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Dokumentenidentifikation DE69307228T2 10.07.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0586326
Titel Linearantrieb
Anmelder Linak A/S, Nordborg, DK
Erfinder Jensen, Bent, DK-6430 Nordborg, DK
Vertreter Wenzel & Kalkoff, 22143 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69307228
Vertragsstaaten BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 30.08.1993
EP-Aktenzeichen 936100486
EP-Offenlegungsdatum 09.03.1994
EP date of grant 08.01.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.07.1997
IPC-Hauptklasse F16H 25/24

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen linearen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer getriebenen Spindel und einer Mutter, bevorzugt einen Drehkugelmutter- Spindelantrieb, der mit der Schubstange des Stellantriebs verbunden ist. Aus US-A-4.984.657 ist eine Fahrzeughebevorrichtung bekannt, die einen solchen linearen Stellantrieb umf apt.

Ein Stellantrieb mit umlaufender Kugeispindel und Mutter (auch bekannt als Kugelumlaufspindel mit Mutter) ist unter anderem wegen der geringen Reibung vorteilhaft. Für eine solche Konstruktion eines Stellantriebs wird angestrebt, daß eine präzise Anzeige einer abgenutzen Mutter erfolgt, um den Stellantrieb rechtzeitig warten zu können und damit gleichzeitig die verbleibende Konstruktion gegen die Folgen einer Beschädigung geschützt wird. Wenn sich die umlaufende Kugelmutter abnutzt, sind die Kugeln üblicherweise nicht mehr zu verwenden, und es ist keine Kraftübertragung mehr möglich. Dies geschieht üblicherweise bei starker Belastung des Stellantriebs, wobei sich die Schubstange fast augenblicklich in eine der Endstellungen bewegt. Stellantriebe dieser Art werden z.B. für Krankenhausbetten zum Einzustellen von Teilen in unterschiedlichen Positionen genutzt. Es würde offensichtlich katastrophale Konsequenzen haben, wenn ein Bett unter einem Patienten ohne Warnung zusammenbricht.

Das oben dargestellte Problem wird durch einen linaren Stellantrieb gemäß den Kennzeichenteil von Anspruch 1 gelöst. In einem solchen linearen Stellantrieb ist eine Sicherheitsmutter gegen die Mutter angeordnet, und eine Zwischen-Treibscheibe aus Kunststoff ist zwischen den beiden Muttern angeordnet, wobei die Treibscheibe mit Vorsprüngen versehen ist, die in Löcher in den entsprechenden Muttern passen. Wenn die Mutter abgenutzt ist, wird die Last von der Sicherheitsmutter übernommen, und wegen der gröperen Reibung der Sicherheitsmutter gegen das Gewinde blockiert die Mutter auf der Spindel und nimmt an der Rotation teil. Die Vorsprünge der Kunststoff-Treibscheibe werden durch die Rotationskräfte abgeschert, so dap die Verbindung zwischen den zwei Muttern unterbrochen wird. Unter Last verhält sich die Kunststoff- Scheibe wie ein Gleitlager zwischen den zwei Muttern. Der Stellantrieb ist trotzdem in der Lage, zu seiner zurückgezogenen Position zurückzukehren, weil die Reibung zwischen der Sicherheitsmutter und der Spindel reduziert ist, wenn sich die Spindel in umgekehrter Richtung dreht.

Die Kunststoff-Treibscheibe ist vorzugsweise mit zwei Vorsprüngen versehen, die diametral entgegengesetzt an jeder Seite angeordnet, aber versetzt sind, bevorzugt an Durchmessern, die zueinander im rechten Winkel liegen. Die Löcher in den Muttern und die Vorsprünge haben eine enge Passung, um die Sicherheitsmutter in ihrer vorbestimmten Distanz von der Mutter sicher zu halten. Zudem ist das Ergebnis einer abgenutzten Mutter eine saubere Abscherung gegen die Kanten der Löcher. Die Vorsprünge müssen gleichzeitig eine ausreichende Steifheit aufweisen und verhältnismäßig leicht abzuscheren sein, was mittels rohrförmiger Vorsprünge erreicht wird. Die Vorsprünge, die mit der Mutter im Eingriff stehen, sind massiv, während die Vorsprünge, diesich mit der Sicherheitsmutter im Eingriff befinden, hohl sind, wodurch die Kunststoffscheibe in einer festen Relation zur abgenutzten Mutter verbleibt, wenn die Vorsprünge, die in die Sicherheitsmutter eingreifen, abgeschert werden.

Die Erfindung wird im folgenden im Detail erklärt, und zwar mit Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, die eine Ausführungsform eines Stellantriebes gemäp der vorliegenden Erfindung zeigt, bei dem vorzugsweise ein Antrieb des Drehkugelmutter-Spindeltyps verwendet wird. Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 einen Längsschnitt durch den Stellantrieb, und in

Figur 2 einen Schnitt der Kugelumlaufspindel mit Mutter, Kunststoff-Treibscheibe und Sicherheitsmutter in einer auseinandergezogenen Darstellung.

In Figur 1 der Zeichnung ist ein linearer Stellantrieb mit einer gewöhnlichen Kugelumlaufspindel 2 mit der zusammenwirkenden Mutter 4, einer Sicherheitsmutter 6 und einer Kunststoff-Treibscheibe 8 gezeigt. Die Kugelumlaufspindel ist durch einen mittels Schaltgetriebe 14 umkehrbaren Elektromotor 16 angetrieben. Durch die Rotation der Spindel wird die Kugelumlaufmutter vorwärts und rückwärts auf der Spindel in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung bewegt. Die Schubstange 18 des Stellantriebes ist an der Kugelumlaufmutter 4 befestigt.

Die Sicherheitsmutter 6 ist an dem unteren Ende der Kugelumlaufmutter 4, das heipt der Seite, die dem Getriebe 14 gegenüberliegt, angeordnet. Zwischen den zwei Muttern 4 und 6 ist die Kunststoff-Treibscheibe 8 angeordnet, die ein dünner Kunststoffring ist, der an einer Seite zwei massive vorsprünge 10, die in entsprechende Löcher in der Kugelumlaufmutter 4 eingepapt sind, trägt und an der anderen Seite genauso zwei hohle Vorsprünge 12, die in zwei entsprechende Löcher in der Sicherheitsmutter 6 passen, trägt.

Wenn der Stellantrieb in gutem Zustand ist, folgt die Sicherheitsmutter 6 der Kugelumlaufmutter 4 einfach in einem festen Anstand, der durch die Treibscheibe so geschaffen wird, daß die Sicherheitsmutter nicht das Gewinde der Spindel berührt.

Während eines nach außen gerichteten Stoßes durch die Schubstange trägt die Kugelumlaufmutter die Last auf der Schubstange, während die Sicherheitsmutter unbelastet ist, und während einer Rückwärtsbewegung ist die Sicherheitsmutter genauso unbelastet.

Wenn die Kugelumlaufmutter abgenutzt ist, d.h. wenn die Kraft von der Spindel nicht mehr durch Kugeln auf die Mutter übertragen werden kann, greift die Sicherheitsmutter in das Gewinde und übernimmt die Last. Die Kugelumlaufmutter fällt immer während maximaler Belastung aus, d.h. während einer Auswärtsbewegung oder bei maximalem Ausfahren oder Einzug. Die Sicherheitsmutter wird dann durch ihren Eingriff in die Spindel belastet. Während dieser Belastung wird die Reibung zwischen der Spindel und der Mutter so groß, daß die Mutter an der Rotation der Spindel teilnimmt, wodurch die Vorsprünge der Treibscheibe brechen und wodurch die Verbindung zwischen den zwei Muttern unterbrochen wird. Die Sicherheitsmutter, die aufgrund der Last und der sich ergebenden Reibung vorübergehend mit der Spindel verbunden ist, nimmt nur an ihrer Rotation teil, während sie auf der Kunststoff scheibe gleitet, die als Lager wirkt. Weitere Versuche, den Stellantrieb zum Schieben zu aktivieren, bleiben ohne Erfolg. Das sichtbare Zeichen für den Benutzer wird sein, daß sich nichts bewegt. Eine natürliche Reaktion würde der Versuch einer Rückwärtsbewegung sein, der erfolgreich sein wird, weil der Eingriff der Sicherheitsmutter mit der Spindel erleichtert wird, was es der Sicherheitsmutter ermöglicht, sich mit der Schubstange zurückzuiziehen. Weitere Versuche einer Ausfahrbewegung werden wie zuvor nicht erfolgreich sein. Wenn die Schubstange vollständig zurückgezogen ist, wird keine weitere Bewegung mehr möglich sein. Durch diese Konstruktion schaffen einfache und wirksame Mittel ein visuell wahrnehmbares Zeichen für einen Wartungsbedarf des Stellantrie bes, ohne daß die übrige Konstruktion überlastet oder die Last beschädigt wird.


Anspruch[de]

1. Ein linearer Stellantrieb umfassend eine getriebene Spindel (2) mit einer Mutter (4), bevorzugt einen Drehkugelmutter-Spindelantrieb, der mit der Schubstange des Stellantriebes verbunden ist, wobei eine Sicherheitsmutter (6) gegen die Mutter (4) angeordnet ist, und wobei ein Zwischen-Scherstift-Mittel (10, 12) zwischen den zwei Muttern angeordnet ist, das Scherstift- Mittel in Löcher der jeweiligen Muttern paßt und die zwei Muttern verbindet, so daß die Sicherheitsmutter (6) der axialen Bewegung des Stellantriebes folgen kann, solange die Mutter (4) und die Spindel (2) in gutem Zustand sind, wobei die Scherstift-Mittel brechen, wenn die Mutter (4) und die Spindel (2) in schlechtem Zustand sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffscheibe (8) zwischen den beiden Muttern angeordnet ist und diese Kunststoffscheibe (8) mit an einer Seite in die Löcher der Mutter (4) eingepaßten Vorsprüngen (10) und mit an der anderen Seite in die Löcher der Sicherheitsmutter (6) eingepapten Vorsprüngen (12) versehen ist, die die Scherstift-Mittel bilden.

2. Ein Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap die treibende Scheibe (8) zwei Vorsprünge aufweist, die diametral entgegengesetzt an jeder Seite angeordnet und versetzt sind, bevorzugt an Durchmessern, die zueinander im rechten Winkel liegen.

3. Ein Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge, die in Eingriff mit der Sicherheitsmutter (6) stehen, röhrenförmig sind.







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