DE19915260A1 - linear actuator - Google Patents

linear actuator

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Linearantrieb mit zumindest einem in Längsrichtung über eine Hilfsenergie zwischen zwei Endlagen (14, 16) verschiebbaren Bauteil und mit einer einstellbaren Dämpfungsvorrichtung (18), die das Baueil in zumindest eine Längsrichtung vor dem Auftreffen auf einen Anschlag (20, 22) in einer Endlage (14, 16) abbremst. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Dämpfungsvorrichtung (18) zumindest einen Sensor (24) aufweist, über den eine Kennzahl für eine Auftreffgeschwindigkeit des Bauteils auf den Anschlag (20, 22) erfaßbar ist.The invention is based on a linear drive with at least one component that can be displaced in the longitudinal direction via an auxiliary energy between two end positions (14, 16) and with an adjustable damping device (18) that moves the component in at least one longitudinal direction before hitting a stop (20, 22) brakes in one end position (14, 16). DOLLAR A It is proposed that the damping device (18) have at least one sensor (24) by means of which a characteristic number for an impact speed of the component on the stop (20, 22) can be detected.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Linearantrieb nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.The invention is based on a linear drive according to the upper Concept of claim 1.

Linearantriebe werden genutzt, um lineare Bewegungen zu er­ zeugen. Anwendungsgebiete sind insbesondere Werkzeugmaschi­ nen, innerbetriebliche Fördersysteme, spurgebundene Fahrzeuge usw. Linearantriebe besitzen zumindest ein Bauteil, das in Längsrichtung über eine Hilfsenergie zwischen zwei Endlagen verschiebbar ist. Die Hilfsenergie kann durch elektrische, elektromagnetische Energie und/oder durch Gasdruck oder Flüs­ sigkeitsdruck usw. eingebracht werden.Linear drives are used to achieve linear movements testify. Areas of application are in particular machine tools internal conveyor systems, track-bound vehicles etc. Linear drives have at least one component that in Longitudinal direction via an auxiliary energy between two end positions is movable. The auxiliary energy can be electromagnetic energy and / or by gas pressure or flux pressure, etc.

Pneumatische und hydraulische Linearantriebe besitzen einen in einem Zylinder geführten Kolben, der in Längsrichtung zwi­ schen zwei Endlagen verschiebbar ist. In den Endlagen wird der Kolben in der Regel durch Anschläge abgebremst, die von Stirnwänden des Zylinders gebildet sein können. Pneumatic and hydraulic linear drives have one in a cylinder guided piston, the lengthwise between two end positions can be moved. In the end positions the piston is usually braked by stops that come from End walls of the cylinder can be formed.  

Um zwischen den Endlagen hohe Geschwindigkeiten zu ermögli­ chen und den Verschleiß des Kolbens und des Anschlags zu mi­ nimieren, ist bekannt, mit einer Dämpfungsvorrichtung am Zy­ linder den Kolben vor dem Auftreffen auf den Anschlag abzu­ bremsen. Bekannte Dämpfungsvorrichtungen bei Pneumatikzylin­ dern besitzen eine Drosselstelle, über die der Austritt von Luft aus dem Zylinder und damit die Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf den Anschlag beeinflußbar ist. Um den Linea­ rantrieb auf unterschiedliche Randbedingungen einstellen zu können, wie beispielsweise unterschiedliche Lufttemperaturen, Luftdrücke und/oder Verschleiß an der Drosselstelle, werden einstellbare Drosselstellen verwendet.To enable high speeds between the end positions chen and the wear of the piston and the stop to mi nimieren is known, with a damping device on the Zy relieve the piston before hitting the stop brake. Known damping devices for pneumatic cylinders have a throttle via which the exit of Air from the cylinder and thus the impact speed of the piston can be influenced on the stop. Around the linea Adjust the drive to different boundary conditions like different air temperatures, Air pressures and / or wear at the throttle point adjustable throttling points used.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Linearantrieb besitzt zumindest ein Bau­ teil, das in Längsrichtung über eine Hilfsenergie zwischen zwei Endlagen verschiebbar ist. Ferner besitzt der Linearan­ trieb eine einstellbare Dämpfungsvorrichtung, die das Bauteil in zumindest einer Längsrichtung abbremst, bevor dieses auf einen Anschlag in einer Endlage auftrifft.The linear drive according to the invention has at least one construction part that in the longitudinal direction between an auxiliary energy between two end positions can be moved. The Linearan also has drove an adjustable damping device that the component decelerates in at least one longitudinal direction before it opens hits a stop in an end position.

Es wird vorgeschlagen, daß die Dämpfungsvorrichtung zumindest einen Sensor aufweist, über den eine Kennzahl für eine Auf­ treffgeschwindigkeit des ersten Bauteils auf den Anschlag er­ faßbar ist. Mit der Kennzahl wird eine einfache, schnelle, komfortable und exakte manuelle und insbesondere eine voll­ ständige oder zumindest teilweise automatisierte Einstellung ermöglicht. Der Einstellaufwand und der Verschleiß können re­ duziert und Kosten eingespart werden. It is proposed that the damping device at least has a sensor via which a key figure for an up impact speed of the first component on the stop is graspable. The key figure is a simple, fast, comfortable and precise manual and especially a full permanent or at least partially automated adjustment enables. The adjustment effort and wear can re reduced and costs saved.  

Die Kennzahl kann mit verschiedenen, dem Fachmann als geeig­ net erscheinenden Meßverfahren ermittelt werden, beispiels­ weise durch Erfassen von inneren Spannungen am Anschlag mit Dehnungsmeßstreifen, mit Drucksensoren, die einen Druckaufbau in einem Zylinder und/oder eine Kraft am Anschlag erfassen, mit Geschwindigkeitssensoren, die die Geschwindigkeit des er­ sten Bauteils vor dem Anschlag erfassen usw.The key figure can be used with different, as appropriate for the expert net appearing measuring methods can be determined, for example wise by detecting internal stresses at the stop Strain gauges, with pressure sensors that build up pressure detect in a cylinder and / or a force at the stop, with speed sensors that measure the speed of the he capture the most component before the stop, etc.

Besonders vorteilhaft ist jedoch der Sensor von einem Be­ schleunigungsaufnehmer gebildet. Beschleunigungsaufnehmer werden in großen Stückzahlen produziert, beispielsweise Be­ schleunigungsaufnehmer mit einem Piezoelement für Brennkraft­ maschinen von Kraftfahrzeugen, sogenannte Klopfsensoren. Be­ schleunigungsaufnehmer können dadurch besonders kostengünstig hergestellt werden. Ferner können mit Beschleunigungsaufneh­ mern einfach weiterverwertbare Kennzahlen ermittelt werden. Vorteilhaft kann der Beschleunigungsaufnehmer an sämtlichen Stellen des Linearantriebs oder an angrenzenden Bauteilen be­ festigt werden, zu denen ein Körperschall vom Anschlag über­ tragbar ist. Um jedoch ein möglichst großes Signal und mög­ lichst wenige und kleine Störgrößen von anderen Vorrichtungen beim Ermitteln der Kennzahl zu erhalten, wird vorgeschlagen, den Sensor bzw. den Beschleunigungsaufnehmer an einem den An­ schlag bildenden Bauteil zu befestigen. Der Sensor wird dabei vorzugsweise an bereits vorhandenen Öffnungen und/oder Gewin­ destangen befestigt, wodurch zusätzliche Bauteile, Monta­ geaufwand und Kosten eingespart werden können.However, the sensor from one loading is particularly advantageous accelerometer formed. Accelerometer are produced in large quantities, for example Be accelerometer with a piezo element for internal combustion machines of motor vehicles, so-called knock sensors. Be Accelerometers can be particularly inexpensive getting produced. Furthermore, with accelerometer easily reusable key figures are determined. The accelerometer can be advantageous on all Place the linear drive or on adjacent components are solidified, to which a structure-borne noise from the stop is portable. However, to get the largest possible signal and possible as few and small disturbances from other devices when determining the key figure, it is suggested the sensor or the accelerometer on the on to fix the impact-forming component. The sensor is doing so preferably at existing openings and / or profit attached rods, creating additional components, Monta effort and costs can be saved.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dämpfungsvorrichtung eine Regeleinrichtung aufweist, die die Kennzahl erfaßt und mit einer Stelleinheit auf einen Sollwert regelt. Eine manuelle Einstellung kann durch eine voll- oder teilautomatisierte Einstellung ersetzt werden. Ein aufwendiges Einstellen an schlecht erreichbaren Stellen kann vermieden und der Komfort kann gesteigert werden, beispiels­ weise von Werkzeugmaschinen usw. Ferner kann eine ermittelte Kennzahl durch einen kontinuierlichen Regelvorgang oder durch mehrere Regelintervalle stets automatisch in einem optimalen Bereich gehalten und dadurch der Verschleiß reduziert und die Schallintensität um den Linearantrieb vermindert werden.In one embodiment of the invention it is proposed that the damping device has a control device which  the key figure is recorded and with one control unit on one Setpoint controls. A manual setting can be done by a fully or partially automated setting can be replaced. On complex adjustments in hard-to-reach places avoided and comfort can be increased, for example example of machine tools, etc. Furthermore, a determined Key figure through a continuous control process or through several control intervals always automatically in an optimal one Area and thereby reducing wear and tear Sound intensity around the linear drive can be reduced.

Besonders vorteilhaft ist mit der Regeleinrichtung eine Er­ steinstellung durchführbar, wodurch eine manuelle Einstellung vollständig vermieden werden kann. Um zu vermeiden, daß bei der Inbetriebnahme vor einer möglichen automatischen Einstel­ lung der Linearantrieb durch eine zu klein eingestellte Dämp­ fung zerstört wird, wird vorteilhaft die Dämpfungsvorrichtung ausgehend von einer um einen Sicherheitswert zu großen Dämp­ fung hin zu einem optimalen Bereich geregelt.An Er with the control device is particularly advantageous Stone setting feasible, which means manual setting can be completely avoided. To avoid that at commissioning before a possible automatic setting the linear drive due to a damping set too small tion is destroyed, the damping device is advantageous starting from a damper that is too large by a safety value towards an optimal area.

Die erfindungsgemäße Lösung kann besonders vorteilhaft bei hydraulischen und insbesondere bei pneumatischen Linearan­ trieben mit einem in einem Zylinder geführten Kolben einge­ setzt werden. Mit einem Beschleunigungsaufnehmer kann an ei­ nem Pneumatikzylinder vorteilhaft mit geringem konstruktiven Aufwand eine Kennzahl für die Auftreffgeschwindigkeit eines Kolbens auf einen Anschlag bzw. auf eine Stirnseite des Zy­ linders ermittelt und ein besonders kostengünstiger sich selbst einstellender Linearantrieb geschaffen werden. Ferner können bei Pneumatikzylindern aufwendige Dichtungen nach au­ ßen vermieden und besonders schnelle Stellbewegungen erreicht werden.The solution according to the invention can be particularly advantageous for hydraulic and especially pneumatic linear an driven with a piston guided in a cylinder be set. With an accelerometer can be at Pneumatic cylinder advantageous with little constructive Effort a key figure for the speed of impact Piston on a stop or on an end face of the Zy linders determined and a particularly cost-effective self-adjusting linear actuator can be created. Further Pneumatic cylinders can have complex seals to the outside  avoided and particularly fast adjustment movements achieved become.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Stelleinheit der Regeleinrichtung zumindest eine regelba­ re Drosselstelle aufweist, über die der Austritt eines Fluids aus dem Zylinder und damit die Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens auf den Anschlag regelbar ist. Die Dämpfung mit einer regelbaren Drosselstelle ist besonders kostengünstig und ver­ schleißarm und bietet sich insbesondere bei Pneumatikzylin­ dern an. Denkbar sind jedoch auch verstellbare Stoßdämpfer.In one embodiment of the invention it is proposed that the control unit of the control device at least one controllable right throttle point through which the exit of a fluid out of the cylinder and thus the impact speed of the Piston on the stop is adjustable. The damping with one adjustable throttle is particularly inexpensive and ver low wear and is particularly suitable for pneumatic cylinders other. However, adjustable shock absorbers are also conceivable.

Die Regeleinrichtung kann hydraulisch, elektrisch, elektroma­ gnetisch und/oder pneumatisch betrieben sein. Ist die Rege­ leinrichtung elektrisch betrieben, können meist vorhandene Stromversorgungen genutzt, zusätzliche Bauteile vermieden und Kosten eingespart werden, insbesondere bei pneumatischen Li­ nearantrieben, bei denen kein hydraulisches Druckmittel zur Verfügung steht.The control device can be hydraulic, electrical, and electroma be operated magnetically and / or pneumatically. It's the rain Mostly, existing equipment can be operated electrically Power supplies used, additional components avoided and Costs can be saved, especially with pneumatic Li near drives, where no hydraulic pressure medium for Available.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen­ fassen.Further advantages result from the following drawing spelling. In the drawing, an embodiment of the Invention shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently use the features individually consider and put together into meaningful further combinations grasp.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Fig. 1 zeigt einen pneumatischen Linearantrieb mit einem Kol­ ben 10, der in einem Pneumatikzylinder 12 in Längsrichtung über einen nicht näher dargestellten Druckanschluß mit Druck­ luft zwischen zwei Endlagen 14, 16 verschiebbar ist. Mit dem Kolben 10 kann über eine Kolbenstange 32 auf ein nicht näher dargestelltes Bauteil eine Stellkraft ausgeübt werden, bei­ spielsweise ein Teil einer Werkzeugmaschine usw. Ferner weist der Linearantrieb eine Dämpfungsvorrichtung 18 auf, die den Kolben 10 in beide Längsrichtungen vor dem Auftreffen auf ei­ nen Anschlag 20, 22 in den Endlagen 14, 16 abbremst. Fig. 1 shows a pneumatic linear drive with a Kol ben 10 , the air in a pneumatic cylinder 12 in the longitudinal direction via a pressure connection, not shown, with pressure between two end positions 14 , 16 is displaceable. With the piston 10 , a positioning force can be exerted via a piston rod 32 on a component, not shown, for example, part of a machine tool, etc. Furthermore, the linear drive has a damping device 18 , the piston 10 in both longitudinal directions before hitting egg Stop 20 , 22 braked in the end positions 14 , 16 .

Die Dämpfungsvorrichtung besitzt einen von einem Beschleuni­ gungsaufnehmer gebildeten Sensor 24, über den eine Kennzahl für eine Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens 10 auf die vom Zylinder 12 gebildeten Anschläge 20, 22 erfaßbar ist. Der Sensor 24 ist am Zylinder 12 befestigt, und zwar an einer von vier Gewindestangen 34, die zur Befestigung an einem nicht näher dargestellten Bauteil am Zylinder 12 angebracht ist, jedoch nicht zur Befestigung genützt wird. Zusätzliche Bau­ teile und Kosten werden eingespart.The damping device has a sensor 24 formed by an acceleration sensor via which a characteristic number for an impact speed of the piston 10 on the stops 20 , 22 formed by the cylinder 12 can be detected. The sensor 24 is attached to the cylinder 12 , specifically on one of four threaded rods 34 , which is attached to the cylinder 12 for attachment to a component (not shown in detail), but is not used for attachment. Additional construction parts and costs are saved.

Die Dämpfungsvorrichtung 18 weist eine Regeleinrichtung 26 auf, die die Kennzahl erfaßt und mit einer Stelleinheit kon­ tinuierlich automatisch auf einen Sollwert regelt. Ferner kann mit der Regeleinrichtung 26 eine Ersteinstellung durch­ geführt werden. Die Stelleinheit der Regeleinrichtung 26 be­ sitzt zwei regelbare Drosselstellen 28, 30, über die der Austritt von Luft aus dem Pneumatikzylinder 12 und damit die Auftreffgeschwindigkeit des Kolbens 10 auf die Anschläge 20, 22 regelbar ist. Die Drosselstellen 28, 30 werden elektrisch verstellt.The damping device 18 has a control device 26 , which detects the characteristic number and continuously adjusts automatically to a desired value with an actuating unit. Furthermore, an initial setting can be carried out with the control device 26 . The control unit of the control device 26 be seated two controllable throttle points 28 , 30 , via which the escape of air from the pneumatic cylinder 12 and thus the impact speed of the piston 10 on the stops 20 , 22 can be controlled. The throttle points 28 , 30 are adjusted electrically.

Claims (10)

1. Linearantrieb mit zumindest einem in Längsrichtung über eine Hilfsenergie zwischen zwei Endlagen (14, 16) verschieb­ baren Bauteil und mit einer einstellbaren Dämpfungsvorrich­ tung (18), die das Bauteil in zumindest eine Längsrichtung vor dem Auftreffen auf einen Anschlag (20, 22) in einer End­ lage (14, 16) abbremst, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämp­ fungsvorrichtung (18) zumindest einen Sensor (24) aufweist, über den eine Kennzahl für eine Auftreffgeschwindigkeit des Bauteils auf den Anschlag (20, 22) erfaßbar ist.1. Linear drive with at least one component that can be displaced in the longitudinal direction via an auxiliary energy between two end positions ( 14 , 16 ) and with an adjustable damping device ( 18 ) that moves the component in at least one longitudinal direction before hitting a stop ( 20 , 22 ) in an end position ( 14 , 16 ) brakes, characterized in that the damping device ( 18 ) has at least one sensor ( 24 ), by means of which a characteristic number for an impact speed of the component on the stop ( 20 , 22 ) can be detected. 2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (24) von einem Beschleunigungsaufnehmer gebil­ det ist.2. Linear drive according to claim 1, characterized in that the sensor ( 24 ) is gebil det by an accelerometer. 3. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (24) an einem den An­ schlag (20, 22) bildenden Bauteil befestigt ist. 3. Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 24 ) is attached to a stop ( 20 , 22 ) forming component. 4. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (18) ei­ ne Regeleinrichtung (26) aufweist, die die Kennzahl erfaßt und mit einer Stelleinheit auf einen Sollwert regelt.4. Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 18 ) has egg ne control device ( 26 ) which detects the characteristic number and controls with a control unit to a target value. 5. Linearantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Regeleinrichtung (26) eine Ersteinstellung durch­ führbar ist.5. Linear drive according to claim 4, characterized in that with the control device ( 26 ) an initial setting can be carried out. 6. Linearantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Regeleinrichtung (26) kontinuierlich oder in bestimmten Intervallen automatisch die Kennzahl auf einen Sollwert regelt.6. Linear drive according to claim 4 or 5, characterized in that the control device ( 26 ) continuously or at certain intervals automatically controls the key figure to a target value. 7. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil ein in einem Zylinder (12) geführter Kolben (10) ist.7. Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the first component is a piston ( 10 ) guided in a cylinder ( 12 ). 8. Linearantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit der Regeleinrichtung (26) zumindest eine regelbare Drosselstelle (28, 30) aufweist, über die der Aus­ tritt eines Fluids aus dem Zylinder (12) und damit die Auf­ treffgeschwindigkeit des Kolbens (10) auf den Anschlag (20, 22) regelbar ist.8. Linear drive according to claim 7, characterized in that the actuating unit of the control device ( 26 ) has at least one controllable throttle point ( 28 , 30 ) via which the fluid exits the cylinder ( 12 ) and thus the impact speed of the piston ( 10 ) on the stop ( 20 , 22 ) is adjustable. 9. Linearantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) ein Pneumatikzylinder und der Kolben (10) mit Luftdruck verstellbar ist. 9. Linear drive according to claim 8, characterized in that the cylinder ( 12 ) is a pneumatic cylinder and the piston ( 10 ) is adjustable with air pressure. 10. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (26) zumin­ dest teilweise elektrisch betrieben ist.10. Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 26 ) is at least partially electrically operated.
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