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    • 专利摘要:
    Eswird eine Linearantriebsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die ein relativzu einem Basisteil (2) linear verstellbares Abtriebsteil (3) aufweist,wobei fürden Antrieb des Abtriebsteils (3) eine Antriebseinrichtung (5) undeine zusätzlicheAnschubeinrichtung (26) vorgesehen sind. Die Anschubeinrichtung(26) ermöglichtdie phasenweise Ausübungeiner Anschubkraft auf das Abtriebsteil (3) und enthält zu diesemZweck einen bei Fluidbeaufschlagungen eine Längenkontraktion erfahrenden Kontraktionsantrieb(28), der einenends beispielsweise am Basisteil (2) fixiert istund mit einem anderends angeordneten Koppelelement (42) auf dasbewegliche Abtriebsteil (3) einwirken kann.
    公开号:DE102004017897A1
    申请号:DE102004017897
    申请日:2004-04-13
    公开日:2005-11-10
    发明作者:Nikolaus Eltrop
    申请人:Festo AG and Co KG；
    IPC主号:E05F15-06
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Linearantriebsvorrichtung, mit einem unterAusführungeiner Linearbewegung relativ zu einem Basisteil linear verstellbaren Abtriebsteil,mit einer elektrisch und/oder fluidisch aktivierbaren Antriebseinrichtungzum Hervorrufen der Linearbewegung des Abtriebsteils, und mit einerzusätzlichzu der Antriebseinrichtung vorgesehenen Anschubeinrichtung zur phasenweisenAusübungeiner Anschubkraft auf das Abtriebsteil.
    [0002] Die DE 93 19 513 U1 beschreibteine Linearantriebsvorrichtung dieser Art in Verbindung mit der Betätigung einerSchiebetüre.Die Antriebseinrichtung enthälteine an der als Abtiebsteil fungierenden Schiebtüre angeordnete Zahnstange,mit der ein Zahnrad eines an dem als Basisteil fungierenden Türrahmenbefestigten Elektromotors in Eingriff bringbar ist. Zur Unterstützung derLinearbewegung des Abtriebsteils ist eine Anschubeinrichtung vorgesehen,die eine exzentrisch an dem Zahnrad angeordnete Kreisbogenverzahnungaufweist, die mit einer längseiner schiefen Ebene verlaufenden Geradverzahnung kämmt. ZuBeginn der Linearbewegung wird die gesamte Antriebskraft durch dieAnschubeinrichtung ausgeübt.Im An schluss daran übernimmtdie konventionelle Antriebseinrichtung die Weiterbewegung des Abtriebsteils.
    [0003] Dadie konstruktiven Maßnahmenzur Realisierung der bekannten Anschubeinrichtung relativ aufwendigsind, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, eine Linearantriebsvorrichtungmit einer einfacher ausgebildeten Anschubeinrichtung vorzuschlagen,die in der Lage ist, bei geringem Verschleiß kurzzeitig eine große Anschubkraftzu entwickeln.
    [0004] ZurLösungdieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Anschubeinrichtung mindestenseine Anschubeinheit aufweist, die zur Erzeugung der Anschubkraftmindestens einen Kontraktionsantrieb enthält, der einen sich zwischenzwei Endstückenerstreckenden Kontraktionsschlauch aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagungdes Schlauchinnenraumes eine die Anschubkraft hervorrufende Längenkontraktiondes Kontraktionsantriebes bewirkt, wobei der Kontraktionsantriebeinenends bezüglichdem Abtriebsteil oder dem Basisteil ortsfest fixiert ist und andernendsein lediglich währendder Anschubphase mit dem jeweils anderen Teil antriebsmäßig gekoppeltesKoppelelement aufweist.
    [0005] Derzum Erzeugen der Anschubkraft eingesetzte Kontraktionsantrieb ermöglicht esprinzipbedingt, bei geringem Eigengewicht in kurzer Zeit eine sehrgroßeAnschubkraft zu entwickeln, und zwar ohne Einsatz aufwendiger undin der Regel verschleißanfälliger Übersetzungsmaßnahmen.Soll die Linearbewe schleißanfälliger Übersetzungsmaßnahmen.Soll die Linearbewegung des Abtriebsteils unterstützt werden,geschieht dies durch eine Aktivierung des Kontraktionsantriebes,der sich folglich axial verkürztund sich dabei mit dem Koppelelement – je nach Auslegung am Abtriebsteiloder am Basisteil – abstützt, sodassdas Abtriebsteil währendeiner Teilstrecke der zurückzulegendenBewegungsstrecke angeschoben wird. Man kann die Anordnung so auslegen,dass die Antriebseinrichtung zu Zeiten einer Anschubphase selbstkeine Antriebskraft hervorruft, wie dies bei der in der DE 93 19 513 U1 geschilderten Anwendungder Fall ist. Daneben besteht jedoch auch die vorteilhafte Möglichkeit,die Anschubeinrichtung der Antriebseinrichtung derart wirkungsmäßig parallelzu schalten, dass sich die Anschub- und Antriebskräfte überlagern,sodass praktisch die Antriebseinrichtung in ihrer Wirkung zusätzlich unterstützt wird.
    [0006] Sichfür denEinsatz bei der Linearantriebsvorrichtung eignende Kontraktionsantriebegehen beispielsweise aus der WO 00/61952 A1 oder aus der EP 0 161 750 B1 hervor.
    [0007] VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
    [0008] DieAnschubeinrichtung kann so ausgelegt werden, dass die durch mindestenseine Anschubeinheit hervorrufbare Anschubphase auf eine bestimmteTeilstrecke der gesamten Bewegungs-
    [0009] BeiBedarf könnenmehrere Anschubeinheiten vorgesehen werden, die zeitlich aufeinanderfolgendbei unterschiedlichen Positionen des Abtriebsteils auf das Abtriebsteileinwirken, um dieses zu beschleunigen. Eine solche zeitlich gestaffelteAnschubphase ist vor allem von Vorteil, wenn sich bei der Bewegungdes Abtriebsteils die zu bewegende Masse hubabhängig ändert, weil beispielsweiseeine zusätzlicheLast aufgenommen wird.
    [0010] Eskönnenmehrere Anschubeinheiten vorgesehen sein, deren auf das Abtriebsteilausübbaren Anschubkräfte einanderentgegengesetzt gerichtet sind. Dies ermöglicht eine Kraftunterstützung sowohl beider Hinbewegung als auch bei der Herbewegung des Abtriebsteils.
    [0011] Esbesteht auch die vorteilhafte Möglichkeit, durchein und dieselbe Anschubeinheit bei aufeinanderfolgenden Teilstreckender vom Abtriebsteil zurückzulegendenBewegungsstrecke mehrmals gleichgerichtete Anschubkräfte aufdas Abtriebsteil auszuüben.Hier erfährtdann die Antriebseinheit eine zeitlich aufeinanderfolgende schrittweiseKraftunterstützung.
    [0012] Indiesem Zusammenhang empfiehlt es sich, den mindestens einen Kontraktionsantriebder betreffenden Anschubeinheit einenends ortsfest am zu bewegendenAbtriebsteil zu fixieren und ferner längs der Bewegungsbahn des Abtriebsteilsverteilt mehrere relativ zum Basisteil ortsfeste Widerlager vorzusehen,an denen das andernends am Kontraktionsantrieb vorgese hene Koppelelementnacheinander angreift, um eine sukzessive Schubkraftunterstützung zuerzielen, vergleichbar dem Einsatz eines Tretrollers.
    [0013] Unabhängig vomAnwendungsfall hat der Einsatz eines Kontraktionsantriebes den Vorteil,dass die durch ihn anfänglicherzeugbare großeKraft zum Hervorrufen kraftvoller Beschleunigungen geeignet ist.Das prinzipbedingte Nachlassen der Bewegungsenergie des Kontraktionsantriebeszum Ende seines Kontraktionshubes hin hat zudem den Vorteil, dass einbesonders harmonischer Übergangzu der allein durch die Antriebseinrichtung hervorgerufenen Weiterbewegungmöglichist. Als hilfreich erweist sich dies vor allem bei geregelten elektromotorischenAntriebseinrichtungen. Dort sollte das Gesamtsystem übrigensso ausgelegt werden, dass der durch die Anschubeinrichtung erzeugteHilfsschub nur einen Teil der Beschleunigungskraft ausmacht, damitder Elektromotor nicht der Linearbewegung entgegenarbeiten muss.Bei vertikal gerichteter Linearbewegung ist dies einfach zu realisieren,indem die Anschubeinheit so ausgelegt wird, dass sie lediglich eineKraft in der Höhedes Eigengewichts der zu bewegenden Gesamtlast übernimmt. Die motorische Antriebseinrichtungbringt dann die zum Überwindender Massenträgheitaufzubringende Kraft auf. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrteAuslegung möglich.
    [0014] Beieiner zweckmäßigen Ausgestaltungist eine Abbremseinrichtung vorgesehen, die mindestens eine vergleichbareiner An schubeinheit ausgebildete Abbremseinheit aufweist. Sie kanneingesetzt werden, um das Abtriebsteil zum Ende der Bewegungsstreckesanft abzubremsen und praktisch eine fluidische Endlagendämpfung hervorzurufen.Das Wirkprinzip ist hierbei demjenigen der Anschubeinheit entgegengesetzt,wobei die Verlangsamung der Bewegung dadurch erzielt wird, dassman eine kontrollierte Abfuhr des Fluides aus dem zuvor kontrahiertenKontraktionsantrieb zulässt,beispielsweise durch eine Drosseleinrichtung.
    [0015] Alsbesonders zweckmäßig wirdes angesehen, die Abbremseinheit durch eine entsprechend betriebeneAnschubeinheit zu realisieren, was auf Grund der Doppelfunktioneine erhebliche Einsparung von Komponenten zur Folge hat.
    [0016] DerKontraktionsschlauch des Kontraktionsantriebes enthält zweckmäßigerweiseeinen aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper, undeine zu dem Schlauchkörperaxiale Zugfaseranordnung, wobei letztere vorzugsweise in die Wandungdes Schlauchkörperseingebettet ist.
    [0017] ImFolgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungenerläutert.In dieser zeigen:
    [0018] 1 einebevorzugte erste Bauform der erfindungsgemäßen Linearantriebsvorrichtung,
    [0019] 2 einenAusschnitt einer weiteren möglichenAusführungsformder Linearantriebsvorrichtung, und
    [0020] 3 bis 5 denin 2 strichpunktiert angedeuteten Ausschnitt IIIin vergrößerter Darstellungbei unterschiedlichen Betriebsphasen.
    [0021] Beiallen Ausführungsbeispielenverfügtdie in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 versehene Linearantriebsvorrichtung über einlineare Erstreckung aufweisendes langgestrecktes Basisteil 2,an dem ein insbesondere schlittenartig ausgeführtes Abtriebsteil 3 unterEinsatz gängigerLinearführungsmittellinear verstellbar geführtgelagert ist. Das Abtriebsteil 3 kann somit relativ zudem Basisteil 2 eine durch einen Doppelpfeil kenntlichgemachte hin und her gehende Linearbewegung 4 ausführen.
    [0022] DerErzeugung der Linearbewegung 4 dient eine Antriebseinrichtung 5.Zur Verdeutlichung der universellen Anwendbarkeit der Erfindungzeigt die 1 exemplarisch eine fluidischaktivierbare Antriebseinrichtung 5, während beim Ausführungsbeispielder 2 eine elektrisch aktivierbare Antriebseinrichtung 5 vorgesehenist.
    [0023] BeimAusführungsbeispielder 1 enthält dieAntriebseinrichtung 5 ein von dem Basisteil 2 gebildetesLaufrohr 6, das stirnseitig durch Abschlussdeckel 7 dichtverschlossen ist und überan den Abschlussdeckeln 7 angebrachte Befestigungselemente 8 aneiner Haltestruktur 12, beispielsweise ein Maschinenbettoder ein Maschinengestell, befestigt ist. Auf diese Weise ist auchdas Basisteil 2 ortsfest fixiert.
    [0024] Indem Laufrohr 6 befindet sich eine Antriebskolben 13,der den Rohrinnenraum in zwei Arbeitskammern unterteilt, die jeweilsmit einem Fluidanschluss 14 zum Einspeisen und Abführen einesArbeitsfluides verbunden sind. Als Arbeitsfluid ist Druckluft oderein anderes gasförmigesoder hydraulisches Medium geeignet.
    [0025] Über nichtnäher dargestellte,berührungslos arbeitendemagnetische Kupplungsmittel ist der Antriebskolben 13 mitdem am Laufrohr 6 verschiebbar geführten Abtriebsteil 3 bewegungsgekoppelt.Somit kann durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Arbeitskammerndes Laufrohres 6 die aus der Bewegung des Antriebskolbens 13 resultierendeLinearbewegung 4 des Abtriebsteils 3 hervorgerufenwerden.
    [0026] DasAbtriebsteil 3 ist mit Befestigungsmitteln ausgestattet,die das Anbringen einer zu transportierenden Last 15 gestatten.Bei der Last 15 handelt es sich beispielsweise um eineGreifvorrichtung, die ausgelegt ist um Kunststoffteile mit hoherGeschwindigkeit aus geöffnetenFormteilen von Spritzgießmaschinenzu entnehmen. Dabei kann die Linearantriebsvorrichtung 1 beliebigausgerichtet sein. Meist ist die Ausrichtung so getroffen, dassdie Linearbewegung 4 horizontal oder vertikal verläuft. Besonders beivertikaler Ausrichtung bedarf es bisher zur Realisierung hoher Beschleunigungswertedes mit der Last 15 versehenen Abtriebsteils 3 einerrelativ groß dimensioniertenAuslegung der Antriebseinrichtung 5.
    [0027] Diegleiche Problematik ergibt sich bei der in 2 gezeigtenLinearantriebsvorrichtung, deren Antriebseinrichtung 5 elektrischaktiviert wird. Hier fungiert das Basisteil 2 als Träger einerZahnstange 16, mit der ein nicht näher dargestelltes Antriebsritzel kämmt, dasdurch einen am Abtriebsteil 3 befestigten Elektromotor 17 inRotation versetzt werden kann. Die Last 15 ist bei diesemAusführungsbeispielvon einer weiteren elektrischen Linearantriebseinrichtung 18 gebildet,die überein weiteres Abtriebsteil 19 verfügt, das vergleichbar dem Abtriebsteil 3 durchdas Zusammenwirken zwischen einer weiteren Zahnstange 23 undeinem weiteren Elektromotor 24 zu einer zur Linearbewegung 4 rechtwinkeligenweiteren Linearbewegung 25 antreibbar ist. Auf diese Weise istein zweiachsiges Antriebssystem aufgebaut, das allerdings bei Bedarfauch noch weitere Achsen aufweisen kann.
    [0028] Beibeiden Ausführungsbeispielenkönnten dieAntriebseinrichtungen 5 im Detail auch auf anderen Antriebstechnikenbasieren. So könntebeispielsweise die Antriebseinrichtung 5 gemäß 1 nach Arteines sogenannten Schlitzzylinders oder als Stangenzylinder ausgeführt seinund im Falle der 2 wäre beispielsweise eine Ausführung alselektrodynamischer Linear direktantrieb denkbar. Diese Aufzählung istals nicht abschließendzu verstehen.
    [0029] Beivielen Anwendungen einer Linearantriebsvorrichtung besteht das Bestreben,ausgehend vom Stillstand des Abtriebsteils 3 möglichstschnell einen Zustand konstanter Geschwindigkeit zu erreichen. Diesist meist die maximale Geschwindigkeit, die das System zulässt. Inder Beschleunigungsphase muss stets die Massenträgheit des mit der Last 15 bestückten Abtriebsteils 3 überwundenwerden. Bei anschließenderreichter konstanter Geschwindigkeit ist dann nur noch ein Bruchteilder zuvor fürdie Beschleunigung notwendigen Kraft erforderlich, um die Geschwindigkeitaufrecht zu erhalten. Da die Beschleunigungsphase jedoch eine sichentscheidend auf Bearbeitungs-Taktzeiten auswirkende Phase ist, werdenbisherige Linearantriebsvorrichtungen meist hinsichtlich einer optimalenBeschleunigung ausgelegt und sind daher für die sich anschließende Bewegungsphaseeher überdimensioniert.Werden zusätzlichmehrere Achssysteme kombiniert verwendet, wie dies in 2 verdeutlichtwird, steigt das Maß der Überdimensionierungexponentiell an, da fürdie mitbewegten Antriebe zusätzlicheBeschleunigungskräfteerforderlich werden.
    [0030] Beider vorliegenden Erfindung wird dieser Problematik durch eine zusätzlich zuder Antriebseinrichtung 5 vorgesehene Anschubeinrichtung 26 begegnet,mit der sich alternativ oder – vorzugsweise – zusätzlich zuder von der Antriebseinrich tung 5 erzeugten Antriebskrafteine Anschubkraft FA auf das Abriebsteil 3 ausüben lässt. Aufdiese Weise erfährt dieAntriebseinrichtung 5 eine Unterstützung, die insbesondere während derBeschleunigungsphase zum Tragen kommt, sodass hier durch die Anschubkraft alleinoder durch die Kombinationskräftekurzzeitig eine hohe Beschleunigungskraft bereitstellbar ist, undzwar in Verbindung mit einer Antriebseinrichtung 5, dielediglich so dimensioniert werden muss, dass sie die nach der Beschleunigungsphasevorhandene Geschwindigkeit des Abtriebsteils 3 aufrechterhalten kann.Als Folge stellt sich ein reduzierter Energieverbrauch ein, verbundenmit einem reduzierten baulichen Aufwand der Antriebseinrichtung 5.
    [0031] DieAnschubeinrichtung 26 enthält beim Ausführungsbeispielder 2 eine und beim Ausführungsbeispiel der 1 zweiin weiten Teilen identisch aufgebaute Anschubeinheiten 27.Allen Ausführungsbeispielenist gemeinsam, dass die jeweilige Anschubeinheit 27 einenKontraktionsantrieb 28 enthält, der einen sich zwischenzwei Endstücken 32a, 32b erstreckendenKontraktionsschlauch 33 aufweist, der so ausgebildet ist,dass eine Fluidbeaufschlagung seines Schlauchinnenraumes 34 eine Längenkontraktiondes Kontraktionsantriebes 28 und mithin eine gegenseitigeAnnäherungder beiden Endstücke 32a, 32b hervorruft.
    [0032] DerKontraktionsschlauch 33 setzt sich beim Ausführungsbeispielaus einem aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper 36 und einerzu dem Schlauchkörper 36 koaxia len,vorzugsweise in die Wandung des Schlauchkörpers 36 zumindestpartiell eingebetteten zugfaseranordnung 35 zusammen. Während derSchlauchkörper 36 für die zurUmgebung hin hermetische Abdichtung des Schlauchinnenraumes 34 verantwortlichist, basiert die Längenkontraktionmaßgeblichauf der Zugfaseranordnung 35, die sich, beim Ausführungsbeispiel auseiner Vielzahl hoch zugfester, gleichzeitig aber biegbarer Fasernzusammensetzt, die eine Überkreuzkonfigurationaufweisen, sodass sich, in radialer Richtung betrachtet, eine ArtGitterstruktur ergibt. Bei der Innendruckbeaufschlagung des Schlauchkörpers 36 verändert sichder Gitterwinkel und folglich die Neigung zwischen den einzelnenZugfasern, was letztlich die gewünschteLängenkontraktionhervorruft. Wird der Innendruck reduziert, streckt sich der Kontraktionsschlauchund der Kontraktionsantrieb kehrt in die Ausgangsstellung zurück. Derkonkrete Aufbau kann beispielsweise demjenigen entsprechen, wieer aus den eingangs zitierten Druckschriften hervorgeht.
    [0033] DasEinspeisen des fürdie Kontraktion verantwortlichen Betätigungsfluides geschieht über einenan einem der Endstücke 32a vorgesehenenFluidanschluss 37. Überihn erfolgt auch die Fluidabfuhr, wenn der Kontraktionsschlauch 33 indie gestreckte Ausgangslage zurückgeführt werdensoll.
    [0034] BeimAusführungsbeispielder 1 ist ein jeweiliger Kontraktionsantrieb 28 einenends, über seinerstes Endstück 32a,ortsfest bezüglichdem Basisteil 2 fixiert. Hierzu ist das erste Endstück 32a über einegeeignete Halterung 38 an der auch das Basisteil 2 tragendenHaltestruktur 12 befestigt. Eine unmittelbare Befestigungam Basisteil 2 wärejedoch ebenfalls möglich.
    [0035] Andernendsam Kontraktionsantrieb 28, an dem zweiten Endstück 32b,befindet sich ein Koppelelement 42. Es ragt in die Bewegungsbahndes Abtriebsteils 3 hinein, wobei es sich um ein einfaches, beispielweiselaschenartiges Bauteil handeln kann.
    [0036] BeiAktivierung des jeweiligen Kontraktionsantriebes 28 bewegtsich das zugeordnete Koppelelement 42 auf Grund der Verkürzung desKontraktionsschlauches 33 in Richtung zum ersten Endstück 32a.Durch entsprechende Ausrichtung des Kontraktionsantriebes 28 istsichergestellt, dass die Bewegungsrichtung des Koppelelementes 42 hierbeimit der gewünschtenBewegungsrichtung des Abtriebsteils 3 zusammenfällt.
    [0037] BeimAusführungsbeispielder 1 ist jedem Endabschnitt des Basisteils 2 eineder Anschubeinheiten 27 zugeordnet. Selbige sind längsseits nebendem Basisteil 2 platziert und sind so ausgerichtet, dassein jeweiliges Koppelelement 42 bei Aktivierung des zugehörigen Kontraktionsantriebes 28 inRichtung zum entgegengesetzten Endabschnitt des Basisteils 2 verlagertwird. Die Kontraktionsantriebe 28 sind hierzu um 180° verdrehtausgerichtet. Dadurch könnenauf das Abtriebsteil 3 einander entgegengesetzt gerichteteAnschubkräf teFA ausgeübt werden.In 1 ist das Abtriebsteil 3 in durchgezogenenLinien in einer ersten Endstellung im Bereich eines ersten Endabschnittesdes Basisteils 2 gezeigt. Es wird dabei vom Koppelelement 42 deszugeordneten Kontraktionsantriebes 28 an der dem anderen Endabschnittdes Basisteils 2 entgegengesetzten Seite hintergriffen.
    [0038] Wirdnun, beeinflusst durch eine Steuerventileinrichtung 43,der Schlauchinnenraum 34 des Kontraktionsschlauches 33 mitFluid beaufschlagt, verkürztsich der Kontraktionsantrieb 28 mehr oder weniger schlagartig,wobei das Abtriebsteil 3 impulsartig angeschoben wird.Am Ende dieser Anschubphase nimmt das Abtriebsteil 3 diein 1 bei 44 strichpunktiert angedeuteteZwischenposition ein, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kontraktionsantrieb 28 maximalkontrahiert ist.
    [0039] Diehierbei auf das Abtriebsteil 3 ausgeübte Anschubkraft FA wirktgleichzeitig mit der durch die Antriebseinrichtung 5 hervorgerufenengleichgerichteten Antriebskraft auf das Abtriebsteil 3 ein.
    [0040] AmEnde der Anschubphase löstsich das Abtriebsteil 3 selbsttätig von dem bis dahin lediglich anliegenden,rein schiebend auf es einwirkenden Koppelelement 42 undsetzt die weitere Teilstrecke seiner gesamten Bewegungsstrecke alleinunter Einwirkung der von der Antriebseinrichtung 55 hervorgerufenenAntriebskraft fort. Insoweit ist bei 45 eine weitere Zwi schenpositiongezeigt, in der das Abtriebsteil 3 nicht mehr dem Einflusseiner Anschubeinheit 27 unterliegt.
    [0041] Nachdemdas Abtriebsteil 3 die entgegengesetzte zweite Endpositionerreicht hat, kann es in vergleichbarer Weise unter Mitwirkung deranderen, entgegengesetzt wirksamen Anschubeinheit 27 indie erste Endstellung zurückbewegtwerden. Bei beiden Bewegungsrichtungen ist die durch die jeweiligeAnschubeinheit 27 hervorrufbare Anschubphase auf eine bestimmteTeilstrecke der gesamten Bewegungsstrecke des Abtriebsteils 3 beschränkt. Diese Teilstreckebefindet sich jeweils am Anfang der gesamten Bewegungsstrecke.
    [0042] Eswäre möglich, wenigstenseine der Anschubeinheiten 27 mit wenigstens einer gleichgerichtetwirksamen weiteren Anschlusseinheit 27a (in 1 strichpunktiertangedeutet) in Reihe zu schalten, um zeitlich aufeinanderfolgendbei unterschiedlichen Positionen des Abtriebsteils 3 einein die gleiche Richtung gehende Anschubkraft auf das Abtriebsteil 3 ausüben zu können. Diesempfiehlt sich dann, wenn das Abtriebsteil 3 während desZurücklegensseiner Gesamtbewegungsstrecke ein oder mehrmals zusätzlich belastetwird.
    [0043] Bedingtdadurch, dass die Anschubeinheiten 27 von der Antriebseinrichtung 5 unabhängig ausgebildetsind, lassen sie sich praktisch beliebig positionieren. Auch eineNachrüstungbestehender Systeme wird auf diese Weise erleichtert.
    [0044] Beidem Ausführungsbeispielder 1 fungieren die beiden Anschubeinheiten 27 jeweilsauch ab Abbremseinheit 46. Mit anderen Worten, kann die Anschubeinheit 27 gleichzeitigals Abbremseinheit 46 zum Abbremsen des ankommenden Abtriebsteils 3 eingesetztwerden. Beim Ausführungsbeispielwird diese Abbremsfunktion zur Endlagendämpfung des Abtriebsteils 3 beimErreichen der Endlagen eingesetzt.
    [0045] DieAbbremsfunktion basiert darauf, dass jeweils derjenige Kontraktionsantrieb 28,der zu der dem Abtriebsteil 3 in der momentanen Bewegungsrichtungvorgelagerten Anschubeinheit 27 gehört unter Innendruck gehaltenwird, sodass sich das Koppelelement 42 vom zugeordnetenAbschlussdeckel 7 entfernt hat und an das herannahendeAbtriebsteil 3 angenähertist. Dieser Zustand ist bei der in 1 linksabgebildeten Anschubeinheit 27 gezeigt.
    [0046] Wennnun das herannahende Abtriebsteil 3 auf das Koppelelement 42 deskontrahierten Kontraktionsantriebes 28 aufprallt – die entsprechende Zwischenpositionist bei 47 strichpunktiert angedeutet – wird die zugehörige Steuerventileinrichtung 43 soumgeschaltet, dass der Fluidanschluss 37 des Kontraktionsantriebes 28 über eineDrosseleinrichtung 50 mit einer Drucksenke R – die Umgebungoder ein Tank – inVerbindung steht. Dadurch ist eine kontrollierte Abfuhr des bisdahin im Schlauchinnenraum 34 eingesperrten Fluides möglich, wasein verzögertesStrecken des Kontraktionsschlauches 33 gemäß Pfeil 52 zulässt, wobeidas das Koppelelement 42 beaufschla gende Abtriebsteil 3 sanftbis zum Stillstand abgebremst wird.
    [0047] Umanschließenddas Abtriebsteil 3 in seine andere Endstellung zurückzubewegen,kann die Anschubeinheit 27 wieder in der schon geschilderten Weisezur Erzeugung einer Anschubkraft eingesetzt werden.
    [0048] Erfordertder Bewegungsablauf des Abtriebsteils 3 eine Schubunterstützung innur einer Bewegungsrichtung, kann zum Abbremsen eine vergleichbareiner Anschubeinheit aufgebaute Abbremseinheit 46 eingesetztwerden, die dann ausschließlichdem Zwecke des Abbremsens beziehungsweise gedämpften verlangsamens des Abtriebsteilsdient.
    [0049] BeimAusführungsbeispielder 2, dessen Anschubeinheit 27 in 3 bis 5 nochmals einzelndargestellt ist, liegt seitens des Kontraktionsantriebes 28 dergleiche Aufbau wie anhand der 1 geschildertvor, sodass auf diesbezügliche Einzelheitenan dieser Stelle verzichtet werden kann. Einander entsprechendeBauteile sind mit identischen Bezugszeichen versehen.
    [0050] DieLinearantriebsvorrichtung 1 der 2 ist soausgelegt, dass durch ein und dieselbe Anschubeinheit 27 beiaufeinanderfolgenden Teilstrecken der vom Abtriebsteil insgesamtzurückzulegenden Bewegungsstreckemehrmals gleichgerichtete An schubkräfte auf das Abtriebsteil 3 ausübbar sind,wobei sich die Anschubeinheit 27 mit dem Abtriebsteil mitbewegt.
    [0051] Daserste Endstück 32a istortsfest am Abtriebsteil 3 fixiert, das andere, zweiteEndstück 32b greiftam Koppelelement 42 an, das bei Aktivierung des Kontraktionsantriebes 28 inRichtung zum ersten Endstück 32a herangezogenwird.
    [0052] Entlangder Bewegungsstrecke des Abtriebsteils 3 verteilt ist eineMehrzahl relativ zum Basisteil 2 ortsfester Widerlager 49 vorgesehen.Diese Reihe von Widerlagern 49 erstreckt sich an einem Abstützabschnitt 48 desKoppelelements 42 vorbei. Zweckmäßigerweise sind die Widerlagervon den Zähneneiner sich längsdes Basisteils 2 erstreckenden Zahnstange 16 gebildet,bei der es sich bei entsprechendem Funktionsprinzip der Antriebseinrichtung 5 umdie zu dieser gehörendeoben bereits geschilderte Zahnstange 16 handeln kann. Aufdiese Weise kann auf spezielle zusätzliche Widerlager verzichtetwerden. Der Abstützabschnitt 48 istso ausgebildet, dass er in die Zahnstange 16 eingreifenund sich an den mit ihm in Eingriff befindlichen Zähnen bzw.Widerlagern 49 in Richtung der Linearbewegung 4 abstützen kann.
    [0053] Über eineFührungseinrichtung 53 istdas Koppelelement 42 quer und insbesondere schräg zur Richtungder Linearbewegung 4 verstellbar geführt. Auf diese Weise kann dasKoppelelement 42 eine durch einen Doppelpfeil angedeuteteEin- und Ausgriffsbewegung 54 bezüglich den Widerlagern 49 ausführen.
    [0054] AufGrund der geneigten Führungseinrichtung 53 wirderreicht, dass das Koppelelement 42 bei Aktivierung undDeaktivierung des zugeordneten Kontraktionsantriebes 28 zuder Ein- und Ausgriffsbewegung 54 gezwungen wird.
    [0055] DieFührungseinrichtung 53 sitztzwischen dem Koppelelement 42 und einem in Richtung derLinearbewegung 4 bezüglichdem Abtriebsteil 3 linear verstellbar geführten Führungsschlitten 55.Die entsprechende Linearführungdes Führungsschlittens 55 kannam Basisteil 2 oder am Abtriebsteil 3 stattfinden.Durch eine sich zwischen dem Führungsschlitten 55 unddem Abtriebsteil 3 erstreckende Rückstellfedereinrichtung 56 wirdder Führungsschlitten 55 ständig sobeaufschlagt, dass der Kontraktionsantrieb 28 über dasKoppelelement 42 im Sinne der gestreckten Position beaufschlagtwird. Gleichzeitig befindet sich dabei das Koppelelement 42 außer Eingriff mitden Widerlagern 49 (3). Wirdnun der Kontraktionsantrieb 28 aktiviert, gleitet zunächst das Koppelelement 42 schräg an derFührungseinrichtung 53 abund greift schließlichgemäß 4 inein oder mehrere sich momentan in der Nachbarschaft befindlicheWiderlager 49 ein. Bei der weiteren Kontraktion des Kontraktionsantriebes 28 bleibtdieser Abstützeingriffbestehen, sodass das Abtriebsteil 3 relativ zum Basisteil 2 inRichtung zu dem sich am Basisteil 2 abstützendenKoppelelement 42 gezogen wird. Der entsprechende Endzustandist in 5 illustriert.
    [0056] Wirdnun der Kontraktionsantrieb 28 deaktiviert, drückt diezuvor komprimierte Rückstellfedereinrichtung 56 denFührungsschlitten 55 vomAbriebsteil 3 weg, wobei gleichzeitig das Koppelelement 42 außer Eingriffmit der Zahnstange 16 gelangt, sodass schließlich wiederdie Ausgangssituation gemäß 3 vorliegt.Es kann in diesem Zusammenhang zweckmäßig sein, zwischen dem Koppelelement 42 unddem Führungsschlitten 55 wirkendeFedermittel 57 vorzusehen, die das Koppelelement 42 ständig indie außerEingriff mit den Widerlagern 49 stehende Grundstellungvorspannen.
    [0057] Esbesteht somit die Möglichkeit,die Antriebseinrichtung 5 während einer oder mehreren Teilstreckenund bei Bedarf sogar währendder gesamten Bewegungsstrecke des Abtriebsteils 3 phasenweisedurch eine Anschubkraft zu unterstützen. Da sich die Anschubeinheitpraktisch an Bord des bewegbaren Abtriebsteils 3 befindet,lässt sicheine sehr variable, vorübergehendeKopplung mit entsprechend verteilten Widerlagern durchführen.
    [0058] Beientsprechender Ansteuerung der Anschubeinrichtung 26 lässt sichmit dem anhand 2 bis 5 erläutertenKonzept auch eine bedarfsweise, nicht auf bestimmte Linearpositionendes Abtriebsteils 3 beschränkte Kraftunterstützung desAbtriebsteils 3 vornehmen.
    [0059] Dieeinzelnen Anschubeinheiten 27 können anstelle mit lediglicheinem Kontraktionsantrieb 28 bei Bedarf auch mit mehre ren,insbesondere parallel geschalteten Kontraktionsantrieben 28 ausgestattet sein,wenn besonders hohe Beschleunigungskräfte erzielt werden sollen.
    [0060] Abschließend seinoch angemerkt, dass die zu den einzelnen Ausführungsbeispielen erläuterten Detailsbei Bedarf auch miteinander kombinierbar sind.
    权利要求:
    Claims (17)
    [1] Linearantriebsvorrichtung, mit einem unter Ausführung einerLinearbewegung (4) relativ zu einem Basisteil (2)linear verstellbaren Abtriebsteil (3), mit einer elektrischund/oder fluidisch aktivierbaren Antriebseinrichtung (5)zum Hervorrufen der Linearbewegung (4) des Abtriebsteils(3), und mit einer zusätzlichzu der Antriebseinrichtung (5) vorgesehenen Anschubeinrichtung(26) zur phasenweisen Ausübung einer Anschubkraft aufdas Abriebsteil (3), dadurch gekennzeichnet, dassdie Anschubeinrichtung (26) mindestens eine Anschubeinheit(27) aufweist, die zur Erzeugung der Anschubkraft mindestenseinen Kontraktionsantrieb (28) enthält, der einen sich zwischenzwei Endstücken(32a, 32b) erstreckenden Kontraktionsschlauch(33) aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung des Schlauchinnenraumes (34)eine die Anschubkraft hervorrufende Längenkontraktion des Kontraktionsantriebes(28) bewirkt, wobei der Kontraktionsantrieb (28)einenends bezüglichdem Abtriebsteil (3) oder dem Basisteil (2) ortsfestfixiert ist und andernends ein lediglich während der Anschub phase mitdem jeweils anderen Teil (2, 3) antriebsmäßig gekoppeltesKoppelelement (42) aufweist.
    [2] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die Anschubeinrichtung (26) so ausgebildetund angeordnet ist, dass die durch sie hervorgerufene Anschubkraftgleichzeitig zur Antriebskraft der Antriebseinrichtung (5)auf das Abtriebsteil (3) einwirken kann.
    [3] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dass die durch mindestens eine Anschubeinheit(27) hervorrufbare Anschubphase auf eine bestimmte Teilstreckeder gesamten Bewegungsstrecke des Abtriebsteils (3) beschränkt ist.
    [4] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, gekennzeichnet durch mehrere Anschubeinheiten (27),die zeitlich aufeinanderfolgend bei unterschiedlichen Positionendes Abtriebsteils (3) eine Anschubkraft auf das Abtriebsteil(3) ausüben können.
    [5] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4, gekennzeichnet durch mehrere Anschubeinheiten (27),deren auf das Abtriebsteil (3) ausübbaren Anschubkräfte einanderentgegengesetzt gerichtet sind.
    [6] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens eine Anschubeinheit(27) in der Anfangsphase der Linearbewegung (4)eine Anschubkraft auf das Abtriebsteil (3) ausübbar ist.
    [7] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein und dieselbe Anschubeinheit(27) bei aufeinanderfolgenden Teilstrecken der vom Abtriebsteil(3) zurückzulegendenBewegungsstrecke mehrmals gleichgerichtete Anschubkräfte aufdas Abtriebsteil (3) ausübbar sind, wobei sich die Anschubeinheit (27)mit dem Abtriebsteil (3) mitbewegt.
    [8] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurchgekennzeichnet, dass der mindestens eine Kontraktionsantrieb (28)der Anschubeinheit (27) einenends ortsfest am Abtriebsteil(3) fixiert ist und dass längs der Bewegungsstrecke desAbtriebsteils (3) verteilt relativ zu dem Basisteil (2)ortsfeste Widerlager (49) vorgesehen sind, mit denen dasandernends am Kontraktionsantrieb (28) angeordnete Koppelelement(42) nacheinander in lösbarenAnschubeingriff bringbar ist, um die Antriebseinrichtung (5)durch mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Anschubphasen zu unterstützen.
    [9] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurchgekennzeichnet, dass das Koppelelement (42) derart querzur Richtung der Linearbewegung (4) des Abtriebsteils (3)bewegbar geführtist, dass es bei der Längenkontraktiondes zugeordneten Kontraktionsantriebes (28) aus einer Freigabestellungin eine sich an einem Widerlager (49) abstützende Stellung verlagertwird.
    [10] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlager (49) von denZähnen einersich längsdes Basisteils (2) erstreckenden Zahnstange (16)gebildet sind.
    [11] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschubeinheit (27)eine Rückstellfedereinrichtung(56) zur Unterstützungdes Streckvorganges des zugeordneten Kontraktionsantriebes (28)nach dessen Betätigungaufweist.
    [12] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschubeinrichtung (26)unabhängigvon der Antriebseinrichtung (5) ausgebildet ist.
    [13] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis12, gekennzeichnet durch mindestens eine Abbremseinheit (46),die mindestens einen Kontraktionsantrieb (28) enthält, dereinen sich zwischen zwei Endstücken(32a, 32b) erstreckenden Kontraktionsschlauch(33) aufweist, wobei eine Fluidbeaufschlagung des Schlauchinnenraumes(34) eine Längenkontraktiondes Kontraktionsantriebes (28) hervorruft, wobei der Kontraktionsantrieb(28) einenends bezüglichdem Abtriebsteil (3) oder dem Basisteil (2) ortsfestfixiert ist und andernends ein Koppelelement (42) aufweist,auf das das jeweils andere Teil (2, 3) zum Abbremsender Linearbewegung (4) des Abtriebsteils (3) aufprallenkann, wobei der Kontraktionsantrieb (28) beim Aufpralldurch Fluidbeaufschlagung kontrahiert ist und das Abbremsen mit einerkontrollierten Abfuhr des im Kontraktionsantrieb (28) eingeschlossenenFluides einhergeht.
    [14] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurchgekennzeichnet, dass die mindestens eine Abbremseinheit (46)unmittelbar von einer Anschubeinheit (27) gebildet ist.
    [15] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 13 oder14, dadurch gekennzeichnet, dass für die kontrollierte Fluidabfuhreine Drosseleinrichtung (50) vorgesehen ist.
    [16] Linearantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsschlauch (33)einen aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper (36) undeine zum Schlauchkörper(36) koaxiale, vorzugsweise in die Wandung des Schlauchkörpers (36)eingebettete Zugfaseranordnung (35) aufweist.
    [17] Linearantriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurchgekennzeichnet, dass die Zugfaseranordnung (35) in Überkreuzkonfigurationangeordnete Zugfasern aufweist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004017897B4|2008-03-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    2005-11-10| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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