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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslegerachse und ein Verfahren zum Verschieben eines Auslegerarms an einer Auslegerachse.
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Auslegerachsen werden in der Regel mit Zahnriemen und Omega-Umlenkung ausgeführt. Eine Linearbewegung des Grundprofils wird durch einen Zahnriemen bewirkt. Ein Antriebskopf mit angeflanschtem Motor bildet die Befestigungsschnittstelle der Auslegerachse.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 019 678 A1 betrifft beispielsweise einen Linearantrieb, der einen durch Antriebsmittel relativ zu einer Befestigungsplatte bewegbaren Auslegerarm aufweist. Der Auslegerarm ist unter Vermittlung von Wälzlagereinheiten an einer Führungsschiene gelagert, die unmittelbar von der Befestigungsplatte gebildet ist und die von einem Befestigungsloch durchsetzt ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Präzision beim Verfahren eines Auslegerarms zu erhöhen und die Steifigkeit des Auslegerarms zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe durch eine Auslegerachse gelöst, mit einem verschiebbaren Auslegerarm, der eine drehfeste Spindel umfasst; einer drehbar auf der Spindel gelagerten Spindelmutter zum Verschieben des Auslegerarms; und einem ortsfesten Drehantrieb zum Drehen der Spindelmutter an der Spindel. Dadurch wird nicht nur der technische Vorteil erreicht, dass sich die Präzision beim Verfahren des Auslegerarms erhöht, sondern auch dass die Systemsteifigkeit des Auslegerarms verbessert werden kann. Das Kraft-Geschwindigkeitsverhältnis kann in einem weiten Bereich verändert und bis zur Selbsthemmung eingestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse ist der Drehantrieb für die Spindelmutter an einem Antriebskopf befestigt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Parallelanordnung des Motors möglich ist und auf ein Winkelgetriebe verzichtet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse umfasst der Antriebskopf zumindest ein Lager zum drehbaren Lagern der Spindelmutter. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Spindelmutter mit geringem Widerstand gedreht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse umfasst der Antriebskopf einen im Querschnitt u-förmigen Abschnitt mit zwei Schenkelabschnitten zum Lagern der Spindelmutter. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Achse der Spindelmutter zweiseitig fixiert ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse ist die Spindelmutter an der einen Seite durch ein erstes Lager und an der anderen Seite durch ein zweites Lager gelagert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Achse der Spindelmutter mit einer hohen Präzision ortsfest bleibt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse ist die Spindel an den Stirnflächen eines Grundprofils befestigt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Bewegung der Spindel direkt auf das Grundprofil übertragen werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse weist zumindest ein Ende der Spindel ein Steckprofil zum Einsetzen in eine Öffnung der Stirnfläche des Grundprofils auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Spindel auf einfache Weise montiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse ist das Steckprofil derart geformt, dass eine Drehung der Spindel gegenüber dem Grundprofil durch das eingesetzte Steckprofil verhindert wird. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Drehen der Spindel strukturell verhindert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse umfasst der Drehantrieb einen Elektromotor. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Auslegerarm elektrisch bewegt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse ist der Drehantrieb über einen Zahnriemen mit der Spindelmutter gekoppelt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Drehmoment von dem Drehantrieb auf einfache Weise auf die Spindelmutter übertragen wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse umfasst die Spindelmutter ein äußeres Zahnprofil. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Durchrutschen der Spindelmutter verhindert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse umfasst der Drehantrieb ein Zahnrad zum Antreiben der Spindelmutter über das äußere Zahnprofil der Spindelmutter. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Spindelmutter mit einem geringen Spiel angetrieben werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Auslegerachse ist der Drehantrieb ein Hohlwellenmotor, der koaxial zur Spindelmutter angeordnet ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Antriebskopf in das Grundprofil integriert werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Verschieben eines Auslegerarms einer Auslegerachse gelöst, mit den Schritten eines Drehens einer Spindelmutter an einer Spindel, die drehfest an dem Auslegerarm verbunden ist, zum Verschieben des Auslegerarms. Dadurch werden beispielsweise die gleichen technischen Vorteile wie durch die Auslagerachse nach dem ersten Aspekt erreicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Spindelmutter mittels eines Zahnriemens, eines Zahnrades oder eines Hohlwellenmotors gedreht. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Drehmoment des Drehantriebs auf einfache Weise auf die Spindelmutter übertragen werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht durch eine Auslegerachse;
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2 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Auslegerachse; und
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3 ein Blockdiagramm eines Verfahrens.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Auslegerachse 100. Die Auslegerachse 100 ist eine Lineareinheit für den Vertikal- oder Horizontalbetrieb mit einem feststehenden Drehantrieb 107. Der Auslegerarm 101 der Auslegerachse 100 ist gegenüber dem feststehenden Drehantrieb 107 in Pfeilrichtung verschiebbar angeordnet. Im Allgemeinen kann die Auslegerachse derart angeordnet sein, dass sich der Auslegerarm 101 in einer beliebigen Raumrichtung linear bewegt.
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Der Auslegerarm 101 ist durch ein Grundprofil 113 gebildet, das eine Linearführung 125 umfasst und in dem mittig eine drehfeste Spindel 103 angeordnet ist. Die Spindel 103 ist durch eine Spindelstange gebildet.
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Die Spindel 103 umfasst ein Außengewinde, auf dem eine Spindelmutter 105 mit einem Innengewinde drehbar gelagert ist, wie beispielsweise eine Gleitspindelmutter oder eine Kugelumlaufspindelmutter. Durch ein feingängiges Außen- und Innengewinde kann eine Bewegung des Auslegerarms 101 auch bei äußerer Krafteinwirkung verhindert werden. Das Grundprofil 113 ist beispielsweise durch ein Aluminiumprofilrohr mit rechteckigem Querschnitt gebildet.
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Die Linearführung 125 führt den Auslegerarm 101 in axialer Richtung gegenüber einem ortsfesten Antriebskopf 115. Zu diesem Zweck gleitet die Linearführung 125 in einer Nut des Grundprofils 113, so dass ein Verkippen des Auslegerarms 101 verhindert wird. Das Grundprofil 113 umfasst an beiden Seiten einen Anschlag für die Linearführung 125.
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Durch den Drehantrieb 107 bewegt sich die Spindel 103 zusammen mit dem Grundprofil 113 in linearer Richtung, wenn die Spindelmutter 105 gedreht wird. Die Spindelmutter 105 ist drehbar gelagert und mit dem Antriebskopf 115 gekoppelt. Um die Linearbewegung des Auslegerarms 101 zu erreichen, wird die Spindelmutter 105 über einen Zahnriemen 109 angetrieben, der mit einem entsprechenden Zahnrad 127 oder einer Zahnriemenscheibe des Drehantriebs 107 verbunden ist. Die Spindelmutter 105 ist zu diesem Zweck mit einem äußeren Zahnprofil versehen, mit dem der Zahnriemen 109 gekoppelt ist.
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Allerdings kann das äußere Zahnprofil der Spindelmutter 105 auch mit einem weiteren Zahnrad 127 zum Antreiben der Spindelmutter 105 gekoppelt sein. Der Drehantrieb 107 kann durch einen Elektromotor gebildet werden, wie beispielsweise durch einen Schrittmotor. Der Antriebskopf 115 ist beispielsweise auf einem Sockel 121 montiert.
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Der Drehantrieb 107 ist an dem Antriebskopf 115 befestigt und in dem Inneren des Antriebskopfes 115 angeordnet. Die Spindelmutter 105 ist an einem im Querschnitt u-förmigen Abschnitt 119 des Antriebskopfes 115 drehbar befestigt, der zwei Schenkelabschnitte 123-1 und 123-2 umfasst. Zwischen diesen Schenkelabschnitten 123-1 und 123-2 ist die Spindelmutter 105 angeordnet. Zu diesem Zweck umfassen die Schenkelabschnitte 123-1 und 123-2 jeweils ein Lager 117-1 und 117-2. Das eine Lager 117-1 ist an der einen Seite der Spindelmutter 105 angeordnet und das andere Lager 117-2 ist an der anderen Seite der Spindelmutter 105 angeordnet.
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Die Spindel 103 ist an den Stirnflächen eines Grundprofils 113 befestigt. Dies kann durch Einsetzen eines Steckprofils 131 der Spindel 103 in eine Öffnung 129 der Stirnfläche des Grundprofils 113 geschehen. Dabei sind das Steckprofil 131 und die Öffnung 129 derart geformt, dass eine Drehung der Spindel 103 gegenüber dem Grundprofil 113 durch das eingesetzte Steckprofil 131 verhindert wird.
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Allerdings kann der Drehantrieb 107 auch durch eine Zahnrad- oder Ritzelverbindung mit dem Spindelmutter 105 verbunden sein. Durch den Einsatz der Spindelmutter 105 werden die Wiederholgenauigkeit und die Systemsteifigkeit erhöht.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine weitere Auslegerachse 100. Auch in dieser Ausführungsform bewegt sich die Spindel 103 linear zusammen mit dem Grundprofil 113, wenn die Spindelmutter 105 gedreht wird.
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Die Spindelmutter 105 ist Bestandteil eines elektrischen Hohlwellenmotors 111 als Drehantrieb 107, der sich im Inneren des Grundprofils 113 befindet. Der Hohlwellenmotor 111 ist koaxial zur Spindelmutter 105 angeordnet. Um eine Linearbewegung der Spindel 103 und des Auslegerarms 101 zu erreichen wird die Spindelmutter 105 über die Hohlwelle des Elektromotors angetrieben, der mit dem Antriebskopf 115 verbunden ist. Die Spindelmutter 105 ist dazu direkt mit der Hohlwelle des Hohlwellenmotors 111 verbunden. Auch in dieser Ausführungsform werden die Wiederholgenauigkeit und die Systemsteifigkeit erhöht.
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3 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Verschieben des Auslegerarms 101 der Auslegerachse 100. Das Verfahren umfasst den Schritt S101 eines Drehens der Spindelmutter 105 an einer Spindel 103, die drehfest an dem Auslegerarm 101 verbunden ist, um den Auslegerarm 101 zu verschieben.
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Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Auslegerachse
- 101
- Auslegerarm
- 103
- Spindel
- 105
- Spindelmutter
- 107
- Drehantrieb
- 109
- Zahnriemen
- 111
- Hohlwellenmotor
- 113
- Grundprofil
- 115
- Antriebskopf
- 117
- Lager
- 119
- u-förmiger Abschnitt
- 121
- Sockel
- 123
- Schenkelabschnitt
- 125
- Linearführung
- 127
- Zahnrad
- 129
- Öffnung
- 131
- Steckprofil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010019678 A1 [0003]
