AT508241B1 - Vorrichtung zur umsetzung einer drehbewegung in eine linearbewegung - Google Patents

Vorrichtung zur umsetzung einer drehbewegung in eine linearbewegung Download PDF

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Abstract

Riementrieb zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit mindestens einer durch eine Antriebsvorrichtung (8) angetriebenen Antriebswelle (1), und mindestens einer Umlenkachse (11), welche mit Rollen (2, 12) vorgesehen sind, wobei ein Riemen (4) über die Rollen (2, 12) geführt ist, wobei die Rotationsachse (13) der Umlenkachse (11) zur Rotationsachse (3) der Antriebswelle (1) derart geneigt oder mittels einer Einstellvorrichtung (10) soweit neigbar ist, dass ein über die Rollen (2, 12) geführter Riemen (4) sowohl an der Rolle (2) der Antriebswelle (1) als auch an der Rolle (12) der Umlenkachse (11) berührungsfrei vorbei bewegbar ist, wobei die geneigte Umlenkung des Riemens (4) an der Antriebsvorrichtung (8) erfolgt.

Description

Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft einen Riementrieb zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit mindestens einer durch eine Antriebsvorrichtung angetriebenen Antriebswelle, mindestens einer Umlenkachse, welche mit Rollen vorgesehen sind, und zwischen denen ein Riemen aufspannbar ist, wobei ein Riemen über die Rollen geführt ist, wobei die Rotationsachse der Umlenkachse zur Rotationsachse der Antriebswelle derart geneigt oder mittels einer Einstellvorrichtung soweit neigbar ist, dass ein über die Rollen geführter Riemen sowohl an der Rolle der Antriebswelle als auch an der Rolle der Umlenkachse berührungsfrei vorbei bewegbar ist.
[0002] Bekannt sind vornehmlich zwei Methoden - unter Einsatz eines Riemens - um eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umzusetzen (siehe Fig. 1 und Fig. 2). Diese unterscheiden sich hauptsächlich in der Anordnung des Riemens, der Anzahl der Biegewechsel des Riemens, der Anzahl der minimal benötigten Umlenkachsen und des benötigten Bauraums.
[0003] Bei der sogenannten O-Anordnung (siehe Fig. 1) liegt der Verfahrbereich einer Linearachse zwischen der Antriebswelle und der Umlenkachse.
[0004] So zeigt die WO 2006/008515 A2 einen Antrieb mit geneigten Umlenkachsen für einen Roboterarm, dabei wird ein Schlitten über geneigte Umlenkrollen verfahren.
[0005] Bei der sogenannten Omega-Anordnung (siehe Fig. 2a und 2b) wird der Riemen über zwei Umlenkachsen und eine Antriebswelle aufgespannt. Der Nachteil der O- Anordnung gegenüber der Omega-Anordnung besteht in der Baulänge, die sich bei der Omega-Anordnung ausschließlich aus der Baulänge der Linearachse ergibt, bei der O- Anordnung verlängert sich hingegen die Baulänge mindestens um die Durchmesser der Rolle der Antriebswelle und der Rolle der Umlenkachse. Der Nachteil der Omega-Anordnung gegenüber der O-Anordnung ergibt sich aus einem höheren Materialaufwand (zwei Umlenkachsen anstatt einer Umlenkachse) und weiters kommt es bei der Omega-Anordnung zu einer sogenannten Rückenumlenkung des Riemens (Biegewechsel) welche das Material des Riemens stärker beansprucht und somit große Umlenkrollendurchmesser erforderlich macht.
[0006] Die EP 0 790 098 A1 zeigt einen Linearantrieb mit einem endlichen Zugmittel und einer Laufkatze und einer wie eben beschriebenen Omega-Anordnung des Zugmittels.
[0007] Weiters erwähnt die DE 197 44 950 A1 einen Torantrieb und ein Riemengetriebe, das eine Antriebsrolle aufweist.
[0008] Eine weitere Vorrichtung zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung geht aus der DE 196 00 842 C hervor.
[0009] Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung so zu gestalten, dass die eben genannten Nachteile - bezüglich der Baulänge, des Materialaufwandes und die Rückenumlenkung des Riemens - behoben werden.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die geneigte Umlenkung des Riemens an der Antriebsvorrichtung erfolgt.
[0011] Des Weiteren wird eine Rückenumlenkung eines Riemens vermieden, da die Schrägstellung (Lagerung) der Rotationsachse der Antriebswelle zur Rotationsachse der Umlenkachse einen Versatz des Riemens bewirkt, wodurch der Riemen (welcher zum Beispiel an einer Linearachse befestigt wird) sowohl an der Rolle der Antriebswelle als auch an der Rolle der Umlenkachse vorbei gezogen werden kann. Da diese Vorrichtung seitlich angebracht werden kann, ergibt sich die benötigte Baulänge ausschließlich aus der Länge der Linearachse, weiters ist nur eine Umlenkachse nötig und eine Rückenumlenkung des Riemens wird vermieden. Die Schrägstellung der Achsen zueinander kann auf mehrere Arten bewerkstelligt werden. Eine kostengünstige Variante wäre durch eine fixe Schrägstellung der Achsen zueinander zu erreichen. Dabei wird der Neigungswinkel werksseitig durch Versuche ermittelt und die Anbauteile werden in der optimalen
Stellung justagefrei montiert. Die Schrägstellung der Achsen zueinander kann auch durch eine Einstellvorrichtung erzeugt werden. Eine Möglichkeit besteht zum Beispiel darin, die Umlenkachse zu lagern (mittels Gleitbuchse, Lager oder ähnlichem). Dadurch justieren sich die beiden Rotationsachsen selbsttätig zueinander aus, der Neigungswinkel der Achsen zueinander ergibt sich automatisch. Ebenso können die Antriebsachse und die Umlenkachse einstellbar — mittels Klemmverbindungen - zueinander geführt werden. Der optimale Neigungswinkel wird dabei durch mehrmaliges Abfahren des Hubes und gleichzeitigem Nachjustieren ermittelt.
[0012] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert:
[0013] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die beiden Rollen an der Antriebsvorrichtung angebracht sind.
[0014] Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Vorrichtung genau eine Umlenkachse aufweist. Dadurch ist eine kostengünstige Variante erzielbar, da somit Material eingespart werden kann.
[0015] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Riemen ein formschlüssiges Zugmittel ist, da dadurch ein Durchrutschen zwischen den eingreifenden Partnern verhindert wird.
[0016] Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn der Riemen als endlicher Riemen ausführt ist, da dies für den Einsatz der Vorrichtung auf einer Laufkatze oder als Antrieb für einen Linearschlitten geeignet ist. Dabei würde sich der Verlauf dieses endlichen Riemens von seiner ersten Befestigung berührungsfrei an der Rolle der Antriebswelle vorbei, über die Rolle der Umlaufachse und die Rolle der Antriebswelle, berührungsfrei an der Rolle der Umlenkachse vorbei, zu seiner zweiten Befestigung hin erstrecken.
[0017] Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn der Riemen als Zahnriemen und die Rollen als korrespondierende Zahnräder ausgeführt sind, da dadurch ein exaktes Positionieren ermöglicht wird. Ebenso könnten die Zahnräder natürlich auch als Zahnscheiben, Riemen(zahn)-Rollen o. ä. ausgebildet sein.
[0018] Als besonders vorteilhaft kann dabei weiters vorgesehen sein, dass die Vorrichtung über eine Spannvorrichtung verfügt, mit dem der Riemen gespannt werden kann, um beispielsweise nach einem Wechsel des Zahnriemens eine geeignete Riemenspannung herzustellen. Die Spannung des Riemens wird dadurch erzeugt, dass mindestens ein Klemmelement - mit dem die Enden des Riemens an den Enden der Linearachse befestigt werden - einstellbar in Langlöchern ausgeführt wird. Ebenso könnte der Abstand der Antriebsrolle zur Umlenkrolle variabel ausgeführt werden, in dem zum Beispiel die Führung der Umlenkrollenhalterung oder der Einstelleinrichtung in Längslöchern stattfindet und somit als Spannvorrichtung dient. Eine derartige Spannvorrichtung könnte ebenso aus einer Spannrolle bestehen, die zum Beispiel zwischen der Antriebsrolle und der Umlenkrolle angebracht wird, auf den Riemen drückt und somit eine geeignete Riemenspannung herstellt. Ebenso könnte die Spannung des Riemens mittels Exzenterbolzen der Umlenkrolle erreicht werden.
[0019] Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor umfasst.
[0020] Als besonders geeignetes Einsatzgebiet kann hier vorgesehen sein, dass die Vorrichtung dafür verwendet wird, um eine Linearachse in einem Handlingsystem zu bewegen.
[0021] Deshalb wird auch Schutz für ein derartiges Handlingsystem begehrt, das vorzugsweise in einem Roboter zum Einsatz gebracht wird.
[0022] Konkret kann eine derartige Vorrichtung in einem Handlingsystem für eine Spritzgussmaschine dienen.
[0023] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
[0024] Fig. 1 O-Anordnung eines Riementriebes (Stand der Technik), [0025] Fig. 2a Omega-Anordnung eines Riementriebes (Stand der Technik),
[0026] Fig. 2b Omega-Anordnung eines Riementriebes („Laufkatze“, Stand der Technik) und
[0027] Fig. 3 bis 6 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anordnung in vier schematischen Ansichten.
[0028] In Fig. 1 ist eine dem Stand der Technik entsprechende O-Anordnung gezeigt, in der eine Linearachse 7 mittels eines Riemens 4 zwischen der Rolle 2 der Antriebswelle 1 und der Rolle 12 der Umlenkachse 11 verfahren wird.
[0029] In Fig. 2a ist eine dem Stand der Technik entsprechende Omega-Anordnung gezeigt, in der eine Linearachse 7 mittels des Riemens 4 verfahren wird. Dabei wird der Riemen 4 von der Rolle 2 der Antriebswelle 1 angetrieben und mittels Rückenumlenkung über die Rollen 12, 12' der Umlenkachsen 11, 11’ zur Linearachse 7 geführt.
[0030] In Fig. 2b ist eine dem Stand der Technik entsprechende Omega-Anordnung gezeigt, in der eine Linearachse 7 („Laufkatze“) - auf welcher sich die Rolle 2 der Antriebswelle 1 und die zwei Rollen 12, 12' der Umlenkachsen 11, 11' befinden - mittels des Riemens 4 verfahren wird.
[0031] In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung gezeigt, bei der ein endlicher Riemen 4 (Zahnriemen) über eine Rolle 12 der Umlenkachse 11 und weiters über eine Rolle 2 der Antriebswelle 1 gespannt ist. Die beiden Enden des Riemens 4 sind dabei mittels der Klemmelemente 5 und 6 mit einer Linearachse 7 (zum Beispiel ein Linearschlitten oder Tisch) verbunden. Mittels der Einstellvorrichtung 10 wird die Umlenkachse 11 dabei soweit geneigt, dass sich der Riemen 4 bewegungsfrei an der Rolle 2 der Antriebswelle 1 und an der Rolle 12 der Umlenkachse 11 vorbei bewegt. Die Antriebswelle 1 ist von einer Antriebsvorrichtung 8 angetrieben.
[0032] In Fig. 4 ist im Detail der Verlauf eines Riemens 4 gezeigt, wie er sich von links kommend - berührungsfrei an der Rolle 2 der Antriebswelle 1 vorbei - über die Rolle 12 der geneigten Umlenkachse 11 zur Rolle 2 der Antriebswelle 1 nach rechts - berührungsfrei an der Rolle 12 der Umlenkachse 11 vorbei - und anschließend nach rechts erstreckt.
[0033] In Fig. 5 wird eine Draufsicht von Fig. 4 gezeigt.
[0034] In Fig. 6 wird die Neigung der Rotationsachse 13 der Umlenkachse 11 gezeigt, wodurch es zu dem gewünschten Versatz des Riemens 4 kommt.
[0035] Wenn auch die Erfindung anhand des gezeigten Ausführungsbeispieles konkret beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, dass der Anmeldungsgegenstand nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Vielmehr versteht es sich von selbst, dass Maßnahmen und Abwandlungen, die dazu dienen den Erfindungsgedanken umzusetzen, durchaus denkbar und erwünscht sind.
[0036] So könnte beispielsweise bei einer Anwendung, bei der geringere Ansprüche in die Positioniergenauigkeit gestellt werden, der Riemen als kraftschlüssiges Zugmittel ausgeführt sein, wie zum Beispiel als Flach-, Keil- oder Rundriemen.
[0037] Weiters könnte beispielsweise die Vorrichtung ebenso auf einem bewegten Schlitten und bei befestigtem Zugmittel zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel bei einer Laufkatze.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Antriebswelle
2 Rolle der Antriebswelle (1)
3 Rotationsachse der Antriebswelle (1)
4 Riemen
5 Erstes Klemmelement, Befestigung Zugmittel 6 Zweites Klemmelement, Befestigung Zugmittel 7 Linearachse, vorzugsweise Linearschlitten
8 Antriebsvorrichtung
10 Einstellvorrichtung
11, 11’ Umlenkachse
12, 12' Rolle der Umlenkachse (11) 13, 13' Rotationsachse der Umlenkachse (11)

Claims (14)

Patentansprüche
1. Riementrieb zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit
- mindestens einer durch eine Antriebsvorrichtung (8) angetriebenen Antriebswelle (1),
- und mindestens einer Umlenkachse (11),
- welche mit Rollen (2, 12) vorgesehen sind,
- wobei ein Riemen (4) über die Rollen (2, 12) geführt ist,
- wobei die Rotationsachse (13) der Umlenkachse (11) zur Rotationsachse (3) der Antriebswelle (1) derart geneigt oder mittels einer Einstellvorrichtung (10) soweit neigbar ist, dass ein über die Rollen (2, 12) geführter Riemen (4) sowohl an der Rolle (2) der Antriebswelle (1) als auch an der Rolle (12) der Umlenkachse (11) berührungsfrei vorbei bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Umlenkung des Riemens (4) an der Antriebs-
vorrichtung (8) erfolgt.
2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rollen (2, 12) an der Antriebsvorrichtung (8) angebracht sind.
3. Riementrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung genau eine Umlenkachse (11) aufweist.
4. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (4) ein formschlüssiges Zugmittel ist.
5. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (4) als Zahnriemen ausgeführt ist.
6. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (4) als endlicher Riemen ausgeführt ist.
7. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verlauf des Riemens (4) von seiner ersten Befestigung (5), berührungsfrei an der Rolle (2) der Antriebswelle (1) vorbei, über die Rolle (12) der Umlaufachse (11) und die Rolle (2) der Antriebswelle (1), berührungsfrei an der Rolle (12) der Umlenkachse (11) vorbei, zu seiner zweiten Befestigung (6) hin erstreckt.
8. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2, 12) als Zahnräder ausgeführt sind.
9. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über mindestens eine Spannvorrichtung (9) verfügt, mit dem der Riemen (4) gespannt werden kann.
10. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (8) einen Elektromotor aufweist.
11. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (4) eine Linearachse (7) bewegt.
12. Handlingsystem mit einem Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Roboter mit einem Handlingsystem nach Anspruch 12.
14. Spritzgussmaschine mit einem Handlingsystem nach Anspruch 12.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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