DE19542229A1

DE19542229A1 - Support-guidance system along straight line

Info

Publication number: DE19542229A1
Application number: DE1995142229
Authority: DE
Inventors: Karl Greil
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 1997-05-15

Abstract

The support (4) is guided on aline in a datum plane (3) at a set distance from a dividing plane parallel to it. On the other side of the latter plane is a supporting base (1) forming a coordinate system (XYZ), and which is held by a guide (8) so that the Y-axis is in a constant position parallel to the straight line, while the X-axis intersects it at right angles. Two levers (10, 12) of different lengths hinge on axes parallel to the plane defined by the X- and Y-axes, and are coupled at their ends to a double-armed lever (18), on whose free end is the support, the levers being swung on the base by a drive mechanism, their lengths being such as to move the support in a straight line within a limited angular movement. The levers swing through less than 180 deg., the pivot point (11, 13) of one of them being moved by an auxiliary drive mechanism (15) in the plane defined by the X- and Y-axes when both levers are in an end position. This causes the support to move away from the datum plane and towards the base. The auxiliary drive mechanism can also be used for corrective movements, improving the accuracy of guidance of the support.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Führung oder/und Bewegung eines Werkstücks oder Werkzeugs oder Ma nipulators oder einer Stützfläche auf einem mindestens im wesentlichen geradlinigen Wegstück in einer Ebene, welche vorbestimmten Abstand von einer gestellfesten Basis hat.The invention relates to a device for leadership or / and movement of a workpiece or tool or Ma nipulator or a support surface on at least one essential straight line section in one plane, which has a predetermined distance from a base fixed to the frame.

Bekannte Führungseinrichtungen, wie sie beispielsweise an Werkzeugmaschinen und dergleichen anzutreffen sind, ent halten prismatische oder zylindrische Schiebeführungsflä chen an einer gestellfesten Basis einerseits und an einer relativ dazu parallel zu bewegenden Einheit andererseits, wobei der Abstand zwischen der gestellfesten Basis und der zu bewegenden Einheit durch auskragende Elemente überbrückt werden muß, derart, daß es einer beträchtlichen Länge der Schiebeführungsflächen in Verschiebungsrichtung bedarf, um bei größerem Abstand zwischen der gestellfesten Basis und der Ebene, in der eine Parallelverschiebung eines Werk stücks oder Werkzeugs oder Manipulators oder einer Stütz fläche erfolgen soll, ein Klemmen der Schiebeführung zu verhindern.Known management institutions, such as those are found on machine tools and the like, ent hold prismatic or cylindrical sliding guide surfaces Chen on a fixed base on the one hand and on one on the other hand, unit to be moved parallel to it, the distance between the fixed base and the unit to be moved bridged by projecting elements must be such that it is of considerable length Sliding guide surfaces in the direction of displacement needs to when there is a greater distance between the base and the plane in which a parallel movement of a work piece or tool or manipulator or a support the sliding guide should be clamped prevent.

Andere Möglichkeiten der Parallelführung eines Bauteils relativ zu der Bezugsebene sind in Gestalt sogenannter Nürnberger Scheren oder in Gestalt von im Winkel zueinander angeordneten Paaren von Gelenkplatten-Zweischlägen gegeben, wobei wiederum ein vorbestimmter Abstand zwischen einer ge stellfesten Basis und einem Träger für das Werkstück oder das Werkzeug oder den Manipulator oder die Stützfläche durch auskragende Bauteile zu überbrücken ist.Other options for parallel guidance of a component relative to the reference plane are in the form of so-called Nuremberg scissors or in the form of at an angle to each other arranged pairs of articulated plate two strokes, again a predetermined distance between a ge fixed base and a support for the workpiece or the tool or the manipulator or the support surface must be bridged by cantilevered components.

Durch die Erfindung soll eine Einrichtung der eingangs kurz definierten allgemeinen Art in solcher Weise ausge staltet werden, daß bei vergleichsweise einfachem und gro ßen mechanischen Beanspruchungen standhaltendem Aufbau die Führung oder/und Bewegung eines Werkstücks oder Werkzeugs oder Manipulators oder einer Stützfläche geradlinig näheru ngsweise so erfolgt, daß auch größere Abstände zwischen ei ner gestellfesten Basis und einer Ebene überbrückt werden können, in der die näherungsweise geradlinige Bewegung oder Führung vorzunehmen ist.The invention is intended to be a device of the beginning briefly defined general type in such a way be designed that with comparatively simple and large structure that withstands mechanical stress Guiding or / and movement of a workpiece or tool or manipulator or a support surface in a straight line In such a way that even larger distances between egg a fixed base and a level can be bridged can in which the approximately rectilinear movement or Leadership is to be made.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im anlie genden Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the features specified claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der dem An spruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, deren Inhalt hier durch ausdrücklich zum Gegenstand der Beschreibung gemacht wird, ohne den Wortlaut dieser Ansprüche hier im einzelnen zu wiederholen.Advantageous refinements and developments of device according to the invention are the subject of the pronoun 1 subordinate claims, the content of which here by expressly made the subject of the description without the wording of these claims here in detail to repeat.

Die erfindungsgemäße Einrichtung enthält ein Hebelsy stem oder mehrere Hebelsysteme, deren Gelenkstellen mit ho her Präzision und hoher Widerstandskraft gegen die auftre tenden Betriebskräfte ausgebildet werden können. Die durch das Hebelsystem oder die Hebelsysteme verwirklichte Gerad führung ist eine näherungsweise Geradführung, welche in vielen praktischen Anwendungsfällen mit einer Abweichung gegenüber einer streng geometrischen Geradführung behaftet ist, welche innerhalb der für den Anwendungsfall gültigen Bearbeitungsgenauigkeit oder Führungsgenauigkeit liegt.The device according to the invention contains a lever system stem or several lever systems, the articulation points with ho precision and high resistance to impact tendency can be trained. By the lever system or the lever systems realized straight guidance is an approximate straight line guidance, which in many practical use cases with one deviation compared to a strictly geometric straight line which is within the valid for the application Machining accuracy or guiding accuracy.

Bemerkenswert ist ferner, daß durch die hier angegebene Einrichtung geführte oder/und bewegte Werkstücke, Werk zeuge, Manipulatoren oder Stützflächen beliebige Abmessun gen haben können und insbesondere in Führungs- oder Bewe gungsrichtung bei großen senkrecht hierzu orientierten Ab messungen nicht entsprechend lange Führungsflächen aufwei sen müssen, um eine einwandfreie Führung oder/und Bewegung des betreffenden Bauteils ohne ein Verkanten zu gewährlei sten.It is also noteworthy that by the specified here Establishment of guided and / or moving workpieces, work witnesses, manipulators or supporting surfaces of any dimensions can have and especially in leadership or movement direction with large perpendicularly oriented Ab measurements do not have correspondingly long guide surfaces must be in order to ensure proper guidance and / or movement of the component in question without guaranteeing tilting most.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der hier angegebe nen Einrichtung anhand der Zeichnung beschrieben. Es stel len dar:Embodiments of the are given below NEN device described using the drawing. It stel len represent:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Einrichtung zur Führung und/oder Bewegung der hier angegebenen Art, Fig. 1 is a schematic perspective side view of a device for guiding and / or movement of the type specified here,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Weiterbildung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung und Fig. 2 is a side view of a development of the device shown in Fig. 1 and

Fig. 3 eine perspektivische schematische Ansicht einer gegenüber Fig. 2 nochmals weitergebildeten Führungs- und Bewegungseinrichtung. Fig. 3 is a perspective schematic view of a guide and movement device further developed compared to Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine gestellfeste Basis mit 1 bezeichnet. Diese Basis ist beispielsweise mittels eines Flansches 2 an einem symbolisch bei 3 angedeuteten Gestell befestigt.In Fig. 1, a base fixed to the frame is designated 1. This base is fastened, for example, by means of a flange 2 to a frame symbolically indicated at 3.

In einem vorbestimmten Abstand H von der Basis 1 befin det sich ein Gegenstand 4, welcher auf eine Länge D so zu bearbeiten ist, daß sämtliche Oberflächenpunkte des Gegen standes 4 im wesentlichen einen konstanten Abstand H gegen über einer in der gestellfesten Basis 1 definierten Bezugs ebene 5 haben. Zu diesem Zwecke ist an der gestellfesten Basis 1 ein erster doppelarmiger Hebel 6 über die Anlenk stelle 7 angelenkt. Das mit Bezug auf Fig. 1 nach unten weisende Ende des Hebels 6 ist über eine weitere Anlenk stelle 8 mit einem zweiten doppelarmigen Hebel 9 verbunden, dessen unteres Ende 10 mit einem Werkzeug zur Bearbeitung des Gegenstandes 4 ausgestattet ist. Anstelle des Werkzeugs kann am unteren Ende 10 des Hebels 9 auch ein Greifer ange ordnet sein, welcher zu handhabende Gegenstände über die Länge D auf der ebenen Oberfläche des Gegenstandes 4 ver schiebt. At a predetermined distance H from the base 1 is an object 4 which is to be machined to a length D such that all surface points of the object 4 are essentially a constant distance H from a reference plane defined in the base 1 fixed to the frame Have 5 . For this purpose, a first double-armed lever 6 is articulated to the frame-fixed base 1 via the articulation point 7 . The downward-facing end of the lever 6 with reference to FIG. 1 is connected via a further articulation point 8 to a second double-armed lever 9 , the lower end 10 of which is equipped with a tool for processing the object 4 . Instead of the tool, a gripper can also be arranged at the lower end 10 of the lever 9 , which pushes objects to be handled over the length D on the flat surface of the object 4 .

Auf der von dem unteren Ende 10 abgewandten Seite ist der Hebel 9 über die Anlenkstelle 8 hinaus um einen Hebel arm 11 verlängert, an dessen freiem Ende sich eine Anlenk stelle 12 für einen dritten Hebel befindet, dessen der An lenkstelle 12 gegenüberliegendes Ende über eine Anlenk stelle 14 wiederum an der gestellfesten Basis 1 schwenkbar festgelegt ist.On the side facing away from the lower end 10 , the lever 9 is extended beyond the articulation point 8 by a lever arm 11 , at the free end of which there is an articulation point 12 for a third lever, the opposite end of the articulation point 12 via an articulation place 14 is in turn fixed on the base 1 fixed to the frame.

Die Anlenkstellen 7, 8, 12 und 14 bilden ein unregelmä ßiges Viereck, welches bei Verformung durch Verschwenken der Hebel 6 und 13 bewirkt, daß das untere Ende 10 des He bels 9 auf einem Längenstück, vorliegend beispielsweise dem Längenstück D parallel zu der Bezugsebene 5 geführt wird.The articulation points 7 , 8 , 12 and 14 form an irregular quadrilateral, which, when deformed by pivoting the levers 6 and 13, causes the lower end 10 of the lever 9 on a length piece, in this case, for example, the length piece D parallel to the reference plane 5 to be led.

Es sei ausdrücklich erwähnt, daß es sich hier um eine Nähe rungs- Parallelführung handelt, welche aber in vielen prak tischen Anwendungsfällen der hier angegebenen Einrichtung ausreichend präzise ist, ohne daß die Schiebeführungen und zugehörenden auskragenden Bauteilen anhaftenden Nachteile in Kauf genommen werden müssen.It should be explicitly mentioned that this is a proximity parallel guidance is involved, but which is practical in many table applications of the facility specified here is sufficiently precise without the sliding guides and associated disadvantages inherent disadvantages have to be accepted.

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer hier angegebenen Ein richtung gezeigt, bei dem die Hebellängen zwischen den Ge lenkstellen 7 und 8 einerseits sowie der Gelenkstelle 8 und dem unteren Ende 10 des Hebels 9 andererseits etwa gleich sind und die Länge des Hebelarmes 11 etwa 40% der Hebel länge zwischen der Gelenkstelle 8 und dem unteren Ende 10 des Hebels 9 beträgt. Die Längenverhältnisse sind jedoch keineswegs notwendige Voraussetzungen für die vorteilhaften Eigenschaften der hier angegebenen Einrichtung. Vielmehr lassen sich die Hebellängen in verhältnismäßig weiten Gren zen verändern und an jeweils gewünschte Anwendungsfälle an passen. Der Fachmann verfährt jedenfalls folgendermaßen bei der Dimensionierung der verschiedenen Hebel und bei der Su che nach den richtigen Positionen der Gelenkstellen an der gestellfesten Basis 1 unter Berücksichtigung einer bestimm ten Größe des Bewegungsweges D und eines bestimmten Abstan des H: In Fig. 1 an example of a device shown here is shown, in which the lever lengths between the Ge articulation points 7 and 8 on the one hand and the hinge point 8 and the lower end 10 of the lever 9 on the other hand are approximately the same and the length of the lever arm 11 is about 40 % of the lever length between the hinge point 8 and the lower end 10 of the lever 9 is. However, the aspect ratios are by no means necessary requirements for the advantageous properties of the device specified here. Rather, the lever lengths can be changed within relatively wide limits and adapted to the desired application. In any case, the person skilled in the art proceeds as follows when dimensioning the various levers and when searching for the correct positions of the articulation points on the base 1 fixed to the frame, taking into account a certain size of the movement path D and a certain distance of the H:

Wird das untere Ende 10 des Hebels 9 parallel zu der Bezugsebene 5 auf der Seite der gestellfesten Basis 1 in Abstand H von der Bezugsebene längs des Bewegungsweges D verschoben, so beschreibt die Gelenkstelle 8 zwischen den Hebeln 6 und 9 einen Kreisbogen 15. Die Gelenkstelle 12 zwischen der Verlängerung 11 des Hebels 9 und dem Hebel 13 beschreibt indes eine Kurve 16, die in Fig. 1 durch eine Punktreihe angedeutet ist. Diese Kurve 16 läßt sich für be schränkte Größen des Bewegungsweges D des unteren Endes 10 des Hebels 9 in recht guter Näherung durch einen Kreisbogen ersetzen. Das heißt der Fachmann kann nach Wahl der Hebellängen der Hebel 6, 9 und 11 durch Konstruktion auf dem Reißbrett die Ortskurve des Gelenkes 12 in Gestalt der Kurve 16 ge winnen und dann durch zweifache Mittelsenkrechtenkonstruk tion einen näherungsweisen Krümmungsmittelpunkt aufsuchen. Auf diese Weise erhält man die Lage der Gelenkstelle 14 des Hebels 13 sowie auch dessen Länge.If the lower end 10 of the lever 9 is displaced parallel to the reference plane 5 on the side of the base 1 fixed to the frame at a distance H from the reference plane along the movement path D, the articulation point 8 between the levers 6 and 9 describes an arc 15 . The hinge point 12 between the extension 11 of the lever 9 and the lever 13 describes a curve 16 , which is indicated in FIG. 1 by a row of points. This curve 16 can be replaced for be limited sizes of the movement path D of the lower end 10 of the lever 9 in a fairly good approximation by an arc. That is, the expert can choose the lever lengths of the levers 6 , 9 and 11 by construction on the drawing board, the locus of the joint 12 in the shape of the curve 16 ge and then seek an approximate center of curvature by double perpendicular construction. In this way, the position of the articulation point 14 of the lever 13 and its length are obtained.

In ganz entsprechender Weise geht der Fachmann vor, wenn er zunächst die Gelenkstelle 14, die Länge des Hebels 13 und die Gesamtlänge der Hebelabschnitte 9 und 11 wählt und dann unter Verschwenkung des Hebels 13 um die Gelenk stelle 14 das untere Ende 10 des Hebels 9 über den Bewe gungsweg D parallel zur Bezugsebene 5 hinwegführt. Jetzt beschreibt die Gelenkstelle 12 einen präzisen Kreisbogen um die Gelenkstelle 14, während die Gelenkstelle 8 eine ab schnittsweise und näherungsweise durch einen Kreisbogen er setzbare Kurve 15 beschreibt, zu der der Fachmann durch zweimalige Mittelsenkrechtenkonstruktion die Gelenkstelle 7 für den Hebel 6 als näherungsweisen Krümmungsmittelpunkt auffindet.The person skilled in the art proceeds in a corresponding manner if he first chooses the articulation point 14 , the length of the lever 13 and the total length of the lever sections 9 and 11 and then, by pivoting the lever 13 about the articulation point 14, the lower end 10 of the lever 9 the movement path D leads parallel to the reference plane 5 . Now the articulation point 12 describes a precise circular arc around the articulation point 14 , while the articulation point 8 describes a curve 15 that can be set in sections and approximately by means of a circular arc, to which the person skilled in the art will find the articulation point 7 for the lever 6 as an approximate center of curvature by means of two perpendicular structures.

Soll das Ende 10 des Hebels 9 auf dem Bewegungsweg D nicht nur geführt sondern auch angetrieben werden, so kann eine Antriebseinrichtung 17, welche auf der gestellfesten Basis 1 montiert ist, über eine Antriebsstange 18 und einen Gleitstein 19 auf eine Verlängerung 20 des Hebels 6 über die Gelenkstelle 7 hinaus einwirken. Ist die Antriebsvor richtung 17 relativ zu der gestellfesten Basis 1 in Rich tung der Doppelpfeile 21 und 22 verstellbar, so läßt sich durch solche Einstellungen die jeweilige Größe und die Lage des Bewegungsweges D relativ zu der gestellfesten Basis 1 einstellbar verändern. Es sei noch angemerkt, daß die An triebsvorrichtung 17 auch über geeignete Kopplungsmittel zwischen den Gelenkstellen 7 und 8 an dem Hebel 6 oder auch an dem Hebel 13 angreifen kann. Die in Fig. 1 gezeigte Ein richtung kann an den Gelenkstellen 7, 8, 12 und 14 mit hochpräzisen und hochbeanspruchbaren Gleitlagern oder Na dellagern ausgerüstet werden. Bei ausreichend biegesteifer Ausführung der Hebel bzw. Hebelabschnitte 6, 9, 11 und 20 ist so eine außerordentlich stabile Führung und Bewegung des Punktes 10 im Abstand H von der Bezugsebene 5 längs ei nes Abschnittes des Bewegungsweges D an dem Gegenstand 4 möglich. Der einfache Aufbau und die präzise und wider standsfähige Ausführbarkeit der Einrichtung von Fig. 1 er möglichen es, in vielen Anwendungsfällen mit theoretisch streng geometrischen Geradführungen in Wettbewerb zu tre ten.If the end 10 of the lever 9 is not only to be guided but also driven on the movement path D, a drive device 17 , which is mounted on the base 1 fixed to the frame, can be extended via a drive rod 18 and a sliding block 19 to an extension 20 of the lever 6 act on the joint 7 also. If the Antriebsvor direction 17 relative to the fixed base 1 in Rich direction of the double arrows 21 and 22 adjustable, so the respective size and position of the movement path D relative to the fixed base 1 can be adjusted by such settings. It should also be noted that the drive device 17 can also engage the lever 6 or the lever 13 via suitable coupling means between the articulation points 7 and 8 . A direction shown in Fig. 1 can be equipped at the hinge points 7 , 8 , 12 and 14 with high-precision and heavy-duty plain bearings or Na dellager. With a sufficiently rigid construction of the lever or lever sections 6 , 9 , 11 and 20 , an extraordinarily stable guidance and movement of the point 10 at a distance H from the reference plane 5 along a portion of the movement path D on the object 4 is possible. The simple structure and the precise and resilient feasibility of the device of FIG. 1 make it possible to compete in many applications with theoretically strict geometric straight lines.

Vorstehendes sei anhand eines Vergleiches verdeutlicht. Soll beispielsweise ein Bewegungsweg D in einer Ausdehnung von 20 Zentimetern längs des Gegenstandes 4 in einem Ab stand H von 2 Metern von der Bezugsebene 5 der gestellfe sten Basis 1 verwirklicht werden, so müßte eine am Ort der gestellfesten Basis 1 vorgesehene Schiebeführung an zylin drischen Führungsstäben oder in Gestalt einer Schwalben schwanzführung außerordentlich große Länge parallel zu der Bezugsebene 5 aufweisen, um aufgrund des großen Abstandes H am Orte des Gegenstandes 4 eine ausreichende Genauigkeit über den Verschiebungsweg von 20 Zentimetern zu gewährlei sten. Eine jedoch ausschließlich mit Drehgelenken verwirk lichte Konstruktion der in Fig. 1 gezeigten Art ist jedoch nicht auf eine solche große Baulänge der am Orte der ge stellfesten Basis 1 befindlichen Konstruktionsteile ange wiesen. Soweit aber, nachdem die Einrichtung nach Fig. 1 nur die Näherungslösung einer Parallelführung ist, die Ge nauigkeitsanforderungen der Führung und Bewegung des Punk tes 10 längs des Bewegungsweges D nicht ganz ausreichen, genügen ganz geringe Korrekturbewegungen der Anlenkstelle 14 relativ zu der gestellfesten Basis 1 zur nahezu beliebi gen Verbesserung der Genauigkeit der Führung und Bewegung des Punktes 10 parallel zu der Bezugsebene 5. Zu diesem Zwecke ist die Gelenkstelle 14 über einen Lagerträger 23 an der Basis 1 befestigt, wobei der Lagerträger 23 mittels An trieben 24 und 25 in zwei zueinander senkrechten Koordina tenrichtungen innerhalb eines vergleichsweise kleinen Be reiches verlagerbar und in jeweils gewünschten Stellungen fixierbar ist. Die Antriebe 24 und 25 für den Lagerträger 23 sind in Fig. 1 nur symbolisch angegeben. Anstelle zwei er getrennter Antriebe kann auch ein einzelner kombinierter Antrieb zur Bewegung und Fixierung des Lagerträgers 23 in gewünschten Einstellungen vorgesehen sein. Demgemäß kann der Lagerträger 23 auch die Gestalt eines die Lagerstelle 14 tragenden Exzenters haben, der durch einen Antrieb in bestimmte Drehstellungen bewegbar ist, um die Position der Lagerstelle 14 relativ zu der Basis 1 zu verändern.The above is illustrated by a comparison. For example, if a path of movement D in an extent of 20 centimeters along the object 4 at a distance H of 2 meters from the reference plane 5 of the most frame 1 base 1 should be realized, a sliding guide provided at the location of the frame-fixed base 1 would have to be on cylindrical guide rods or in the form of a swallow tail guide extraordinarily large length parallel to the reference plane 5 to ensure sufficient accuracy over the displacement path of 20 centimeters due to the large distance H at the location of the object 4 . However, a realization realized exclusively with swivel joints, the construction of the type shown in FIG. 1 is not, however, referred to such a large overall length of the construction parts located at the location of the fixed base 1 . So far, however, after the device of FIG. 1 is only the approximate solution of a parallel guide, the accuracy requirements of the guidance and movement of the point 10 along the movement path D are not quite sufficient, very small corrective movements of the articulation point 14 relative to the base 1 fixed to the frame are sufficient almost any improvement in the accuracy of the guidance and movement of the point 10 parallel to the reference plane 5th For this purpose, the articulation point 14 is fastened to the base 1 via a bearing bracket 23 , the bearing bracket 23 being displaceable by means of drives 24 and 25 in two mutually perpendicular coordinate directions within a comparatively small loading range and being fixable in the desired positions. The drives 24 and 25 for the bearing bracket 23 are only indicated symbolically in FIG. 1. Instead of two separate drives, it is also possible to provide a single combined drive for moving and fixing the bearing bracket 23 in the desired settings. Accordingly, the bearing bracket 23 can also have the shape of an eccentric bearing the bearing 14 , which can be moved by a drive into certain rotational positions in order to change the position of the bearing 14 relative to the base 1 .

Eine Veränderung der zunächst in der oben beschriebenen Weise aufgefundenen Position der Lagerstelle 14 kann nicht nur zur Verbesserung der Annäherung des Bewegungsweges des Punktes 10 an eine Parallelbewegung zu der Bezugsebene 5 im Abstand H vorgenommen werden, sondern kann auch dazu die nen, mit ein- und derselben Einrichtung, wie in Fig. 1 ge zeigt, die Bewegung des Punktes 10 parallel zu der Bezugs ebene 5 in einem anderen Abstand H durchzuführen, derart, daß beispielsweise in einem bestimmten Arbeitshub der Punkt 10 auf dem Gegenstand 4 im Abstand H von der Bezugsebene 5 wandert und dann in einem Rückhub in einem kleineren Ab stand H von der Bezugsebene 5 über den Gegenstand 4 hinweg bewegt wird. Es zeigt sich, daß eine solche Rückhubbewegung mit der Einrichtung nach Fig. 1 dann möglich wird, wenn die neue Position der Gelenkstelle 14 mit Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Lage der Teile etwas in Richtung nach abwärts längs der eingezeichneten Orientierung des Hebels 13 verla gert wird.A change in the position of the bearing point 14 initially found in the manner described above can not only be carried out to improve the approximation of the path of movement of the point 10 to a parallel movement to the reference plane 5 at a distance H, but can also be done with and same device, as shown in Fig. 1 ge, the movement of the point 10 parallel to the reference plane 5 at a different distance H, such that, for example, in a certain working stroke of the point 10 on the object 4 at a distance H from the reference plane 5 migrates and then in a return stroke in a smaller from H was moved from the reference plane 5 over the object 4 . It can be seen that such a return stroke movement is possible with the device according to FIG. 1 if the new position of the articulation point 14 with respect to the position of the parts shown in FIG. 1 goes somewhat downwards along the drawn orientation of the lever 13 is relocated.

Fig. 2 zeigt schematisch eine weitergebildete Einrich tung der anhand von Fig. 1 erläuterten Art zur Führung und Bewegung eines Werkzeugträgers relativ zu einer Werkzeugma schinenbasis. In Fig. 2 sind entsprechende Bauteile wie in Fig. 1 auch mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Soweit Bauteile doppelt vorgesehen sind, tragen die entsprechenden Bezugszahlen den Zusatz "a". Fig. 2 shows schematically a further Einrich device of the type explained with reference to FIG. 1 for guiding and moving a tool carrier relative to a machine tool base. In Fig. 2 corresponding components as in Fig. 1 are also designated by the same reference numerals. If components are provided twice, the corresponding reference numbers have the suffix "a".

Man erkennt aus Fig. 2, daß an einer gestellfesten Werkzeugmaschinenbasis 1 im Abstand voneinander zwei Hebel anordnungen gemäß Fig. 1 über die Gelenkstellen 7 und 14 bzw. 7a und 14a angelenkt sind. Die Hebel bzw. Hebelab schnitte 6 und 6a bzw. 9 und 9a bzw. 13 und 13a liegen in der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung zueinander parallel. Die äußeren Enden 10 und 10a der Hebel 9 bzw. 9a sind ge lenkig an einen Werkzeugträger 30 angeschlossen, welcher ein spanabhebendes Werkzeug 31 zur Bearbeitung eines Werk stückes 32 trägt. Ist der Bewegungsweg D entsprechend der Länge der Fläche des Werkstückes 32, welche bearbeitet wer den soll, verhältnismäßig kurz, so kann die Abweichung der Bewegung des Werkzeugträgers 30 in Bearbeitungsrichtung von einer strengen Parallelführung zu der Bezugsebene 5 inner halb der Bearbeitungsgenauigkeit liegen. Ist dies jedoch nicht in ausreichendem Maße der Fall, so kann während des Arbeitshubes des Werkzeugträgers 30 durch Korrekturbewe gung des für die Gelenkstellen 14 und 14a gemeinsam vorge sehenen Gelenkträgers 23 vermittels der Antriebe 24 und 25 die Parallelführung des Werkzeugträgers 30 relativ zu der Bezugsebene 5 bis zu einer beliebigen Genauigkeit angenä hert werden. It can be seen from FIG. 2 that two lever arrangements according to FIG. 1 are articulated on a fixed machine tool base 1 at a distance from one another via the articulation points 7 and 14 or 7 a and 14 a. The lever or Hebelab sections 6 and 6 a or 9 and 9 a or 13 and 13 a are parallel to each other in the device shown in Fig. 2. The outer ends 10 and 10 a of the lever 9 and 9 a are articulated ge connected to a tool carrier 30 which carries a cutting tool 31 for machining a workpiece 32 . If the path of movement D is relatively short in accordance with the length of the surface of the workpiece 32 which is to be machined, the deviation of the movement of the tool carrier 30 in the machining direction from a strict parallel to the reference plane 5 may lie within the machining accuracy. However, if this is not sufficiently the case, during the working stroke of the tool carrier 30 by correction movement of the joint carrier 23 provided for the articulation points 14 and 14 a jointly provided by means of the drives 24 and 25, the parallel guidance of the tool carrier 30 relative to the reference plane 5 can be approximated to any accuracy.

Ist der Arbeitshub des Werkzeugträgers 30 nach einem halben Umlauf des schematisch bei 17 angeordneten Kurbelan triebs beendet, so wird der für die Gelenkstellen 14 und 14a gemeinsam vorgesehene Gelenkträger 23 durch die Antrie be 24 und 25 mit Bezug auf die in Fig. 2 angedeutete Stel lung nach links und nach abwärts bewegt und in einer neuen, der Bezugsebene 5 näherliegenden Stellung fixiert. Diese Bewegung des Gelenkträgers 23 hat zur Folge, daß sie die äußeren Enden 10 und 10a der Hebel 9 und 9a in Richtung auf die Bezugsebene 5 hin bewegen und der Werkzeugträger 30 von dem Werkstück 32 abgehoben wird. Führt jetzt der Kurbelan trieb 17 die zweite Hälfte seiner Umdrehung aus, so wird der Werkzeugträger 30 in eine Ausgangsstellung nahe dem un teren Ende der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks 32 zurückbewegt.If the working stroke of the tool carrier 30 is ended after half a revolution of the crank mechanism arranged schematically at 17 , the joint carrier 23 provided jointly for the articulation points 14 and 14 a is driven by the drives 24 and 25 with reference to the stel indicated in FIG. 2 tion moved to the left and down and fixed in a new position closer to the reference plane 5 . This movement of the joint carrier 23 has the consequence that they move the outer ends 10 and 10 a of the levers 9 and 9 a in the direction of the reference plane 5 and the tool carrier 30 is lifted off the workpiece 32 . Now the crank drive 17 drives the second half of its rotation, the tool carrier 30 is moved back to an initial position near the lower end of the un machined surface of the workpiece 32 .

Sodann verschieben die Antriebe 24 und 25 den Gelenk träger 23 mit Bezug auf die in Fig. 2 gezeigte Lage der Teile nach rechts und nach aufwärts, um den Werkzeugträger 30 wieder an das Werkstück 32 anzunähern und durch Betäti gung des Antriebs 17 einen weiteren Arbeitshub auszuführen.Then the drives 24 and 25 move the joint carrier 23 with respect to the position of the parts shown in FIG. 2 to the right and upwards in order to bring the tool carrier 30 closer to the workpiece 32 and to carry out a further working stroke by actuating the drive 17 .

Zum Abheben des Werkzeugträgers 30 und des Werkzeugs 31 zum Zurückführen des Werkzeugs im Abstand von den zu bear beitenden Werkstückflächen in eine Ausgangsstellung ist es nicht unbedingt erforderlich, den Gelenkträger 23 so paral lel zu sich selbst zu bewegen, daß die Gelenkstellen 14 und 14a gleich große und gleich orientierte Verstellbewegungen durchführen. In bestimmten Fällen kann es ausreichend sein, zum Abheben des Werkzeugträgers 30 und des Werkzeugs 31 vom Werkstück 32 hinweg lediglich den Gelenkträger 23 um die Gelenkstelle 14a um einen kleinen Winkel im Uhrzeigersinn zu verschwenken, wodurch lediglich der Anlenkpunkt 10 am freien Ende des Hebels 9 sich in Richtung auf die Bezugs ebene 5 von dem Werkstück 32 zurückzieht und dadurch den Werkzeugträger 30 derart schrägstellt, daß das Werkzeug 31 die zu bearbeitende Werkstückoberfläche nicht mehr berührt. To lift the tool carrier 30 and the tool 31 for returning the tool at a distance from the workpiece surfaces to be machined in a starting position, it is not absolutely necessary to move the joint carrier 23 so paral lel to itself that the articulation points 14 and 14 a are the same carry out large and equally oriented adjustment movements. In certain cases, it may be sufficient to pivot the tool carrier 30 and the tool 31 away from the workpiece 32 by simply pivoting the joint carrier 23 around the joint point 14 a by a small angle, as a result of which only the articulation point 10 at the free end of the lever 9 retracts in the direction of the reference plane 5 from the workpiece 32 and thereby inclines the tool carrier 30 such that the tool 31 no longer touches the workpiece surface to be machined.

Während des Rückhubs wird dann der Werkzeugträger 30 in Schrägstellung etwa parallel zu der Bezugsebene 5 bewegt.During the return stroke of the tool carrier 30 in an inclined position is then moved approximately parallel to the reference plane. 5

Auch während des Arbeitshubs kann durch eine nicht nur translatorische sondern auch schwenkende Verstellung des Gelenkträgers 23 eine Schrägstellung des Werkzeugträgers 30 relativ zu der Bezugsebene 5 bei näherungsweise Bewegung des Werkzeugträgers parallel zur Bezugsebene 5 erreicht werden, etwa um den Angriffswinkel der Schneide des Werk zeugs 31 an der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche in be stimmten Grenzen zu variieren.Even during the working stroke can be achieved by a not only translational but also pivoting adjustment of the hinge bracket 23 an inclined position of the tool holder 30 relative to the reference plane 5 with approximately movement of the tool holder parallel to the reference plane 5 , for example by the angle of attack of the cutting edge of the tool 31 to vary the workpiece surface to be machined within certain limits.

Fig. 2 zeigt auch die Möglichkeit auf, an dem Werkzeug träger 30 ein Stanzwerkzeug 33 zu befestigen, mittels wel chem eine Stanzung an einem Werkstück 34 vorgenommen wird. Der Bearbeitungsweg des Stanzwerkzeugs 33 durch das Werk stück 34 hindurch ist so kurz, daß Abweichungen der Führung des Werkzeugträgers 30 von einer Parallelführung zu der Be zugsebene 5 und damit parallel zu der Längsachse 35 der durch das Werkstück 34 hindurch herzustellenden Stanzung innerhalb der Bearbeitungsgenauigkeit liegen. Soweit dies das innerhalb der strichpunktierten Linie 36 von Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Einrichtung der hier angegebenen Art betrifft, können die Gelenkstellen 14 und 14a in unveränderlicher Lage an der Basis 1 befestigt sein. Fig. 2 also shows the possibility of attaching a punch 33 to the tool carrier 30 , by means of which a punch is made on a workpiece 34 . The machining path of the punch 33 through the work piece 34 is so short that deviations in the guidance of the tool carrier 30 from a parallel guide to the loading plane 5 and thus parallel to the longitudinal axis 35 of the punching to be produced by the workpiece 34 are within the machining accuracy. Insofar as this relates to the exemplary embodiment of a device of the type indicated here within the dash-dotted line 36 of FIG. 2, the articulation points 14 and 14 a can be fixed to the base 1 in an unchangeable position.

Zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 sei er wähnt, daß die Hebel oder Hebelabschnitte 6, 9, 11 und 13 bzw. 6a, 9a, 11a und 13a in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene beträchtliche Abmessungen haben können und blattartige Gestalt besitzen können, um mit Bezug auf eine Richtung parallel zur Zeichenebene eine stabile Führung der Hebelenden 10a bzw. des Werkzeugträgers 30 zu erhalten. Die Lagerkonstruktionen an den Gelenkstellen 7, 8, 10, 12 und 14 bzw. 7a, 8a, 10a, 12a und 14a können in diesen Fällen nach Art der gegenseitigen Lagerung von Scharnierbändern mit durchgehenden Lagerachsen ausgestaltet werden. Regarding the embodiments according to FIGS. 1 and 2, he mentions that the levers or lever sections 6 , 9 , 11 and 13 or 6 a, 9 a, 11 a and 13 a can have considerable dimensions in a direction perpendicular to the plane of the drawing and can have sheet-like shape in order to obtain stable guidance of the lever ends 10 a or the tool carrier 30 with respect to a direction parallel to the plane of the drawing. The bearing structures at the articulation points 7 , 8 , 10 , 12 and 14 or 7 a, 8 a, 10 a, 12 a and 14 a can be designed in these cases in the manner of the mutual storage of hinge straps with continuous bearing axes.

Der Werkzeugträger 30 der Einrichtung nach Fig. 3 habe in horizontaler Richtung beispielsweise eine Länge L von mehreren Metern und soll in einem Arbeitshub bzw. Rückhub in vertikaler Richtung über einen vergleichsweise kleinen Bewegungsweg D von beispielsweise 20 cm bewegt werden.The tool carrier 30 of the device of FIG. 3 have a length L of several meters and is to be moved cm in a power stroke or the return stroke in the vertical direction over a comparatively small movement path D, for example 20 in the horizontal direction, for example.

Nahe den Enden des Werkzeugträgers 30 sind auf dem Un tergrund 3 zwei gestellfeste Basissäulen 1 und 1 aufge stellt, die jeweils Hebelanordnungen ähnlich der in Fig. 2 in Seitenansicht gezeigten Hebelanordnungen getragen. Fig. 3 sind nur die an der Basis 1 angelenkten Hebel mit den der Einrichtung nach Fig. 2 entsprechenden Bezugszeichen verse hen, während zur Vereinfachung der Darstellung die Hebel der Hebelanordnung an der Basis 1 unbezeichnet bleiben. Bezüglich Funktion und Wirkungsweise sei auf die diesbezüg lichen Erläuterungen zu Fig. 2 verwiesen.Near the ends of the tool carrier 30 are on the underground 3, two frame-fixed base columns 1 and 1 , each carrying lever arrangements similar to the lever arrangements shown in FIG. 2 in side view. Fig. 3 are only the levers articulated on the base 1 with the reference numerals corresponding to the device according to FIG. 2 verses, while for simplifying the illustration the levers of the lever arrangement on the base 1 remain unmarked. With regard to function and mode of operation, reference is made to the explanations relating to FIG. 2.

Die äußeren Enden 10 und 10a der Hebel 9 bzw. 9a an der linken gestellfesten Basis 1 und an der rechten gestellfe sten Basis 1 sind nicht unmittelbar gelenkig an den Werk zeugträger 30 angeschlossen sondern sind jeweils fest mit Synchronisationswellen 38 bzw. 38a verbunden, wobei sich die Synchronisationswellen 38 und 38a zwischen Lagerblöcken 39 und 40 bzw. 41 und 42 erstrecken, die von der Rückseite des Werkzeugträgers 30 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise wegragen und in denen die Synchronisationswellen 38 bzw. 38a drehbar gelagert sind. Die Synchronisationswellen 38 und 38a erstrecken sich über den größten Teil der Länge L des Werkzeugträgers 30 und bewirken eine synchrone Bewe gung sämtlicher vier Hebelgestänge aus den Hebeln 6, 9, 11 und 13 bzw. 6a, 9a, 11a und 13a.The outer ends 10 and 10 a of the levers 9 and 9 a on the left fixed base 1 and on the right most gestellfe base 1 are not directly articulated to the tool carrier 30 but are each firmly connected to synchronization shafts 38 and 38 a , wherein the synchronization shafts 38 and 38 a extend between bearing blocks 39 and 40 or 41 and 42 which protrude from the rear of the tool carrier 30 in the manner shown in FIG. 3 and in which the synchronization shafts 38 and 38 a are rotatably mounted . The synchronization shafts 38 and 38 a extend over most of the length L of the tool carrier 30 and bring about a synchronous movement of all four lever linkages from the levers 6 , 9 , 11 and 13 or 6 a, 9 a, 11 a and 13 a .

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß zur Synchronisati on der Bewegungen der Hebelgruppen der Einrichtung nach Fig. 3 auch eine einzige der Synchronisationswellen 38 oder 38a ausreicht und daß ferner anstelle der gezeigten Syn chronisationswellen oder zusätzlich zu ihnen Synchronisati onswellen zwischen Paaren einander entsprechender Gelenk stellen auf der Seite der in Fig. 3 links eingezeichneten gestellfesten Basis 1 und auf der Seite der rechts liegen den gestellfesten Basis 1 vorgesehen werden kann.It is noted at this point that for synchronizing the movements of the lever groups of the device according to FIG. 3, a single one of the synchronization waves 38 or 38 a is sufficient and that, instead of the synchronization waves shown or in addition to them, synchronization waves between pairs of mutually corresponding joint can be provided on the side of the frame-fixed base 1 shown in FIG. 3 on the left and on the side of the frame-fixed base 1 .

Bedeutsam ist, daß eine angenäherte oder durch Korrek turbewegungen der Gelenkträger 23 verbessert angenäherte geradlinige Bewegung des Werkzeugträgers 30 über dem Bewe gungsweg D hin ohne kurze Schiebeführungen und Schiebe-Rollführungen erreicht werden kann, deren Synchronisation bei großer Abmessung L des zu bewegenden Werkzeugträgers 30 Schwierigkeiten bereiten könnte, während bei der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung die Synchronisation der Führungsein heiten über torsionssteife Synchronisationswellen erreicht wird.It is significant that an approximate or turbewegungen by Korrek the joint carrier 23 improves approximate straight line movement of the tool carrier 30 via the BEWE gungsweg D out without short sliding guides and sliding roll guides can be achieved prepare their synchronization with large size L of the displaceable tool carrier 30 difficulties could, while in the device shown in FIG. 3, the synchronization of the guide units is achieved via torsionally rigid synchronization shafts.

Der hier angegebenen Einrichtung zur Führung oder/und Bewegung eines Werkstücks oder, in Umkehrung, eines Werk zeugs, oder eines Manipulators in der in Fig. 3 schematisch und im Prinzip gezeigten Konstruktion eröffnen sich viele Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann der Werkzeug träger 30 mit etliche Meter langen Abkantwerkzeugen oder Trennmessern oder Stanzmessern oder Hobelmessern mit ent sprechend langen Schneiden versehen werden.The device specified here for guiding and / or moving a workpiece or, conversely, a tool, or a manipulator in the construction shown schematically and in principle in FIG. 3 opens up many possible uses. For example, the tool carrier 30 can be provided with several meters long folding tools or cutting knives or punching knives or planing knives with correspondingly long cutting edges.

Werden an den Gelenkträgern 23 für die obere Hebelan ordnung und die untere Hebelanordnung sowie für die linke Hebelanordnungsgruppe und die rechte Hebelanordnungsgruppe der Einrichtung nach Fig. 3 unterschiedliche Korrekturbewe gungen durchgeführt, so können die Arbeitshubbewegungen und die Rückhubbewegungen in weiten Grenzen variiert werden.If different correction movements are carried out on the joint supports 23 for the upper lever arrangement and the lower lever arrangement as well as for the left lever arrangement group and the right lever arrangement group of the device according to FIG. 3, the working stroke movements and the return stroke movements can be varied within wide limits.

Handelt es sich bei dem Bauteil 30 der Einrichtung nach Fig. 3 um einen Werkstückträger, welcher eine Aufspannflä che zur Befestigung eines Werkstücks hat, so kann durch die mittels der Gelenkträger 23 vornehmbaren Einstellungen eine bestimmte Bearbeitungsfolge, etwa zur Bearbeitung einer Holzoberfläche eines Werkstücks, verwirklicht werden.If the component 30 of the device according to FIG. 3 is a workpiece carrier which has a clamping surface for fastening a workpiece, a certain machining sequence, for example for machining a wooden surface of a workpiece, can be realized by the settings that can be made by means of the joint carrier 23 will.

Die Antriebsmittel zur Bewegung der Hebel 6 und 13 um die Gelenkstellen 7 bzw. 14 können die Gestalt von Gewinde spindeltrieben und diese antreibenden umsteuerbaren Elek tromotoren, ferner die Gestalt von Druckmittelzylindern, von Linearmotoren und dergleichen haben. Entsprechendes gilt für die Stellantriebe 24 und 25. In vielen Fällen sind die durch die Stellantriebe 24 und 25 durchzuführenden Stell- oder Korrekturbewegungen außerordentlich klein. Dann ist es möglich, hier auch sehr rasch arbeitende kurzhubige Antriebe einzusetzen, etwa in Gestalt piezoelektrischer An triebselemente und dergleichen.The drive means for moving the levers 6 and 13 around the articulation points 7 and 14 may have the shape of threaded spindle drives and these driving reversible electric motors, furthermore the shape of pressure medium cylinders, of linear motors and the like. The same applies to the actuators 24 and 25 . In many cases, the adjustment or correction movements to be carried out by the actuators 24 and 25 are extremely small. Then it is possible to use very fast-acting short-stroke drives, for example in the form of piezoelectric drive elements and the like.

Claims

1. Device for guiding and / or moving a workpiece or tool or manipulator on an at least substantially straight path (D) in a plane which has a predetermined distance (H) from a base ( 1 ) fixed to the frame, with between the base ( 1 ) and a carrier ( 30 ) for the workpiece or the tool or the manipulator provided straight guide means, characterized in that they contain the following:

a) at least one first lever ( 9 ) connected at one end to the carrier ( 30 );
b) a second lever ( 6 ) articulated at one end ( 8 ) between the ends ( 10 , 12 ) of the first lever ( 9 ), the other end ( 7 ) of which is articulated on the base ( 1 ); and
c) one at the other end ( 12 ) of the first lever ( 9 ) with one end articulated third lever ( 13 ), the other end ( 14 ) is also articulated to the base;

the arrangement being such that the articulation point ( 14 ) of the third lever ( 13 ) at the base is the approximate center of curvature of a substantially arcuate curve piece which describes the articulation point ( 8 ) between the first and the third lever when the carrier passes through the mentioned path, or that
the articulation point ( 7 ) of the second lever ( 6 ) at the base is the approximate center of curvature of a substantially circular arc-shaped curve piece, which describes the articulation point ( 8 ) between the first and second levers when the carrier passes through said distance piece.

2. Device according to claim 1, characterized by a between the frame-fixed base ( 1 ) and one or more of the levers ( 6 , 9 , 11 , 13 ) or between at least two of the three levers ( 6 , 9 , 11 , 13 ) provided drive for generating pivoting movements of the second and third levers around their articulation points on the base ( 1 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the drive is an electric motor drive, in particular an electric linear motor, or a Pressure medium drive is.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the articulation point ( 14 or 7 ) of the third or second lever ( 13 or 6 ) on the frame-fixed base ( 1 ) by means of an actuator device ( 23 , 24 , 25 ) can be set and fixed to specific positions in a plane determined by the direction of the path section and the direction of the distance mentioned.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the frame-fixed base ( 1 ) and the carrier ( 30 ) for the workpiece or the tool or the manipulator at a distance in the direction of said path section (D) pairs corresponding to each other first lever ( 9 , 9 a), second lever ( 6 , 6 a) and third lever ( 13 , 13 a) are arranged ( Fig. 2 and 3).

6. Device according to claim 5, characterized in that the frame-fixed base ( 1 ) in a direction perpendicular to said predetermined distance and perpendicular to said distance piece has spaced base columns ( 1 , 1 '), at each of which via associated hinge points ( 7th , 14 ) by means of at least one synchronization shaft ( 38 ) coupled pairs of first, second and third levers ( 9 , 6 , 13 ) are articulated, the at least one synchronization shaft ( 38 , 38 a) in bearings ( 39 , 40 , 41 , 42 ) of the carrier ( 30 ) for the workpiece or the tool or the manipulator is rotatably mounted.