Linearantrieb
ist prinzipiell universell einsetzbar, findet seinen Hauptanwendungsbereich
allerdings in der Handhabungstechnik, wo er einsetzbar ist, um Bauteile,
beispielsweise Werkstücke, vorübergehend zu ergreifen
und zwischen unterschiedlichen Positionen umzusetzen. Die weiteren
Ausführungen beziehen sich auf eine solche Anwendung, ohne
dass damit allerdings eine Einschränkung verbunden sein soll.
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Bei
der vorgenannten Anwendung ist der Linearantrieb 1 mit
einer Zusatzkomponente in Form eines Sauggreifers 2 ausgestattet,
der mit Unterdruck beaufschlagbar ist, um ein umzupositionierendes
Bauteil anzusaugen und festzuhalten. Zum Ablegen des Bauteils wird
der Sauggreifer 2 zwecks Aufhebung des zuvor angelegten
Unterdruckes belüftet.
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Der
Sauggreifer 2 ist an einem Führungsschlitten 3 des
Linearantriebes 1 angeordnet, der an einem Gehäuse 4 des
Linearantriebes 1 in Achsrichtung einer gedanklichen Hauptachse 5 linear
verschiebbar gelagert ist. Im Rahmen einer durch einen Doppelpfeil
angedeuteten linearen Arbeitsbewegung 6 kann der Führungsschlitten 3 zwischen
einer in der Zeichnung in durchgezogenen Linien abgebildeten eingefahrenen
Stellung und einer in 4 strichpunktiert angedeuteten
ausgefahrenen Stellung bewegt werden, wobei der Sauggreifer 2 diese
Ar beitsbewegung 6 mitmacht. Es besteht somit die Möglichkeit,
den Führungsschlitten 3 zum Ergreifen eines Bauteils
in eine ausgefahrene Stellung zu verlagern, anschließend
zur Entnahme des Bauteils in die eingefahrene Stellung zu bewegen
und dann wieder – nachdem der Linearantrieb 1 insgesamt
in eine andere Position gebracht wurde – auszufahren, um
das zuvor ergriffene Bauteil wieder abzusetzen.
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Die
Arbeitsbewegung 6 wird bevorzugt durch Fluidkraft, insbesondere
pneumatisch, erzeugt. Für diesen Zweck ist im Innern des
Gehäuses 4 ein Längserstreckung aufweisender
Antriebsraum 7 ausgebildet, in dem ein Antriebskolben 8 unter
Abdichtung linear verschiebbar aufgenommen ist, der den Antriebsraum 7 in
eine beim Ausführungsbeispiel nach vorne hin orientierte
erste Arbeitskammer 12a und eine nach rückwärts
orientierte zweite Arbeitskammer 12b unterteilt. In beide
Arbeitskammern 12a, 12b mündet jeweils
ein eigener Steuerkanal 13a, 13b, der mit einer
Anschlussöffnung 14a, 14b zu einer Außenfläche
des Gehäuses 4 ausmündet und über
den eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung der zugeordneten Arbeitskammer 12a, 12b möglich
ist. Letzteres gestattet die Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung
des Antriebskolbens 8, die dieser auf eine mit ihm bewegungsgekoppelte
Antriebsstange 15 überträgt, welche sich
in Achsrichtung der Hauptachse 5 erstreckt und die an einer
beim Ausführungsbeispiel nach vorne weisenden ersten Stirnfläche 16 des
Gehäuses 4 aus dem Gehäuse 4 herausragt.
Der außerhalb des Gehäuses 4 liegende äußere
Endabschnitt 17 ist an dem Führungsschlitten 3 befestigt,
so dass dieser die Antriebsbewegung von Antriebskolben 8 und
Antriebsstange 15 zur Ausführung der Arbeitsbewegung 6 mitmacht.
In die Steuerkanäle 13a, 13b kann jeweils
ein als Festdrossel fungierender Drosseleinsatz 11 eingesetzt
sein, der den Durchfluss auf ein vorgegebenes Maß begrenzt.
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Der
Antriebsraum 7 ist exemplarisch von einem Längenabschnitt
einer zylindrischen Ausnehmung 18 gebildet, die sich in
dem Gehäuse 4 erstreckt und mit einer Mündungsöffnung 22 zu
der besagten ersten Stirnfläche 16 ausmündet.
Mit axialem Abstand zu der Mündungsöffnung 22 sitzt
innerhalb der zylindrischen Ausnehmung 18 ein beim Ausführungsbeispiel
mehrteiliger hülsenförmiger Abschlussdeckel 23,
der von der Antriebsstange 15 durchsetzt ist. Eine äußere
Dichtung 24 dichtet den Abschlussdeckel 23 gegenüber
der Wandung der zylindrischen Ausnehmung 18 ab, eine innere
Dichtung 25 gegenüber der Antriebsstange 15.
Ein im Gehäuse 4 verankerter, den Abschlussdeckel 23 durchsetzender Querstift 26 hält
den Abschlussdeckel 23 axial an Ort und Stelle.
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Axial
zwischen dem Abschlussdeckel 23 und der Mündungsöffnung 22 erstreckt
sich ein die Antriebsstange 15 koaxial umschließender
ringförmiger Aufnahmeraum 27, der einem noch zu
erläuternden Zweck dient.
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Der
bezüglich des Gehäuses 4 separate Abschlussdeckel 23 begrenzt
die erste Arbeitskammer 12a an der dem Antriebskolben 8 gegenüberliegenden
Seite. Die zweite Arbeitskammer 12b ist axial durch eine
Abschlusswand 28 begrenzt, die zweckmäßigerweise
ein einstückiger Bestandteil des Gehäuses 4 ist.
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Die
beiden Anschlussöffnungen 14a, 14b sind
zweckmäßigerweise an der der ersten Stirnfläche 16 entgegengesetzten,
beim Ausführungsbeispiel rückseitigen zweiten
Stirnfläche 32 des Gehäuses 4 angeordnet.
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Wie
aus der Zeichnung hervorgeht, besitzt das Gehäuse 4 rechtwinkelig
zu der Hauptachse 5 zweckmäßigerweise
einen länglich-rechteckigen Querschnitt. Dementsprechend
hat das Gehäuse 4 insgesamt vier sich jeweils
zwischen der ersten Stirnfläche 16 und der zweiten
Stirnfläche 32 erstreckende Seitenflächen,
von denen eine beim Ausführungsbeispiel nach oben weisende
erste Seitenfläche 33 abgestuft sein kann. Die
erste Seitenfläche 33 ist eine der beiden schmalen
Seitenflächen des Gehäuses 4.
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Der
Führungsschlitten 3 ist vorzugsweise insgesamt
L-förmig gestaltet. Er verfügt über einen als
Antriebsschenkel 34 bezeichneten ersten L-Schenkel und
einen sich rechtwinkelig dazu erstreckenden, als Führungsschenkel 35 bezeichneten zweiten
L-Schenkel. Der Führungsschlitten 3 ist so angeordnet,
dass sein Antriebsschenkel 34 vor die erste Stirnfläche 16 und
sein Führungsschenkel 35 vor die erste Seitenfläche 33 ragt.
Das Gehäuse 4 wird also an diesen Flächen
zumindest teilweise von dem Führungsschlitten 3 umgriffen.
Die von den beiden Schenkeln 34, 35 aufgespannte
Ebene fällt zweckmäßigerweise mit der
die erste Seitenfläche 33 schneidenden und das
Gehäuse 4 querschnittsmittig durchsetzenden Hauptebene 36 des
Gehäuses 4 zusammen.
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Der
Führungsschlitten 3 ist mit der Antriebsstange 15 antriebsmäßig
gekoppelt. Die Kopplung findet zwischen dem Antriebsschenkel 34 und
der Antriebsstange 15 statt. Der Antriebsschenkel 34 hat zweckmäßigerweise
quer zu der Hauptachse 5 ein dahingehendes Querschnittsprofil,
dass er die gesamte erste Stirnfläche 16 des Gehäuses 4 abdeckt. Sein
dem Führungsschenkel 35 entgegengesetzter freier
Endbereich ragt also zweckmäßigerweise bis hin
zu der der ersten Seitenfläche 33 entgegengesetzten
zweiten äußeren Seitenfläche 37 des
Gehäuses 4.
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Der
schon erwähnte Sauggreifer 2 kann prinzipiell
an jeder geeigneten Stelle am Führungsschlitten 3 fixiert
sein. Vorzugsweise ist er jedoch an dem Antriebsschenkel 34 angeord net,
der zu diesem Zweck über geeignete Befestigungsmittel 38 verfügt, die
insbesondere eine lösbare Befestigung des Sauggreifers 2 ermöglichen.
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Exemplarisch
bestehen die Befestigungsmittel 38 aus einer Gewindebohrung,
in die der Sauggreifer 2 eingeschraubt ist. Damit genügend
Einschraubtiefe vorhanden ist, sind die Befestigungsmittel 38 an
einem Befestigungsvorsprung 42 ausgebildet, der an der
dem Gehäuse 4 in Achsrichtung der Hauptachse 5 abgewandten
Außenfläche 43 des Antriebsschenkels 34 angeordnet
ist.
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Insbesondere
im Bereich beider Schenkel 34, 35 ist der Führungsschlitten 3 mit
mehreren ihn quer zu der Hauptebene 36 ganz oder teilweise durchsetzenden
Querbohrungen 44 versehen, die bei Bedarf als Befestigungsmittel
nutzbar sind und die jedenfalls eine Material- und Gewichtseinsparung mit
sich bringen.
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Der
Führungsschlitten 3 ist über seinen Führungsschenkel 35 am
Gehäuse 4 zur Vorgabe der Bewegungsrichtung der
Arbeitsbewegung 6 linear verschiebbar gelagert und zugleich
in der dazu rechtwinkeligen Richtung allseits abgestützt.
Die bei seiner Betätigung auf ihn einwirkenden Querkräfte
oder Drehmomente werden somit unter Umgehung der Antriebsstange 15 in
das Gehäuse 4 eingeleitet und von diesem aufgenommen.
Für die Lagerung und Linearführung zuständig
sind Wälzlagermittel 45, die zwischen dem Führungsschenkel 35 und
dem Gehäuse 4 angeordnet sind.
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Zur
optimalen Unterbringung der Wälzlagermittel 45 ist
ein als Führungsabschnitt 46 bezeichneter Längenabschnitt
des Führungsschenkels 35 U-förmig profiliert.
Man kann den U-förmigen Querschnitt sehr gut der 6 entnehmen,
wobei auch ersichtlich ist, dass die Öffnung des U-Profils
der ersten Seitenfläche 33 zugewandt ist.
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Zweckmäßigerweise
erstreckt sich der U-förmig profilierte Führungsabschnitt 46 über
die gesamte Länge des Führungsschenkels 35,
die bei eingefahrenem Führungsschlitten 3 der
ersten Seitenfläche 33 gegenüberliegt.
Exemplarisch ist dies der Führungsschenkel 35 in
seiner Gesamtheit.
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Der
Führungsschenkel 35 ist allerdings kürzer
als das Gehäuse 4 ausgebildet. Bei eingefahrenem
Führungsschlitten 3 endet er daher mit axialem Abstand
vor der zweiten Stirnfläche 32. Wie schon angedeutet,
ist die erste Seitenfläche 33 beim Ausführungsbeispiel
abgestuft, wobei sich der Führungsschenkel 35 entlang
eines Längenabschnittes des Gehäuses 4 erstreckt,
dessen zwischen den beiden Seitenflächen 33, 37 gemessene
Höhe geringer ist als diejenige eines sich daran axial
anschließenden, zu der zweiten Stirnfläche 32 auslaufenden
Gehäuseendabschnittes 47. Durch diese höhenmäßige
Abstufung bildet die dem Führungsschenkel 35 axial
zugewandte Fläche des Gehäuseendabschnittes 47 eine
Anschlagfläche 48 für ein am stirnseitigen
Endbereich des Führungsschenkels 35 befestigtes
Pufferelement 52. Letzteres bewirkt eine Endlagendämpfung.
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In
demjenigen Längenabschnitt, über den hinweg sich
der Führungsschenkel 35 erstrecken kann, weist
das Gehäuse 4 an der ersten Seitenfläche 33 einen
nach Art einer Leiste oder Rippe ausgebildeten, sich parallel zu
der Hauptachse 5 erstreckenden Lagerungsvorsprung 53 auf.
Er ist schmäler als das Gehäuse 4 und
breitenmittig an diesem platziert. Er ist außerdem schmäler
als der lichte Abstand zwischen den beiden die U-Öffnung
seitlich begrenzenden ersten und zweiten Seitenwänden 54, 55 des im
Querschnitt U-förmig gestalteten Führungsabschnittes 46.
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Der
Lagerungsvorsprung 53 taucht in den U-förmig profilierten
Führungsabschnitt 46 ein, oder anders ausgedrückt,
der Lagerungsvorsprung 53 wird von dem Führungsabschnitt 46 reiterähnlich übergriffen.
Die Länge der Überlappung des Lagerungsvorsprunges 53 und
des Führungsabschnittes 46 in der Achsrichtung
der Hauptachse 5 hängt von der momentanen Relativposition
zwischen dem Führungsschlitten 3 und dem Gehäuse 4 ab.
In der eingefahrenen Stellung ist die axiale Überlappung
maximal, hier befindet sich der Lagerungsvorsprung 53 zweckmäßigerweise über
seine gesamte axiale Länge im Innern des Führungsabschnittes 46.
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Da
der Lagerungsvorsprung 53 schmäler ist als die
lichte Weite der U-Öffnung, ist der Lagerungsvorsprung 53 beidseits
von je einem zwischen ihm und der zugeordneten Seitenwand 54, 55 ausgebildeten
als Aufnahmeraum 56 bezeichneten Zwischenraum flankiert.
In diesen Aufnahmeräumen 56 sind die Wälzlagermittel 45 angeordnet.
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Die
Wälzlagermittel 45 enthalten pro Aufnahmeraum 56 mindestens
eine Wälzlagereinheit 45a, 45b, die sich
aus mehreren in Achsrichtung der Hauptachse 5 aneinandergereihten,
vorzugsweise kugelförmig ausgebildeten Wälzelementen 57 und
einem die Wälzelemente 57 zu einer Baugruppe zusammenfassenden
Wälzelementhalter 58 zusammensetzen. Der Wälzelementhalter 58 ist
insbesondere band- oder streifenförmig ausgebildet und
verfügt über mehrere, jeweils eines der Wälzelemente 57 drehbar
aufnehmende Durchbrechungen.
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Die
Wälzelemente 57 jeder Wälzlagereinheit 45a, 45b stützen
sich zum einen an einer von der Innenfläche der zugeordneten Seitenwand 54, 55 gebildeten äußeren
Lagerfläche 62 ab und zum anderen an einer quer
zu der Hauptebene 36 gegenüberliegenden inneren
Lagerfläche 63, die von der Außenfläche
des Lagerungsvorsprunges 53 gebildet sind. Die äußeren
und inneren Lagerflächen 62, 63 sind
insbesondere nach Art von Längsnuten gestaltet, so dass
der Aufnahmeraum 56 einen kanalartigen Abschnitt definiert,
in dem die Wälzelemente 57 untergebracht sind.
Jede Lagerfläche kann zwei winkelig zueinander angeordnete
Flächenabschnitte aufweisen, an denen die Wälzelemente 57 anliegen, so
dass sich für jedes Wälzelement 57 eine
Vierpunktlagerung ergibt.
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Bei
der Arbeitsbewegung 6 können sich die Wälzelemente 57 an
den inneren und äußeren Lagerflächen 62, 63 abwälzen,
so dass sie axial wandern. Normalerweise bewegen sie sich mit jeweils der
Hälfte des aktuellen Hubes des Führungsschlittens 3.
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Eine
präzise Linearführung des Führungsschlittens 3 ist
unter anderem dadurch gewährleistet, dass der Lagerungsvorsprung 53 ein
einstückiger Bestandteil des Gehäuses 4 ist.
Ein weiterer wesentlicher Faktor für die Führungsgenauigkeit
besteht darin, dass der Führungsschlitten 3 im
Bereich des Führungsabschnittes 46 nicht einstückig,
sondern mehrteilig ausgebildet ist. Er besteht aus einem im Querschnitt
L-förmigen Basiskörper 64 und einem an
dem Basiskörper 64 befestigten separaten Plattenkörper 65.
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Der
eine, erste L-Schenkel 66 des Basiskörpers 64 bildet
die erste Seitenwand 54. Der sich einstückig im
rechten Winkel daran anschließende zweite L-Schenkel 67 übergreift
den Lagerungsvorsprung 53 an der dem Gehäuse 4 entgegengesetzten
Außenseite, wobei seine Breite zweckmäßigerweise
die gesamte Breite des Führungsschenkels 35 einnimmt.
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Der
Plattenkörper 65 bildet die zweite Seitenwand 55.
Er erstreckt sich parallel zu dem ersten L-Schenkel 66 und
ist an die dem ersten L-Schenkel 66 entgegengesetzte Längsseite 68 des
zweiten L-Schenkels 67 angesetzt, wobei sie zweckmäßigerweise
mit einem als Befestigungsabschnitt 72 bezeichneten Randabschnitt
in eine Aussparung 73 des zweiten L-Schenkels 67 eingreift,
die dadurch entstanden ist, dass dessen Längsseite 68 abgestuft
ist.
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Der
Plattenkörper 65 ist durch Befestigungsmittel 74 an
dem Basiskörper 64 fixiert, die beim Ausführungsbeispiel
als Befestigungsschrauben 75 ausgebildet sind. Exemplarisch
sind mehrere, insbesondere zwei Stück solcher Befestigungsschrauben 75 vorhanden,
die mit Abstand in der Achsrichtung der Hauptachse 5 zueinander
angeordnet sind.
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Die
Befestigungsmittel 74 haben jedoch nicht nur den Zweck,
Plattenkörper 65 und Basiskörper 64 miteinander
zu verbinden. Sie dienen auch dazu, die Vorspannung und somit das
Lagerspiel der Wälzelemente 57 einzustellen.
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Erreicht
wird Letzteres dadurch, dass die diversen Komponenten in einer besonderen
Weise aufeinander abgestimmt sind. Grundlegend dabei ist, dass in
einem Neutralzustand, in dem die Wälzelemente 57 sowohl
an den inneren als auch an den äußeren Lagerflächen 62 anliegen,
zwischen dem Befestigungsabschnitt 72 des Plattenkörpers 65 und
der diesem Befestigungsabschnitt 72 rechtwinkelig zu der
Hauptebene 36 gegenüberliegenden Fläche
des zweiten L-Schenkels 67 ein Zwischenraum 76 verbleibt.
Die Spannrichtung, mit der die Befestigungsmittel 74 in
der Lage sind, den Plattenkörper 65 mit dem Basiskörper 64 zu
verspannen, ist auch rechtwinkelig zu der Hauptebene 36 orientiert.
Es besteht nun die Möglichkeit, durch mehr oder weniger
starkes Festziehen der Befestigungs mittel 74 unter Variation der
Breite des Zwischenraumes 76 die Relativposition zwischen
dem Plattenkörper 65 und dem Basiskörper 64 zu
verändern, was sich unmittelbar darauf auswirkt, wie stark
die einerseits von dem ersten L-Schenkel 66 und andererseits
von dem Plattenkörper 65 gebildeten Seitenwände 54, 55 gegen
die Wälzelemente 57 gedrückt werden,
die sich ihrerseits an der Außenflanke des Lagerungsvorsprunges 53 abstützen.
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Sind
die Befestigungsmittel 74 als Befestigungsschrauben 75 ausgebildet,
kann man also durch Wahl eines entsprechenden Anzugsmomentes sehr
leicht die Lagervorspannung nach Bedarf variabel einstellen.
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Die
Einstellung der Vorspannung geschieht üblicherweise nur
einmal beim Zusammenbau des Linearantriebes 1. Sicherungsmaßnahmen
wie beispielsweise Klebstoff können im Anschluss daran verhindern,
dass sich die vorgenommene Einstellung unbeabsichtigt wieder verändert.
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Exemplarisch
sind die Befestigungsschrauben 75 durch den Befestigungsabschnitt 72 hindurchgesteckt,
an dessen Außenfläche sie sich mit dem Schraubenkopf 71 abstützen,
wobei sie mit ihrem Gewindeschaft 70 in eine im zweiten
L-Schenkel 67 ausgebildete Gewindebohrung 77 eingeschraubt sind.
Man verwendet zweckmäßigerweise Senkkopfschrauben,
damit die Befestigungsschrauben 75 nicht über
die Außenfläche des Plattenkörpers 65 überstehen.
Auf diese Weise lässt sich insbesondere auch sehr einfach
erreichen, dass die die Außenflächen der Seitenwände 54, 55 beinhaltenden
seitlichen Außenflächen des Führungsschlittens 3 zumindest
im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit den sich anschließenden
seitlichen Außenflächen des Gehäuses 4 verlaufen.
Daraus resultiert die bevorzugt rechteckige Querschnittsform des
Linea rantriebes 1 auch in denjenigen Bereichen, in denen
sich das Gehäuse 4 und der Führungsschlitten 3 axial überlappen.
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Um
den schon erwähnten Sauggreifer 2 betätigen
zu können, sind beim Ausführungsbeispiel die Befestigungsmittel 38 von
einer Anschlussöffnung 78 gebildet, in die der
Sauggreifer 2 eingesetzt und insbesondere eingeschraubt
ist. Diese Anschlussöffnung 78 kommuniziert mit
dem Hohlraum eines Rohrkörpers 79, der an dem
Antriebsschenkel 34 befestigt ist und sich in Achsrichtung
der Hauptachse 5 in Richtung zum Gehäuse 4 erstreckt,
wobei er in Abhängigkeit von der momentanen Hubposition
des Führungsschlittens 3 mehr oder weniger weit
in einen Fluidkanal 83 eintaucht, der in dem Gehäuse 4 ausgebildet
ist und einenends zu der ersten Stirnfläche 16 ausmündet.
Der entgegengesetzte Endabschnitt des Fluidkanals 83 mündet
mit einer weiteren Anschlussöffnung 84 zu der
zweiten Stirnfläche 32 aus und ermöglicht
mittels dieser weiteren Anschlussöffnung 84 das
oben schon erwähnte Anlegen eines Unterdruckes oder ein
Belüften.
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Auf
diese Weise kann der Sauggreifer 2 durch das Gehäuse 4 hindurch
und unabhängig von der Hubposition des Führungsschlittens 3 angesteuert
werden. In 4 ist gut zu erkennen, dass
der Rohrkörper 79 auch in der strichpunktiert
angedeuteten ausgefahrenen Stellung des Führungsschlittens 3 noch
immer ein Stückweit in den Fluidkanal 83 eintaucht.
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Der
Rohrkörper 79 ist gegenüber der Wandung
des Fluidkanals 83 abgedichtet. Exemplarisch geschieht
dies durch einen einstückig am Außenumfang des
Rohrkörpers 79 ausgebildeten konzentrischen Dichtwulst 85,
der sich besonders gut realisieren lässt, wenn der Rohrkörper 79 aus
einem Kunststoffmaterial besteht.
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Beim
Ausführungsbeispiel sind an der Oberseite des Gehäuseendabschnittes 47 Befestigungsmittel 86 angeordnet,
die nutzbar sind, um das Gehäuse 4 an einer Tragstruktur
zu befestigen. Die zweite Stirnfläche 32 bleibt
dann weiterhin gut zugänglich, um Fluidleitungen an die
Anschlussöffnungen 14a, 14b, 84 anzuschließen.
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Es
besteht allerdings auch die Möglichkeit, die zweite Stirnfläche 32 als
zur Montage des Linearantriebes 1 nutzbare Befestigungsschnittstelle
auszubilden. In diesem Fall erfolgt die Kanalführung der Steuerkanäle 13a, 13b zweckmäßigerweise
in abgewandelter Form derart, dass ihre Anschlussöffnungen 14a, 14b an
der zweiten Seitenfläche 37 liegen. Diese Anordnung
ist in 4 strichpunktiert angedeutet. Die fluidische Ansteuerung
des Sauggreifers 2 erfolgt dann mittels einer die Arbeitsbewegung 6 mitmachenden
Fluidleitung, die direkt am Führungsschlitten 3 angeschlossen
ist. Die weitere Anschlussöffnung 84 befindet
sich in diesem Fall, wie dies strichpunktiert angedeutet ist, direkt
an dem Führungsschlitten 3 und insbesondere an
dessen Antriebsschenkel 34.
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Eine
weitere Besonderheit des Linearantriebes 1 liegt in der
Art und Weise der antriebsmäßigen Kopplung zwischen
Antriebsstange 15 und Führungsschlitten 3.
Diese ist so ausgebildet, dass der Führungsschlitten 3 bei
Auftreten bestimmter Belastungszustände relativ zur Antriebsstange 15 in
deren Längsrichtung federelastisch nachgiebig ist. Im Einzelnen
wird dies durch die nachstehend dargelegten Maßnahmen gewährleistet.
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Die
Antriebsstange 15 durchsetzt mit ihrem äußeren
Endabschnitt 17 eine den Antriebsschenkel 34 durchsetzende,
zur Antriebsstange 15 koaxiale Durchtrittsöffnung 93.
Der Außendurchmesser des Endabschnittes 17 und
der Innendurchmesser der Durchtrittsöffnung 93 sind
so aufeinander abgestimmt, dass der Führungsschlitten 3 und
die Antriebsstange 15 in Richtung der Arbeitsbewegung 6 relativ
zueinander beweglich sind.
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An
dem sich auf der dem Gehäuse 4 entgegengesetzten
Außenseite des Antriebsschenkels 34 befindenden
Abschnitt der Antriebsstange 15 sind Anschlagmittel 89 vorhanden,
die vor die Außenfläche 43 des Antriebsschenkels 43 ragen.
Exemplarisch bestehen sie aus einem aufgeschnappten Sicherungsring.
Wenn der Antriebsschenkel 34 an den Anschlagmitteln 89 anliegt,
nimmt er bezüglich der Antriebsstange 15 eine
Grundstellung ein.
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Zwischen
dem Führungsschlitten 3 und der Antriebsstange 15 wirksame
Federmittel 87 beaufschlagen den Führungsschlitten 3 ständig
in Richtung der Grundstellung und drücken ihn gegen die Anschlagmittel 89.
Die Federmittel 87 sind zweckmäßigerweise
als Druckfedermittel ausgebildet und bestehen beim Ausführungsbeispiel
aus einer Schraubendruckfeder, die in dem zwischen dem Antriebsschenkel 34 und
dem Gehäuse 4 liegenden Längenabschnitt
koaxial auf der Antriebsstange 15 sitzt. Mit ihrem vorderen
Endbereich drücken die Federmittel 87 auf die
Rückseite des Antriebsschenkels 34. Mit ihrem
hinteren Endabschnitt stützen sich die Federmittel 87 an
fest an der Antriebsstange 15 angeordneten Abstützmitteln 90 ab,
die exemplarisch von einem Abstützring gebildet sind, der
vergleichbar einem Sicherungsring in eine Nut am Außenumfang der
Antriebsstange 15 eingeschnappt ist.
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Die
Federmittel 87 sind so ausgelegt, dass sie den Führungsschlitten 3 mit
einer Nennkraft in die Grundstellung vorspannen, die bei normaler
Betriebsweise einen axial spielfreien Zusammenhalt zwischen Führungsschlitten 3 und
An triebsstange 15 gewährleistet. Im Normalfall
sind Führungsschlitten 3 und Antriebsstange 15 während
der Arbeitsbewegung 6 somit wie eine starre Baueinheit
anzusehen. Die Wirkung der Federmittel 87 tritt erst dann
ein, wenn der Führungsschlitten 3 beziehungsweise
der Sauggreifer 2 bei der Ausfahrbewegung auf einen Widerstand
trifft, bevor die Antriebsstange 15 ihre Antriebsbewegung
unterbrochen hat. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Sauggreifer 2 früher
als erwartet an einem zu ergreifenden Bauteil zur Anlage gelangt,
insbesondere bedingt durch Bauteiltoleranzen oder unregelmäßige
Verteilungen der handzuhabenden Bauteile.
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Die
nachgiebigen Federmittel 87 begrenzen in diesem Fall die
vom Führungsschlitten 3 beziehungsweise Sauggreifer 2 auf
das zu ergreifende Bauteil ausgeübte Druckkraft. Wichtig
ist dies bei empfindlichen Bauteilen wie zum Beispiel Computerchips.
In diesem Fall kann man die Federmittel 87 beispielsweise
so auslegen, dass sie eine Federkraft von 1,2–2 N bei 1–2
mm Verformungsweg der Federmittel 87 ausüben.
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Bedingt
durch die Nachgiebigkeit können die Federmittel 87 beim
Aufnehmen eines Bauteils vorübergehend einfedern, um dann
beim Einfahren der Antriebsstange 15 wieder bis in die
Grundstellung auszufahren, die dann bleibt, bis erneut ein Fall
der geschilderten Überlastung auftritt.
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Wenn
der Führungsschlitten 3 sich in die eingefahrene
Stellung bewegt, können die Federmittel 87 in
den ringförmigen Aufnahmeraum 27 eintauchen. Der
Führungsschlitten 3 kann somit problemlos bis
zur Anlage an der ersten Stirnfläche 16 eingefahren
werden.
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Aufgrund
der geschilderten Wälzlagerungsmaßnahmen kann
der Linearantrieb 1 sehr schmal ausgeführt werden.
Es wurden bereits Baubreiten von lediglich 8 mm realisiert. Trotz
dieser geringen Breite lässt sich eine Wälzlagerung
integrieren, die für eine präzise und dennoch
reibungsarme Linearführung verantwortlich ist.
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Das
Gehäuse 4 und der Führungsschlitten 3 bestehen
insbesondere aus Edelstahl.
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Der
oben erwähnte Plattenkörper 65 fungiert als
Spannkörper, der wie der gegenüberliegende erste
L-Schenkel 66 des Basiskörpers 64 zweckmäßigerweise
direkt auf die Wälzelemente 57 einwirkt. Er ist
nach Art eines Deckels seitlich an den Basiskörper 64 angesetzt.
Der Plattenkörper 65 erleichtert auch die Montage
der Wälzlagermittel 45, weil er die Zugänglichkeit
des von dem U-förmig profilierten Führungsschenkel
umgrenzten Innenraumes erleichtert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006023358
A1 [0002]
- - EP 0868965 B1 [0003]