DE19542059A1 - Linear drive slide positioning drive e.g. for workpiece processing control - Google Patents

Linear drive slide positioning drive e.g. for workpiece processing control

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Abstract

A belt drive to position a travelling cradle has at least two stepping motors (2) with rollers (1). The motors rotate synchronously and are electrically connected. They are driven by a series of pulses. At least one roller is a deflecting or tension roller. The rollers have bearings on either side. A cross bar connects the cradles of two parallel belt drives. There are several such drives allowing movement in three coordinate directions. Between each motor and its roller is a gearbox. An equal number of pulses is sent to each motor as command signals. Between two motors is an adjustable neutral position-device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ansteuerbare, mittels Umschlingungsantrieb bewirkte Bahnbewegung und Position­ ierung des Schlittens bei Lineareinheiten. Dabei hat sich gezeigt, daß die geforderte Bahn- bzw. Positioniergenauig­ keit oftmals nicht erreicht werden konnte. Dies trifft bei verhältnismäßig großen Längen des Verfahrweges bzw. der Line­ areinheit verstärkt zu. Auch die Verfahr- und Haltekraft ist nicht immer ausreichend. Beim Plotten und beim Bearbeiten von Werkstücken kann es zu unzulässigen Toleranzabweichungen mit weiteren nachteiligen Folgen kommen. Die ganze Anlage ist einer starken Beanspruchung mit der Folge von Verschleiß und hohen Wartungsaufwand ausgesetzt.The invention relates to a controllable means Belt drive caused path movement and position ation of the slide in linear units. It did shown that the required path or positioning accurate often could not be achieved. This is true relatively long lengths of travel or line unit is increasing too. The traversing and holding force is also not always sufficient. When plotting and editing of workpieces can lead to impermissible tolerance deviations come with further adverse consequences. The whole facility is a heavy load with the consequence of wear and exposed to high maintenance.

Aufgabe der Erfindung ist es daher mit geringem Aufwand und einfachen baulichen Mitteln eine betriebssichere, verschleiß­ arme Vorschubeinrichtung für Lineareinheiten der vorgenann­ ten Gattung zu schaffen und bei der die bekannten Nachteile vermieden werden. Dabei soll auch bei gesteigerter Verfahr­ geschwindigkeit, hoher Beschleunigungs- bzw. Verzögerung und großer Schlittenmasse sowie bei starken Bearbeitungs­ kräften die Bahn- und Positioniergenauigkeit erhöht werden. Auch soll die Haltbarkeit und die Wirtschaftlichkeit gestei­ gert und die Belastung, Verschleiß und der Wartungsaufwand gesenkt werden.The object of the invention is therefore with little effort and simple structural means a reliable, wear and tear poor feed device for linear units of the aforementioned to create ten genus and in which the known disadvantages be avoided. It should also with increased traversing speed, high acceleration or deceleration and large sled mass as well as strong machining forces the path and positioning accuracy can be increased. Durability and economy should also increase and the load, wear and tear and maintenance be lowered.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, indem eine Lineareinheit mindestens zwei motorisch angetriebene An­ triebsscheiben aufweist und jeder Antriebsscheibe ein An­ triebsmotor zugeordnet ist, wobei die Antriebsmotoren vorzugsweise in Bezug zueinander einen synchronen Bewegungs­ ablauf aufweisen und mittels elektrischer Verknüpfung synch­ ron miteinander gekoppelt sind. Dabei kann die elektrische Verknüpfung durch Übertragung einer übereinstimmenden An­ zahl elektrischer Impulse auf die regelbaren Motoren er­ folgen. According to the invention, this is achieved by a Linear unit at least two motor-driven An has drive pulleys and each drive pulley has an on Drive motor is assigned, the drive motors preferably in relation to each other a synchronous movement have sequence and synch ron are coupled together. The electrical Link by transferring a matching to number of electrical impulses on the controllable motors consequences.  

Die Ausgestaltung der Erfindung sowie vorteilhafte Weiter­ bildungen sind den Patentansprüchen zu entnehmen. Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung.The design of the invention and advantageous further education can be found in the patent claims. Further Advantages, details and features of the invention result derive from the following description and drawing.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:In the drawing, some embodiments of the Invention shown schematically. It shows:

Fig. 1 eine Lineareinheit von der Seite, Fig. 1 is a linear unit from the side,

Fig. 2 eine x-y Bewegungseinheit, Fig. 2 is an xy displacement unit,

Fig. 3 eine Lineareinheit, Fig. 3 is a linear unit,

Fig. 4 die beidseitige Lagerung einer Antriebs- bzw. Spannscheibe und Fig. 4 shows the double-sided mounting of a drive or tensioning disk and

Fig. 5 eine Lineareinheit aus zwei Linearachsen zusam­ mengesetzt. Fig. 5 mening a linear unit composed of two linear axes.

Bei der Lineareinheit gemäß Fig. 1 werden die beiden An­ triebsscheiben 1 von einem Synchronriemen 7 oder einer Ket­ te umschlungen. Dadurch ist eine formschlüssige Antriebs­ verbindung gegeben. Der Schlitten 6 wird durch die Füh­ rungsschiene 8 geführt und ist an der Riemeneinspannstelle 9 mit dem Synchronriemen 7 verbunden. Zum Einstellen der vorgesehenen Riemenvorspannkraft soll mindestens eine An­ triebsscheibe 1 in Bezug zur gegenüberliegenden Antriebs­ scheibe 1 und zur Führungsschiene 8 verstellbar gehalten sein. Jeder Antriebsscheibe 1 ist ein Antriebsmotor 2 zuge­ ordnet. Dabei kann es zweckmäßig sein ein Getriebe zwischen­ zuschalten oder eine Motor-Getriebeeinheit 2 mit ange­ flanschter Antriebsscheibe 1 auszuführen. Die Motoren 2 können regelbar als Norm-, Stell-, Schritt-, Servo-, Brems- oder Spezialmotoren ausgebildet sein. Durch elektrische Ver­ knüpfung 3 haben beide Motoren 2 einen synchronen Lauf. In the linear unit shown in FIG. 1, the two drive pulleys 1 are wrapped in a synchronous belt 7 or a chain. This provides a positive drive connection. The carriage 6 is guided by the guide rail 8 and is connected to the belt clamping point 9 with the timing belt 7 . To adjust the biasing force provided belt should be at least an on drive pulley 1 with respect to the opposite drive disc 1 and be adjustably held to the guide rail. 8 Each drive pulley 1 is assigned a drive motor 2 . It may be useful to connect a gear between or to execute a motor-gear unit 2 with a flanged drive disk 1 . The motors 2 can be designed to be adjustable as standard, servo, step, servo, brake or special motors. By electrical Ver 3 linkage, both motors 2 have a synchronous run.

Dabei soll zwischen den Motoren 2 eine Null-Justierung einstellbar sein. Dadurch kann der vorgesehene Bahnverlauf und die Positionierung des Schlittens 6 exakt eingehalten werden. Dabei ergibt sich eine wechselseitige Drehrichtung 10 der Antriebsscheiben 1 und eine Hin- und Herbewegung 11 des Schlittens 6. Durch die Verwendung zweier synchron an­ getriebener Antriebsscheiben 1 wird die Länge des Last- und Leertrums des Synchronriemens 7 verkürzt und dessen Belastung sowie der ganzen Lineäreinheit herabgesetzt und vielfältige Störbeeinflussung vermieden und die Verfahr­ geschwindigkeit des Schlittens 6 gesteigert. Gegebenen­ falls kann auch die Vorspannkraft des Synchronriemens 7 reduziert werden.A zero adjustment should be adjustable between the motors 2 . As a result, the intended course of the path and the positioning of the carriage 6 can be exactly maintained. This results in a mutual direction of rotation 10 of the drive disks 1 and a back and forth movement 11 of the slide 6 . By using two synchronously driven pulleys 1 , the length of the load and empty run of the synchronous belt 7 is shortened and its load and the entire linear unit is reduced and various interference is avoided and the travel speed of the carriage 6 is increased. If necessary, the pretensioning force of the synchronous belt 7 can also be reduced.

Die Fig. 2 zeigt eine x-y Bewegungseinheit die aus zwei Lineareinheiten gebildet ist. Dabei stellt die Brücke 12 die Verbindung zwischen der Führungsschiene 8 und dem Schlitten 6a her. Dadurch ergibt sich eine Beweglichkeit des Schlittens 6 auf der x und y Achse. Zwischen beiden Lineareinheiten ist eine elektrische Verknüpfung 13 vor­ gesehen. FIG. 2 shows an xy displacement unit which is formed of two linear units. The bridge 12 creates the connection between the guide rail 8 and the carriage 6 a. This results in a mobility of the carriage 6 on the x and y axis. An electrical link 13 is seen between the two linear units.

Die in Fig. 3 dargestellte Lineareinheit wird durch paral­ lele Linearachsen 4 gebildet indem die Schlitten 6 mittels einer Traverse 5 verbunden sind. Jeder Linearachse 4 ist eine Antriebsscheibe 1 mit einem Antriebsmotor 2 zugeordnet. Diese sind mittels elektrischer Verknüpfung 3 synchron re­ gelbar. Dabei werden die Schlitten 6 und die Traverse 5 in Richtung R bewegt. Anstelle der Umlenk- bzw. Spannrol­ len 15 können vorzugsweise auch Antriebsscheiben 1 mit einem zugeordneten Antriebsmotor bzw. eine Motor-Getriebeeinheit 2 verwendet werden.The linear unit shown in Fig. 3 is formed by parallel linear axes 4 by the carriage 6 are connected by a cross member 5 . A drive pulley 1 with a drive motor 2 is assigned to each linear axis 4 . These are synchronously re gelable by means of electrical link 3 . The carriage 6 and the cross member 5 are moved in the R direction. Instead of the deflecting or tensioning rollers 15 , drive pulleys 1 with an associated drive motor or a motor-gear unit 2 can preferably also be used.

Gemäß Fig. 4 ist die Antriebsscheibe 1 zur Erzielung eines gleichmäßigen, lastunabhängigen Rundlaufs beidseitig an der Führungsschiene 8 bzw. einer Haltevorrichtung in Lagern 14 gelagert. According to FIG. 4, the drive pulley 1 is mounted to achieve a uniform load-independent concentricity of both sides of the guide rail 8 and a holding device in bearings 14.

Zwei zusammengesetzte Linearachsen 16 wie in Fig. 5 dar­ gestellt bilden eine Lineareinheit mit großen Verfahrweg des Schlittens 6. Dabei sind die Motoren 2 jeder Linear­ achse 16 durch elektrische Verknüpfung verbunden. Zwischen den Linearachsen 16 ist eine elektrische Verknüpfung 13 vorgesehen.Two composite linear axes 16 as shown in FIG. 5 represent a linear unit with a large travel of the carriage 6 . The motors 2 of each linear axis 16 are connected by electrical connection. An electrical link 13 is provided between the linear axes 16 .

Claims (20)

1. Ansteuerbare, mittels Umschlingungsantrieb bewirkte Bahnbewegung und Positionierung des Schlittens bei Linear­ einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lineareinheit mindestens zwei motorisch angetrie­ bene Antriebsscheiben (1) aufweist und jeder Antriebsscheibe ein Antriebsmotor (2) zugeordnet ist.1. Controllable, caused by the belt drive path movement and positioning of the carriage in linear units, characterized in that a linear unit has at least two motor-driven drive pulleys ( 1 ) and each drive pulley is assigned a drive motor ( 2 ). 2. Lineareinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (2) in Bezug zueinander einen synchronen Bewegungsablauf aufweisen.2. Linear unit according to claim 1, characterized in that the drive motors ( 2 ) have a synchronous movement in relation to each other. 3. Lineareinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebsmotoren (2) mittels elektrischer Verknüpfung synchron miteinander gekoppelt sind.3. Linear unit according to claim 1 or 2, characterized in that the drive motors ( 2 ) are synchronously coupled to each other by means of electrical linkage. 4. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verknüpfung (3) durch Über­ tragung einer übereinstimmender Anzahl elektrischer Impulse erfolgt.4. Linear unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical connection ( 3 ) is carried out by transferring a corresponding number of electrical pulses. 5. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (2) regelbar sind. 5. Linear unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the motors ( 2 ) are adjustable. 6. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (2) als ansteuerbare Schrittmotoren ausgebildet sind.6. Linear unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the motors ( 2 ) are designed as controllable stepper motors. 7. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Antriebsscheibe (1) als Umlenk-bzw. Spannrolle ausgebildet ist.7. Linear unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one drive pulley ( 1 ) as a deflection or. Tension roller is formed. 8. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheiben (1) beidseitig gelagert gehalten sind.8. Linear unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive disks ( 1 ) are held on both sides. 9. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Traverse (5) die Schlitten (6) zweier paralleler Linearachsen (4) verbindet und dadurch eine Lineareinheit gebildet wird.9. Linear unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that a crossmember ( 5 ) connects the slide ( 6 ) of two parallel linear axes ( 4 ) and a linear unit is thereby formed. 10. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lineareinheiten miteinander ver­ bunden eine x-y Bewegungseinheit bilden.10. Linear unit according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that two linear units ver form an x-y movement unit. 11. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß drei Lineareinheiten miteinander ver­ bunden eine x-y-z Bewegungseinheit bilden.11. Linear unit according to one of claims 1 to 10, characterized characterized in that three linear units ver form an x-y-z movement unit. 12. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lineareinheiten miteinander verbunden beliebige Bewegungen zulassen.12. Linear unit according to one of claims 1 to 11, characterized characterized that several linear units with each other connected allow any movement. 13. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungsantrieb durch ein Synchronriemengetriebe gebildet wird.13. Linear unit according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the belt drive by a Synchronous belt transmission is formed. 14. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungsantrieb durch ein Kettengetriebe gebildet wird. 14. Linear unit according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the belt drive by a Chain gear is formed.   15. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Lineareinheit durch zwei je mit einem Antriebsmotor (2) versehene Antriebsscheiben (1) die Länge des Last- und Leertrums des Synchronriemens bzw. der Kette (7) verkürzt wird.15. Linear drive according to one of claims 1 to 14, characterized in that in a linear unit by two each with a drive motor ( 2 ) provided drive pulleys ( 1 ) the length of the load and empty strand of the synchronous belt or chain ( 7 ) is shortened . 16. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Motor (2) und Antriebsscheibe (1) ein Getriebe zwischengeschaltet ist.16. Linear drive according to one of claims 1 to 15, characterized in that a gear is interposed between the motor ( 2 ) and drive pulley ( 1 ). 17. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Motor (2) und Getriebe gekoppelt eine Motor-Getriebeeinheit bilden.17. Linear drive according to one of claims 1 to 16, characterized in that the motor ( 2 ) and gear coupled form a motor-gear unit. 18. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gleiche Anzahl Zählimpulse als Schaltbefehl auf mindestens zwei Antriebsmotoren (2) über­ tragen wird.18. Linear drive according to one of claims 1 to 17, characterized in that the same number of pulses as a switching command on at least two drive motors ( 2 ) will be transmitted. 19. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei synchron gekoppelten Mo­ toren (2) eine Null-Justierung einstellbar ist.19. Linear drive according to one of claims 1 to 18, characterized in that between two synchronously coupled Mo gates ( 2 ) a zero adjustment is adjustable. 20. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Linearachsen (4, 16) eine elektrische Verknüpfung vorgesehen ist.20. Linear unit according to one of claims 1 to 19, characterized in that an electrical link is provided between linear axes ( 4 , 16 ).
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