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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines eine translatorisch
hin- und hergehende Hubbewegung und eine rotative Schwenkbewegung
ausführenden
Organs, insbesondere eines einer Produktionseinrichtung zugeordneten
Werkstücktransportorgans,
mit einer mit dem Organ verbindbaren, drehbar und in axialer Richtung
verschiebbar gelagerten Ausgangswelle, die mit einer Drehantriebseinrichtung
axialverschiebbar und mit einer Translationsantriebseinrichtung
verdrehbar koppelbar ist, d. h. die Kopplung zwischen der Ausgangswelle
und der Translationsantriebseinrichtung weist einen Drehfreiheitsgrad
auf, die Kopplung zwischen der Ausgangswelle und der Drehantriebseinrichtung
einen Translationsfreiheitsgrad in Axialrichtung.
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Aus
der
DE 298 20 787
U1 ist eine Vorrichtung dieser Art für oben genannten Zweck bekannt, bei
der eine das zu bewegende Organ aufnehmende Welle vorgesehen ist,
die auf einem aus einem Vorrichtungsgehäuse ausfahrbaren Lagerkörper drehbar gelagert
und mit einem den Lagerkörper
hintergreifenden Antriebsrad versehen ist, das mit einem im Gehäuse gelagerten,
mittels eines Motors antreibbaren Langritzel im Eingriff ist, und
bei der vom Lagerkörper
mehrere, im Gehäuse
verschiebbar gelagerte Führungsstangen
abstehen, die gegenüber
einer Mitnehmerplatte abgestützt
sind, die mittels einer mittels eines weiteren Motors antreibbaren
Gewindespindel verschiebbar ist.
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Bei
dieser bekannten Anordnung enthält
die Vorschubeinrichtung lediglich eine Gewindespindel, die mit einer
auf der Mitnehmerplatte angeordneten Gewindebüchse zusammenwirkt. Diese Spindelanordnung
ist gegenüber
der Achse der Welle seitlich versetzt. Es ergibt sich daher eine
außermittige
Einleitung der Vorschubkraft in die Mitnehmerplatte und damit in
die ganze, eine Hubbewegung ausführende Baugruppe.
Es kann daher zu Kippbewegungen dieser Baugruppe und damit insbesondere
auch des auf der Welle aufnehmbaren Organs kommen. Sofern das auf
der Welle aufnehmbare Organ dichtend an eine Wand angestellt werden
muss, was der Fall ist, wenn Werkstücke unter Vakuum bearbeitet
werden müssen,
führt die
Kippgefahr zur Gefahr von Undichtheiten, was unerwünscht ist.
Dieser Nachteil wird dabei dadurch noch verschärft, dass sich in Folge eines einseitig
wirkenden Vakuums sehr hohe Anstellkräfte ergeben. Ein weiterer Nachteil
der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, dass die hier vorhandene, eine
Spindelanordnung die notwendigen Vorschub- und Anstellkräfte allein
aufnehmen muss. Es ergibt sich daher auch eine sehr voluminöse und sperrige Anordnung.
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Diese
bekannte Anordnung führt
zu einer vergleichsweise schweren und sperrigen Bauweise. Der Lagerkörper samt
zugeordneten Führungsstangen
und Mitnehmerplatte ergibt eine Baueinheit mit vergleichsweise großer Eigenmasse,
die bei jedem Hub beschleunigt werden muss, was den betreffenden
Antriebsmotor belastet und da her eine vergleichsweise starke Dimensionierung
dieses Antriebsmotors erfordert. Außerdem ist in Folge der gehäuseseitigen
Lagerung des Lagerkörpers
durch nach unten abstehende Führungsstangen
ein geschlossenes Gehäuse
mit vertretbarem Aufwand praktisch nicht erreichbar. Bei der bekannten
Anordnung ist daher ein offenes Gehäuse vorgesehen, was die Gefahr
in sich birgt, dass Staub und Schmutz in das Gehäuse eindringen und Schmiermittel
aus dem Gehäuse
entweicht. Die bekannte Anordnung erweist sich demnach als nicht
einfach, kompakt und zuverlässig
genug.
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der auch beim Auftreten
hoher, von der Vorschubeinrichtung aufzubringender Kräfte eine
Kippgefahr weitestgehend ausgeschlossen ist, ist der eigenen deutschen
Gebrauchsmusteranmeldung
DE 201
01 545 zu entnehmen.
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Die
dort gezeigte Vorrichtung hat eine ein Werkstücktransportorgan aufnehmenden
Welle, die auf einem aus einem Vorrichtungsgehäuse ausfahrbaren Lagerkörper drehbar
gelagert und mit einem den Lagerkörper hintergreifenden Antriebsrad
versehen ist. Das Antriebsrad ist mit einem im Vorrichtungsgehäuse gelagerten,
mittels eines Motors antreibbaren Langritzel im Eingriff. Dabei
stehen vom Lagerkörper
mehrere, im Vorrichtungsgehäuse
verschiebbar gelagerte Führungsstangen
ab, die gegenüber
einer Mitnehmerplatte abgestützt
sind. Die Mitnehmerplatte ist mittels einer einen weiteren Motor und
eine hiervon antreibbare Spindeltriebanordnung enthaltenden Vorschubeinrichtung
verschiebbar.
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Die
Vorschubeinrichtung weist mehrere, achsparallel zur Welle und bezüglich dieser
mit gleichmäßiger Umfangsverteilung
angeordnete, im Gehäuse
gelagerte Gewindespindeln auf, die mit zugeordneten, auf der Mitnehmerplatte
aufgenommenen Gewindebüchsen
im Eingriff und über
ein Verteilergetriebe antriebsmäßig mit
dem zugeordneten Motor verbunden sind.
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Eine
weitere Vorrichtung der eingangs genannten Art, die eine vergleichsweise
massearme und kompakte Bauweise mit einem geschlossenen Gehäuse ermöglicht,
ist der weiteren eigenen deutschen Gebrauchsmusteranmeldung
DE 201 01 546 zu entnehmen.
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Die
dort gezeigte Vorrichtung hat eine das zu bewegende Organ aufnehmende,
drehbar und in axialer Richtung verschiebbar in einem Vorrichtungsgehäuse gelagerte
Welle. Die Welle ist mit einem Antriebsrad versehen und in axialer
Richtung gegenüber
einer mit Drehfreiheitsgrad hiermit zusammenwirkenden wellenparallelen
Zahnstange abgestützt.
Dabei steht das Antriebsrad im Eingriff mit einem mittels eines
zugeordneten Motors antreibbaren, wellenachsparallel im Vorrichtungsgehäuse gelagerten
Langritzel und die Zahnstange im Eingriff mit einem mit quer zur
Wellenachse verlaufender Achse im Vorrichtungsgehäuse gelagerten,
mittels eines zugeordneten, weiteren Antriebsmotors antreibbaren
Ritzel ist.
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Bei
den bekannten Vorrichtungen treten jedoch Positionier-Ungenauigkeiten bei
der Hub-Schwenk-Bewegung auf, da die Überlagerung von Antriebskräften für die Hubbewegung
und Antriebskräften
für die
Schwenkbewegung dazu führt, das
der eine Antriebsmotor auf den Antriebstrang des anderen Antriebsmotors
störend
einkoppelt und anders herum.
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Bei
der Vorrichtung gemäß
DE 201 01 546 war es daher
beispielsweise nötig,
im oberen Bereich des dortigen Langritzels einen kegeligen Anschliff vorzunehmen,
so dass die dort in den Schwenkan triebsstrang eingekoppelten Störkräfte vom
Hubantrieb über
die Zahnstange und das quer zur Achse verlaufende Ritzel ausgeglichen
werden können.
Dadurch musste aber eine in dieser Höhenlage ungenauere Positionierung
des zu hebenden und zu verschwenkenden Organs hingenommen werden.
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Ausgehend
hiervon ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
für den
Eingangs genannten Zweck zu schaffen, bei der eine gute Positioniergenauigkeit
des zu hebenden und zu verschwenkenden Organs in allen Höhenlagen
erreicht werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dazu
für die
Aufnahme der Kraft von der Drehantriebseinrichtung und der Translationsantriebseinrichtung
und deren Übertragung
auf die Ausgangswelle ein gemeinsames Entkoppelungsglied vorgesehen.
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Auf
diese Weise gelingt es, eine Rückkopplung
von dem einen Antriebstrang in den anderen zu vermeiden. Beide Antriebsvorrichtungen
können
unabhängig
voneinander angesteuert werden und auch gleichzeitig betätigt werden.
Es gelingt somit auch dann eine hohe Positioniergenauigkeit, wenn
beide Bewegungen – Heben
und Schwenken – gleichzeitig superpositioniert
durchgeführt
werden. Auf diese Weise kann die durchschnittliche Dauer eines Arbeitszyklus
der Vorrichtung stark abgesenkt werden, da die beiden Bewegungen
nicht mehr nacheinander erfolgen, sondern gleichzeitig und sich
der Verfahrweg von einem zweistufig erfolgenden Anfahren mit einer
Hebebewegung und einer Schwenkbewegung zu einem Spiralensegment
verkürzt.
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Eine
konkrete Ausgestaltung des übergeordneten
erfinderischen Gedankens, die beiden Antriebsstränge über ein gemeinsames Entkoppelungsglied
zu entkoppeln, ist in den Ansprüchen
2 und 5 angegeben.
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Dabei
dient als Entkoppelungsglied eine Entkoppelungs-Hohlwelle mit zumindest
einem in Längsrichtung
verlaufenden Führungsschlitz
und ein in dem Führungsschlitz
auf- und abverschiebbarer Läufer.
Die Entkoppelungs-Hohlwelle umschließt die Ausgangswelle der Vorrichtung
und ist diesbezüglich axial-
und drehbeweglich gelagert. Der Läufer ist fest mit der Ausgangswelle
verbunden und durchtritt die Entkoppelungs-Hohlwelle in Radialrichtung.
Die Entkoppelungs-Hohlwelle ist mit der Drehantriebseinrichtung
drehgeführt
koppelbar, wohingegen der Läufer
axialgeführt
drehbeweglich mit der Translationsantriebseinrichtung koppelbar
ist.
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Eine
Kraft in Hubrichtung von der Translationsantriebseinrichtung, die über den
fest mit der Ausgangswelle verbundenen Läufer eingeleitet wird, wird somit
ohne Rückkoppelung
mit dem Antriebsstrang der Drehantriebseinrichtung auf die Ausgangswelle übertragen,
da der Läufer
in dem Führungsschlitz
frei beweglich ist. Der Läufer
kann dabei kraft-, form- oder stoffschlüssig mit der Ausgangswelle
verbunden sein, bevorzugt ist er jedoch ringförmig aufgepresst.
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Wenn
der Läufer
zudem außenumfangsseitig
an einer Radiallageranordnung angreift, über die die Translationsantriebseinrichtung
ankoppelbar ist, kann auch das vom Drehantrieb über die Entkoppelungs-Hohlwelle
und den Läufer
auf die Ausgangswelle eingeleitete Drehmoment ohne Rückkoppelung auf
den Hubantriebsstrang übertragen
werden.
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Die Übertragung
der Hubkraft von dem Translationsantrieb auf den Läufer und
damit auf die Ausgangswelle kann dabei dadurch erfolgen, dass die
Laufzapfen mit ihrem radial zur Ausgangswelle äußeren Abschnitten jeweils in
einen Spalt zwischen zwei Innenringen der Radiallageranordnung eingreifen,
beispielsweise in einen Spalt zwischen den Innenringen zweier axial
zur Ausgangswelle voneinander beabstandeten Radiallager. Vorteilhaft
im Sinne einer einfachen Montage und der Nutzbarkeit von Standard
(Wälz-)Lagern
ist es dabei , wenn der Eingriff über Innenringbauteile erfolgt,
die antriebsmäßig zwischen
den Läufer
und die Radiallager geschaltet sind.
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Als
Anbindung des Hubantriebs ist eine Traverse vorteilhaft, die die
Radiallageranordnung außen
axial- und radialfest umgreift und zudem eine Mutter umfasst, die
auf einer Gewindespindel geführt eine
Hubbewegung der Traverse, der Radiallageranordnung, des Läufers und
schließlich
der Ausgangswelle gegenüber
der Gewindespindel bewirkt. Der Translationsantrieb kann dann als
direkt an die Gewindespindel gekoppelter Drehmotor ausgebildet sein.
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Vorteilhaft
dabei ist es, wenn die Gewindespindel an ihrem der Translationsantriebseinrichtung abgewandten
Ende drehbeweglich gegen das Vorrichtungsgehäuse abgestützt ist, vorzugsweise in einer
in dem Vorrichtungsgehäuse
als Lagersitz vorgesehenen Durchgangsbohrung mittels einer nach
außen
abschließenden
Lagerbüchse,
insbesondere einer Nadellagerbüchse.
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Weitere
Aspekte betreffen eine vorteilhafte, sternförmige Ausgestaltung des Läufers mit
mehreren Laufzapfen und der Entkoppelungs-Hohlwelle mit einer entsprechenden
Anzahl von Führungsschlitzen gemäß Anspruch
3 sowie eine wälzlager-gedämpfte Auf nahme
der Laufzapfen in dem jeweiligen Führungsschlitz gemäß Anspruch
4.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Ankoppelung und des Aufbaus des Drehantriebsstrangs
ist Gegenstand der Ansprüche
19 bis 21, ein vorteilhaft zweiteilig vorgesehener Aufbau und die
Lagerung der Entkoppelungs-Hohlwelle auf der Ausgangswelle Gegenstand
der Ansprüche
22 bis 24.
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Ein
weiterer Aspekt betrifft ein geschlossenes Vorrichtungsgehäuse, mit
dem die Vorrichtung mit Ausnahme der durchtretenden Ausgangswelle vollständig umgeben
ist. Weitere Aspekte betreffen die Lagerung der Ausgangswellenanordnung
in dem Gehäuse
sowie die Abdichtung des Gehäuses
gegen die Umgebung.
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Vorteilhaft
weist das Gehäuse
zudem ein erstes Gehäuseteil
und ein zweites Gehäuseteil
auf, die jeweils zumindest einen ungeteilten Lagersitz für die Entkoppelungs-Hohlwelle
ausbilden, wobei am ersten Gehäuseteil
ein Anschlussflansch für
die Drehantriebseinrichtung und an der zweiten Hälfte ein Anschlussflansch für die Translationsantriebseinrichtung
vorgesehen ist, und wobei die beiden Gehäuseteile einen konzentrisch
um die Entkoppelungs-Hohlwelle kreisringförmig umlaufenden Verbindungsabschnitt
aufweisen, an dem sie miteinander verbunden sind.
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Dadurch
gelingt ein raumvariabler Aufbau der Vorrichtung, da – je nach
Einsatzort – die
räumliche
Lage der Drehantriebseinrichtung zur Translationsantriebseinrichtung
festgelegt werden kann, da die beiden Gehäuseteile am Verbindungsabschnitt gegeneinander
verdreht werden können.
Dies kann schon in der Entwurfsphase geschehen. Aufgrund der bezüglich der
Ausgangswellenanordnung prinzipiell verdrehbaren Anordnung der beiden
Gehäuseteile
kann auf einfache Weise für
jeden Einsatzfall eine hinsichtlich der Winkelstellung der beiden
Antriebsstränge
zueinander modifizierte Variante der Vorrichtung konzipiert werden,
indem lediglich die Verbindung der beiden Gehäuseteile entsprechend angepasst
wird. Es kann jedoch auch eine Vorrichtung mit für verschiedene Winkelstellungen
passenden Verbindungselementen vorgesehen sein, die noch eine nachträgliche Anpassung
der Winkelstellung der beiden Antriebsstränge zueinander ermöglicht.
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Vorteilhaft
ist dazu eine Verschraubung der beiden Gehäuseteile vorgesehen, insbesondere durch
eine Verschraubung über
mehrere durch gleiche Winkelsegmente beabstandete Bohrungen in nach
Art eines Anschlussflansches ausgestalteten Verbindungsabschnitten
der beiden Gehäuseteile.
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Alternativ
dazu können
sich die Bohrungen auf Seiten zumindest eines Gehäuseteils
auch über dessen
gesamte axiale Länge
in der Gehäusewand bis
zu seiner Axialendseite erstrecken. Auf Seiten der anderen Gehäusehälfte können Gewindebohrungen für die Verschraubung
vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch ein Klemmring, in dem die
entsprechenden Gewindebohrungen vorgesehen sind, der so gestaltet
ist, dass die beiden Gehäusehälften gegeneinander
verspannt werden können.
Aufgrund der gegenüber
dem Abtriebsrad für
die Anbindung des Drehantriebs großen axialen Länge der
Gewindespindel und des entsprechenden Gehäusesteils ist es dabei vorteilhaft,
wenn die Bohrungen für
die Verschraubung der beiden Gehäuseteile
in demjenigen Gehäuseteil vorgesehen
ist, an der die Drehantriebseinrichtung angeschlossen ist.
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Hinsichtlich
eines kompakten Aufbaus der Vorrichtung ist es ferner einerseits
vorteilhaft, wenn einer der Anschlussflansche in Radialrichtung
der Ausgangswelle hinter dem die Ausgangswelle umgeben den Gehäuseabschnitt
angeordnet ist. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn der andere
Anschlussflansch in Axialrichtung der Ausgangswelle neben dem die
Entkoppelungs-Hohlwelle umgebenden Gehäuseabschnitt angeordnet ist
und in seinem der Ausgangswellenanordnung zugewandten Bereich breitenreduziert
ist, so dass der dort anschließende Antrieb
näher an
dem die Ausgangswelle umschließenden
Gehäuseabschnitt
angeflanscht ist. Da die Antriebseinrichtung aufgrund ihres im wesentlichen zylinderförmigen Aufbaus
um ihren gesamten Umfang mit dem Anschlussflansch verschraubbar
ist, kann die Verschraubung trotz der Breitenreduzierung auf Seiten
der Ausgangswelle ohne Verlust an Verbindungssicherheit, auch noch
an den anderen Umfangsabschnitten erfolgen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den weiteren Unteransprüchen
angegeben.
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Es
versteht sich von selbst, dass die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der angegebenen Kombination, sondern auch
in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend
werden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durch die Längsachse
der Ausgangswelle und die Längsachse
einer Gewindespindel der Hubantriebseinrichtung;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie S/S in 1 wobei
lediglich die Teile eingezeichnet sind, die zur Übertragung des Drehmoments
vom Schwenkantrieb auf die Ausgangswelle benötigt werden;
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie S/S in 1, wobei
nur die Teile eingezeichnet worden sind, die zur Übertragung
der Hubkraft vom Hubantrieb auf die Ausgangswelle nötig sind;
und
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4 eine
Schnittansicht entlang der Linie S/S in 1, wobei
alle Teile des Kraftübertragungs- und
Entkopplungsglieds eingezeichnet worden sind.
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Zunächst wird
Bezug genommen auf 1. 1 zeigt
eine Vorrichtung zum Antrieb eines eine translatorisch hin- und
hergehende Hubbewegung und eine rotative Schwenkbewegung ausführenden Organs.
Dazu ist eine Ausgangswelle 120 vorgesehen, die über eine
Klemmbuchse 130 und einen daran über eine Zylinderschraube 1120 geschraubten Klemmring 140 einen
Greifarm oder dergleichen aufnehmen kann.
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Zum
Verschwenken des Greifarms über
die Ausgangswelle 120 ist ein Drehantriebsmotor 1500 vorgesehen,
der über
ein vorgeschaltetes Planetengetriebe 50 und ein auf einer
Exzenterwelle 220 über einen
Nadelkranz 620 gelagertes Zwischenrad ein Drehmoment auf
ein Abtriebsrad 90 aufbringen kann. Zum Heben und Senken
des Greifarms und der Ausgangswelle ist dagegen ein weiterer Drehmotor 1510 vorgesehen,
der über
eine Antriebswelle 200 einen Kugelgewindetrieb 400 drehantreibt,
auf dessen Gewinde eine Mutter bzw. Gewindebüchse 405 über Kugeln
reibungsarm gelagert hin- und
herverschieblich ist, die von einem Traversen-Bauteil 180 umfasst
ist, welches ein Entkoppelungs- und Krafteinleitungsglied konzentrisch
zur Ausgangswelle umfasst, dass weiter unten stehend beschrieben
werden wird. Der Kugelgewindetrieb 400 kann dabei eingängig sein. Vorzugweise
weist er jedoch zwei Gänge
auf, so dass eine steilere Steigung umgesetzt werden kann.
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Der
als Drehantrieb eingesetzte Servomotor 1500 und das vorgeschaltete
Planetenradgetriebe 50 bilden eine im Wesentlichen zylindrische
Einheit, die über
Schrauben 1100 an einem Flansch des Vorrichtungsgehäuses 10, 20, 30 befestigt
ist, der auf seiner der Ausgangswelle 120 zugewandten Seiten
breitenreduziert ist. Die das Zwischenrad 60 aufnehmende Exzenterwelle 220 ist
in einer Buchse 70 für
die Exzenterwelle eingepresst, die über eine Klaue 80 und eine
zugeordnete Schraube 1110 in das Gehäuse 10, 20, 30 eingeschraubt
ist. Der als Hubmotor dienende Servomotor 1510 ist dagegen über ein
Motor-Anschlussflanschbauteil 40 an dem Gehäuse 10, 20, 30 befestigt,
wobei das Anschlussflanschbauteil 40 an dem Gehäuse 10, 20, 30 und
der Motor 1510 an dem Anschlussbauteil 40 über Schrauben 1150 angeschraubt
ist.
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Dabei
besteht das Vorrichtungsgehäuse 10, 20, 30 aus
einem Gehäuse-Oberteil 10,
einem Gehäuse-Mittelteil 20,
sowie einem Gehäuse-Unterteil 30,
wobei das Gehäuse-Oberteil 10 den
Anschlussflansch für
den Drehantrieb 1500, 50 aufweist und den über das
Zwischenrad 60 bis zum Abtriebsrad 90 reichenden
Drehantriebsstrang sowie den zugeordneten Bereich der Ausgangswelle 120 umschließt, der
Gehäuse-Mittelteil 20 einen
mittleren Abschnitt der Ausgangswelle 120 sowie wesentliche
Teile des Kugelgewindetriebs 400 umschließt, und
der Gehäuse-Unterteil 30 den
Anschlussflansch 40 für
den Hubantrieb 1510 aufweist und einen unteren Teil der Ausgangswelle 120 sowie
einen unteren Teil des über
die An triebswelle 200 und den Kurbelgewindetrieb 400 erfolgenden
Antriebsstrangs des Hubantriebs umschließt.
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Die
Ausgangswelle ist dabei an ihren beiden aus dem Gehäuse hervorstehenden
Enden jeweils über
Zwei-Lippendichtungen 700 abgedichtet. Ansonsten ist das
Gehäuse
gegen die Umgebung geschlossen und an den Nahtstellen zwischen Gehäuse-Oberteil 10 und
Gehäuse-Mittelteil 20,
Gehäuse-Mittelteil 20 und
Gehäuse-Unterteil 30,
sowie an der Exzenterbuchse 70 über jeweilige O-Ringe 760, 770 und 750 gegen
die Umgebung abgedichtet. Der Kugelgewindetrieb 400 ist
an seinem dem Hubmotor 1510 abgewandten Ende über eine
Nadelbüchse 610 in
einer entsprechenden Aufnehmung des Gehäuse-Mittelteils 20 gelagert,
wobei die Nadelbüchse 610 gegen
die Umgebung abgedichtet ist. Auf Seiten des Hubmotors 1510 ist
dagegen eine Lagerung über zwei
Rillenkugellager 580 im Gehäuse-Unterteil vorgesehen, die über einen
Wellendichtring 710 gegen die Umgebung abgedichtet ist.
Das Gehäuse-Unterteil 30 ist
an dem Gehäuse-Mittelteil 20 über Schrauben 1140 verschraubt,
wobei Gehäuse-Mittelteil 20 und
Gehäuse-Unterteil 30 in
dem dem Drehantriebsmotor 1500 abgewandten Bereich entsprechend
verdickte Radialumfangswände
aufweisen, in denen achsparallel zur Ausgangswelle 120 Gewindebohrungen
für die
Verschraubung vorgesehen sind, und in dem dem Servomotor 1500 zugewandten
Bereich eine in Radialrichtung erfolgende Verschraubung über Senkschrauben 1170,
die durch die Radialumfangswand des Mittelteils in entsprechende
Bohrungen im Unterteil 30 eingeschraubt werden.
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Das
Gehäuse-Oberteil 10 ist über mit
Dichtringen 1200 abgedichtete Zylinderschrauben 1130 mit
einem kreisringförmig
umlaufenden Klemmring 150 verschraubt, der sich über einen
Vorsprung an einer Schulter im Gehäuse-Mittelteil 20 abstützt und mit
einem Sprengring 1050 gesichert ist. Die Schrauben 1130 erstrecken
sich dabei von der Axialendseite des Gehäuse-Oberteil 10 durch
die gesamte Radialumfangswand des Gehäuse-Oberteils 10 hindurch bis
zum Klemmring. Auf diese Weise gelingt eine raumvariable Anordnung
des Drehantriebsmotors 1500 bezüglich des Hubantriebsmotors 1510 und
der dem Hubantrieb vorgeschalteten Gewindespindel 400,
so dass der Drehantriebsmotor in einer beliebigen Winkelstellung
zum Hubantriebsmotor angebracht werden kann, je nach dem wie der
für die
Vorrichtung zur Verfügung
stehende Bauraum beschaffen ist.
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Die
Ausgangswelle 120 ist dabei über eine Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 im
Gehäuse
abgestützt,
die Teil eines Krafteinleitungs- und Entkoppelungsglieds ist, welcher
im Folgenden beschrieben werden wird. Die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 besteht
dabei aus zwei Teilen 100 und 110, wobei der hintere
Teil 110 eine Lagerbuchse bildet, die außenumfangsseitig über ein
Rillenkugellager 560 im Gehäuse-Unterteil 30 abgestützt ist
und innenumfangsseitig über
ein Linear-Kugellager 500 gegenüber der Ausgangswelle 120.
Der vordere Teil 100 der Entkoppelungs-Hohlwelle 100 schließt über einen
Entkoppelungsabschnitt an der Lagerbuchse 110 an und endet
an einem Lagerbuchsenabschnitt, an dem die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 außenumfangsseitig über ein
Rillenkugellager 560 im Gehäuse-Oberteil 10 abgestützt ist
und innenumfangsseitig über
ein weiteres Linear-Kugellager 500 gegenüber der
Ausgangswelle 120, wobei das Abtriebsrad 90 des
Drehantriebs in diesem Lagerbuchsenabschnitt auf die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 aufgepresst
ist.
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Die
Ausgangswelle 120 ist dabei als Hohlwelle ausgeführt, auf
die ein sternförmiges
Bauteil 160 aufgepresst ist, das mit seinen sternförmig angeordneten
Laufzapfen in Führungsschlitzen
auf- und abbeweglich ist, die in dem Entkoppelungsabschnitt der
Entkoppe lungs-Hohlwelle 100, 110 vorgesehen sind.
Die Laufzapfen des Entkoppelungssterns 160 stehen dabei
an ihrem äußeren Endabschnitt
in Verbindung mit einer Radiallageranordnung, die aus zwei voneinander
beabstandeten Rillenkugellagern 570 besteht, die wiederum
außenumfangsseitig über die
Traverse 180 hin- und herbeweglich mit der auf dem Kurbelgewindetrieb 400 geführten Mutter 405 in Verbindung
steht. Das Mutternbauteil 405 ist dabei außenumfangsseitig
mit einem entsprechenden Gewindezapfen versehen, der in eine Gewindebohrung in
der Traverse 180 eingeschraubt ist. Zur Dämpfung eines
Anschlags des Motorbauteils an einem oberen Ende des Kurbelgewindetriebs 400 ist
ein Dämpfungsring 410 vorgesehen,
zur Dämpfung
des Anschlags am unteren Ende des Kurbelgewindebauteils ein Dämpfungsring 420,
wobei die Dämpfungsringe 410, 420 aus
Filz oder jedem anderen elastischen und dämpfenden Material wie beispielsweise
Gummi oder Kunststoff bestehen.
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Im
Folgenden wird die Drehmomenteinleitung vom Drehantrieb über das
Abtriebsrad 90 und die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 unter
Bezugnahme auf 2 näher erläutert, die sämtliche
zur Übertragung
des Drehmoments auf die Ausgangswelle 120 nötigen Bauteile
in einer durch die Linie S-S in 1 verlaufenden
Schnittebene zeigt. Man erkennt die in diesem Bereich mit Führungsschlitzen versehene
Entkoppelungs-Hohlwelle 100 wobei in den Führungsschlitzen
Laufzapfen eines Entkoppelungssterns 160 über Stützrollen 600 abrollbar
aufgenommen sind. Der Entkoppelungsstern 160 ist wiederum
auf die Ausgangswelle 120 aufgepresst. Bei Einleitung eines
Drehmoments vom Drehantriebsmotor 1500 über das Zwischenrad 60 und
das Abtriebsrad 90 auf die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 wird
der Entkoppelungsstern über
seine Laufzapfen von der Entkoppelungs-Hohlwelle mitgenommen, der auf
die Ausgangswelle 120 aufgepresst ist und somit das Drehmoment auf
die Ausgangswelle 120 überträgt, an der
wiederum das zu verschwenkende Organ, also beispielsweise der Greifarm
befestigt ist.
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Die
der Übertragung
der Hubkraft vom Hubantrieb 1510 auf die Ausgangswelle
zuzuordnenden Bauteile werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben,
die eine in Ebene der in 1 eingezeichneten Linie S-S
des Kraftübertragungsbereichs
der Vorrichtung zeigt. Mit 400 ist dabei der Kugelgewindetrieb
bezeichnet, der in die Antriebswelle 200 eingepresst ist,
welche den Lagersitz für
die beiden Rillenkugellager 580 bildet und vom Servomotor 1510 drehangetrieben
wird. Auf dem Kugelgewindetrieb 400 befindet sich das Mutternbauteil 405,
das in der zugeordneten Gewindebohrung der Traverse 180 eingeschraubt
ist. Bei Betätigung
des Hubantriebsmotors 1510 wird somit das Mutternbauteil 405 auf
dem Gewinde des Kugelgewindetriebs 400 in axialer Richtung
verfahren, wobei als Dämpfung
die Filzringe 410, 420 ober- und unterhalb des Mutternbauteils 405 vorgesehen
sind.
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Die
Traverse 180, welche ein Mitdrehen des Mutternbauteils 405 verhindert,
umschließt
wiederum die Radiallageranordung mit den beiden Rillenkugellagern 570.
Die beiden Rillenkugellager 570 sind durch einen Spalt
in axialer Richtung voneinander beabstandet, wie aus 1 ersichtlich
ist, in den ein Enkoppelungsring 170 mit seinem äußeren Abschnitt eingreift.
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In
dem Entkoppelungsring 170 sind wiederum Sitze für die aus
den Führungsschlitzen
der Entkoppelungswelle hervortretenden äußersten Enden der Laufzapfen
des Entkoppelungssterns 160 vorgesehen. Dabei ist der Entkoppelungsring 170 zweigeteilt,
wobei seine der oberen Gehäuseseite
zugewandte Hälfte
und seine der unteren Gehäuseseite zugewandte
Hälfte
jeweils eine halbkreisförmige Öffnung für jeden
Laufzapfen aufweisen, die zusammen den Sitz für den Laufzapfen bilden. Beide
Hälften
des Entkoppelungsrings 170 greifen in den Spalt zwischen
den beiden Rillenkugellagern 570 ein.
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Die
Traverse 180 weist auf ihrer der dem Gehäuse-Oberteil 10 zugewandten
Seite einen Innenvorsprung auf, an dem sich das obere Rillenkugellager 570 mit
seinem Außenring
abstützt,
wohingegen für
die Abstützung
des Außenrings
des unteren Rillenkugellagers 570 in Axialrichtung ein
in die Aufnahmeöffnung
der Traverse 180 eingepresster vorzugsweise eingeschraubter
Spannring 190 vorgesehen ist. Bei einer durch eine entsprechende
Drehung der Ausgangswelle 200 angeregten Hubbewegung der Mutter 405 wird
somit eine Kraft über
die Traverse 180, den Spannring 190, sowie das
untere Rillenkugellager auf den in dem Spalt zwischen den beiden Rillenkugellagern
aufgenommenen Außenumfangsabschnitt
des Entkoppelungsrings 170 und über die in dem Entkoppelungsring 170 vorgesehenen
Sitze für
die äußersten
Abschnitte der Laufzapfen auf den Läufer bzw. Entkoppelungsstern 160 übertragen,
der wiederum auf die Ausgangswelle 120 aufgepresst ist und
diese somit anhebt. Bei einer durch eine gegengerichtete Drehbewegung
der Ausgangswelle 200 angeregte Absenkung des Mutterbauteils 405 wird dagegen über die
Traverse 180 und deren dem Gehäuse-Oberteil 10 zugewandten
Innenvorsprung eine entsprechende Kraft über das obere Rillenkugellager 570 auf
den in dem Spalt zwischen den beiden Rillenkugellagern 570 angeordneten
Außenumfangsabschnitt
des Entkoppelungsrings 170 und damit über die in dem Ring 170 ausgebildeten
Sitze für die äußersten
Abschnitte der Laufzapfen auf den Entkoppelungsstern 160 übertragen,
so dass die Ausgangswelle nach unten verfahren wird.
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Obenstehend
wurde unter Bezugnahme auf die jeweils die für die Krafteinleitung vom Drehantrieb auf
die Ausgangswelle oder die für
die Krafteinleitung vom Hubantrieb auf die Ausgangswelle benö tigten Bauteile
zeigenden 2 und 3 die Übertragung
der Kraft bzw. des Drehmoments im Hubantriebsstrang und im Drehantriebsstrag
separat von einander erläutert.
Im Folgenden soll jetzt unter Bezugnahme auf 4 dargelegt
werden, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel
sowohl die Antriebskraft aus dem Hubantriebsstrang als auch die
Antriebskraft aus dem Drehantriebsstrang auf die Ausgangswelle 120 übertragen
werden kann, ohne dass es zu gegenseitigen Störeinflüssen und damit zu einem Absinken
der Positioniergenauigkeit des Greifarms der Vorrichtung kommt,
d.h. wie die Entkoppelung des Hubantriebsstrangs von dem Drehantriebsstrang funktioniert.
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Bei
einer Betätigung
des Drehantriebs-Servomotors 1500 wird die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 über das
aufgepresste Abtriebsrad 90 drehangetrieben. Der Entkoppelungsstern 160 wird über seine
in den Führungsschlitzen
des Entkoppelungsabschnitts der Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 aufgenommenen
Laufzapfen mitgenommen und dreht damit die Ausgangswelle 120.
An den radial äußersten
Abschnitten der Laufzapfen ist er in den Sitzen in den Entkoppelungsring 170 aufgenommen, der
an den Innenringen der beiden Rillenkugellagern 570 angreift, über die
der Antriebsstrang des Hubantriebs 1510 mit der Mutter 405 und
der Traverse 180 drehbeweglich abgestützt ist. Eine Einkoppelung
von Drehmomenten aus dem Drehantriebsstrang in den Hubantriebsstrang
kann auf diese Weise wirkungsvoll vermieden werden.
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Wenn
andererseits der Hubmotor 1510 betätigt wird, wird über das
Mutternbauteil 405, die Traverse 180 und die Radiallageranordnung 570 eine
in Axialrichtung der Ausgangswelle 120 wirkende Kraft über den
Entkoppelungsring 170 auf die Laufzapfen des Entkoppelungssterns 160 und
damit auf die Ausgangswelle 120 übertragen. Der Entkoppelungsstern 160 ist
mit seinen Laufzapfen und den die Laufzapfen einfassenden Stützrollen 600 in
den in Axialrichtung der Ausgangswelle verlaufenden Führungsschlitzen im
Entkoppelungsabschnitt der Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 abrollbar
abgestützt,
so dass der Eintrag von Axialkräften
auf die Ausgangswelle 120 vom Drehantriebsstrang abgekoppelt
ist, da die Laufzapfen in den Führungsschlitzen
abrollen, so dass eine Einkoppelung von Hubkräften über die Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 in
den Drehantriebsstrang vermieden wird.
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Bei
einer gleichzeitigen Betätigung
von Drehantrieb 1500 und Hubantrieb 1510 erfolgt
somit über
den drehfesten Außenlagerring
der beiden Rillenkugellager 570 und den von der Drehbewegung miterfassten
Innenlagerring der beiden Rillenkugellager 570 die Entkoppelung
des Hubantriebsstrangs von der Drehbewegung der Ausgangswelle 120, während durch
das Abrollen der Laufzapfen des Entkoppelungssterns 160 in
den Führungsschlitzen
der Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 eine Einkoppelung
von Hubkräften
in den Drehantriebsstrang vermieden wird.
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Durch
weitere bauliche Maßnahmen
kann die Positioniergenauigkeit sowie die Robustheit der beschriebenen
Vorrichtung noch weiter gesteigert werden. So sind beispielsweise
Permagleit-Anlaufscheiben vorgesehen, um das Zwischenrad 60 in
axialer Richtung gegen das Gehäuse
abzustützen.
Die Ausgangswelle 200 des Hubantriebsmotors ist über einen
Klemmring 210 mit dem Hubantriebsmotor 1510 verbunden,
wobei die beiden Rillenkugellager 580, über die die Antriebswelle 200 gegen
das Gehäuse-Unterteil 30 abgestützt ist,
von einer Passscheibe 920 beabstandet sind und auf der
dem Motor 1510 zugewandten Seite sowohl der Außenring
des entsprechenden Rillenkugellagers 580 über eine Stützscheibe 870 und
einen Sicherungsring 820 als auch der Innenring über eine
Stützscheibe 860 und einen
Sicherungsring 810 gesichert ist. Ferner ist eine Kugella ger-Ausgleichsscheibe 1010 zwischen dem
greifarmseitigen Rillenkugellager 560 und einer Gehäuseschulter
im Gehäuse-Oberteil 10 vorgesehen,
um eine statisch bestimmte Lagerung der Entkoppelungs-Hohlwelle 100, 110 in
Gehäuse 10, 20, 30 zu
bewirken.
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Die
Ausgangswelle 120 ist dabei als Hohlwelle gestaltet, um
einerseits die zu bewegende Masse zu halten und andererseits eine
Möglichkeit
zur Durchführung
von Stromkabeln, Druckluft-, Hydraulik- oder sonstigen Leitungen bereitzustellen.
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Insgesamt
gelingt somit ein Aufbau der Vorrichtung mit geringer Massenträgheit der
bewegten Teile und damit einer hohen Beschleunigung bzw. Dynamik.
Versuche haben ergeben, dass sich mit diesem Aufbau der Vorrichtung
Zykluszeiten unter 1S realisieren lassen, wobei ein Zyklus das Heben,
Verschwenken, Wiederabsenken, Wiederanheben, Zurückverschwenken und das abschließende Senken in
die Ausgangsstellung umfasst.
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Selbstverständlich sind
Abweichungen von der gezeigten Variante möglich, ohne den Grundgedanken
der Erfindung zu verlassen, wobei die beschriebenen Merkmale jeweils
für sich
allein und in jedweder für
den Durchschnittsfachmann sinnvollen Kombination mit den Gegenständen der
Ansprüche kombinierbar
sind.