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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit:
- a) einer längserstreckten Ausgangswellenanordnung,
- b) zwei jeweils achsparallel seitlich neben der Ausgangswellenanordnung angeordneten, längserstreckten Antriebssträngen, die jeweils eine im wesentlichen zylinderförmige Antriebseinrichtung mit jeweils einer achsparallelen Drehausgangswelle umfassen, die jeweils mit der Ausgangswellenanordnung antriebsmäßig verbunden ist, und
- c) einem Vorrichtungsgehäuse, das die Ausgangswellenanordnung mit axialendseitigen Durchtrittsöffnungen umgibt, sowie die antriebsmäßige Anbindung der beiden Antriebsstränge daran, wobei dort jeweils ein Anschlussflansch für die jeweilige Antriebseinrichtung vorgesehen ist, und wobei das Vorrichtungsgehäuse ein erstes Gehäuseteil und zumindest ein zweites Gehäuseteil aufweist, die jeweils radial einen Abschnitt der Ausgangswellenanordnung über eine bestimmte axiale Länge umgeben.
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Vorrichtungen mit einem derartigen Aufbau werden insbesondere zum Antrieb eines eine translatorisch hin- und hergehende Hubbewegung und eine rotative Schwenkbewegung ausführenden Organs eingesetzt, beispielsweise eines einer Produktionseinrichtung zugeordneten Werkstücktransportorgans.
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Eine Vorrichtung für einen derartigen Zweck ist beispielsweise der eigenen deutschen Gebrauchsmusteranmeldung
DE 201 01 545 U1 zu entnehmen.
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Die das Werkstücktransportorgan aufnehmende Welle ist auf einem aus einem Vorrichtungsgehäuse ausfahrbaren Lagerkörper drehbar gelagert und mit einem den Lagerkörper hintergreifenden Antriebsrad versehen. 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. 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. Dabei ist die Ausgangswellenanordnung oberhalb des eigentlichen Gehäuses in einem rohrförmigen Gehäusefortsatz untergebracht, an dem der der Drehbewegung zugeordnete Motor angeflanscht ist. An einem unterseitig an das Gehäuse abschließenden Deckel ist dagegen der der Hubbewegung zugeordnete Motor angeflanscht. Der dort gezeigte Aufbau der Vorrichtung weist somit eine Ausgangswellenanordnung auf, die nur den Gehäusefortsatz auf Seiten des anzuhebenden bzw. zu verschwenkenden Organs axialendseitig durchtritt.
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Näher kommt daher eine Vorrichtung, die der weiteren eigenen deutschen Gebrauchsmusteranmeldung
DE 201 01 546 U1 zu entnehmen ist und schon alle gattungsbildenden Merkmale aufweist, wodurch eine vergleichsweise massearme und kompakte Bauweise mit einem geschlossenen Gehäuse ermöglicht.
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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 der in dem Gebrauchsmuster
DE 201 01 546 U1 gezeigten Vorrichtungen ist jedoch von vorne herein die Positionierung des Drehantriebs bezüglich des Hubantriebs, d. h. das zwischen ihnen liegende Winkelsegment um die Ausgangswellenachse fest vorgegeben. Heutige Fertigungsumgebungen erfordern jedoch ein hohes Maß an Flexibilität, was die räumliche Anordnung von Einrichtungen betrifft.
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Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Vorrichtung bzw. eine andere Vorrichtungen mit einem gleichartigen Aufbau, beispielsweise eine Vorrichtung, bei der eine Hin- und Herbewegung mittels separater Antriebe umgesetzt wird, so zu gestalten, dass sie ohne große konstruktiven Eingriffe an unterschiedliche räumliche Gegebenheiten an beengten Einsatzorten adaptierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass an dem ersten Gehäuseteil der Anschlussflansch für die eine Antriebseinrichtung und an dem zweiten Gehäuseteil der Anschlussflansch für die andere Antriebseinrichtung vorgesehen ist, und die beiden Gehäuseteile einen konzentrisch um die Ausgangswellenanordnung kreisringförmig umlaufenden Verbindungsabschnitt aufweisen.
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Dadurch gelingt ein raumvariabler Aufbau der Vorrichtung, da – je nach Einsatzort – die räumliche Lage der ersten Antriebseinrichtung zur zweiten Antriebeinrichtung 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 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.
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Weitere hinsichtlich des Platzbedarfs der Vorrichtung vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 9 und 10 angegeben. So ist es hinsichtlich eines kompakten Aufbaus der Vorrichtung einerseits vorteilhaft, wenn einer der Anschlussflansche in Radialrichtung der Ausgangswelle hinter dem die Ausgangswelle umgebenden Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn der andere Anschlussflansch in Axialrichtung der Ausgangswelle neben dem die Ausgangswellenanordnung 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 rund um ihren 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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Weitere Aspekte betreffen die Lagerung der Ausgangswellenanordnung in dem Gehäuse sowie die Abdichtung des Gehäuses gegen die Umgebung.
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Eine konkrete Anwendung des erfinderischen Aufbaus auf eine Vorrichtung zum Antrieb eines eine translatorisch hin- und hergehende Hubbewegung und eine rotative Schwenkbewegung ausführenden Organs, insbesondere eines einer Produktionseinrichtung zugeordneten Werkstücktransportorgans ist in Anspruch 14 angegeben. Dabei ist eine der Antriebseinrichtungen als Hubantrieb, die andere als Schwenkantrieb mit einer gemeinsamen Ausgangswelle gekoppelt, wobei beide Antriebe gegeneinander entkoppelt sind, bevorzugt über ein gemeinsames Entkoppelungsglied.
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Dabei dient als gemeinsames 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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Weiterhin ist eine sternförmige Ausgestaltung des Läufers mit mehreren Laufzapfen für eine Entkoppelungs-Hohlwelle mit einer entsprechenden Anzahl von Führungsschlitzen vorteilhaft, sowie eine wälzlager-gedämpfte Aufnahme der Laufzapfen in dem jeweiligen Führungsschlitz.
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Als konkrete Ausgestaltung der 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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Aufgrund der gegenüber dem Abtriebsrad für die Anbindung des Drehantriebs großen axialen Länge der Gewindespindel und des entsprechenden Gehäusesteils ist es ferner 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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Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
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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. eine 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, das weiter unten stehend beschrieben werden wird. Der Kugelgewindetrieb 400 kann dabei eingängig sein. Vorzugsweise 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 Antriebswelle 200 und den Kugelgewindetrieb 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 Entkoppelungs-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 in Verbindung steht. Das Mutternbauteil 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 Kugelgewindetriebs 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 Entkoppelungsring 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 bevorzugt 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 Taverse 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 benötigten 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 Kugellager-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 gering 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.
