DE19622413A1 - Linearantrieb, insbesondere für Anschlußköpfe von Laserbearbeitungsanlagen - Google Patents
Linearantrieb, insbesondere für Anschlußköpfe von LaserbearbeitungsanlagenInfo
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Description
Zum Umsetzen einer Drehbewegung z. B. eines Elektromotors, eines Hy
draulikmotors oder eines Pneumatikmotors in eine lineare Bewegung
kommen üblicherweise Gewindespindeln oder Ritzel-Zahnstangen-An
ordnungen als Übertragungselemente zum Einsatz. Nachteilig bei diesen
Antriebsarten ist die Tatsache, daß sich mechanische Teile aufeinander
bewegen, was zu Verschleißerscheinungen führt. Darüber hinaus müssen
Ungenauigkeiten durch Fertigungstoleranzen bei der Auslegung des An
triebs berücksichtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb zu schaf
fen, bei dem sich mechanische Fertigungsfehler nicht mehr nachteilig
auswirken, und der praktisch verschleißfrei arbeitet.
Die Lösung der gestellten Aufgabe findet sich im Anspruch 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Gemäß der Erfindung wird als Linearantrieb eine Vorrichtung zur linearen
Bewegung eines an einer Halterung geführten Körpers mittels einer an der
Halterung drehbar gelagerten Seiltrommel zur Verfügung gestellt, um die
ein Seil herumgewickelt ist, das unmittelbar zwischen in Bewegungsrich
tung gegenüberliegenden Enden des Körpers gespannt ist.
Wird die Seiltrommel in der einen oder anderen Richtung gedreht, so
nimmt sie infolge von Reibschluß das Seil mit, was zu einer entsprechen
den Verschiebung des Körpers führt, mit dem die Seilenden verbunden
sind. Der Antrieb arbeitet praktisch verschleißfrei, da das Seil auf der Seil
trommel lediglich auf- bzw. abgewickelt wird. Infolgedessen können sich
auch Fertigungstoleranzen im Bereich von Seil bzw. Seiltrommel nicht
mehr nachteilig auf die Genauigkeit des Antriebs auswirken.
Da das Seil unmittelbar zwischen den Enden des Körpers gespannt ist,
sind keine weiteren Antriebs- bzw. Umlenkelemente oberhalb und unter
halb des Körpers vorhanden, was zu einer relativ geringen Bauhöhe führt.
Der Verschiebeweg des Körpers wird lediglich durch die seitlich liegende
Seiltrommel begrenzt, was aber bei Linearantrieben mit geringem Hub zu
keinen weiteren Problemen führt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Seiltrom
mel Umfangsnuten zur Seilführung auf. Hierdurch läßt sich verhindern,
daß bei Drehung der Seiltrommel die sich auf- bzw. abwickelnden Seilbe
reiche aneinander reiben können.
Die Seiltrommel ist vorzugsweise über ein Untersetzungsgetriebe antreib
bar, um eine möglichst exakte und leistungsarme Positionierung des Kör
pers vornehmen zu können. Dabei kann zum Antrieb der Seiltrommel ein
Elektromotor zum Einsatz kommen, der an der Halterung montiert ist. Er
kann z. B. über einen Riemenantrieb mit dem Untersetzungsgetriebe ge
koppelt sein.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind Halterung und Körper zylin
drisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet. Dadurch wird ein
relativ kompakter Linearantrieb erhalten. Er läßt sich z. B. zur Linearver
schiebung eines Anschlußkopfs einer Laserbearbeitungsanlage verwen
den. Dabei wird der Anschlußkopf am Körper befestigt. Der Anschlußkopf
einer Laserbearbeitungsanlage kann z. B. eine Optik zur Fokussierung ei
nes ihn durchlaufenden Laserstrahls enthalten, strahlausgangsseitig mit
einer Düse mit Abstandsmeßelektrode verbunden sein, und dergleichen.
Ein derartiger Anschlußkopf ist allgemein bekannt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Körper
zwei in Bewegungsrichtung voneinander beabstandete Endringe auf, die
plattenartig ausgebildet sein können und die über parallele Führungs
stangen miteinander verbunden sind, welche ebenfalls in Bewegungsrich
tung verlaufen und in zylindrischen Führungen der Halterung geführt sind.
Hierdurch wird einerseits ein Linearantrieb mit relativ geringem Gewicht
erhalten, während es andererseits einfacher ist, nunmehr das Seil zwi
schen den Endringen zu spannen und die Seiltrommel im Bereich zwi
schen den Endringen bzw. leicht seitlich davon anzuordnen. Dies führt
ebenfalls zu einer verbesserten Kompaktheit des gesamten Linearan
triebs.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich eine
Spanneinrichtung zum Spannen des Seils vorhanden sein. So kann die
Spanneinrichtung aus einer mit einem Ende des Seils fest verbundenen
Buchse mit Innengewinde bestehen, in die eine vom Körper gehaltene
Schraube einschraubbar ist. Die Spannung des Seils läßt sich somit ge
zielt einstellen oder nach längerer Betriebszeit des Linearantriebs nach
stellen, so daß immer eine vorbestimmte Reibkraft zwischen Seil und Seil
trommel gewährleistet ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Seiltrommel aber auch mit einer
Klemmeinrichtung zur Seilklemmung versehen sein. Dadurch wird ein
Rutschen des Seils auf der Seiltrommel vollständig verhindert.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im
einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form
eines Teilschnitts; und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in einer um 90° gegen
über der Fig. 1 gedrehten Stellung.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 enthält die erfindungsgemäße Vorrich
tung eine hohlzylindrisch ausgebildete bzw. hülsenartige Halterung 1, de
ren Mittelachse das Bezugszeichen 2 trägt. Koaxial zur Mittelachse 2 und
innerhalb der Halterung 1 befindet sich ein Körper 3, der in Richtung der
Mittelachse 2 verschiebbar ist.
Der Körper 3 weist zwei plattenförmige Endringe 4 und 5 auf, die jeweils in
einer Ebene liegen, die senkrecht zur Mittelachse 2 steht. Dabei sind die
Endringe 4 und 5 in Richtung der Mittelachse 2 voneinander beabstandet.
Beide Endringe 4 und 5 sind über Führungsstangen 6 miteinander ver
bunden, die parallel zur Mittelachse 2 verlaufen. Im vorliegenden Fall sind
in Umfangsrichtung der Endringe 4 und 5 drei Führungsstangen 6 unter
etwa gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet. Die
Führungsstangen 6 ragen in Ausnehmungen 7 der jeweiligen Endringe 4
und 5 hinein und sind dort mit Hilfe von Madenschrauben 8 oder
Gewindestiften befestigt, die durch radiale Umfangsöffnungen in den End
ringen 4 und 5 hindurchgeführt sind und gegen die Führungsstangen 6
drücken.
Die zum Körper 3 gehörenden und zylindrisch ausgebildeten Führungs
stangen 6 sind in zylindrischen Führungen 9 gleitend gelagert, welche an
der Innenseite der Halterung 1 befestigt sind. Dabei erstrecken sich die zy
lindrischen Führungen 9 nur so weit in Richtung der Mittelachse 2, daß
noch ein gewünschter Hub des Körpers 3 in Richtung der Mittelachse 2
möglich ist. Die Verschiebung des Körpers 3 in der Halterung 1 erfolgt im
wesentlichen spielfrei, da jeweils eine Führungsstange 6 mit zugehöriger
Führung 9 z. B. eine Passung bilden können. Möglich ist es aber auch, zwi
schen Führungsstange 6 und Führung 9 noch eine zylindrische Kunst
stoffhülse 10 als Gleitführung vorzusehen.
Zum Antrieb des Körpers 3 innerhalb der Halterung 1 dient ein Seil 11, das
ein Stahlseil sein kann. Dieses Seil 11 ist in seinem oberen Bereich in
Fig. 2 mit einem zylindrischen Ansatz 12 fest verbunden. Dieser zylindri
sche Ansatz 12 ruht in einer entsprechenden Ausnehmung an der oberen
Stirnseite des Endrings 4, wobei sich diese Ausnehmung in Richtung zur
unteren Stirnseite des Endrings 4 so weit verjüngt, daß nur noch das Seil
11 hindurchtreten kann. Um das Seil 11 und den Ansatz 12 in die Ausneh
mung des Endrings 4 einführen zu können, kann dieser mit einem radialen
und von seiner Innenseite ausgehenden Schlitz 13 versehen sein, dessen
Breite dem Durchmesser des Seils 1 1 entspricht. Mit anderen Worten kann
somit das Seil 11 mit seinem Ansatz 12 in den Endring 4 eingehängt wer
den.
Das Seil 11 ist um eine Seiltrommel 14 z. B. über einen Umschlingungs
winkel von 360° herumgewickelt und mit seinem anderen Ende am End
ring 5 befestigt. Die Befestigung des Seils 11 am Endring 5 erfolgt über ei
ne Spanneinrichtung 15. Zu dieser Spanneinrichtung 15 gehört eine zylin
drische Buchse 16, die an ihrem einen bzw. oberen Ende das Seil 11 fest
aufnimmt. An dem dem Endring 5 zugewandten Ende weist die Buchse 16
ein Innengewinde auf, in das eine Schraube 17 eingeschraubt ist. Diese
Schraube 17 durchragt den Endring 5 und stützt sich mit ihrem Schrau
benkopf an diesem ab. Wird sie in das Innengewinde der Buchse 16 hinein
geschraubt, so zieht sie die Buchse 16 in Richtung zum Endring 5 und ggf.
in eine im Endring 5 vorgesehene Ausnehmung 18 hinein, so daß sich auf
diese Weise das Seil 11 spannen läßt.
Die Seiltrommel 14 ist seitlich zwischen den Endringen 4 und 5 gelagert,
und zwar an der Halterung 1. Dabei verläuft eine Drehachse 19 der Seil
trommel 14 senkrecht zur Längsrichtung 2 bzw. tangential zur hülsenför
migen Halterung 1. Die Drehachse 19 der Seiltrommel 14 ist die antriebs
seitige Welle eines Untersetzungsgetriebes 20, das antriebsseitig durch ei
nen Elektromotor 21 angetrieben wird, und zwar über einen Zahnriemen
22. Eine Welle 23 des Elektromotors 21 und eine antriebsseitige Welle 24
des Untersetzungsgetriebes 20 liegen dabei parallel zueinander.
Das Untersetzungsgetriebe 20 und der Elektromotor 21 sind in einem Ge
häuse 25 gelagert, das seinerseits an der Halterung 1 befestigt ist, etwa
über Schrauben 26.
Um ein vollständiges Rutschen des Seils 11 auf der Seiltrommel 14 zu ver
hindern, kann, sofern dies erforderlich ist, eine Klemmschraube 27 radial
in die Seiltrommel 14 hineingeschraubt sein, um mit dem Kopf der Klemm
schraube 27 das Seil 11 zu fixieren. Dies kann bei relativ großer Masse ei
nes zu bewegenden Anschlußkopfs im Falle von Laserbearbeitungsanla
gen sinnvoll sein. Bei weniger großen Massen reicht im allgemeinen die
Reibkraft zwischen Seil 11 und Seiltrommel 14 für eine spielfreie Positio
nierung aus.
Bereiche des Körpers 3, die nach unten aus der Halterung 1 herausragen,
können durch eine weitere Hülse 28 abgedeckt sein, die sich auf die Halte
rung 1 aufschrauben läßt.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur linearen Bewegung eines an einer Halterung (1) ge
führten Körpers (3) mittels einer an der Halterung (1) drehbar gelagerten
Seiltrommel (14), um die ein Seil (11) herumgewickelt ist, das unmittelbar
zwischen in Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Enden des Körpers
(3) gespannt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seiltrommel (14) Umfangsnuten (14a) zur Seilführung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Seiltrommel (14) über ein Untersetzungsgetriebe (20) antreibbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Antrieb der Seiltrommel (14) ein Motor (21) an der Halterung (1)
montiert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß Halterung (1) und Körper (3) zylindrisch ausgebildet und
koaxial zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Körper (3) zwei in Bewegungsrichtung voneinander beabstandete Endringe
(4, 5) aufweist, die über parallele Führungsstangen (6) miteinander ver
bunden sind, welche in zylindrischen Führungen (9) der Halterung (1) ge
führt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Seil (11) zwischen den Endringen (4, 5) gespannt und die Seiltrommel (14)
im Bereich zwischen den Endringen (4, 5) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie zusätzlich eine Spanneinrichtung (15) zum Spannen des
Seils (11) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spanneinrichtung (15) aus einer mit einem Ende des Seils (11) festverbun
denen Buchse (16) mit Innengewinde besteht, in die eine am Körper (3) ge
haltene Schraube (17) einschraubbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Seiltrommel (14) mit einer Klemmeinrichtung (27) zur
Seilklemmung versehen ist.
11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum
Antrieb des Anschlußkopfs einer Laserbearbeitungsanlage.
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