DE10055188A1 - Querkraftfreier Antrieb - Google Patents
Querkraftfreier AntriebInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb von linear geführten Maschinenteilen, wie beispielsweise dem beweglichen Schlitten des Koordinatenmeßgerätes. Die Antriebsvorrichtung umfaßt eine motorisch betriebene Antriebseinheit (26), die beispielsweise als Bandantrieb ausgestaltet sein kann und eine Verbindungseinheit mit einem federnden Abschnitt (28), die die Vorschubbewegung der Antriebseinheit querkraftfrei auf das geführte Maschinenteil überträgt. Zur querkraftfreien Übertragung weist der federnde Abschnitt (28) wenigstens eine Blattfeder (18a, b; 19a, b) auf, deren Biegeachse (a¶F¶) parallel zur Antriebsrichtung (X) der Antriebseinheit (26) ausgerichtet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb von linear geführten
Maschinenteilen umfassend eine motorisch betriebene Antriebseinheit und eine
Verbindungseinheit mit einem federnden Abschnitt, die die Vorschubbewegung der
Antriebseinheit querkraftfrei auf das geführte Maschinenteil überträgt.
Eine derartige Antriebsvorrichtung ist beispielsweise aus unserer deutschen Offenlegungsschrift
DE 38 33 577 A1 bekannt. Hierin ist die motorisch verstellbare Antriebseinheit als
Spindelantrieb ausgebildet, wobei die Verbindungseinheit zur querkraftfreien Verbindung der
Spindelmutter mit dem geführten Maschinenteil ein die Spindel umgebenes Rohr ist, das an
wenigstens zwei axial beabstandeten Stellen mit Schlitzen versehen ist. Die Schlitze sind hierbei
derart vorgesehen, daß die Wandung des Rohres an den beiden Stellen stark geschwächt ist und
nur noch in Form von schmalen Stegen verbleibt. Hierdurch ist das Rohr an diesen Stellen
elastisch verformbar, so daß das geführte Teil bezüglich Querkräften senkrecht zur
Führungsrichtung durch entsprechende Verbiegung der Stege entkoppelt werden kann.
Obwohl die hierin gezeigte Antriebsvorrichtung in der Vergangenheit hervorragenden Dienste
geleistet hat, werden zunehmend anstelle der relativ aufwendigen Spindelantriebe Bandantriebe
verwendet. Eine Übertragung des Rohres auf einen Bandantrieb ist jedoch nicht mehr ohne
weiteres möglich, da die aus der DE 38 33 577 A1 bekannte Lösung nur sehr geringe
Querbewegungen zuläßt, so daß die relativ großen Querbewegungen bei Bandantrieben nicht
mehr ausgeglichen werden können.
Hiervon ausgehend liegt deshalb unserer Erfindung die Aufgabe zugrunde eine
Antriebsvorrichtung mit einer Verbindungseinheit anzugeben, über die Antriebe mit größeren
Querbewegungen, wie beispielsweise Bandantriebe, besonders geeignet querkraftfrei mit einem
linear geführten Maschinenteil gekoppelt werden können.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst.
Die Besonderheit der Lösung ist hierbei darin zu sehen, daß der federnde Abschnitt der
Verbindungseinheit wenigstens eine Blattfeder umfaßt, deren Biegeachse parallel zur
Antriebsrichtung der Antriebseinheit ausgerichtet ist.
Unter dem Begriff Biegeachse soll hierbei diejenige Achse verstanden werden, um die die
Blattfeder bei bestimmungsgemäßer Verbiegung des Federnden Abschnitts eine Rotation
beschreibt.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit ist hierbei darin zu sehen, daß
bei einem relativ einfachen Aufbau insbesondere große Querbewegungen der Antriebseinheit
gegenüber dem geführten Maschinenteil problemlos ausgeglichen werden können.
Obwohl als Antriebseinheit prinzipiell unterschiedlichste Antriebe, wie beispielsweise
Spindelantriebe, Reibradantriebe oder Zahnstangenantriebe in Betracht kommen, eignet sich die
Verbindungseinheit in besonderer Weise für Bandantriebe, da gerade Bandantriebe quer zur
Vorschubrichtung relativ große Bewegungen ausführen.
Auch beim linear geführten Maschinenteil kann es sich um unterschiedlichste Teile handeln.
Beispielsweise kann es sich um den Schlitten eines Portal-Koordinatenmeßgerätes handeln, der
entlang der den Meßtisch überspannenden Portal-Traverse verfahren werden kann oder um das
Portal selber. Genauso gut könnte es sich jedoch auch um den horizontal verfahrbaren Ständer
eines Ständermeßgerätes oder den hieran vertikal verfahrbaren Kreuzschieber handeln. Natürlich
sind auch Schlitten von anderen Werkzeugmaschinen, wie beispielsweise Fräsmaschinen,
denkbar.
Im einfachsten Fall umfaßt der federnde Abschnitt eine einzelne Blattfeder, deren erstes Ende
fest mit der Antriebseinheit verbunden ist und deren zweites Ende fest mit dem linear geführten
Maschinenteil verbunden ist. Da jedoch insbesondere bei Bandantrieben die Querbewegungen
relativ groß sind, wird man den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ende, an dem die
Blattfeder mit dem Maschinenteil und der Antriebseinheit verbunden ist relativ groß wählen
müssen; hierunter leidet jedoch die Steifigkeit, insbesondere die Torsionssteifigkeit des
federnden Abschnitts. In einer erheblich verbesserten Variante umfaßt der federnde Abschnitt
hierbei zwei Blattfedern, die über ein weitgehend starres Zwischenstück miteinander verbunden
sind. Hierdurch kann die Torsionssteifigkeit des federnden Abschnitts erheblich verbessert
werden. Die Blattfedern und das starre Zwischenstück können monolithisch aus einem Stück
gefertigt sein.
Besonders geeignet wird man jedoch als federnden Abschnitt ein Blattfederparallelogramm
verwenden, das aus zwei parallel angeordneten Einheiten besteht, die jeweils zwei Blattfedern
umfassen die über ein starres Zwischenstück miteinander verbunden sind. Die Torsionssteifigkeit
kann sogar zusätzlich noch erhöht werden, indem anstelle dieser Blattfedergelenke
Kreuzfedergelenke mit sich kreuzenden Blattfedern verwendet werden.
Oftmals wir der Abstand der Ankoppelungspunkte der Verbindungseinheit am Maschinenteil und
an der Antriebseinheit nicht so sein, daß der federnde Abschnitt genau dazwischen paßt. Dies ist
insbesondere dann der Fall, wenn die erfindungsgemäße Verbindungseinheit in bereits
bestehende Konstruktionen von beispielsweise Koordinatenmeßgeräten integriert werden soll.
Um dieses Problem zu beheben, kann die Verbindungseinheit ferner Bauteile umfassen, über die
die Antriebseinheit mit dem einen ersten Ende des federnden Abschnitts starr gekoppelt ist und
das geführte Maschinenteil mit dem zweiten Ende des federnden Abschnitts starr gekoppelt ist,
wobei die Bauteile derart ausgestaltet sind, daß die Projektion des Ankoppelungspunktes am
Antrieb und/oder am geführten Maschinenteil auf die Verbindungslinie zwischen dem ersten und
dem zweiten Ende des federnden Abschnitts nicht mit dem ersten oder dem zweiten Ende des
federnden Abschnitts zusammenfällt.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Figurenbeschreibung. Hierin zeigen:
Fig. 1 ein Koordinatenmeßgerät;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Traverse des Portals (2) des Koordinatenmeßgerätes
gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Schnittes durch den X-Schlitten (3) und die Traverse
des Portals (2) gemäß Fig. 2 entlang der Linie III-III
Fig. 4 einen Schnitt durch die Platte 13 gemäß Fig. 3 entlang der Linie IV-IV
Fig. 1 zeigt rein beispielhaft ein Koordinatenmeßgerät vom sogenannten Portaltyp, in dem die
erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung, wie weiter unten ausgeführt, eingebaut ist. Das
Koordinatenmeßgerät weist einen Meßtisch (1) auf, auf dem das zu vermessende Werkstück (7)
gelagert ist und auf dem auch das Portal (2) in der mit dem Pfeil (Y) bezeichneten Richtung
verfahrbar geführt ist. Auf der den Meßtisch (1) überspannenden Traverse des Portals (2) ist
wiederum der sogenannte X-Schlitten (3) in der mit dem Pfeil (X) bezeichneten Richtung
beweglich geführt, wobei wiederum am X-Schlitten (3) die Pinole (4) in der mit dem Pfeil (Z)
bezeichneten Richtung beweglich geführt ist. Am unteren Ende der Pinole (4) befindet sich ein
Tastkopf (5) an dessen unteren Ende ein Taststift (6) befestigt ist. Die Position des Tastkopfes
(5) in den Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) kann über optisch ablesbare Maßstäbe (8a, 8b, 8c)
ermittelt werden; außerdem wird die Auslenkung des Taststiftes (6) gegenüber dem
Tastkopfgehäuse (5) in den Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) durch entsprechende Sensoren
gemessen und komponentenrichtig mit den gemessen Meßwerten der Maßstäbe (8a, 8b, 8c)
verrechnet und als Meßwert dargestellt. Die Bewegung des Portals (2), des Schlittens (3) und der
Pinole (4) erfolgt über entsprechende Antriebe. Zur Ansteuerung dieser Antriebe und zur
Auswertung der Meßergebnisse ist eine Steuerung (10) und ein Auswerterechner (9) vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung, die in dem in Fig. 1 dargestellten
Koordinatenmeßgerät zum Antrieb des X-Schlittens (3) vorgesehen ist, ist nunmehr in Fig. 2
dargestellt, die eine Aufsicht auf das Portal (2) zeigt. Wie hierin zu sehen ist, ist der X-Schlitten
(3) auf einer Führung (17) in der mit dem Pfeil (X) bezeichneten Richtung beweglich geführt;
zum Antrieb ist ein Elektromotor (25) vorgesehen, der eine Walze (16) antreibt. Die
Rotationsbewegung der Walze (16) wird auf ein umlaufendes Band (14) übertragen, das am
anderen Ende über eine Rolle (15) ebenfalls drehbeweglich gelagert ist. Das Band (14) ist hierbei
über eine Verbindungseinheit (27) mit dem X-Schlitten (3) in erfindungsgemäßer Weise
verbunden, wie wir dies weiter unten im Detail anhand der Fig. 3 und 4 erläutern werden.
Fig. 3 zeigt hierbei einen Ausschnitt eines Schnittes durch das Portal (2) und den X-Schlitten
(3) nach Fig. 2 entlang der Linie III-III. Wie hieraus zu sehen ist, umfaßt der Schlitten (3) ein U-
förmiges Profil (24), das über Luftlager (23) auf der Führung (17) beweglich gelagert ist. Die
Verbindungseinheit (27), die den oberen Teil des Bandes (14) mit dem X-Schlitten (3) verbindet,
weist hierbei eine Platte (13) auf, an der ein Winkel (12) starr befestigt ist. Außerdem umfaßt die
Verbindungseinheit (27) zwei Metallplatten (20) und (22) die über Schrauben an dem oberen
Teil des umlaufenden Bandes (14) fixiert sind. Damit die Koppelung in Antriebsrichtung (X), die
in Fig. 3 senkrecht zur Zeichenebene steht, starr ist und andererseits Bewegungen des Bandes
(14) quer zur Antriebsrichtung, daß heißt also in der mit dem Pfeil (Y) bezeichneten Richtung,
ausgeglichen werden können, ist ein federnder Abschnitt (28) vorgesehen. Der federnde
Abschnitt (28) ist in diesem Ausführungsbeispiel als Blattfederparallelogramm aufgebaut,
welches zwei Baugruppen umfaßt die jeweils aus Blattfedern (18a) und (18b) bzw. (19a) und
(19b) bestehen, die über starre Verbindungsteile (29a) bzw (29b) miteinander verbunden sind.
Wie aus der Fig. 4 nachfolgend zu sehen, die ausschnittsweise einen Schnitt durch die Platte
(13) gemäß Fig. 3 entlang der Linie IV-IV zeigt, sind hierbei die Biegeachsen (aF) der
Blattfedern (19a) und (19b) parallel zur Antriebsrichtung gemäß dem Pfeil (X) ausgerichtet.
Wie bereits oben ausgeführt, passen die Ankoppelpunkte (aB) und (aM), an denen die
Verbindungseinheit (27) an der Antriebseinheit (26) und dem geführten Maschinenteil befestigt
sind, oftmals nicht exakt mit der Länge des federnden Abschnitts (28) zusammen. Dies wird in
der hier dargestellten Ausführungsvariante dadurch gelöst, daß - siehe auch Fig. 3 - die Enden
des federnden Abschnitts (28) über den Winkel (12) mit der Platte (13) verbunden sind, die am
X-Schlitten (3) befestigt ist. Hierdurch ergibt sich, daß die Projektion des Ankoppelpunktes (aM)
am X-Schlitten (3) auf die Verbindungslinie zwischen den Enden (E1, E2) des federnden
Abschnitts (28) deutlich nicht mit den Enden (E1, E2) des federnden Abschnitts (28)
zusammenfällt. Vielmehr liegt die besagte Projektion zwischen den Enden (E1 und E2) des
federnden Abschnitts (28).
Claims (5)
1. Antriebsvorrichtung zum Antrieb von linear geführten Maschinenteilen (3) umfassend eine
motorisch betriebene Antriebseinheit (26) und eine Verbindungseinheit (27) mit einem
federnden Abschnitt (28), die die Vorschubbewegung der Antriebseinheit querkraftfrei auf
das geführte Maschinenteil (3) überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde
Abschnitt (28) wenigstens eine Blattfeder (18a, b; 19a, b) umfaßt, deren Biegeachse (aF)
parallel zur Antriebsrichtung (IX) der Antriebseinheit (26) ausgerichtet ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (26)
ein Bandantrieb ist.
3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
federnde Abschnitt (28) als Blattfederparallelogramm ausgeführt ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungseinheit ferner Verbindungsteile (20, 22 und 12, 13) umfaßt, über die die
Antriebseinheit mit einem ersten Ende (E1) des federnden Bauteils (28) starr gekoppelt ist
und das geführte Maschinenteil (3) mit dem zweiten Ende (E2) des federnden Bauteils (28)
starr gekoppelt ist, wobei die Bauteile derart ausgestaltet sind, daß die Projektion des
Ankoppelungspunktes am Antrieb (aB) und/oder am geführten Maschinenteil (aM) auf die
Verbindungslinie zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (E1, E2) des federnden
Bauteils (28) nicht mit dem ersten oder dem zweiten Ende (E1, E2) des federnden Abschnitts
(28) zusammenfällt.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion des
Ankoppelungspunktes am Maschinenteil und/oder an der Antriebseinheit auf die
Verbindungslinie zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (E1, E2) des federnden
Abschnitts zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (E1, E2) liegt.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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2000
- 2000-11-07 DE DE2000155188 patent/DE10055188A1/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CARL ZEISS INDUSTRIELLE MESSTECHNIK GMBH, 73447 OB |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |