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Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem, mit einer Haupteinheit, die einen in einer zwei zueinander parallele Seitenabschnitte und einen sich dazwischen erstreckenden Zwischenabschnitt aufweisenden H-Konfiguration um Haupt-Umlenkmittel umlaufenden und durch zugeordnete Haupt-Antriebsmittel antreibbaren biegeflexiblen Haupt-Antriebsstrang aufweist und die einen antriebsmäßig mit dem Zwischenabschnitt des Haupt-Antriebsstranges verbundenen Schlitten aufweist, der in einer durch eine x-Achse definierten x-Achsrichtung verschiebbar an einer Quertraverse der Haupteinheit gelagert ist, die ihrerseits in einer zu der x-Achsrichtung rechtwinkeligen und durch eine y-Achse definierten y-Achsrichtung verschiebbar an einer Grundstruktur der Haupteinheit gelagert ist, und ferner mit zwei unabhängig voneinander betreibbaren Zusatzeinheiten, durch die ein bewegbar an dem Schlitten angeordnetes Abtriebsmittel zu einer Abtriebsbewegung relativ zu dem Schlitten antreibbar ist und die jeweils einen um Zusatz-Umlenkmittel umlaufenden und durch zugeordnete Zusatz-Antriebsmittel unabhängig von dem Haupt-Antriebsstrang antreibbaren biegeflexiblen Zusatz-Antriebsstrang aufweisen, der einen zu den Seitenabschnitten des Haupt-Antriebsstranges parallelen Randabschnitt und einen zu dem Zwischenabschnitt des Haupt-Antriebsstranges parallelen und mit dem Abtriebsmittel in Antriebsverbindung stehenden Querabschnitt aufweist, wobei der Zusatz-Antriebsstrang einer Zusatzeinheit eine aus dem Randabschnitt und dem Querabschnitt bestehende T-Konfiguration aufweist und an dem dem Randabschnitt entgegengesetzten Endbereich des Querabschnittes unter Ausführung einer Richtungsumkehr um ein bezüglich der Quertraverse ortsfestes Zusatz-Umlenkmittel herumgeschlungen ist.
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Ein aus der
WO 96/37346 A1 bekanntes Positioniersystem verfügt über eine Haupteinheit mit einer stationären Grundplatte, an der in Achsrichtung einer y-Achse verschiebbar eine Quertraverse gelagert ist, an der ihrerseits ein Schlitten in einer zu der y-Achse rechtwinkeligen x-Achsrichtung verschiebbar gelagert ist. Zu der Haupteinheit gehört ferner ein biegeflexibler Haupt-Antriebsstrang, der um eine Mehrzahl von insbesondere als Räder bzw. Rollen ausgeführten Haupt-Umlenkmitteln derart herumgeschlungen ist, dass sich eine H-Konfiguration ergibt. Diese H-Konfiguration setzt sich aus zwei zueinander parallelen, seitlich angeordneten und in der y-Achsrichtung ausgerichteten Seitenabschnitten sowie einem sich zwischen den Seitenabschnitten in der x-Achsrichtung erstreckenden Zwischenabschnitt zusammen. In jedem dieser Abschnitte verfügt der Haupt-Antriebsstrang über zwei sich nebeneinander erstreckende Strangtrume. Eines der Strangtrume des Querabschnittes ist an dem Schlitten befestigt. Indem einige der an der Grundplatte angeordneten Haupt-Umlenkmittel durch je einen Antriebsmotor mit variabler Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit rotativ antreibbar sind, besteht die Möglichkeit, den Schlitten durch aufeinander abgestimmte Ansteuerung der Antriebsmotoren in einer von der x-Achse und der y-Achse gemeinsam aufgespannten x-y-Positionierebene variabel zu verfahren und zu positionieren.
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Das bekannte Positioniersystem ist darüber hinaus mit weiteren Bewegungsachsen ausgestattet, um ein dreiachsiges oder vierachsiges Positioniersystem zur Verfügung zu stellen. Konkret kann ein an dem Schlitten angeordnetes Abtriebsmittel, an dem eine zu positionierende Komponente anbringbar ist, relativ zu dem Schlitten rotatorisch und/oder translatorisch bewegt werden. Hierzu verfügt das Positioniersystem zusätzlich zu der Haupteinheit über eine oder zwei Zusatzeinheiten, die auch jeweils einen um Umlenkmittel umlaufenden biegeflexiblen Antriebsstrang aufweisen, wobei zur besseren Unterscheidung von Zusatz-Umlenkmitteln und von Zusatz-Antriebssträngen die Rede sein soll. Diese Zusatz-Antriebsstränge sind in gleicher Weise wie der Haupt-Antriebsstrang in H-förmiger Konfiguration angeordnet und enthalten zwei jeweils benachbart zu einem der Seitenabschnitte des Haupt-Antriebsstranges parallele Randabschnitte sowie einen zu dem Zwischenabschnitt des Haupt-Antriebsstranges parallelen Querabschnitt. Die Zusatz-Umlenkmittel sind zum Teil antreibbar, um eine Umlaufbewegung des zugeordneten Zusatz-Antriebsstranges hervorzurufen, von dem ein zu dem Querabschnitt gehörendes Strangtrum mit dem Abtriebsmittel in Antriebsverbindung steht. Durch entsprechend gesteuerte Betätigung der Zusatzeinheiten besteht somit die Möglichkeit, das sich zusammen mit dem Schlitten bewegende Abtriebsmittel bei Bedarf nicht nur in der x-y-Positionierebene, sondern darüber hinaus mit weiteren Bewegungsachsen zu bewegen.
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Bei dem bekannten Positioniersystem erkauft man sich die große Anzahl von möglichen Bewegungsachsen mit einem relativ großen Platzbedarf der Zusatzeinheiten. Sind zwei Zusatzeinheiten gewünscht, ist es zudem schwierig, die Antriebstechnik für den Zusatz-Antriebsstrang der zwischen der Haupteinheit und der zweiten Zusatzeinheit angeordneten mittleren Zusatzeinheit unterzubringen. Die Integration von zwei Zusatzeinheiten setzt zwingend einen Aufbau in drei Ebenen voraus, was eine relativ große Bauhöhe nach sich zieht.
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Aus der
DE 43 38 155 A1 ist ein Positioniersystem bekannt, das ebenfalls einen in einer H-Konfiguration verlegten Antriebsstrang aufweist, welches sich aber auf eine Bewegbarkeit in einer x-y-Positionierebene beschränkt. Entsprechendes gilt für einen in der
DE 10017041 B4 beschriebenen x-y-Positionierantrieb, wobei als Alternative für einen H-förmigen Strangverlauf eine T-förmige Konfiguration zur Bildung eines Auslegersystems vorgeschlagen wird. Mehr als zwei Bewegungsachsen bietet auch dieser x-y-Positionierantrieb jedoch nicht.
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Aus der
WO 97/02 931 A1 ist ein Positioniersystem der eingangsgenannten Art bekannt, das außer einer Haupteinheit mit einem eine H-Konfiguration aufweisenden Haupt-Antriebsmittel auch noch eine oder mehrere Zusatzeinheiten aufweist, die jeweils in einer zu der Haupteinheit parallelen Ebene angeordnet sind. Im Detail sind zwei Ausführungsformen beschrieben, die jeweils zusätzlich zu der Haupteinheit eine darüber angeordnete Zusatzeinheit enthalten, deren Antriebsstrang im einen Fall eine H-Konfiguration und im anderen Fall eine T-Konfiguration aufweist. Außerdem ist eine Ausführungsform erläutert, bei der eine Haupteinheit mit zwei in zueinander parallelen Ebenen darüber angeordneten Zusatzeinheiten ausgestattet ist, wobei die Antriebsstränge der beiden Zusatzeinheiten in vergleichbarer Weise wie der Haupt-Antriebsstrang der Haupteinheit eine H-Konfiguration aufweist. Die mehreren Zusatzeinheiten sind jeweils unabhängig voneinander betreibbar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Maßnahmen vorzuschlagen, die einen einfacheren und platzsparenderen Aufbau eines Positioniersystems der eingangs genannten Art ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei beiden Zusatzeinheiten der Zusatz-Antriebsstrang eine aus dem Randabschnitt und dem Querabschnitt bestehende T-Konfiguration aufweist und an dem dem Randabschnitt entgegengesetzten Endbereich des Querabschnitts unter Ausführung einer Richtungsumkehr um ein bezüglich der Quertraverse ortsfesten Zusatz-Umlenkmittel herumgeschlungen ist, wobei die beiden Zusatz-Antriebsstränge derart angeordnet sind, dass ihre Querabschnitte in der y-Achsrichtung nebeneinander liegen.
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Das erfindungsgemäße Positioniersystem verfügt über zwei unabhängig voneinander betreibbare Zusatzeinheiten mit jeweils einem eigenen Zusatz-Antriebsstrang. Der Querabschnitt jedes Zusatz-Antriebsstranges steht mit dem am Schlitten angeordneten Abtriebsmittel in einer geeigneten Antriebsverbindung, um die angestrebte Abtriebsbewegung relativ zum Schlitten hervorrufen zu können. Der Zusatz-Antriebsstrang der beiden Zusatzeinheiten ist nicht nach Art einer H-Konfiguration, sondern mit einer T-Konfiguration verlegt. Dadurch entfällt verglichen mit einer H-Konfiguration einer der seitlichen Randabschnitte des Zusatz-Antriebsstranges. Stattdessen wird der Querabschnitt des Zusatz-Antriebsstranges an seinem dem sich in der y-Achsrichtung erstreckenden Randabschnitt entgegengesetzten Endbereich lediglich so umgelenkt, dass er eine Richtungsumkehr erfährt und sich nicht in einen weiteren, ebenfalls in der y-Achsrichtung ausgerichteten Randabschnitt fortsetzt. Die Richtungsumkehr wird durch Herumschlingen um ein bezüglich der Quertraverse ortsfestes Zusatz-Umlenkmittel hervorgerufen, das zweckmäßigerweise durch mindestens ein an der Quertraverse drehbar gelagertes Umlenkrad realisiert wird. Dadurch ergibt sich eine spürbare Verringerung der Anzahl von Zusatz-Umlenkmitteln und der Länge des zugeordneten Zusatz-Antriebsstranges. Dementsprechend können die Herstellungskosten reduziert werden. Außerdem können die zwei mit T-förmigem Verlauf ausgestatteten Zusatz-Antriebsstränge derart angeordnet werden, sodass die Randabschnitte dieser Zusatz-Antriebsstränge unterschiedlichen Seitenabschnitten des Haupt-Antriebsstranges zugeordnet sind und quasi der Querabschnitt des jeweils einen Zusatz-Antriebsstranges mit seinem um ein Zusatz-Umlenkmittel herumgeschlungenen Endbereich dem Randabschnitt des jeweils anderen Zusatz-Antriebsstranges zugewandt ist. Dadurch wird eine gegenseitige Behinderung von Randabschnitten der beiden Zusatz-Antriebsstränge vermieden und die Zugänglichkeit für die notwendigen Antriebsmittel wird verbessert. Überdies sind die beiden Zusatz-Antriebsstränge in der y-Achsrichtung versetzt zueinander angeordnet, sodass sie sich in einer gemeinsamen Ebene platzieren lassen, woraus eine sehr geringe Bauhöhe des Positioniersystems resultiert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Es ist zweckmäßig, wenn der Haupt-Antriebsstrang in einer sowohl zur x-Achse als auch zur y-Achse parallelen Hauptebene umläuft, wobei jeder Zusatz-Antriebsstrang in einer zu der Hauptebene parallelen und beabstandeten Ebene verläuft, die zur besseren Unterscheidung als ”Zusatzebene” bezeichnet wird.
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Bei dem mit zwei Zusatzeinheiten ausgestatteten Positioniersystem ist jeder der beiden Zusatz-Antriebsstränge so angeordnet, dass er in einer Zusatzebene um Zusatz-Umlenkmittel der betreffenden Zusatzeinheit umlaufen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Zusatz-Antriebsstränge so angeordnet, dass die ihnen zugeordneten Zusatzebenen zusammenfallen. Mit anderen Worten verlaufen in diesem Fall die Zusatz-Antriebsstränge beider Zusatzeinheiten in ein und derselben Ebene.
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Bei einem zusammenfallenden Verlauf der beiden Zusatzebenen ist es zweckmäßig, die Zusatz-Antriebsstränge so anzuordnen, dass ihre Querabschnitte in der y-Achsrichtung nebeneinander liegen. Auch wenn die Zusatzebenen nicht exakt zusammenfallen, jedoch nur geringfügig parallel versetzt zueinander angeordnet sind, so dass sich die Querabschnitte in der z-Achsrichtung überlappen können, kann das Positioniersystem in der z-Achsrichtung sehr niedrig ausgeführt werden.
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Es ist von Vorteil, wenn das jeweils äußere eines jeden Paares von zu den Querabschnitten der Zusatz-Antriebsstränge der beiden Zusatzeinheiten gehörenden Strangtrumen für den Antrieb des Abtriebsmittels genutzt wird. Die äußeren Strangtrume können beispielsweise ohne räumliche Zwänge in geeigneter Weise umgelenkt werden, um eine Antriebskraft auf das Abtriebsteil ausüben zu können.
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Insbesondere dann, wenn die Querabschnitte der beiden Zusatz-Antriebsstränge zumindest im Wesentlichen in ein und derselben Ebene nebeneinander angeordnet sind, ist es von Vorteil, wenn von den beiden Strangtrumen jedes Querabschnittes dasjenige Strangtrum, das dem jeweils anderen Querabschnitt benachbart ist, einen bezüglich der x-Achsrichtung geneigten Verlauf hat, so dass sich die zum gleichen Querabschnitt gehörenden Strangtrume in Richtung zum zugeordneten Randabschnitt aneinander annähern. Indem die derart konfigurierten Querabschnitte unmittelbar benachbart zueinander angeordnet werden, ergibt sich eine partielle Überlappung der Querabschnitte in der y-Achsrichtung, so dass die von den beiden Querabschnitten in der y-Achsrichtung eingenommenen Abmessungen relativ gering gehalten werden können. Dies ermöglicht eine schmale Bauweise der in der Regel zumindest einige der Zusatz-Umlenkmittel tragenden Quertraverse.
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Das Positioniersystem kann auch so ausgebildet sein, dass die Zusatzebenen der beiden Zusatz-Antriebsstränge in der z-Achsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Bei einer solchen Anordnung ist es zweckmäßig, wenn die in die gleiche y-Achsrichtung weisenden Strangtrume der Querabschnitte für das Antreiben des Abtriebsmittels genutzt werden.
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Die Haupteinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre Haupt-Antriebsmittel ein voneinander unabhängiges Antreiben zweier Haupt-Umlenkmittel ermöglichen. Die Haupt-Antriebsmittel verfügen zweckmäßigerweise über zwei elektrische Antriebsmotoren, von denen jeder für den Rotationsantrieb eines vorzugsweise als Umlenkrad ausgebildeten Haupt-Umlenkmittels ausgebildet ist. Die Zusatz-Antriebsmittel jeder Zusatzeinheit ermöglichen unabhängig von der Betätigung des Haupt-Antriebsstranges ein Antreiben des zugeordneten Zusatz-Antriebsstranges, zu welchem Zweck sie vorzugsweise mit einem insbesondere als Umlenkrad ausgebildeten Zusatz-Umlenkmittel kooperieren. Die Zusatz-Antriebsmittel können für den Antrieb des betreffenden Zusatz-Umlenkmittels über einen elektrischen Antriebsmotor verfügen. Sämtliche vorhandenen Antriebsmotoren sind zweckmäßigerweise mit Hilfe einer geeigneten elektronischen Steuereinrichtung in aufeinander abgestimmter Weise unabhängig voneinander ansteuerbar.
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Das Abtriebsmittel ist zweckmäßigerweise derart an dem Schlitten angeordnet, dass es entweder nur rotativ oder nur translatorisch oder sowohl rotativ als auch translatorisch antreibbar ist.
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Ein besonders zweckmäßiger Aufbau in konstruktiver Hinsicht des Positioniersystems sieht vor, dass der Haupt-Antriebsstrang um zwei in x-Achsrichtung zueinander beabstandete Paare von jeweils in der y-Achsrichtung zueinander beabstandeten und ortsfest bezüglich der Grundeinheit angeordneten ersten Haupt-Umlenkmitteln sowie um zwei in y-Achsrichtung zueinander beabstandete Paare von jeweils in der x-Achsrichtung zueinander beabstandeten und ortsfest bezüglich der Quertraverse angeordneten zweiten Haupt-Umlenkmitteln umläuft. Darüber hinaus ist jeder in einer T-Konfiguration angeordnete Zusatz-Antriebsstrang zur Definition seines nur einseitig angeordneten Randabschnittes um ein Paar von in der y-Achsrichtung zueinander beabstandeten und ortsfest bezüglich der Grundeinheit angeordneten ersten Zusatz-Umlenkmitteln herumgeschlungen. Im Übergangsbereich zu dem Querabschnitt läuft jeder Zusatz-Antriebsstrang ferner um ein Paar von ebenfalls in der y-Achsrichtung beabstandeten zweiten Zusatz-Umlenkmitteln um, die ortsfest bezüglich der Quertraverse angeordnet sind. Ausgehend von diesen zweiten Zusatz-Umlenkmitteln erstrecken sich zwei Strangtrume des Zusatz-Antriebsstranges bis hin zu dem für die Richtungsumkehr des Zusatz-Antriebsstranges verantwortlichen und den Endbereich des Querabschnittes definierenden Zusatz-Umlenkmittel, das ebenfalls ortsfest bezüglich der Quertraverse angeordnet ist. An dem den Endbereich des Querabschnittes definierenden Zusatz-Umlenkmittel gehen die beiden Strangtrume ineinander über.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine bevorzugte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Positioniersystems in einer perspektivischen, teils schematischen Darstellung,
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2 die Anordnung aus 1 in einer Ansicht in der y-Achsrichtung gemäß Pfeil II,
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3 die Anordnung aus 1 und 2 in einer Draufsicht parallel zur z-Achsrichtung gemäß Pfeil III aus 1 und 2,
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4 einen Ausschnitt der Anordnung aus 1 bis 3 gemäß Schnittlinie IV-IV aus 3,
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5 eine isolierte perspektivische Darstellung der beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 vorhandenen beiden Zusatzeinheiten, mit ergänzender Andeutung des das Antriebsmittel tragenden Schlittens, der den Schlitten führenden Quertraverse und der zur Führung der Quertraverse dienenden Linearführungsmittel,
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6 in einer perspektivischen Darstellung die bei dem Positioniersystem der 1 bis 5 vorhandenen beiden Zusatz-Antriebsstränge mit zugeordneten Zusatz-Umlenkmitteln,
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7 die Anordnung aus 6 in einer Draufsicht gemäß Pfeilrichtung VII aus 6,
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Positioniersystems mit abweichend von der Anordnung der 1 bis 7 nicht quer zur z-Achse nebeneinander, sondern in z-Achsrichtung übereinander angeordneten Zusatz-Antriebssträngen, wobei von der Haupteinheit nur der Schlitten, die Quertraverse und deren Führungsmittel ersichtlich sind,
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9 einen Schnitt durch die Anordnung aus 8 gemäß Schnittlinie IX-IX aus 8 und 10 unter ergänzender Andeutung des Haupt-Antriebsstranges der Haupteinheit,
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10 eine Draufsicht des Positioniersystems aus Figuren 8 und 9 mit Blickrichtung gemäß Pfeil X parallel zur z-Achsrichtung,
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11 in einer perspektivischen Einzeldarstellung zwei Zusatz-Antriebsstränge mit zugeordneten Zusatz-Umlenkmitteln eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Positioniersystems, bei dem jeweils eines der Strangtrume der Querabschnitte einen bezüglich der x-Achse geneigten Verlauf hat, und
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12 eine Draufsicht der Anordnung aus 11 mit Blickrichtung gemäß Pfeil XII parallel zur z-Achsrichtung.
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Das in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Positioniersystem ermöglicht bei allen Ausführungsbeispielen die vorzugsweise stufenlose Positionierung eines Schlittens 2 in einer Positionierebene, die durch ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer hierzu rechtwinkeligen y-Achse definiert ist. Dementsprechend kann der Schlitten 2 gemäß Doppelpfeil 9 in einer x-Achsrichtung und gemäß Doppelpfeil 10 in einer y-Achsrichtung translatorisch bewegt werden, wobei diese Bewegungen sowohl einzeln als auch überlagert möglich sind.
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Beispielhaft ist das Positioniersystem 1 in einer Ausrichtung gezeigt, in der die x-y-Positionierebene eine Horizontalebene ist. Im Folgenden verwendete Begriffe wie ”oben” oder ”unten” oder dergleichen beziehen sich auf diese Ausrichtung, wobei allerdings darauf hinzuweisen ist, dass das Positioniersystem 1 auch mit einer hiervon abweichenden räumlichen. Orientierung betrieben werden kann.
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Für die Bewegung des Schlittens 2 ist eine Haupteinheit 3 des Positioniersystems 1 verantwortlich. Da deren Aufbau bei allen Ausführungsbeispielen identisch ist, erfolgt ihre maßgebliche Beschreibung anhand der 1 bis 5, die den Aufbau relativ detailliert zeigen.
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Die Haupteinheit 3 enthält eine tragende Grundstruktur 4, die beispielsweise plattenförmig ausgebildet ist und exemplarisch eine zu der oben definierten x-y-Positionierebene parallele Ausdehnungsebene hat.
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Die Grundstruktur 4 ist mit sich in der y-Achsrichtung 10 erstreckenden Linearführungsmitteln 5 ausgestattet – beispielsweise in Form zweier in x-Achsrichtung zueinander beabstandeter Führungsschienen –, an der eine Quertraverse 6 in der y-Achsrichtung 10 verschiebbar gelagert ist. Die Quertraverse 6 hat zweckmäßigerweise eine Längsgestalt mit zur x-Achse paralleler Längsachse.
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Die Quertraverse 6 trägt den Schlitten 2. Selbiger ist an der Quertraverse 6 in der x-Achsrichtung 9 verschiebbar gelagert. Zu diesem Zweck sind weitere Linearführungsmittel 7 vorhanden, die zweckmäßigerweise an der Quertraverse 6 angeordnet sind und sich in der x-Achsrichtung erstrecken. Ihre Ausgestaltung ist wie diejenige der erstgenannten Linearführungsmittel 5 grundsätzlich beliebig.
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Somit kann der Schlitten 2 durch bezüglich der Quertraverse 6 erfolgende Relativbewegung in Richtung der x-Achse bewegt werden und außerdem durch bezüglich der Grundeinheit 4 erfolgende Relativbewegung der Quertraverse 6 in der Richtung der y-Achse. Auf diese Weise kann der Schlitten 2 in der Positionierebene 3 variabel bewegt und positioniert werden.
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Der Schlitten 2 trägt ein Abtriebsmittel 12. Dieses Abtriebsmittel 12 macht die x-y-Positionierbewegung des Schlittens 2 mit. Das Abtriebsmittel 12 ist zweckmäßigerweise mit mindestens einer Befestigungsschnittstelle ausgebildet, an der sich eine zu positionierende Komponente insbesondere lösbar befestigen lässt. Eine solche Komponente ist exemplarisch in Form eines elektrisch und/oder pneumatisch betätigbaren Greifers 13 illustriert, mit dessen. Hilfe sich Gegenstände vorübergehend ergreifen und festhalten lassen, die durch das Positioniersystem 1 zwischen verschiedenen Positionen umpositioniert werden sollen. Auf diese Weise kann das Positioniersystem 1 als Handhabungseinrichtung eingesetzt werden.
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Eine andere Anwendung sieht vor, an dem Abtriebsmittel 12 eine Aufnahmeeinheit zu fixieren, die durch nicht weiter abgebildete externe Handhabungsmittel mit Teilen beliebiger Art bestückbar ist. Durch Positionierung des Schlittens 2 kann das Abtriebsmittel 12 und die daran fixierte Aufnahmeeinheit dann so positioniert werden, dass an ihr vorgesehene Aufnahmeplätze nacheinander in gewünschte, eine Bestückung ermöglichende Positionen verbracht werden.
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Für den x-y-Bewegungsantrieb des Schlittens 2 und mithin auch des Abtriebsmittels 12 ist ein in einer H-Konfiguration verlaufender, in sich geschlossener biegeflexibler Haupt-Antriebsstrang 15 der Haupteinheit 3 verantwortlich. Der Haupt-Antriebsstrang 15 hat in Längsrichtung eine hohe Zugfestigkeit, so dass er ungeachtet der in seiner Querrichtung vorhandenen Flexibilität die zum Bewegen des Schlittens 2 erforderlichen Zugkräfte übertragen kann. Der Haupt-Antriebsstrang 15 des Ausführungsbeispiels ist als aus Kunststoffmaterial bestehender Zahnriemen ausgebildet. Prinzipiell könnte er allerdings beispielsweise auch in Form einer Gliederkette konzipiert sein.
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Für den H-förmigen Verlauf des Haupt-Antriebsstranges 15 sind diverse erste Haupt-Umlenkmittel 16a–d und zweite Haupt-Umlenkmittel 17a–d verantwortlich. Zur Vereinfachung werden die ersten und zweiten Haupt-Umlenkmittel im Folgenden, wenn sie einheitlich angesprochen werden, vereinfacht nur mit den Bezugszeichen ”16” beziehungsweise ”17” benannt.
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Die ersten und zweiten Haupt-Umlenkmittel 16, 17 sind in der erwähnten H-Konfiguration von dem Haupt-Antriebsstrang 15 umschlungen. Der Haupt-Antriebsstrang 15 läuft im angetriebenen Zustand in besonderer Weise um die ersten und zweiten Haupt-Umlenkmittel 16, 17 um. Die hieraus resultierende Umlaufebene des Haupt-Antriebsstranges 15 sei im Folgenden als Hauptebene 18 bezeichnet.
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In 3 sind die Haupt-Umlenkmittel 16 durch noch zu erläuternde Bestandteile des Positioniersystems 1 verdeckt, so dass eine Bezugnahme nur durch gestrichelte Linien erfolgt.
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Vorzugsweise sind sämtliche ersten und zweiten Haupt-Umlenkmittel 16, 17 als drehbar gelagerte Umlenkräder ausgebildet, die um eine Drehachse 22 rotieren können, die sich in einer z-Achsrichtung 11 erstreckt, welche von einer zur x-Achse und zur y-Achse senkrechten z-Achse definiert ist. Zumindest soweit solche Umlenkräder als Antriebsräder zum Antreiben des Haupt-Antriebsstranges 15 genutzt werden, sind sie zweckmäßigerweise als Zahnräder ausgebildet, die mit dem Haupt-Antriebsstrang 15 schlupffrei in bevorzugt formschlüssigem Eingriff stehen.
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Zwei der ersten Umlenkmittel 16b, 16d der Haupteinheit 3 sind exemplarisch als Antriebsräder ausgebildet und werden als Haupt-Antriebsräder 23 bezeichnet. Sie sind derart rotativ antreibbar, dass sie um die zugeordnete Drehachse 62 rotieren. Für diese Drehantriebsmaßnahme zuständig sind elektrisch betätigbare Haupt-Antriebsmittel 24, die vorzugsweise von zwei elektrisch betätigbaren Antriebsmotoren 24a, 24b gebildet sind, die an der Grundstruktur 4 befestigt sind und unabhängig voneinander mit jeweils einem der Haupt-Antriebsräder 23 in Antriebsverbindung stehen.
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Soweit in dieser Beschreibung von ”Umlenkrädern” bzw. von ”Antriebsrädern” die Rede ist, sind darunter auch ”Umlenkrollen” bzw. ”Antriebsrollen” zu verstehen.
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Sofern ein Haupt-Umlenkmittel 16, 17 nicht dem Antreiben des Haupt-Antriebsstranges 15 dient, kann es auch als feststehende Gleitfläche ausgebildet sein, an der der Haupt-Antriebsstrang 15 während seiner Umlaufbewegung abgleiten kann.
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Unter den Haupt-Umlenkmitteln 16, 17 befinden sich zwei in der x-Achsrichtung 9 zueinander beabstandete Paare von jeweils in der y-Achsrichtung 10 zueinander beabstandeten und ortsfest bezüglich der Grundstruktur 4 angeordneten ersten Haupt-Umlenkmitteln 16a, 16b; 16c, 16d. Sie sind exemplarisch so an der Grundstruktur 4 angeordnet, dass ihre Relativlage unveränderlich ist.
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Darüber hinaus enthalten die Haupt-Umlenkmittel zwei in der y-Achsrichtung 10 zueinander beabstandete Paare von jeweils in der x-Achsrichtung zueinander beabstandeten und ortsfest bezüglich der Quertraverse 6 angeordneten zweiten Haupt-Umlenkmitteln 17a, 17b; 17c, 17d, die vorzugsweise direkt von der Quertraverse 6 getragen sind. Sie sind hinsichtlich ihrer Relativlage zueinander unveränderlich angeordnet, wobei sie die Bewegung der Quertraverse 6 in der y-Achsrichtung 10 mitmachen können.
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Vorzugsweise liegen die vier ersten Haupt-Umlenkmittel 16a–d in den Eckpunkten eines bevorzugt länglichen Rechteckes, dessen Längsachse parallel zur y-Achse verläuft. Die vier zweiten Haupt-Umlenkmittel 17a–d sind zweckmäßigerweise in den Eckpunkten eines länglichen Rechteckes angeordnet, dessen Längsachse parallel zur x-Achse verläuft.
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Die in der y-Achsrichtung 10 jeweils auf ein und derselben Linie liegenden ersten Haupt-Umlenkmittel 16 bilden ein erstes und ein zweites Paar erster Haupt-Umlenkmittel 16a, 16b; 16c, 16d. Zweckmäßigerweise ist jeweils ein Haupt-Umlenkmittel 16b, 16d eines jeden Paares erster Haupt-Umlenkmittel 16 als mit den Haupt-Antriebsmitteln 24 zusammenwirkendes Haupt-Antriebsrad 23 ausgebildet.
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Von den zweiten Haupt-Umlenkmitteln 17 bilden die jeweils auf einer zur x-Achse parallelen Linie liegenden zweiten Haupt-Umlenkmittel 17a, 17b und 17c, 17d ein erstes und zweites Paar zweiter Haupt-Umlenkmittel 17. Der in y-Achsrichtung 10 gemessene Abstand zwischen den zweiten Haupt-Umlenkmitteln 17a, 17b; 17c, 17d der beiden Paare zweiter Haupt-Umlenkmittel ist kleiner als der in y-Achsrichtung 10 gemessene Abstand zwischen den jeweils zum gleichen Paar erster Haupt-Umlenkmittel gehörenden ersten Haupt-Umlenkmitteln 16a, 16b; 16c, 16d.
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Außerdem ist der in x-Achsrichtung gemessene Abstand unter den zweiten Haupt-Umlenkmitteln 17a–d vorzugsweise kleiner als der in x-Achsrichtung 9 gemessene Abstand zwischen den beiden Paaren erster Haupt-Umlenkmittel 16a, 16b; 16c, 16d.
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Der Haupt-Antriebsstrang 15 läuft um die ersten Haupt-Umlenkmittel 16a–d an deren in der y-Achsrichtung 10 orientierten Außenseiten um, wobei die Umlenkung 180° beträgt. Die zweiten Haupt-Umlenkmittel 17a–d umläuft der Haupt-Antriebsstrang 15 mit einem Umschlingungswinkel von 90° an den einander zugewandten Seiten der sich jeweils in y-Achsrichtung gegenüberliegenden zweiten Haupt-Umlenkmittel 17a, 17c; 17b, 17d. Auf diese Weise wird der Haupt-Antriebsstrang 15 in mehrere sich in Richtung der y-Achse erstreckende Längenabschnitte – im Folgenden auch ”y-Längenabschnitte” genannt – und in mehrere sich in Richtung der x-Achse erstreckende Längenabschnitte – im Folgenden auch ”x-Längenabschnitte” genannt – unterteilt.
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Jeweils ein äußerer y-Längenabschnitt 15a erstreckt sich zwischen den das erste Paar erster Haupt-Umlenkmittel bildenden ersten Haupt-Umlenkmitteln 16a, 16b und den das zweite Paar erster Haupt-Umlenkmittel bildenden ersten Haupt-Umlenkmitteln 16c, 16d. Außerdem erstreckt sich mit Parallelabstand dazu je ein innerer y-Längenabschnitt 15b des Haupt-Antriebsstranges 15 zwischen jedem ersten Haupt-Umlenkmittel 16a–d und dem jeweils in y-Achsrichtung benachbarten zweiten Haupt-Umlenkmittel 17a–d.
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Die sich in der x-Achsrichtung jeweils gegenüberliegenden inneren y-Längenabschnitte 15b sind jeweils über einen von zwei x-Längenabschnitten 15c miteinander verbunden, die sich parallel zueinander entlang der Quertraverse 6 erstrecken. Nur einer der beiden x-Längenabschnitte 15c ist an einer Befestigungsstelle 25 an dem Schlitten 2 befestigt, so dass er auf den Schlitten 2 in der x-Achsrichtung 9 orientierte Zugkräfte ausüben kann.
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Insgesamt ergibt sich somit für den Haupt-Antriebsstrang 15 ein dem Buchstaben ”H” entsprechender Verlauf, was als H-Konfiguration bezeichnet sei. Diese H-Konfiguration setzt sich zusammen aus zwei zueinander parallelen, sich in der y-Achsrichtung erstreckenden ersten und zweiten, zueinander parallelen Seitenabschnitten 26a, 26b des Haupt-Antriebsstranges 15 und einem sich dazwischen in der x-Achsrichtung 9 erstreckenden Zwischenabschnitt 26c. Beim Ausführungsbeispiel besteht jeder Seitenabschnitt 26a, 26b aus einem äußeren y-Längenabschnitt 15a und den benachbart dazu angeordneten beiden inneren y-Längenabschnitten 15b, während der Zwischenabschnitt 26c von den beiden nebeneinander angeordneten x-Längenabschnitten 15c des Haupt-Antriebsstranges 15 gebildet ist.
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Werden die beiden Haupt-Antriebsräder 23 durch entsprechende Betätigung seitens der Haupt-Antriebsmittel 24 gegensinnig mit gleicher Geschwindigkeit betrieben, verlagert sich je nach Drehsinn die Quertraverse 6 einschließlich des daran angeordneten Schlittens 2 in der y-Achsrichtung, ohne dass sich die x-Position des Schlittens 2 verändern würde. Bei dieser Bewegung verändern sich die Längenverhältnisse der zwei dem jeweils gleichen Seitenabschnitt 26a, 26b zugeordneten inneren y-Längenabschnitte 15b des Haupt-Antriebsstranges 15.
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Bei gleichsinniger Rotation der Haupt-Antriebsräder 23 mit gleicher Geschwindigkeit verändert sich lediglich die x-Position des Schlittens 2, während die Quertraverse 6 ihre y-Position beibehält. Wird nur eines der beiden Haupt-Antriebsräder 23 betätigt oder werden die beiden Haupt-Antriebsräder 23 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrieben, lassen sich beliebige Verfahrwege des Schlittens 2 innerhalb der x-y-Positionierebene 3 realisieren.
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Für die elektrische Ansteuerung der Haupt-Antriebsmittel 24 ist das Positioniersystem 1 zweckmäßigerweise mit einer elektronischen Steuereinheit 27 ausgestattet, die mit einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten externen Steuerelektronik 28 kommunizieren kann. Entsprechend den von der externen Steuerelektronik 28 erhaltenen Steuersignalen werden durch die elektronische Steuereinheit 27 individuelle Stellsignale für die den Haupt-Antriebsrädern 23 zugeordneten elektrischen Antriebsmotoren 24a, 24b generiert, um selbige in aufeinander abgestimmter Weise zu betätigen.
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Das an dem Schlitten 2 angeordnete Abtriebsmittel 12 macht die erläuterte Positionierbewegung des Schlittens 2 in der x-y-Positionierebene unmittelbar mit. Auf diese Weise ist eine durch die x-Achse und die y-Achse definierte zweiachsige Beweglichkeit für das Abtriebsmittel 12 gegeben.
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Darüber hinaus kann das Abtriebsmittel 12 auch noch zu mindestens einer Abtriebsbewegung 32a, 32b relativ zu dem Schlitten 2 angetrieben werden. Exemplarisch kann das Abtriebsmittel 12 zwei solcher Abtriebsbewegungen 32a, 32b ausführen, sodass man sagen kann, dass das Positioniersystem 1 der Ausführungsbeispiele eine insgesamt vierachsige Beweglichkeit für das Abtriebsmittel 12 zur Verfügung stellt. Die beiden zusätzlichen Bewegungsmöglichkeiten beziehungsweise Bewegungsachsen des Abtriebsmittels 12 können auch als ”Handachsen” bezeichnet werden.
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Eine bei allen Ausführungsbeispielen realisierbare erste Abtriebsbewegung 32a ist eine Drehbewegung um eine Abtriebs-Drehachse 33, die zweckmäßigerweise mit der z-Achsrichtung 11 gleichgerichtet ist. Eine zur Verfügung gestellte zweite Abtriebsbewegung 32b ist exemplarisch eine Translationsbewegung, bei der es sich insbesondere um eine Linearbewegung handelt und deren Bewegungsrichtung exemplarisch mit der z-Achsrichtung 11 zusammenfällt.
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Das Positioniersystem 1 ist zusätzlich zu der Haupteinheit 3 für jede zu erzeugende Abtriebsbewegung 32a, 32b mit einer Zusatzeinheit 34, 35 ausgestattet. Exemplarisch dient eine erste Zusatzeinheit 34 zur Erzeugung der ersten Abtriebsbewegung 32a und eine zweite Zusatzeinheit 35 zur Erzeugung der zweiten Abtriebsbewegung 32b. Jede Zusatzeinheit 34, 35 könnte gemäß den weiter oben erfolgten Erläuterungen auch als ”Handachseinheit” bezeichnet werden.
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Die beiden Zusatzeinheiten 34, 35 sind unabhängig voneinander betreibbar, so dass die beiden Abtriebsbewegungen 32a, 32b einzeln oder überlagert ausführbar sind. Jede Abtriebsbewegung 32a, 32b kann auch unabhängig von der x-y-Positionierung des Schlittens 2 erfolgen, also selbst während einer Positionierbewegung des Schlittens 2.
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Jede Zusatzeinheit 34, 35 verfügt über einen eigenen Zusatz-Antriebsstrang, wobei zur besseren Unterscheidung im Folgenden derjenige der ersten Zusatzeinheit 34 als erster Zusatz-Antriebsstrang 36 und derjenige der zweiten Zusatzeinheit 35 als zweiter Zusatz-Antriebsstrang 37 bezeichnet werden soll. Jeder Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 verfügt in der Längsrichtung über eine hohe Zugfestigkeit und ist ansonsten biegeflexibel, wobei zweckmäßigerweise jeder Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie der Haupt-Antriebsstrang 15.
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Jede Zusatzeinheit 34, 35 verfügt über Zusatz-Umlenkmittel 38 beziehungsweise 39, um die der zugeordnete Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 herumgeschlungen ist und umlaufen kann. Dabei sind die Zusatz-Umlenkmittel 38, 39 jeder Zusatzeinheit 34, 35 so angeordnet, dass der herumgeschlungene Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 einen dem Buchstaben ”T” entsprechenden Verlauf hat und mithin in einer T-Konfiguration verlegt ist.
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Vorzugsweise enthält jede Zusatzeinheit 34, 35 ein Paar von in der y-Achsrichtung 10 zueinander beabstandeten und ortsfest bezüglich der Grundstruktur angeordneten ersten Zusatz-Umlenkmitteln 38a, 38b beziehungsweise 39a, 39b, wobei die einander paarweise zugeordneten ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, b; 39a, b zweckmäßigerweise auf einer zur y-Achse parallelen Linie liegen.
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Jede Zusatzeinheit 34, 35 verfügt ferner über ein Paar von ebenfalls in der y-Achsrichtung beabstandeten, jedoch ortsfest bezüglich der Quertraverse 6 angeordneten zweiten Zusatz-Umlenkmitteln 38c, 38d; 39c, 39d. Letztere sind zweckmäßigerweise direkt an der Quertraverse 6 angeordnet, insbesondere an der gleichen Seite wie auch die daran befindlichen zweiten Haupt-Umlenkmittel 17.
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Die einander paarweise zugeordneten zweiten Zusatz-Umlenkmittel 38c, 38d; 39c, 39d liegen zweckmäßigerweise jeweils auf einer zur y-Achse parallelen Linie.
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Der in der y-Achsrichtung gemessene Abstand zwischen den einander jeweils paarweise zugeordneten zweiten Zusatz-Umlenkmitteln 38c, 38d; 39c, 39d ist geringer als derjenige der einander ebenfalls paarweise zugeordneten und den gleichen Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 führenden ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, 38b; 39a, 39b.
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Schließlich verfügt jede Zusatzeinheit 34, 35 auch noch über ein drittes Zusatz-Umlenkmittel 38e, 39e, das wie die zweiten Zusatz-Umlenkmittel 38c, d; 39c, d ortsfest an der Quertraverse 6 angeordnet ist und deren Bewegung mitmacht. Innerhalb jeder Zusatzeinheit 34, 35 ist das dritte Zusatz-Umlenkmittel 38e, 39e rechtwinkelig zur z-Achse 11 in einem größeren Abstand zu einer die ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, b; 39a, b verbindenden Linie angeordnet als die zweiten Zusatz-Umlenkmittel 38c, d; 39c, d.
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Die Zusatz-Umlenkmittel 38, 39 sind so angeordnet, dass der jeweils herumgeschlungene Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 in einer Umlaufebene umläuft, die im Falle des ersten Zusatz-Antriebsstranges 36 als erste Zusatzebene 43 und im Falle des zweiten Zusatz-Antriebsstranges 37 als zweite Zusatzebene 44 bezeichnet sei.
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Jeder Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 läuft an der in der y-Achsrichtung voneinander abgewandten Außenseite um die ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, b um, wobei eine Umlenkung von 180° vorliegt, was eine Richtungsumkehr in der Verlaufsrichtung des betreffenden Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 zur Folge hat.
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Zwischen den ersten Zusatz-Umlenkmitteln 38a, b; 39a, b erstreckt sich jeder Zusatz-Antriebsstrang 36 mit einem durchgehenden äußeren y-Strangtrum 36a, 37a mit durchgehendem Verlauf in der y-Achsrichtung.
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Außerdem hat jeder Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 zwei sich parallel neben dem äußeren y-Strangtrum 36a, 37a erstreckende und gleich wie dieser orientierte innere y-Strangtrume 36b beziehungsweise 37b. Selbige erstrecken sich jeweils zwischen einem ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, 38b; 39a, 39b und dem diesem in der y-Achsrichtung benachbarten zweiten Zusatz-Umlenkmittel 38c, d; 39c, d. Jedes innere y-Strangtrum 36b, 37b läuft um das ihm zugeordnete zweite Zusatz-Umlenkmittel 38c, d bzw. 39c, d mit einer Richtungsänderung von etwa 90° um, und zwar in dem zwischen den jeweils in der y-Achsrichtung 10 zueinander benachbarten zweiten Zusatz-Umlenkmitteln 38c, d; 39c, d liegenden Bereich.
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Ausgehend von den zweiten Zusatz-Umlenkmitteln 38c, d; 39c, d erstreckt sich jeder Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 quer zur y-Achsrichtung 10 mit einem x-Strangtrum 36c, 37c in Richtung zum zugeordneten dritten Zusatz-Umlenkmittel 38e, 39e, um das der Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 an der in x-Achsrichtung orientierten Außenseite mit einem Umschlingungswinkel von vorzugsweise mindestens 180° herumgeschlungen ist. Dementsprechend erfährt der Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 beim Umlaufen um das dritte Zusatz-Umlenkmittel 38e, 39e eine Richtungsumkehr.
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Basierend auf dieser Erläuterung wird in Folgenden derjenige Bestandteil jedes Zusatz-Antriebsstranges 36, 37, der die y-Strangtrume 36a, b; 37a, b aufweist und sich in der y-Achsrichtung 10 erstreckt, als Randabschnitt 45 der T-Konfiguration bezeichnet. Derjenige Bestandteil jedes Zusatz-Antriebsstranges 36, 37, der über die x-Strangtrume 36c, 37c verfügt und sich in der x-Achsrichtung 9 erstreckt, soll als Querabschnitt 46 der T-Konfiguration bezeichnet sein. Hinsichtlich der Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 ist also bemerkenswert, dass sich ihr jeweiliger Querabschnitt 46 nur an einer Seite in einen quer dazu verlaufenden Randabschnitt 45 fortsetzt, während er an dem diesem Randabschnitt 45 entgegengesetzten Endbereich 47 frei endet und direkt um das dort vorgesehene dritte Zusatz-Umlenkmittel 38e, 39e mit Richtungsumkehr umgelenkt wird. Ein zweiter, wiederum in der y-Achsrichtung verlaufender Randabschnitt schließt sich an den freien Endbereich 47 des Querabschnittes 46 nicht an, die T-Konfiguration endet dort. Der Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 weist somit insbesondere keine H-Konfiguration auf.
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Von den x-Strangtrumen 36c, 37c jedes Querabschnittes 46 ist zweckmäßigerweise mindestens eines und vorzugsweise genau eines als Antriebs-Strangtrum 38a, 38b ausgebildet, das mit dem Abtriebsmittel 12 in Antriebsverbindung steht. Somit kann durch Antreiben des ersten Zusatz-Antriebsstranges 36 die erste Abtriebsbewegung 32a und durch Antreiben des zweiten Zusatz-Antriebsstranges 37 die zweite Abtriebsbewegung 32b erzeugt werden.
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Für den Antrieb beziehungsweise den Umlaufantrieb jedes Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 ist jede Zusatzeinheit 34, 35 mit Zusatz-Antriebsmitteln 52, 53 ausgestattet. Jede Zusatzeinheit 34, 35 hat zweckmäßigerweise eigene Zusatz-Antriebsmittel, die daher im Folgenden zur besseren Unterscheidung als erste und zweite Zusatz-Antriebsmittel 52, 53 bezeichnet seien.
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Die Zusatz-Antriebsmittel 52, 53 kooperieren innerhalb jeder Zusatzeinheit 34, 35 mit zweckmäßigerweise einem der zugehörigen Zusatz-Umlenkmittel 38, 39, wobei zweckmäßigerweise eine Antriebsverbindung mit jeweils einem der ersten Zusatz-Umlenkmittel 38b, 39b vorliegt. Letztere sind beim Ausführungsbeispiel als drehbare Zusatz-Antriebsräder ausgebildet, die mit dem Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 in Mitnahmeeingriff stehen und die durch die Zusatz-Antriebsmittel 52, 53 rotativ antreibbar sind. Zweckmäßigerweise enthalten die ersten und zweiten Zusatz-Antriebsmittel 52, 53 jeweils einen mit dem Zusatz-Antriebsrad 54 in Antriebsverbindung stehenden elektrischen Antriebsmotor 52a, 52b, der wie die Antriebsmotoren 24a, 24b der Haupteinheit 3 an die elektronische Steuereinheit 27 angeschlossen ist.
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Es besteht die Möglichkeit, mit den Haupt-Antriebsmitteln 24 und den Zusatz-Antriebsmitteln 52, 53 den Haupt-Antriebsstrang 15 und die vorhandenen Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 unabhängig voneinander in beliebig aufeinander abgestimmter Weise anzutreiben.
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Die Zusatz-Umlenkmittel 38, 39 können in gleicher Weise ausgebildet sein wie die oben schon erläuterten Haupt-Umlenkmittel 16, 17. Zweckmäßigerweise sind sie jeweils als drehbar gelagerte Umlenkräder konzipiert, die eine Drehachse 55 aufweisen, welche in der z-Achsrichtung 11 ausgerichtet ist. Dementsprechend ergibt sich zweckmäßigerweise eine Zusatzebene 43, 44, in der jeder Zusatz-Antriebsstrang 36, 37 umläuft, die parallel zu der als Hauptebene 18 bezeichneten Umlaufebene des Haupt-Antriebsstranges 15 verläuft, wobei jedoch zwischen jeder Zusatzebene 43, 44 und der Hauptebene 18 ein Abstand in der z-Achsrichtung 11 vorliegt.
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Jede Zusatzeinheit 34, 35 ist so angeordnet, dass der Randabschnitt 45 ihres Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 parallel zu den beiden Seitenabschnitten 26a, 26b des Haupt-Antriebsstranges 15 verläuft und sich der Querabschnitt 46 parallel zum Zwischenabschnitt 26c des Haupt-Antriebsstranges 15 erstreckt.
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Jede Zusatzeinheit 34, 35 ist zweckmäßigerweise so angeordnet, dass sich der Randabschnitt 45 ihres Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 in unmittelbarer Nachbarschaft eines Seitenabschnittes 26a oder 26b des Haupt-Antriebsstranges 15 befindet und sich der Querabschnitt 46 ausgehend von dort in der x-Achsrichtung 9 in Richtung zum jeweils anderen Seitenabschnitt 26b, 26a des Haupt-Antriebsstranges 15 erstreckt. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass der Randabschnitt 45 jedes Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 in z-Achsrichtung neben einem der Seitenabschnitte 26a, 26b des Haupt-Antriebsstranges 15 angeordnet ist, wobei exemplarisch eine Platzierung der Randabschnitte 45 oberhalb des zugeordneten Seitenabschnittes 26a, 26b vorliegt.
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Es ist zweckmäßig, die Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 der zwei Zusatzeinheiten 34, 35 so anzuordnen, dass der Randabschnitt 45 des ersten Zusatz-Antriebsstranges 36 im Bereich des ersten Seitenabschnittes 26a und der Randabschnitt 45 des zweiten Zusatz-Antriebsstranges 37 im Bereich des zweiten Seitenabschnittes 26b des Haupt-Antriebsstranges 15 angeordnet ist. Vorzugsweise sind beide Randabschnitte 45 in der z-Achsrichtung 11 geradlinig versetzt neben dem betreffenden Seitenabschnitt 26a, 26b angeordnet, exemplarisch oberhalb dieses Seitenabschnittes 26a, 26b.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Zusatzeinheiten 34, 35 so ausgebildet und angeordnet sind, dass der in y-Achsrichtung 11 gemessene Abstand ihrer ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, b und 39a, b dem in y-Achsrichtung 10 gemessenen Abstand der zum zugeordneten Seitenabschnitt 26a, b gehörenden ersten Haupt-Umlenkmittel 16a, b beziehungsweise 16c, d entspricht. Sind sowohl die ersten Haupt-Umlenkmittel 16 als auch die ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, b; 39a, b als Umlenkrädern ausgeführt, ist eine Anordnung vorteilhaft, bei der die zueinander benachbarten Umlenkräder koaxial zueinander angeordnet sind. Dies ist beim Ausführungsbeispiel der Fall.
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Um die durch die Zusatz-Antriebsmittel 52, 53 hervorgerufenen Umlauf- beziehungsweise Antriebsbewegungen der Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 in die gewünschte Abtriebsbewegung 32a, 32b des Abtriebsmittels 12 umzusetzen, können unterschiedliche Maßnahmen getroffen sein. Vorzugsweise wird jede der Abtriebsbewegungen 32a, 32b dadurch erzeugt, dass ein Antriebs-Strangtrum 48a, 48b bei seiner Antriebsbewegung eine rotative Bewegung hervorruft, die direkt oder durch Getriebemittel 56 in die gewünschte Abtriebsbewegung 32a, 32b umgewandelt wird.
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Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass eine rotative erste Abtriebsbewegung 32a des Abtriebsmittels 12 durch das zugeordnete Antriebs-Strangtrum 48a des ersten Zusatz-Antriebsstranges 36 direkt erzeugt wird. Hierzu ist das Abtriebsmittel 12 an einer in z-Achsrichtung 11 ausgerichteten Abtriebswelle 57 befestigt, die in z-Achsrichtung linear verschiebbar und zugleich drehfest mit einem Abtriebsrad 58 in Eingriff steht, das axial unbeweglich und zugleich drehbar am Schlitten 2 gelagert ist. Mit Hilfe mehrerer Hilfs-Umlenkrädern 62 wird erreicht, dass das Antriebs-Strangtrum 48a schlaufenartig um das Abtriebsrad 58 umläuft und selbiges in Rotation versetzt, wenn der erste Zusatz-Antriebsstrang 36 angetrieben ist. Dies führt direkt zu einer rotativen Abtriebsbewegung 32a des Abtriebsmittels 12.
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Zur Generierung einer linearen Abtriebsbewegung 32b ist die Abtriebswelle 57 über Getriebemittel 56 mit dem Antriebs-Strangtrum 48b des zweiten Zusatz-Antriebsstranges 37 bewegungsgekoppelt, wobei diese Getriebemittel 56 über ein weiteres Abtriebsrad 59 verfügen, das mit Hilfe weiterer Hilfs-Umlenkräder 63 vom Antriebs-Strangtrum 48b des zweiten Zusatz-Antriebsstranges 37 schlaufenartig umschlungen ist. Mit dem weiteren Abtriebsrad 59 steht ein Gewindespindelelement 64 in Schraubeingriff, das gemäß 8 bis 10 ein unmittelbarer Bestandteil der Abtriebswelle 57 sein kann oder das – wie in 1 bis 3 und 5 illustriert ist – ein separates Bauteil sein kann, das beispielsweise über ein zusätzliches Jochelement 65 mit der separat ausgebildeten Abtriebswelle 57 in der z-Achsrichtung in Mitnahmeverbindung steht.
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Wenn der zweite Zusatz-Antriebsstrang 37 eine Antriebsbewegung ausführt, bewirkt dies ein Verdrehen des weiteren Abtriebsrades 59, woraus unter Mitwirkung der Getriebemittel 56 die translatorische Abtriebsbewegung 32b in der z-Achsrichtung abgeleitet wird.
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Wenn der Schlitten 2 und mit diesem das Abtriebsmittel 12 durch Betätigung des Haupt-Antriebsstranges 15 in der x-y-Positionierebene verfahren werden, wird durch gleichzeitige, darauf entsprechend abgestimmte Betätigung der beiden Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 erreicht, dass das Abtriebsmittel 12 je nach Einsatzfall keine Relativbewegung bezüglich des Schlittens 2 ausführt oder aber zu mindesten einer der Abtriebsbewegungen 32a, 32b relativ zu dem Schlitten 2 angetrieben wird.
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Den Ausführungsbeispielen der 1 bis 7, 11 und 12 ist gemeinsam, dass die Zusatzebenen 43, 44, in denen die beiden Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 umlaufen, zusammenfallen. Sie liegen in einer gemeinsamen, zu der Hauptebene 18 mit Abstand parallel verlaufenden Ebene. Auf diese Weise ergibt sich in der z-Achsrichtung 11 eine besonders niedrige Bauhöhe des Positioniersystems 1.
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Diese Anordnung zeichnet sich unter anderem insbesondere dadurch aus, dass die Querabschnitte 46 der beiden Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 in der y-Achsrichtung nebeneinander angeordnet sind und sich in der x-Achsrichtung längsseits nebeneinander erstrecken.
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Beide Ausführungsbeispiele zeigen auch eine vorteilhafte Maßnahme hinsichtlich der Antriebsverbindung mit dem Abtriebsmittel 12, die darin besteht, dass jeweils derjenige der beiden x-Strangtrume 36c, 37c jedes Querabschnittes 46 als Antriebs-Strangtrum 48a, 48b genutzt wird, das ein in der y-Achsrichtung außen liegendes x-Strangtrum 36c, 37c ist. Bei diesen beiden außen liegenden Antriebs-Strangtrumen 48a, 48b lässt sich ohne gegenseitige Beeinträchtigung problemlos eine Schlaufenstruktur 66 realisieren, die zum Hervorrufen einer Abtriebsbewegung 32a, 32b um ein Abtriebsrad 58 oder ein weiteres Abtriebsrad 59 herumgeschlungen ist. Die Schlaufenstrukturen 66 sind insbesondere so konzipiert, dass sie in der y-Achsrichtung 10 in einander entgegengesetzte Richtungen weisen.
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Während beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 7 sämtliche x-Strangtrume 36c, 37c – mit Ausnahme im Bereich der Schlaufenstruktur 66 – einen zur y-Achse rechtwinkeligen Verlauf haben, zeigen die 11 und 12 eine Ausführungsform, bei der die in der y-Achsrichtung nebeneinander angeordneten x-Strangtrume 36c, 37c jedes Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 einen sich ausgehend von dem dem dritten Zusatz-Umlenkmittel 38e, 39e zugeordneten Endbereich 47 des Querabschnittes 46 in Richtung zum Randabschnitt 45 des gleichen Zusatz-Antriebsstranges 36, 37 aneinander annähernden Verlauf haben.
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Um dies zu realisieren, wird zweckmäßigerweise hinsichtlich der außen angeordneten und exemplarisch als Antriebs-Strangtrume 48a, 48b fungierenden x-Strangtrume 36c, 37c ein abgesehen von der Schlaufenstruktur 66 mit der x-Achsrichtung 9 zusammenfallender Längsverlauf gewählt, wobei zum Erreichen der konvergierenden Stranganordnung lediglich die einander benachbarten inneren x-Strangtrume 36c, 37c einen bezüglich der x-Achse nicht rechtwinkeligen, sondern schrägen Längsverlauf haben.
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Dies kann bedeuten, dass der in y-Achsrichtung 10 gemessene Abstand zwischen den x-Strangtrumen 36c, 37c eines jeweiligen Querabschnittes 46 im Bereich des dritten Zusatz-Umlenkmittels 38e, 39e größer ist als im Bereich der dem gleichen Querabschnitt 46 zugeordneten zweiten Zusatz-Umlenkmittel 38c, d und 39c, d. Zweckmäßigerweise kann man den Verlauf der schräggestellten x-Strangtrume beim Ausführungsbeispiel auch als Diagonalverlauf charakterisieren.
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Aufgrund des Schrägverlaufes der einander zugewandten inneren x-Strangtrume 36c, 37c wird unter anderem auch erreicht, dass bei unmittelbar benachbarter Anordnung der beiden Querabschnitte 46, wie dies in 11 und 12 zum Ausdruck kommt, eine gewisse Überlappung der beiden Querabschnitte in der y-Achsrichtung 10 vorliegt, was es ermöglicht, auf eine sehr schmalbauende Quertraverse 6 als Träger für die an ihr angeordneten Zusatz-Umlenkmittel zurückzugreifen.
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Der bezüglich der y-Achse eingenommene Neigungswinkel der schräg verlaufenden x-Strangtrume 36c, 37c ist untereinander zweckmäßigerweise identisch.
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Es besteht durchaus die Möglichkeit, die beiden Zusatzeinheiten 34, 35 so anzuordnen, dass die beiden Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 in in der z-Achsrichtung 11 mit Abstand zueinander angeordneten Zusatzebenen 43, 44 angeordnet sind. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigen die 8 bis 10.
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Bei einer solchen Bauform, bei der die beiden Zusatzebenen 43, 44 in der z-Achsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, ist es vorteilhaft, wenn von den x-Strangtrumen 36c, 37c der beiden Querabschnitte 46 zwei solche Strangtrume als Antriebs-Strangtrume 48a, 48b genutzt werden, die in die gleiche Richtung der y-Achse weisen. Die vorzugsweise auch bei diesen Antriebs-Strangtrumen 48a, 48b ausgebildeten Schlaufenstrukturen 66 sind zweckmäßigerweise jeweils so angeordnet, dass sie vom x-Strangtrum 36c, 37c des gleichen Querabschnittes 46 jeweils wegweisen.
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Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt bei einer in der z-Achsrichtung 11 versetzten Anordnung der ersten und zweiten Zusatzebene 43, 44 eine dahingehende Anordnung der Zusatz-Antriebsstränge 36, 37, dass deren Querabschnitte 46 in der y-Achsrichtung 10 versetzt zueinander angeordnet sind.
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Wenn das Positioniersystem 1 mit zwei Zusatzeinheiten 34, 35 ausgestattet ist, deren Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 gemäß einer T-Konfiguration verlegt sind, lässt sich jedenfalls der bei allen Ausführungsbeispielen zum Ausdruck kommende Vorteil realisieren, dass zwischen den Randabschnitten 45 der beiden Zusatz-Antriebsstränge 36, 37 keine Überlagerung vorliegt, so dass die ersten Zusatz-Umlenkmittel 38a, b; 39a, b optimal zugänglich sind, um sie mit geeigneten Zusatz-Antriebsmitteln 52, 53 zu koppeln.
