DE19724852A1 - Vorrichtung zum Positionieren und Festlegen eines Schlittenkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren und Festlegen eines zum Tragen von Werkzeugen, Werkstücken oder sonstigen Gegenständen geeigneten Schlittenkörpers relativ zu einem Grundkörper, mit einer Führungseinrichtung, über die die beiden Körper relativ zueinander längsverschiebbar geführt an­ einander gelagert sind, und mit einer Klemmeinrichtung, mittels der die beiden Körper in verschiedenen Relativpositionen in Längsrichtung unverschiebbar gegeneinander festlegbar sind.

Bei den bisherigen Vorrichtungen wurde der Schlittenkörper re­ lativ zum Grundkörper manuell positioniert und festgelegt. Hierbei wurde der Schlittenkörper zunächst in die gewünschte Position gefahren und anschließend beispielsweise mit Hilfe ei­ ner Spannschraube gegen den Grundkörper verspannt, um die bei­ den Körper in der gewünschten Relativposition festzulegen. Ein derartiges Vorgehen ist umständlich und zeitaufwendig. Ist eine solche Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine vorgesehen, so er­ fordert das Ändern der Relativposition und das erneute Festle­ gen der beiden Körper gegeneinander viel Zeit (lange Rüstzei­ ten) und ist somit sehr teuer.

Es kann daher als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein einfaches und schnelles Positionieren und Festlegen der beiden Körper relativ zueinander ermöglicht und dabei ein sicheres Festlegen der Relativposition zwischen den beiden Körpern ge­ währleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Ver­ lagerung und Positionierung der beiden Körper relativ zueinan­ der eine fluidisch und/oder elektrisch betätigte Antriebsein­ richtung vorgesehen ist, daß zur Erfassung der Relativposition zwischen den beiden Körpern eine Positionserfassungseinrichtung vorhanden ist, daß die die beiden Körper in einer gewünschten Relativposition gegeneinander festlegende Klemmeinrichtung als durch Fluidkraft gesteuerte Klemmeinrichtung ausgebildet ist, und daß eine elektrisch betriebene Steuereinrichtung vorhanden ist, die bei Erreichen einer gewünschten, von der Positionser­ fassungseinrichtung erfaßten Relativposition zwischen den bei­ den Körpern eine Betätigung der Klemmeinrichtung ermöglicht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine fluidisch und/ oder elektrisch betätigte Antriebseinrichtung vorgesehen, wo­ durch die Positionierung der beiden Körper relativ zueinander einfach, schnell und exakt erfolgen kann. Die momentane Rela­ tivposition wird von der Positionserfassungseinrichtung erfaßt und an die Steuereinrichtung weitergeleitet, die dann eine Be­ tätigung der Klemmeinrichtung ermöglicht. Aufgrund der durch Fluidkraft gesteuerten Klemmeinrichtung ist von Ferne ein sehr einfaches und schnelles Festlegen der beiden Körper relativ zu­ einander hervorrufbar und außerdem wird eine sichere Klemmung gewährleistet. Durch das schnellere und einfachere Positionie­ ren und Festlegen können die Rüstzeiten gesenkt und somit Ko­ sten reduziert werden.

Zwar sind bereits sogenannte NC- oder CNC-Maschinen bekannt, die zwei Körper relativ zueinander positionieren können, wobei aber das Halten dieser gewünschten Relativposition durch stän­ diges automatisches Nachregeln erfolgt. Aufgrund der fehlenden Klemmeinrichtung müssen eventuell auf den Gegenstand bzw. den Schlittenkörper einwirkende Kräfte samt direkt von der An­ triebseinrichtung, das bedeutet bei derartigen Maschinen vom Antriebsmotor, aufgenommen werden. Der Antriebsmotor ist des­ halb entsprechend groß zu dimensionieren. Desweiteren wird durch das ständige Nachregeln viel elektrische Energie ver­ braucht. Insgesamt führt dies dazu, daß solche Maschinen tech­ nisch aufwendig und sowohl in Anschaffung als auch im Betrieb teuer sind. Dazuhin ist es notwendig, das Bedienpersonal spezi­ ell zu schulen, was wiederum Kosten verursacht. Im Gegensatz dazu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfacher aufgebaut und dadurch in Anschaffung und Betrieb kostengünstiger, wobei aufgrund der einfachen Handhabung eine kosten- und zeitaufwen­ dige Schulung des Bedienpersonals entfällt. Desweiteren können bisherige Werkzeugmaschinen in der Regel mit der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung nachgerüstet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ge­ hen aus den Unteransprüchen hervor.

Zweckmäßigerweise sind die beiden Körper durch jeweils minde­ stens zwei Paare einander zugewandter Führungsflächen in zwei zueinander rechtwinkelige Querrichtungen gegeneinander abge­ stützt, wobei die für die Abstützung in den unterschiedlichen Querrichtungen zuständigen Führungsflächenpaare rechtwinkelig zueinander verlaufen. Eine derart konstruierte Führung kann praktisch spiel frei ausgeführt werden und ist auch bei gelöster Klemmeinrichtung noch sehr präzise. Dadurch wird ein exaktes Positionieren der beiden Körper relativ zueinander ermöglicht, ohne bei jedem neuen Positioniervorgang auch die relative Quer­ position zwischen den Bauteilen nachjustieren zu müssen.

Es ist desweiteren zweckmäßig, wenn die Klemmeinrichtung wenig­ stens eine Klemmeinheit enthält, die mindestens ein Klemmele­ ment aufweist, das zwischen einer die beiden Körper relativ zu­ einander festlegenden Klemmposition und einer eine längsgerich­ tete Relativbewegung gestattenden Freigabeposition fluidisch gesteuert umschaltbar ist. Hierdurch ist eine einfach aufge­ baute und schnell umschaltbare Klemmeinrichtung realisiert.

Vorteilhafterweise sind mehrere gemeinsam einer Führungseinheit zugeordnete Klemmeinheiten an einem gemeinsamen Tragkörper an­ geordnet. Somit ist es möglich, die zur Ansteuerung der Klemm­ einheiten erforderlichen Einrichtungen, wie beispielsweise Fluidkanäle, im Tragkörper anzuordnen, wodurch eine äußerst kompakte Bauweise erzielt wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung bildet der Trag­ körper zumindest einen Längenabschnitt einer Führungsschiene der Führungseinheit. Insbesondere sind in die am einen Körper angeordneten Führungsschienen Führungsnuten eingebracht, die zumindest abschnittsweise im Tragkörper verlaufen, wobei am an­ deren Körper wenigstens ein in die zugeordnete Führungsnut ein­ greifender Führungsvorsprung vorgesehen ist, der mittels der in der Klemmposition befindlichen Klemmelemente beaufschlagt wird. Da der wenigstens eine Führungsvorsprung in der zugeordneten Führungsnut im wesentlichen spielfrei geführt ist, bleibt die Relativposition zwischen den beiden Körpern bei der Beaufschla­ gung dieses Führungsvorsprungs mittels der in der Klemmposition befindlichen Klemmelemente erhalten.

Es ist außerdem zweckmäßig, wenn das Klemmelement mittels einer Federanordnung in die Freigabeposition oder vorzugsweise in die Klemmposition vorgespannt ist und durch Fluidkraft in die je­ weils andere Position umschaltbar ist. Durch das mechanische Vorspannen der Klemmelemente in die Klemmposition wird ein si­ cheres Festlegen der beiden Körper gegeneinander auch bei Aus­ fall der Fluidzufuhr gewährleistet. Ein unkontrolliertes Ver­ schieben der beiden Körper relativ zueinander ist dann ausge­ schlossen.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Positionserfassungsein­ richtung und die Antriebseinrichtung an die Steuereinrichtung angeschlossen sind, der eine gewünschte Soll-Relativposition der beiden Körper vorgebbar ist und die die Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von der durch die Positionserfassungseinrich­ tung erfaßten momentanen Ist-Relativposition der beiden Körper ansteuert, bis diese die Soll-Relativposition einnehmen. Die Soll-Relativposition ist der Steuereinrichtung beispielsweise über eine geeignete Eingabeeinrichtung vorgebbar, so daß diese das automatische Positionieren der beiden Körper relativ zuein­ ander veranlassen kann. Diese Art der Positionierung ist sehr einfach und schnell durchführbar und gewährleistet ein exaktes Positionieren der beiden Körper relativ zueinander.

Desweiteren kann die Steuereinrichtung mit der Klemmeinrichtung verbunden sein und bei Erreichen der Soll-Relativposition der beiden Körper automatisch das Festlegen der beiden Körper in dieser Position veranlassen. In diesem Fall genügt es die bei­ den Körper relativ zueinander zu positionieren. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung nach Erreichen der gewünschten Posi­ tion automatisch das Festlegen der beiden Körper relativ zuein­ ander veranlassen

Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung anhand der bei­ gefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung in einer Draufsicht quer zur Längsrichtung der Vorrichtung,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einer Sei­ tenansicht quer zur Längsrichtung der Vorrichtung, wobei zusätzlich strichpunktiert eine Steuereinrich­ tung angedeutet ist,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Positionieren und Festlegen ei­ nes zum Tragen von Gegenständen 2, wie beispielsweise Werkzeuge oder Werkstücke geeigneten Schlittenkörpers 3 relativ zu einem Grundkörper 4 dargestellt. Eine solche Vorrichtung 1 wird bei­ spielsweise bei Werkzeugmaschinen eingesetzt, um einen zu bear­ beitenden Gegenstand 2 in eine gewünschte Position zu bringen und ihn in dieser Position zu halten. Hierfür wird der Schlit­ tenkörper 3 zunächst relativ zum Grundkörper 4 in die ge­ wünschte, vorherbestimmte Position gebracht und anschließend relativ zum Grundkörper 4 in der gewünschten Relativposition festgelegt. Durch das Festlegen ist es möglich, die gewünschte Relativposition beizubehalten, auch wenn von außen her Kräfte auf den Gegenstand 2 einwirken. Beispielsweise kann der Gegen­ stand 2 von Werkzeugen oder Werkstücken gebildet sein, die der Bearbeitung dienen bzw. bearbeitet werden, wobei Kräfte auf den Schlittenkörper 3 übertragen werden. Hierbei ist es jedoch wichtig, daß die Position des Schlittenkörpers 3 relativ zum Grundkörper 4 unverändert bleibt, um das Werkzeug bzw. das Werkstück zur Gewährleistung einer hohen Bearbeitungsqualität unbeweglich in der gewünschten Lage zu halten.

Die beiden Körper 3, 4 sind über eine Führungseinrichtung 7 re­ lativ zueinander längsverschiebbar geführt aneinander gelagert. Beispielsgemäß ist der Grundkörper 4 in Längsrichtung 8 gesehen länger ausgebildet als der Schlittenkörper 3, so daß dieser Schlittenkörper 3 entlang des Grundkörpers 4 längsverschiebbar gelagert ist. Der Grundkörper 4 stellt in der Regel den ortsfe­ sten Körper dar, wobei der Schlittenkörper 3 relativ zum Grund­ körper 4 bewegbar ist. In einer alternativen Ausführungsform ist es ebenso möglich, den Schlittenkörper 3 in Längsrichtung 8 länger als den Grundkörper 4 auszubilden.

Die Führungseinrichtung 7 bewirkt, daß der Schlittenkörper 3 quer zur Längsrichtung 8 und dabei insbesondere in zwei recht­ winkelig zueinander verlaufenden ersten und zweiten Querrich­ tungen 9, 10 abgestützt ist.

Die Führungseinrichtung 7 weist mindestens eine Führungseinheit 13 auf, die zweckmäßigerweise eine am einen Körper 4 angeord­ nete Führungsnut 14 sowie wenigstens einen am anderen Körper 3 vorgesehenen, längsverschieblich in die Führungsnut 14 eingrei­ fenden Führungsvorsprung 15 enthält. Der Führungsvorsprung 15 ist im Querschnitt betrachtet im wesentlichen komplementär zur Führungsnut 14 ausgebildet, so daß er diese mit Gleitspiel aus­ füllt.

Beispielsgemäß weist die Führungseinrichtung 7 zwei in der die Breitenrichtung bildenden ersten Querrichtung 9 beabstandet zu­ einander angeordnete Führungseinheiten 13 auf. Jede dieser bei­ den Führungseinheiten 13 enthält eine Führungsnut 14 und einen Führungsvorsprung 15. Die Führungsnut 14 einer jeweiligen Füh­ rungseinheit 13 verläuft in Längsrichtung 8 und ist am Grund­ körper 4 vorgesehen. Dementsprechend sind die Führungsvor­ sprünge 15 am Schlittenkörper 3 angeordnet. Grundsätzlich wäre es in einer alternativen Ausführungsform ebenso möglich, die Führungsnuten 14 in den Schlittenkörper 3 einzubringen und die Führungsvorsprünge 15 am Grundkörper 4 anzuordnen.

Die am Schlittenkörper 3 angeordneten Führungsvorsprünge 15 er­ strecken sich in Längsrichtung 8 über die gesamte Länge des Schlittenkörpers 3 und ragen von entgegengesetzten Längsseiten 18, 19 des Schlittenkörpers 3 in entgegengesetzte Richtungen weg. Sie greifen in eine jeweils zugeordnete Führungsnut 14 ein, wobei die Führungsnuten mit ihren offenen Seiten einander zugewandt sind.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält jede Führungsein­ heit 13 eine am einen Körper 4 angeordnete Führungsschiene 16, mit der der andere Körper 3 zusammenarbeitet. Dadurch, daß bei­ spielsgemäß zwei mit Querabstand zueinander angeordnete Füh­ rungseinheiten 13 vorgesehen sind, ist zwischen den beiden Füh­ rungsschienen 16 eine nutähnliche Längsausnehmung 17 gebildet, in der der andere Körper 3 längsverschieblich angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Führungsschienen 16 am Grundkörper 4 vor­ gesehen, so daß der Schlittenkörper 3 in der ersten Querrich­ tung 9 betrachtet zwischen den Führungsschienen 16 angeordnet ist. Selbstverständlich könnten die Führungsschienen 16 in ei­ ner nicht näher dargestellten Ausführungsform auch am Schlit­ tenkörper 3 vorgesehen sein, wobei dann der Grundkörper 4 zwi­ schen den beiden in Längsrichtung verlaufenden Führungsschienen 16 angeordnet wäre.

Gemäß Fig. 3 ist der Grundkörper 4 in einer bevorzugten Aus­ führungsform plattenähnlich ausgestaltet, wobei die Führungs­ schienen 16 in Längsrichtung 8 verlaufend auf der dem Schlit­ tenkörper 3 zugewandten Oberfläche 21 des Grundkörpers 4 fest­ gelegt sind. Die Führungsschienen 16 sind mittels Schraubver­ bindungen 22 lösbar am Grundkörper 4 befestigt.

Die Führungsschienen 16 sind im Querschnitt gesehen im wesent­ lichen rechteckförmig konturiert, wobei in die einander zuge­ wandten, die Längsausnehmung 17 in Querrichtung 9 begrenzenden Innenseiten 23 der Führungsschienen 16 jeweils die Führungsnut 14 der zugeordneten Führungseinheit 13 eingebracht ist. Bei­ spielsgemäß ist die Führungsnut 14 in den an den Grundkörper 4 angrenzenden Randbereich 24 der jeweiligen Führungsschiene 16 angeordnet und als Ecknut ausgebildet. In der vorliegend die Höhenrichtung bildenden zweiten Querrichtung 10 gesehen wird die Führungsnut 14 somit einerseits von der Führungsschiene 16 und andererseits vom Grundkörper 4 begrenzt.

Beim Ausführungsbeispiel weist der Schlittenkörper 3 im Quer­ schnitt gesehen eine im wesentlichen rechteckförmige Kontur auf. Im Bereich der Längsausnehmung 17 ist zwischen den Innen­ seiten 23 der jeweiligen Führungsschiene 16 und der benachbar­ ten Längsseite 18, 19 des Schlittenkörpers 3 ein Spalt 25 vor­ gesehen, so daß der Schlittenkörper 3 außerhalb seiner Füh­ rungsvorsprünge 15 keinen Kontakt zu den Führungsschienen hat.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß die in den Führungsschienen 16 eingebrachten Führungsnuten 14 und die am Schlittenkörper 3 vorgesehenen Führungsvorsprünge 15 im Querschnitt betrachtet rechteckförmig konturiert sind. Die beiden Körper 3, 4 sind durch jeweils mindestens zwei Paare einander zugewandter Füh­ rungsflächen 26, 27 in zwei zueinander rechtwinkeligen Quer­ richtungen 9, 10 gegeneinander abgestützt. Dabei arbeiten je­ weils eine am Führungsvorsprung 15 angeordnete Führungsfläche 26 und eine die Führungsnut begrenzende Führungsfläche 27 zu­ sammen.

Beispielsgemäß ist die Führungsnut 14 in der zweiten Querrich­ tung 10 einerseits durch die Oberfläche 21 des Grundkörpers 4 begrenzt, so daß diese eine der Führungsflächen 27 bildet. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Schlittenkörper 3 mit seiner dem Grundkörper 4 zugewandten Grundfläche 28 auf der Oberfläche 21 des Grundkörpers 4 auf. Die für die Abstützung in den unterschiedlichen Querrichtungen 9, 10 zuständigen Füh­ rungsflächenpaare verlaufen beispielsgemäß rechtwinkelig zuein­ ander. Jede eine Führungsnut 14 und einen Führungsvorsprung 15 aufweisende Führungseinheit 13 enthält somit drei Paare von Führungsflächen 26, 27, eines für die Abstützung in die erste Querrichtung 9 und zwei für die Abstützung in die zweite Quer­ richtung 10.

Zur Verlagerung und Positionierung der beiden Körper 3, 4 rela­ tiv zueinander ist eine fluidisch und/oder elektrisch betätigte Antriebseinrichtung 32 vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel kann der Schlittenkörper 3 mittels der Antriebseinrichtung 32 entlang des Grundkörpers 4 in Längsrichtung 8 verschoben wer­ den. Die Antriebseinrichtung 32 enthält hierfür einen vorzugs­ weise elektrisch betätigten Antriebsmotor 33 und verfügt des­ weiteren über eine mit dem Antriebsmotor 33 gekoppelte, sich in Längsrichtung 8 erstreckende Gewindespindel 34, die durch den Antriebsmotor 33 zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Am Schlittenkörper 3 ist wenigstens ein mit der Gewindespindel 34 in Gewindeeingriff stehendes drehfestes Abtriebsteil 35 vorge­ sehen, das sich bei der Drehung der Gewindespindel 34 in deren Längsrichtung 8 bewegt. Beispielsgemäß sind zwei Abtriebsteile 35 vorgesehen, die in Längsrichtung 8 beiderseits am Schlitten­ körper 3 befestigt sind. In diesem Bereich ist eine in Längs­ richtung 8 verlaufende zylindrische Durchbrechung 36 in den Schlittenkörper eingebracht, wobei die Gewindespindel 34 durch diese Durchbrechung 36 hindurchgreift. Der Durchmesser der Durchbrechung 36 ist größer als der Außendurchmesser der Gewin­ despindel 34, so daß sich diese ungehindert drehen kann und le­ diglich mittels der beiden Abtriebsteile 35 mit dem Schlitten­ körper 3 verbunden ist.

Die Gewindespindel 34 ist im Bereich ihrer beiden axialen Enden 39, 40 am Grundkörper 4 axial unbeweglich und zugleich drehbar gelagert, wobei hierfür einerseits der Antriebsmotor 33 und an­ dererseits eine Lagervorrichtung 41 vorgesehen ist. Beim Aus­ führungsbeispiel sind sowohl der Antriebsmotor 33 als auch die Lagervorrichtung 41 in den schmalseitigen Endbereichen 42, 43 des plattenähnlichen Grundkörpers 4 angeordnet.

Anstelle des Antriebsmotors 33, der Gewindespindel 34 und der Abtriebsteile 35 könnte auch ein anderer geeigneter Linearan­ trieb eingesetzt werden.

Zur Erfassung der Relativposition zwischen den beiden Körpern 3, 4 ist eine Positionserfassungseinrichtung 47 vorhanden. Diese enthält einen beispielsgemäß in der Lagervorrichtung 41 integrierten Drehgeber 48, der den Drehweg und den Drehsinn der Gewindespindel 34 erfaßt und an eine zur Positionserfassungs­ einrichtung 47 gehörende Auswerteeinrichtung 49 weiterleitet, die ausgehend von der ursprünglichen Relativposition der beiden Körper 3, 4 die momentane Relativposition bestimmt. Die Positi­ onserfassungseinrichtung 47 könnte in einer alternativen Aus­ führungsform auch als separates Bauteil ausgebildet oder im An­ triebsmotor 33 integriert sein.

Die Vorrichtung 1 verfügt desweiteren über eine Klemmeinrich­ tung 52, mittels der die beiden Körper 3, 4 in verschiedenen Relativpositionen in Längsrichtung 8 unverschiebbar gegeneinan­ der festlegbar sind. Die Klemmeinrichtung 52 ist als durch Fluidkraft gesteuerte Klemmeinrichtung ausgebildet. Beispiels­ gemäß ist die Klemmeinrichtung 52 am Grundkörper 4 angeordnet, grundsätzlich könnte sie jedoch auch am Schlittenkörper 3 vor­ gesehen werden.

Die Klemmeinrichtung 52 enthält wenigstens eine Klemmeinheit 53, wobei vorzugsweise mehrere Klemmeinheiten 53 vorgesehen sind. Die Klemmeinheiten 53 enthalten jeweils mindestens ein Klemmelement 54, das zwischen einer die beiden Körper 3, 4 relativ zueinander festlegenden Klemmposition und einer eine längsgerichtete Relativbewegung gestattenden Freigabeposition fluidisch gesteuert umschaltbar ist.

Die Klemmeinheiten 53 sind beim Ausführungsbeispiel zylinderar­ tig aufgebaut. Jede Klemmeinheit 53 enthält einen zumindest von einer Seite her fluidisch beaufschlagbaren Kolben 55, der mit mindestens einem Klemmelement 54 axial bewegungsgekoppelt ist. Zweckmäßigerweise ist jedem Kolben 55 ein Klemmelement 54 zuge­ ordnet, das koaxial zum Kolben 55 im Bereich einer fluidisch beaufschlagbaren Betätigungsfläche 56 des Kolbens 55 angeordnet ist.

Beim Ausführungsbeispiel ist das Klemmelement 54 jeder Klemmeinheit 53 mittels einer Federanordnung 59, die vorzugs­ weise von einer oder mehreren Tellerfedern 58 gebildet ist, in die Klemmposition vorgespannt. Hierfür wird beispielsgemäß der Kolben 55 auf seiner der Betätigungsfläche 56 entgegengesetzten Kolbenrückseite 60 durch die Federanordnung 59 beaufschlagt, die zu ihrer Positionierung koaxial auf einem zylindrischen Kolbenvorsprung 61 sitzen kann, der koaxial zum Kolben 55 von dessen Kolbenrückseite 60 wegragt, wobei sich die Federanord­ nung 59 auf einer der Kolbenrückseite 60 gegenüberliegenden grundkörperfesten Abstützfläche 62 abstützt. Über diese Federa­ nordnung 59 ist nun der Kolben in eine Endlage vorgespannt, in der sich das am Kolben 55 befindliche Klemmelement 54 in seiner Klemmposition befindet. Wird nun der Kolben 55 auf seiner Betä­ tigungsfläche 56 fluidisch beaufschlagt, so bewegt er sich ent­ gegen der Federkraft der Federanordnung 59 und bewegt gleich­ zeitig das ihm zugeordnete Klemmelement 54 in seine Freigabepo­ sition. Wird anschließend die fluidische Beaufschlagung der Be­ tätigungsfläche 56 des Kolbens 55 wieder weggenommen, so bewegt der Kolben 55 das Klemmelement 54 aufgrund der auf ihn einwir­ kenden Federkraft der Federanordnung 59 wieder in seine Klemm­ position.

Jeder Führungseinheit 13 ist wenigstens eine Klemmeinheit 53 zugeordnet. Beispielsgemäß beaufschlagen die Klemmelemente 54 der am Grundkörper 4 vorgesehenen Klemmeinheiten 53 in der Klemmposition den am Schlittenkörper 3 vorgesehenen Führungs­ vorsprung 15.

Vorzugsweise ist jeder Führungseinheit 13 eine mehrere Klemm­ einheiten 53 aufweisende Klemmeinheiten-Gruppe 63 zugeordnet Die Klemmelemente 54 der Klemmeinheiten 53 der Klemmeinheiten Gruppe 63 werden zweckmäßigerweise gemeinsam in die jeweilige Klemmposition bzw. Freigabeposition umgeschaltet. Beim bevor­ zugten Ausführungsbeispiel sind entsprechend der Anzahl der Führungseinheiten 13 zwei Klemmeinheiten-Gruppen 63 vorgesehen

Die jeder Führungseinheit 13 zugeordneten Klemmeinheiten 53 sind an einem gemeinsamen Tragkörper 64 angeordnet. Jeder Füh­ rungseinheit 13 sind dabei mindestens eine und beispielsgemäß mehrere Klemmeinheiten 53 zugeordnet. In der bevorzugten Aus­ führungsform sind die Klemmeinheiten-Gruppen 63, die hier bei­ spielsweise jeweils drei Klemmeinheiten enthalten, jeweils an einem Tragkörper 64 vorgesehen.

In die Tragkörper 64 sind in der zweiten Querrichtung 10 ver­ laufende zylinderartige Ausnehmungen 65 eingebracht, in denen jeweils eine Klemmeinheit 53 angeordnet ist. Die Ausnehmung 65 ist von zwei in der zweiten Querrichtung 10 aufeinanderfolgen­ den, koaxial angeordneten zylindrischen Abschnitten 66, 67 ge­ bildet, wobei der dem Klemmteil 54 der Klemmeinheit 53 zugeord­ nete zweite Abschnitt 67 einen geringeren Durchmesser als der erste Abschnitt 66 der Ausnehmung 65 aufweist. Dadurch ist im übergangsbereich zwischen den beiden Abschnitten 66, 67 eine Ringstufe 68 gebildet. Zur Befestigung der Klemmeinheit 53 am Tragkörper 64 verfügt diese über ein stopfenähnliches Befesti­ gungsteil 71, das in dem dem zweiten Abschnitt 67 entgegenge­ setzten Endbereich 72 des ersten Abschnitts 66 angeordnet ist und die Ausnehmung 65 verschließt. Das Befestigungsteil 71 ragt dabei ein Stück weit in den ersten Abschnitt 66 der Ausnehmung 65 hinein und weist an der in diesem ersten Abschnitt liegenden Stirnseite die Abstützfläche 62 auf. An das Befestigungsteil 71 schließt sich dann die Federanordnung 59 und der Kolben 55 an, die ebenfalls im ersten Abschnitt 66 der Ausnehmung 65 angeord­ net sind. Die Betätigungsseite 56 des Kolbens 55 ist dabei der Ringstufe 68 zugewandt und grenzt an diese an. Das Klemmteil 54 ist im zweiten Abschnitt 67 der Ausnehmung 65 verschiebbar auf­ genommen.

In den Tragkörper 64 ist ein Fluidkanal 75 eingebracht, über den das zur Beaufschlagung der Kolben 55 dienende Druckmittel zuführbar ist. Der Fluidkanal 75 mündet einenends von außen her zugänglich an einer Außenseite des Tragkörpers 64 aus und weist dort einen Fluidanschluß 76 auf, an den externe, nicht näher dargestellte Fluidleitungen anschließbar sind. Andererseits kommuniziert der Fluidkanal 75 im Bereich der Ringstufen 68 mit den von den Betätigungsflächen 56 begrenzten Bereichen der er­ sten Abschnitte 66 einer jeweiligen Ausnehmung 65 des Tragkör­ pers 64.

Um den der Betätigungsseite 56 zugewandten Bereich der Ausneh­ mung 65 fluiddicht auszubilden, tragen sowohl Kolben 55 als auch Klemmelement 54 eine ringförmige Dichtung 79, 80, die an der jeweils zugeordneten Innenfläche der Ausnehmung 65 dichtend anliegt.

Wird nun über den Fluidkanal 75 Druckmittel zugeführt, so be­ wegen sich die Kolben entgegen der Federkraft der zugeordneten Federanordnung 59 von der Ringstufe 68 weg, so daß das Klemm­ teil 54 vom Führungsvorsprung 15 abhebt und die Freigabeposi­ tion einnimmt. Ist am Fluidkanal 75 kein Druck angelegt, drückt die Federanordnung 59 den Kolben 55 in Richtung der Ringstufe 68 bis das Klemmteil 54 die Klemmposition erreicht hat und den Führungsvorsprung 15 beaufschlagt. Durch Anlegen und Zurückneh­ men des Drucks im Fluidkanal 75 sind somit alle an diesen Fluidkanal 75 angeschlossenen Klemmeinheiten 53 gemeinsam zwi­ schen Freigabeposition und Klemmposition umschaltbar.

Der Tragkörper 64 ist Bestandteil der zugeordneten Führungsein­ heit 13. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, bildet der Tragkör­ per 64 zumindest einen Längenabschnitt der Führungsschiene 16 der betreffenden Führungseinheit 13. Der Tragkörper ist bei­ spielsgemäß zwischen zwei Längskörper 81 der Führungsschiene 16 zwischengeschaltet, so daß die beiden Längskörper 81 zusammen mit dem Tragkörper 64 die in Längsrichtung 8 verlaufende Füh­ rungsschiene 16 bilden.

Die Führungsnut 14 einer jeweiligen Führungseinheit 13 verläuft in der Führungsschiene 16 und somit abschnittsweise im Tragkör­ per 64 und in den Längskörpern 81. Der am Schlittenkörper 33 befindliche, der jeweiligen Führungsnut 14 zugeordnete Füh­ rungsvorsprung 15 kann durch die Klemmelemente 54 der in den Tragkörper 64 eingesetzten Klemmeinheiten 53 einer Klemmeinhei­ ten-Gruppe 63 beaufschlagt werden.

Zweckmäßigerweise schließt sich der zweite Abschnitt 67 der Ausnehmungen 65 in der zweiten Querrichtung 10 gesehen an die Führungsnut 14 an, so daß das Klemmelement 54 in der zweiten Querrichtung 10 gesehen von der der Oberfläche 21 des Grundkör­ pers 4 gegenüberliegenden Seite her den in die Führungsnut 14 eingreifenden Führungsvorsprung 15 klemmend beaufschlagen kann.

Nach der Positionierung des Schlittenkörpers 3 relativ zum Grundkörper 4 wird das lösbare Festlegen des Schlittenkörpers 3 am Grundkörper 4 mittels der Klemmeinheiten 53 der Klemmein­ richtung 52 durchgeführt, so daß die Relativposition der beiden Körper 3, 4 beibehalten bleibt.

Die Vorrichtung verfügt über eine elektrische und dabei insbe­ sondere elektronische Steuereinrichtung 84, die bei Erreichen einer gewünschten, von der Positionserfassungseinrichtung 47 erfaßten Relativposition zwischen den beiden Körpern 3, 4 eine Betätigung der Klemmeinrichtung 52 ermöglicht. Die Steuerein­ richtung 84 ist in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet. Sie ist mit der Antriebseinrichtung 32 und mit der Positionserfassungs­ einrichtung 47 verbunden. Über die Positionserfassungseinrich­ tung 47 wird der Steuereinrichtung 84 die momentane Ist-Rela­ tivposition der beiden Körper 3, 4 übermittelt. Die Antriebs­ einrichtung 32 ist mit Hilfe der Steuereinrichtung 84 derart ansteuerbar, daß die beiden Körper 3, 4 die gewünschte Soll-Re­ lativposition einnehmen. Stimmen Soll- und Ist-Relativposition überein, so kann die Klemmeinrichtung betätigt werden, um diese gewünschte Relativposition festzustellen.

Mittels der Steuereinrichtung 84 kann die Positionierung der beiden Körper 3, 4 automatisiert werden. Hierbei kann der Steuereinrichtung 84 die gewünschte Soll-Relativposition vorge­ geben werden, beispielsweise über eine an der Steuereinrichtung 84 vorgesehenen Tastatur, wobei die Steureinrichtung 84 die mo­ mentane Ist-Relativposition über die Positionserfassungsein­ richtung 47 erhält und die Antriebseinrichtung 32 so lange an­ steuert, bis keine Abweichung zwischen der vorgegebenen Soll- Relativposition und der von der Positionserfassungseinrichtung 47 ermittelten momentanen Ist-Relativposition der beiden Körper besteht.

Das Festsetzen bzw. Blockieren der beiden Körper 3, 4 bei Er­ reichen der gewünschten Relativposition kann ebenfalls auto­ matisch mittels der Steuereinrichtung 84 durchgeführt werden. Hierzu ist die Steuereinrichtung 84 auch mit der Klemmeinrich­ tung 52 verbunden und veranlaßt bei Erreichen der Soll-Relativ­ position der beiden Körper 3, 4 das Festlegen der beiden Körper in dieser Position. Die Steuereinrichtung 84 enthält hierbei zweckmäßigerweise wenigstens ein Ansteuerventil, über das die Fluidkanäle 75 zur Beaufschlagung der beiden Klemmeinheiten- Gruppen 63 nach Bedarf mit Druckmittel beaufschlagt oder von der Druckmittelzufuhr abgesperrt und entlastet werden können, um das Umschalten zwischen Freigabeposition und Klemmposition der Klemmelemente 54 zu bewirken. Die Klemmeinrichtung 52 kann dabei derart angesteuert werden, daß das Klemmen der beiden Körper 3, 4 gegeneinander erst aufgehoben wird, wenn der Steuereinrichtung 84 eine neue Soll-Relativposition vorgegeben wird. Das erneute Klemmen wird von der Steuereinrichtung 84 dann erst wieder nach Erreichen der neuen Soll-Relativposition ausgelöst.

Als Fluid zur Betätigung der Klemmeinrichtung 52 ist Druckluft oder unter Druck stehende Flüssigkeit, insbesondere Öl, ver­ wendbar.

Es wäre möglich, daß der Schlittenkörper 3 den zu tragenden Ge­ genstand 2 direkt auf seiner dem Grundkörper 4 abgewandten Tragfläche 87 trägt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch eine weitere Einrichtung vorgesehen, mittels der der Ge­ genstand 2 in einer zusätzlichen Richtung, beispielsgemäß in der zweiten Querrichtung 10, bewegbar ist. Hierfür ist ein Stellzylinder 88 vorgesehen, dessen Kolbenstange 89 in der zweiten Querrichtung 10 verläuft, wobei die Kolbenstange 89 an ihrem freien Ende 90 eine Halteeinrichtung 91 zum Tragen des Gegenstandes 2 aufweist. Die Halteeinrichtung 91 enthält zweck­ mäßigerweise eine Befestigungsfläche 92 an der der Gegenstand 2 befestigbar oder in bestimmten Anwendungsfällen lediglich auf­ setzbar ist.

Die Halteeinrichtung 91 umfaßt ein Führungsstück 95, das mit einem sich in zweiter Querrichtung 10 erstreckenden Führungsge­ genstück 96 derart zusammenarbeitet, daß die Halteeinrichtung 91 entlang des Führungsgegenstücks 96 bewegbar geführt gelagert ist.

Das Führungsgegenstück 96 ist beispielsgemäß von einem T-ähn­ lich gestalteten Schienenelement 97 gebildet, das einen dem Schlittenkörper 3 zugewandten Fußbereich 98 aufweist, mittels dem es an der Tragfläche 87 des Schlittenkörpers 3 befestigt ist.

Der Stellzylinder 88 kann nun durch entsprechende Beaufschla­ gung die an seiner Kolbenstange 89 angebrachte Halteeinrichtung 91 in der zweiten Querrichtung 10 entlang des vom Schienenele­ ment 97 gebildeten Führungsgegenstücks 96 bewegen. Vorteilhaf­ terweise ist auch der Stellzylinder 88 mit der Steuereinrich­ tung 84 gekoppelt, so daß auch die Positionierung in der zwei­ ten Querrichtung 10 mittels der Steuereinrichtung 84 automati­ sierbar ist.

Der Grundkörper 4 oder der Schlitten 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 könnte ohne weiteres an einem weiteren Körper verschiebbar montiert werden, um insgesamt eine kreuzschlitten­ artige Anordnung zu erhalten, die es ermöglicht, einen Gegen­ stand in die quer und insbesondere rechtwinkelig zueinander verlaufenden Koordinatenachsen zu verlagern und zu positionie­ ren. Hierbei könnte jedem Paar aneinander geführter Bauteile eine Klemmeinrichtung der geschilderten Art zugeordnet sein, die unter Vermittlung einer Positionserfassungseinrichtung der Steuereinrichtung aktivierbar ist.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Positionieren und Festlegen eines zum Tragen von Werkzeugen (2'), Werkstücken (2'') oder sonstigen Gegenständen (2) geeigneten Schlittenkörpers (3) relativ zu ei­ nem Grundkörper (4), mit einer Führungseinrichtung (7), über die die beiden Körper (3, 4) relativ zueinander längsverschieb­ bar geführt aneinander gelagert sind, und mit einer Klemmein­ richtung (52), mittels der die beiden Körper (3, 4) in ver­ schiedenen Relativpositionen in Längsrichtung (8) unverschieb­ bar gegeneinander festlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlagerung und Positionierung der beiden Körper (3, 4) re­ lativ zueinander eine fluidisch und/oder elektrisch betätigte Antriebseinrichtung (32) vorgesehen ist, daß zur Erfassung der Relativposition zwischen den beiden Körpern (3, 4) eine Positi­ onserfassungseinrichtung (47) vorhanden ist, daß die die beiden Körper (3, 4) in einer gewünschten Relativposition gegeneinan­ der festlegende Klemmeinrichtung (52) als durch Fluidkraft ge­ steuerte Klemmeinrichtung (52) ausgebildet ist, und daß eine elektrisch betriebene Steuereinrichtung (84) vorhanden ist, die bei Erreichen einer gewünschten, von der Positionserfassungs­ einrichtung (47) erfaßten Relativposition zwischen den beiden Körpern eine Betätigung der Klemmeinrichtung (52) ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (7) mindestens eine Führungseinheit (13) aufweist, die zweckmäßigerweise eine am einen Körper (4) angeordnete Führungsnut (14) sowie wenigstens einen am anderen Körper (3) vorgesehenen, längsverschieblich in die Führungsnut (14) eingreifenden Führungsvorsprung (15) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Führungseinrichtung (7) zwei mit Querabstand zueinander angeordnete Führungseinheiten (13) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Führungseinheit (13) eine am einen Körper (4) angeordnete Führungsschiene (16) enthält, mit der der an­ dere Körper (3) zusammenarbeitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlittenkörper (3) zwischen zwei mit Querabstand zu­ einander angeordneten Führungsschienen (16) sitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die am einen Körper (4) angeordnete mindestens eine Führungsschiene (16) eine Führungsnut (14) eingebracht ist, in die mindestens ein am anderen Körper vorgesehener Füh­ rungsvorsprung (15) eingreift.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Körper (3, 4) durch jeweils min­ destens zwei Paare einander zugewandter Führungsflächen (26, 27) in zwei zueinander rechtwinkelige Querrichtungen (9, 10) gegeneinander abgestützt sind, wobei die für die Abstützung in den unterschiedlichen Querrichtungen (9, 10) zuständigen Füh­ rungsflächenpaare (26, 27) rechtwinkelig zueinander verlaufen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (52) wenigstens eine Klemmeinheit (53) enthält, die mindestens ein Klemmelement (54) aufweist, das zwischen einer die beiden Körper (3, 4) relativ zueinander festlegenden Klemmposition und einer eine längsge­ richtete Relativbewegung gestattenden Freigabeposition flui­ disch gesteuert umschaltbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 in Verbindung mit einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Füh­ rungseinheit (13) wenigstens eine Klemmeinheit (53) zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Führungseinheit (13) zugeordnete mindestens eine Klemmeinheit (53) am Grundkörper (4) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Führungseinheit (13) eine mehrere Klemmein­ heiten (53) aufweisende Klemmeinheiten-Gruppe (63) zugeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere gemeinsam einer Führungsein­ heit (13) zugeordnete Klemmeinheiten (53) an einem gemeinsamen Tragkörper (64) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (64) Bestandteil der Führungseinheit (13) ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (64) zumindest einen Längenabschnitt einer Führungsschiene (16) der Führungseinheit (13) bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in die am einen Körper (4) angeordneten Führungsschienen (16) Führungsnuten (14) eingebracht sind, die zumindest ab­ schnittsweise im Tragkörper (64) verlaufen, wobei am anderen Körper (3) wenigstens ein in die zugeordnete Führungsnut (14) eingreifender Führungsvorsprung (15) vorgesehen ist, der mit­ tels der in der Klemmposition befindlichen Klemmelemente (54) beaufschlagt wird.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Klemmeinheit (53) einen zumin­ dest von einer Seite her fluidisch beaufschlagbaren Kolben (55) enthält, der mit mindestens einem Klemmelement (54) bewegungs­ gekoppelt ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (54) mittels einer Federanordnung (59) in die Freigabeposition oder vorzugsweise in die Klemmposition vorgespannt ist und durch Fluidkraft in die jeweils andere Position umschaltbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (32) einen insbesondere elektrisch betätigten Antriebsmotor (33) aufweist, der den Schlittenkörper (3) relativ zum Grundkörper (4) bewegen kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (32) eine mit dem Antriebsmotor (33) gekoppelte, sich in Längsrichtung (8) erstreckende Gewin­ despindel (34) enthält, die durch den Antriebsmotor zu einer Drehbewegung antreibbar ist, wobei am Schlittenkörper (3) we­ nigstens ein mit der Gewindespindel (34) in Gewindeeingriff stehendes Abtriebsteil (35) vorgesehen ist, das sich bei der Drehung der Gewindespindel (34) in deren Längsrichtung (8) be­ wegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Positionserfassungseinrichtung (47) und die Antriebseinrichtung (32) an die Steuereinrichtung (84) angeschlossen sind, der eine gewünschte Soll-Relativposi­ tion der beiden Körper (3, 4) vorgebbar ist und die die An­ triebseinrichtung (32) in Abhängigkeit von der durch die Posi­ tionserfassungseinrichtung (47) erfaßten momentanen Ist-Rela­ tivposition der beiden Körper (3, 4) ansteuert, bis diese die Soll-Relativposition einnehmen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (84) mit der Klemmeinrichtung (52) verbunden ist und bei Erreichen der Soll-Relativposition der beiden Körper (3, 4) automatisch das Festlegen der beiden Kör­ per (3, 4) in dieser Position veranlaßt.