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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung zum Umwandeln der Drehbewegung einer Eingangswelle in eine
zweidimensionale Bewegung in der X-Richtung eines Ausgangselements
und der hierzu rechtwinkligen Y-Richtung.
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Eine
herkömmliche
Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung ist soweit bekannt
beispielsweise in der
japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. Heisei 6-16 365 (Int. Kl. G12B 5/00) offenbart. Diese
herkömmliche Vorrichtung
ist mit zwei Antriebsmotoren ausgestattet. Diese Vorrichtung besteht
aus einem ersten Arm, der an der Drehwelle eines Antriebsmotors
vorgesehen ist, aus einem zweiten Arm, aus einer Verbindungsplatte
und einer ersten Schiene, die zusammen mit dem ersten Arm einen
parallelen Kurbelmechanismus bildet, aus einem ersten und aus einem
zweiten Gleitstück,
die an der ersten Schiene verschiebbar sind, aus einem dritten Arm,
der an der Drehwelle des anderen Antriebsmotors vorgesehen ist,
und aus einer zweiten Schiene, die an einem dritten Gleitstück verschiebbar
angebracht ist, das an dem dritten Arm vorgesehen ist. Die zweite
Schiene ist unter rechten Winkeln zur ersten Schiene angeordnet.
Das erste und das zweite Gleitstück
und die zweite Schiene sind an einem Tisch als Ausgangselement befestigt.
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Der
eine Motor wird angetrieben, um den ersten Arm in Umlauf zu versetzen,
wodurch eine Bewegungskraft auf dem Tisch über den Parallelkurbelmechanismus
zur Einwirkung gebracht wird, so daß der Tisch mittels der zweiten
Schiene und des dritten Gleitstücks
geführt
und in der X-Richtung linear bewegt wird. Andererseits wird der
andere Motor angetrieben, um den dritten Arm in Umlauf zu versetzen, so
daß der
Tisch mittels der ersten Schiene und des ersten und des zweiten
Gleitstücks
geführt
und in der Y-Richtung linear bewegt wird. Entsprechend werden die
beiden Antriebsmotoren so angetrieben, daß der Tisch in den zweidimensionalen
Richtungen X und Y linear bewegt werden kann.
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Jedoch
ist es bei der beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung notwendig, zwei Antriebsmotoren
als An triebsquellen vorzusehen. Des Weiteren ist es bei der Umwandlung
der Drehbewegung dieser beiden Antriebsmotoren in die Bewegung in der
zweidimensionalen Richtung des Tischs notwendig, dass der Parallelkurbelmechanismus,
der aus einer Vielzahl von Elementen, wie dem ersten Arm, dem zweiten
Arm, der Verbindungsplatte und der ersten Schiene besteht, mit dem
einen Antriebsmotor verbunden ist. Des Weiteren ist es notwendig,
das erste und das zweite Gleitstück
zur Anbringung der ersten Schiene an dem Tisch vorzusehen. Andererseits
ist es bei dem anderen Antriebsmotor notwendig, den dritten Arm,
das dritte Gleitstück
und die an dem Tisch angebrachte zweite Schiene vorzusehen.
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Dementsprechend
besitzt die vorstehend beschriebene herkömmliche Vorrichtung verschiedene Probleme.
Selbstverständlich
muss sie zwei Antriebsquellen aufweisen. Sehr viele Bestandteile
sind notwendig, um die Drehbewegung der Antriebsquellen in die Bewegung
des Tischs in der zweidimensionalen Richtung umzuwandeln. Die Bauweise
ist kompliziert, so dass es viele Ursachen für das Auftreten von Problemen
gibt, wodurch die Haltbarkeit beeinträchtigt werden kann. Da hierbei
auch die Arbeit des Parallelkurbelmechanismus erfasst ist, ist eine
Hochgeschwindigkeitsarbeit der Vorrichtung schwierig zu erreichen.
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Aus
DE 41 39 423 A1 ist
eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung
bekannt, an deren Ausgangselement sich eine Nut in X-Richtung und
eine zweite und eine dritte Nut rechtwinklig dazu in Y-Richtung
erstreckt. Die Vorrichtung umfasst hierzu zwei Antriebe, die zwei
Eingangswellen antreiben.
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DD 276 558 A1 zeigt
eine andere Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung, welche
ebenfalls zwei angetriebene Eingangswellen enthält.
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Angesichts
der oben angegebenen Probleme der herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung einer
zweidimensionalen Bewegung ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung zu schaffen,
bei der die Drehbewegung einer einzigen Antriebswelle zu Bewegungen
in einer zweidimensionalen Richtung umgewandelt werden kann und
bei der die Bauweise, die diese Umwandlung gestattet, vereinfacht
ist, um eine hohe Haltbarkeit und eine Hochgeschwindigkeitsarbeit
zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1, bzw. der Ansprüche
7 und 8 gelöst.
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Zur
Lösung
der vorstehend angegebenen Aufgabe umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung eine Eingangswelle,
an der eine Drehkraft eingegeben wird, ein Ausgangselement, das
in einer zweidimensionalen Richtung aus X-Richtung und rechtwinklig
hierzu aus Y-Richtung an einer Gleitstückbasisfläche bewegbar vorgesehen ist,
eine erste Führungsnut,
die sich in ihrer Längenrichtung
in der X-Richtung des Ausgangselements erstreckt, eine zweite und
eine dritte Führungsnut,
die sich in ihren Längsrichtungen
voneinander beabstandet an dem Ausgangselement in der Y-Richtung
erstrecken, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Führungsnut über Eingriffselemente
im Eingriff steht, eine erste Hin- und Herbewegung- Umwandlungseinrichtung
zum Umwandeln der Drehbewegung der Eingangswelle in die hin- und
hergehende Bewegung des ersten hin- und herbeweglichen Arms und
eine zweite und eine dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
zum Umwandeln der Drehbewegung der Eingangswelle in die hin- und
hergehende Bewegungen synchron sowohl zu dem zweiten als auch zu
dem dritten hin- und
herbeweglichen Arm.
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Die
zweite und die dritte Führungsnut
können
kontinuierlich bzw. fortlaufend hintereinander ausgebildet sein.
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Des
weiteren sind die erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
und die zweite und die dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch einen Nockenmechanismus gebildet, der einen ersten, einen
zweiten und einen dritten Rollenlaufwerknocken, die zusammen mit
der Eingangswelle drehbar an dieser vorgesehen und je an ihrer äußeren Umfangsfläche mit
einer verjüngten
Rippe mit einer vorbestimmten geometrischen Krümmung bzw. Wölbung ausgebildet
sind, und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Nockennachläuferrevolver,
die mit den verjüngten
Rippen des ersten, des zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens über Nockennachläufer im
Eingriff stehen.
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Des
weiteren ist für
die hin- und hergehende Bewegung und das Drehen bzw. Umlaufenlassen des
ersten hin- und herbeweglichen Arms und des zweiten und des dritten
hin- und herbeweglichen Arms bei voneinander unterschiedlichen zeitlichen Verläufen die
verjüngte
Rippe des ersten Rollenlaufwerknockens in einer anderen geometrischen
Gestalt ausgebildet als diejenige der verjüngten Rippen des zweiten und
des dritten Rollenlaufwerknockens, und sind für die hin- und hergehende Bewegung
und das Umlaufenlassen des zweiten und des dritten hin- und herbeweglichen
Arms synchron zueinander und mit dem gleichen Drehwinkel die verjüngten Rippen des
zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens in der gleichen geometrischen
Gestalt und mit der gleichen Drehphase angeordnet bzw. ausgebildet.
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Des
weiteren sind die erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
um eine Einrichtung von der zweiten und der dritten Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch einen Nockenmechanismus gebildet, der einen ersten und einen
zweiten Rollenlaufwerknocken, die an der Eingangswelle zusammen
mit dieser drehbar vorgesehen und je an deren Außenumfangsfläche mit
einer verjüngten
Rippe mit einer vorbestimmten geometrischen Krümmung bzw. Wölbung ausgebildet
sind, und einen ersten und einen zweiten Nachläuferrevolver umfaßt, der
mit den verjüngten
Rippen des ersten und des zweiten Rollenlaufwerknockens über Nockennachläufer im
Eingriff steht, während
die andere Einrichtung von der zweiten und der dritten Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch eine Zahnradeinrichtung gebildet ist, bei der ein erstes und
ein zweites Zahnrad, die an dem zweiten und dem dritten hin- und
herbeweglichen Arm zusammen mit diesem drehbar angeordnet sind,
miteinander im Eingriff stehen.
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In
bevorzugter Form sind das erste und das zweite Zahnrad in einer
fächerförmigen Gestalt
ausgebildet, wobei die kleinste Gestalt in der Lage ist, den für eine hin-
und hergehende Drehbewegung notwendigen Drehwinkel zu übertragen.
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Des
weiteren umfaßt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung eine Eingangswelle,
an der eine Drehkraft eingegeben wird, ein Ausgabeelement, das in einer
zweidimensionalen Richtung aus X-Richtung und hierzu rechtwinklig
aus Y-Richtung an einer Gleitbasisfläche bewegbar vorgesehen ist,
eine erste Führungsnut,
die sich in ihrer Längsrichtung
in der X-Richtung an dem Ausgabeelement erstreckt, eine zweite und
eine dritte Führungsnut,
die sich in ihrer Längsrichtung
in der Y-Richtung mit einem Abstand voneinander an dem Ausgabeelement
erstrecken, einen ersten, einen zweiten und einen dritten hin- und herbeweglichen
Arm, die mit der ersten Führungsnut und
der zweiten und der dritten Führungsnut über Eingriffselemente
in Verbindung stehen, eine erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung zum
Umwandeln der Drehbewegung der Eingangswelle in die hin- und hergehende
Bewegung des ersten hin- und herbeweglichen Arms und eine zweite und
eine dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln
der Drehbewegung der Eingangswelle in die hin- und hergehenden Bewegungen
synchron zueinander der zweiten und der dritten hin- und herbeweglichen
Arme; wobei die erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung und
die zweite und die dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch eine Nockeneinrichtung gebildet sind, die einen ersten, einen zweiten
und einen dritten Rollenlaufwerknocken, die an der Eingangswelle
zusammen mit dieser drehbar vorgesehen sind und die je an deren
Außenumfangsfläche mit
einer verjüngten
Rippe mit einer vorbestimmten geometrischen Krümmung bzw. Wölbung ausgebildet
sind, und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Nachläuferrevolver,
der mit den verjüngten
Rippen des ersten, den zweiten und des dritten Rollenlaufwerknokkens über Nockennachläufer im
Eingriff steht, umfaßt;
und zum Hin- und Herbewegen und Umlaufenlassen des ersten hin- und
herbeweglichen Arms und des zweiten und des dritten hin- und herbeweglichen
Arms zu voneinander unterschiedlichen zeitlichen Verläufen, die
verjüngte
Rippe des ersten Rollenlaufwerknockens in einer anderen geometrischen
Gestalt als die verjüngten
Rippen des zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens ausgebildet
ist, und zum Hin- und Herbewegen und Umlaufenlassen des zweiten
und des dritten hin- und herbeweglichen
Arms synchron zueinander und mit dem gleichen Drehwinkel, die verjüngten Rippen
des zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens in der gleichen
geometrischen Gestalt und mit der gleichen Drehphase angeordnet
bzw. ausgebildet sind.
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Des
weiteren umfaßt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung einer Eingangswelle,
an der eine Drehkraft eingegeben wird, ein Ausgangselement, das
in einer zweidimensionalen Richtung bestehend aus einer X-Richtung
und einer hierzu rechtwinkligen Y-Richtung an einer Gleitbasisfläche bewegbar
vorgesehen ist, eine erste Führungsnut,
die sich in ihrer Längsrichtung
in der X-Richtung an der Ausgangswelle erstreckt, eine zweite und
eine dritte Führungsnut,
die sich in ihrer Längsrichtung
in der Y-Richtung und der Y-Richtung voneinander beabstandet an
der Ausgangswelle erstrekken, einen ersten, einen zweiten und einen
dritten hin- und herbeweglichen Arm, die mit der ersten Führungsnut
und der zweiten und der dritten Führungsnut über Eingriffselemente im Eingriff
stehen, eine erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung zum
Umwandeln der Drehbewegung der Eingangswelle in die hin- und hergehende
Bewegung des ersten hin- und herbeweglichen Arms und eine zweite
und eine dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung
der Drehbewegung der Eingangswelle in die hin- und hergehenden Bewegungen
synchron zueinander des ersten und des zweiten hin- und herbeweglichen
Arms; wobei die erste Hinundher und dritter Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch eine Nockeneinrichtung gebildet sind, die einen ersten und
einen zweiten Rollenlaufwerknocken, die an der Eingangswelle zusammen
mit dieser drehbar vorgesehen sind, und die je an deren Außenumfangsfläche mit
einer verjüngten
Rippe mit einer vorbestimmten geometrischen Krümmung bzw. Wölbung ausgebildet
sind, und einen ersten und einen zweiten Nachläuferrevolver, der mit den verjüngten Rippen
des ersten und des zweiten Rollenlaufwerknockens über Nockennachläufer im
Eingriff steht, umfaßt,
während
die andere Einrichtung von zweiter und dritter Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch eine Zahnradeinrichtung gebildet ist, bei der ein erstes und
ein zweites Zahnrad, die an dem zweiten und dem dritten hin- und
herbeweglichen Arm zusammen mit diesem drehbar vorgesehen sind,
miteinander im Eingriff ste hen.
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Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung erläutert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung bewirkt die Drehbewegung
der Eingangswelle, daß der
erste hin- und herbewegliche Arm die hin- und hergehende Drehbewegung über die
erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durchführt
und daß der
zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm die hin- und hergehenden
Drehbewegungen über
die zweite Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung und die dritte
Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung durchführen.
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Wenn
der erste hin- und herbewegliche Arm der hin- und hergehenden Bewegung
unterzogen wird, bewirkt das Eingriffselement des ersten hin- und herbeweglichen
Arms, daß das
Ausgangselement bestrebt ist, sich an der Gleitbasisfläche längs der ersten
Führungsnut
zu bewegen. Da die Eingriffselemente des zweiten und des dritten
hin- und herbeweglichen Arms zu dieser Zeit mit der zweiten und der
dritten Führungsnut,
die voneinander beabstandet ausgebildet sind, im Eingriff stehen,
ist das Ausgabeelement in seiner Bewegungsrichtung mittels der Eingriffselemente
in der zweiten und der dritten Führungsnut
gesteuert, so daß das
Ausgabeelement in der Y-Richtung linear bewegt wird, in der sich
die zweite und die dritte Führungsnut
in der Längsrichtung
erstrecken.
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Wenn
andererseits der zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm
synchronisiert sind und der hin- und hergehenden Bewegung ausgesetzt sind,
neigen die Eingriffselemente des zweiten und des dritten hin- und
herbeweglichen Arms dazu, das Ausgangselement an der Gleitbasisfläche längs der zweiten
und der dritten Führungsnut
zu bewegen. Da zu dieser Zeit der zweite und der dritte hin- und herbewegliche
Arm miteinander an voneinander entfernten Positionen synchronisiert
sind und der hin- und hergehenden Bewegung ausgesetzt sind und das Eingriffselement
des ersten hin- und herbeweglichen Arms mit der ersten Führungsnut
im Eingriff steht, wird das Ausgangselement in seiner Bewegungsrichtung
durch das Eingriffselement in der ersten Führungsnut gesteuert, so daß das Ausgangselement
in X-Richtung linear bewegt wird, in der sich die erste Führungsnut
in ihrer Längsrichtung
erstreckt.
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Des
weiteren sind die erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
und die zweite und die dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch Nockeneinrichtungen gebildet, die den ersten, den zweiten
und den dritten Rollenlaufwerknocken, die an der Eingangswelle zusammen mit
dieser drehbar vorgesehen und je an deren Außenumfangsfläche mit
der verjüngten
Rippe mit der vorbestimmten geometrischen Krümmung bzw. Wölbung ausgebildet
sind, und den ersten, den zweiten und den dritten Nachläuferrevolver,
die mit den verjüngten
Rippen des ersten, des zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens über Nockennachläufer im
Eingriff stehen, umfassen. Wenn der erste, der zweite und der dritte
Rollenlaufwerknocken durch die Drehung der Eingangswelle gedreht
bzw. in Umlauf versetzt werden, bewegen sich die Nockennachläufer, die
mit den verjüngten
Rippen der Rollenlaufwerknocken im Eingriff stehen, um den ersten,
den zweiten und den dritten Nachläuferrevolver entlang der geometrischen
Krümmungen
bzw. Wölbungen
der verjüngten
Rippen hin und her, wodurch der erste, der zweite und der dritte
Nachläuferrevolver
in Drehrichtung hin- und herbewegt werden. Entsprechend sind der
erste, der zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm an den
Drehwellen des ersten, des zweiten und des dritten Nachläuferrevolvers
angebracht, wodurch die hin- und hergehenden Drehbewegungen der
Nachläuferrevolver
an die hin- und herbeweglichen Arme übertragen werden können.
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Des
weiteren sind die erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
und eine Einrichtung von zweiter und dritter Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch Nockeneinrichtungen gebildet, die den ersten und den zweiten Rollenlaufwerknocken,
die an der Eingangswelle zusammen mit dieser drehbar vorgesehen
und je an deren Außenumfangsfläche mit
der verjüngten
Rippe mit der vorbestimmten geometrischen Krümmung bzw. Wölbung ausgebildet
sind, und den ersten und den zweiten Nachläuferrevolver, der mit den verjüngten Rippen
des ersten und des zweiten Rollenlaufwerknockens über Nockennachläufer im
Eingriff stehen, umfassen. Daher werden die Rollennachläufer, die
mit den verjüngten
Rippen der Rollenlaufwerknocken im Eingriff stehen, rund um den
ersten und den zweiten Nachläuferrevolver
durch die Drehung der Eingangswelle hin- und herbewegt, um den ersten und
den zweiten Nachläuferrevolver
wie zuvor angegeben in Drehrichtung hin- und herzubewegen. Andererseits
ist die andere Einrichtung von zweiter und dritter Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch die Zahnradeinrichtung gebildet, bei der das erste und das
zweite Zahnrad, die an dem zweiten und dem dritten hin- und herbeweglichen
Arm zusammen mit diesen drehbar vorgesehen sind, miteinander im
Eingriff stehen. Da die hin- und hergehende Drehbewegung zwischen
dem zweiten hin- und herbeweglichen Arm und dem dritten hin- und
herbeweglichen Arm über
das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad, die miteinander im Eingriff
stehen, übertragen
werden kann, sind daher der zweite und der dritte hin- und herbewegliche
Arm miteinander synchronisiert, und werden sie in Drehrichtung in
der entgegengesetzten Richtung hin- und herbewegt. Wie oben beschrieben
sind in diesem Fall, bei dem der zweite und der dritte hin- und
herbewegliche Arm in Drehrichtung in entgegengesetzter Richtung
hin- und herbewegt werden, diese Arme synchron zueinander angeordnet,
wodurch das Ausgangselement in X-Richtung an der Gleitbasisfläche in einem
parallelen Zustand linear bewegt werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung ausschließlich
beispielhaft und weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen erläutert.
In diesen zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung mit der Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 einen
Horizontalschnitt durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung gemäß 1;
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3 einen
Vertikalschnitt bei Ansicht von vorn durch die Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung von 1;
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4 einen
Schnitt bei Ansicht von der Seite durch die Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung von 1;
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5 eine
Draufsicht mit der Darstellung des Ausgangszustandes der Vorrichtung
zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung von 1;
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6 eine
Draufsicht mit der Darstellung eines Bewegungszustandes eines Ausgangselements in
Richtung nach rechts in der Y-Richtung;
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7 eine
Draufsicht mit der Darstellung eines Bewegungszustandes des Ausgangselements
in Richtung nach unten in der X-Richtung;
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8 eine
Draufsicht mit der Darstellung eines Bewegungszustandes des Ausgangselements
in Richtung nach links in der Y-Richtung;
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9 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung unter Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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10 einen
Schnitt bei Betrachtung von oben durch die Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung von 9;
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11 einen
Schnitt bei Betrachtung von vorn durch die Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung von 9; und
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12 einen
Schnitt bei Betrachtung von der Seite durch die Vorrichtung zur
Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung von 9.
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Die
Erfindung wird nachfolgend ins einzelne gehend und in Hinblick auf
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In der nachfolgenden Beschreibung sind zahlreiche besondere Einzelheiten
angegeben, um ein durchgehendes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen.
Es ist jedoch für
den Fachmann selbstverständlich,
daß die
Erfindung ohne diese besonderen Einzelheiten realisiert werden kann.
Andererseits sind wohlbekannte Strukturen bzw. Bauweisen nicht im
Detail dargestellt, um die Erfindung nicht unnötigerweise zu verschleiern.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung ist mit einem Gehäuse 11,
das in kastenförmiger
Gestalt ausgebildet ist, gemäß Darstellung
in 1 bis 4 ausgestattet. Eine Eingangswelle 14 ist
am Gehäuse 11 über Lager 12 und 12a drehbar
angeordnet, und ein Bewegungstisch 16 als Ausgabeelement ist
an der oberen Fläche
des Gehäuses 11 angeordnet.
Der Bewegungstisch 16 wird zweidimensional in der X-Richtung
(vertikale Richtung in 1) und in der hierzu rechtwinkligen
Y-Richtung (seitliche Richtung in 1) durch
die Drehung der Eingangswelle 14 bewegt.
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Ein
Führungsblock 18 ist
an einer oberen Fläche 11a des
Gehäuses 11 befestigt,
und der Bewegungstisch 16 ist an einer Gleitbasisfläche 18a relativ
bewegbar angeordnet, wobei die obere Fläche des Führungsblocks 18 die
Gleitbasisfläche 18a ist. Ein
Haltebereich 18b, der über
die obere Fläche
des Bewegungstischs 16 zurückgebogen ist, ist an einem umfangsseitigen
Randbereich des Führungsblocks 18 ausgebildet,
und der umfangsseitige Randbereich des Bewegungstischs 16 ist
zwischen dem Haltebereich 18b und der Gleitbasisfläche 18b verschiebbar angeordnet,
um zu verhindern, daß der
Bewegungstisch 16 außer
Eingriff kommt.
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Der
Bewegungstisch 16 besitzt eine erste Führungsnut 20 als eine
lange Nut in X-Richtung
in einer unteren Fläche 16a am
linken Ende in 3, und der Bewegungstisch 16 besitzt
auch eine zweite Führungsnut 22 und
eine dritte Führungsnut 24 als lange
Nuten in Y-Richtung in geeigneten Abständen L in der unteren Fläche 16a an
dem zentralen Bereich und am rechten Ende in der gleichen Figur.
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Der
Führungsblock 18 besitzt Öffnungen 18c, 18d und 18e an
Positionen, die der ersten, der zweiten und der dritten Führungsnut 20, 22 und 24 entsprechen,
und ein erster, ein zweiter und ein dritter hin- und herbeweglicher
Arm 26, 28 und 30 sind in den Öffnungen 18c, 18d und 18e angeordnet.
Der zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm 28 und 30 sind
entsprechend der zweiten und der dritten Führungsnut 22 und 24 ebenfalls
voneinander beabstandet. Der erste, der zweite und der dritte hin-
und herbewegliche Arm 26, 28 und 30 sind
an den oberen Enden von Drehwellen 34, 36 und 38 zusammen
mit diesen drehbar über
Schrauben 40 angebracht. Diese Drehwellen 34, 36 und 38 sind
an der oberen Fläche 11a und
der unteren Fläche 11b des
Gehäuses 11 über Lager 32 drehbar
gelagert.
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Des
weiteren sind Nockennachläufer 42, 44 und 46 an
den oberen Seiten an den Enden des ersten, des zweiten und des dritten
hin- und herbeweglichen Arms 26, 28 und 30 drehbar
angebracht, und stehen die Nockennachläufer 42, 44 und 46 mit
der ersten, der zweiten und der dritten Führungsnut 20, 22 und 24 verschiebbar
im Eingriff.
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Ein
erster, ein zweiter und ein dritter Rollenlaufwerknocken 48, 50 und 52 sind
an der Eingangswelle 14 zusammen mit dieser drehbar an
Stellen angeordnet, die den Drehwellen 34, 36 und 38 entsprechen.
Der erste, der zweite und der dritte Rollenlaufwerknocken 48, 50 und 52 sind
mit verjüngten
Rippen 54, 56 und 58 mit einer vorbestimmten
geometrischen Krümmungs-
bzw. Wölbungsfläche in den
Außenumfangsflächen 48a, 50a und 52a ausgebildet. Ein
erster, ein zweiter und ein dritter Nachläuferrevolver 60, 62 und 64 sind
an den Drehwellen 34, 36 und 38 zusammen
mit diesen drehbar angebracht.
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Paare
von Nockennachläufern 60a und 60b, 62a und 62b und 64a und 64b sind
in vorbestimmten Abständen
an dem ersten, dem zweiten und dem dritten Nachläuferrevolver 60, 62 und 64 angebracht. Diese
Paare von Nockennachläufern 60a und 60b, 62a und 62b und 64a und 64b stehen
zwischen den beiden Seiten der verjüngten Rippen 54, 56 und 58 angeordnet
mit diesen im Eingriff. Der erste Rollenlaufwerknocken 48 und
der erste Nachläuferrevolver 60 bilden
eine erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 66,
und der zweite Rollenlaufwerknocken 50 und der zweite Nachläuferrevolver 60 bilden
eine zweite Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 68,
und der dritte Rollenlaufwerknocken 52 und der dritte Nachläuferrevolver 64 bilden eine
dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 70.
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Der
zweite und der dritte Rollenlaufwerknocken 50 und 52 sind
so angeordnet, daß die
geometrischen Gestalten der verjüngten
Rippen 56 und 58 die gleichen sind und ihre Drehphasen
die gleichen sind. Der erste Rollenlaufwerknocken 58 besitzt
die verjüngte
Rippe 54, die in einer anderen geometrischen Gestalt als
die verjüngten
Rippen 56 und 58 des zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens 50 und 52 ausgebildet
ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur
Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung, die wie oben beschrieben
ausgebildet ist, sind, wenn eine Drehkraft an der Eingangswelle 14 eingegeben wird,
der erste, der zweite und der dritte Rollenlaufwerknocken 48, 50 und 52 synchronisiert,
und drehen sie sich zusammen mit der Eingangswelle 14. Dann
werden die Nockennachläufer 60a und 60b, 62 und 62b und 64a und 64b,
die mit den verjüngten Rippen 54, 56 und 58 der
Rollenlaufwerknocken 48, 50 und 52 im
Eingriff stehen, in Drehrichtung entlang der Richtung der Achse
C der Eingangswelle 14 in Abhängigkeit von den geometrischen
Wölbungen bzw.
Krümmungen
der gewölbten
Rippen 54, 56 und 58 hin- und herbewegt,
so daß der
erste, der zweite und der dritte Nachläuferrevolver 60, 62 und 64 in Drehrichtung
hin- und herbewegt werden. Die hin- und hergehenden Drehbewegungen
des ersten, des zweiten und des dritten Nachläuferrevolvers 60, 62 und 64 werden
an den ersten, den zweiten und den dritten hin- und herbeweglichen
Armen 26, 28 und 30 über die Drehwellen 34, 36 und 38 übertragen,
um den ersten, den zweiten und den dritten hin- und herbeweglichen
Arm 26, 28 und 30 in Drehrichtung hin- und
herzubewegen.
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Da
die verjüngte
Rippe 54 des ersten Rollenlaufwerknockens 58 mit
einer anderen geometrischen Gestalt als die verjüngten Rippen 56 und 58 des
zweiten und des dritten Rollenlaufwerknockens 50 und 52 ausgebildet
ist, wird der erste hin- und
herbewegliche Arm 26 in Drehrichtung mit einem anderen
zeitlichen Verlauf als der zweite und der dritte hin- und herbewegliche
Arm 28 und 30 in Drehrichtung hin- und herbewegt.
Da andererseits der zweite und der dritte Rollenlaufwerknocken 50 und 52 so
ausgebildet bzw. angeordnet sind, daß die geometrische Gestalt
der verjüngten
Rippen 56 und 58 derselben die gleiche ist und
daß ihre
Drehphasen die gleichen sind, sind der zweite und der dritte hin-
und herbewegliche Arm 28 und 30 synchronisiert,
und werden sie in Drehrichtung mit dem gleichen Drehwinkel hin- und
herbewegt.
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Wenn
der erste hin- und herbewegliche Arm 26 in Drehrichtung
entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß Darstellung
in 6 aus dem in 5 dargestellten
Anfangszustand heraus hin- und herbewegt wird, ist der Nockennachläufer 52 entsprechend
bestrebt, den Bewegungstisch 16 an der Gleitbasisfläche 18a längs der
ersten Führungsnut 20 zu
bewegen. Da die Nockennachläufer 44 und 46 des
zweiten und des dritten hin- und herbeweglichen Arms 28 und 30 mit
der zweiten und der dritten Führungsnut 22 und 24 im
Eingriff stehen, die voneinander um den Abstand L beabstandet ausgebildet
sind, wird der Bewegungstisch 16 in seiner Bewegungsrichtung
durch die Nockennachläufer 44 und 46 in
der zweiten und der dritten Führungsnut 22 und 24 gesteuert,
so daß sich
der Bewegungstisch 16 in Richtung nach rechts in der Figur
linear bewegt, d.h. in Y-Richtung, in der sich die zweite und die
dritte Führungsnut 22 und 24 in
ihrer Längsrichtung
erstrecken.
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Wenn
andererseits der zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm 28 und 30 synchronisiert sind
und in Drehrichtung im Uhrzeigersinn gemäß Darstellung in 7 von
dem in 6 dargestellten Zustand aus hin- und herbewegt
werden, besteht die Neigung, daß die
Nockennachläufer 44 und 46 den Bewegungstisch 16 an
der Gleitbasisfläche 18a längs der
zweiten und der dritten Führungsnut 22 und 24 bewegen.
Da der zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm 28 und 30 an
voneinander um den Abstand L beabstandeten Positionen synchronisiert
sind und der Nockennachläufer 42 des
ersten hin- und herbeweglichen Arms 26 mit der ersten Führungsnut 20 im
Eingriff steht, wird der Bewegungstisch 16 in seiner Bewegungsrichtung
durch den Nockennachläufer 42 in
der ersten Führungsnut 20 gesteuert,
so daß sich
der Führungstisch 16 in
der Figur nach unten linear bewegt, nämlich in X-Richtung, in der
sich die erste Führungsnut 20 in
ihrer Längsrichtung
erstreckt.
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Dann
wird der erste hin- und herbewegliche Arm 26 in Drehrichtung
im Uhrzeigersinn gemäß Darstellung
in 8 von dem in 7 dargestellten
Zustand aus hin- und
herbewegt, wodurch der Bewegungstisch 16 nach links in
Y-Richtung zurückbewegt wird.
Der zweite und der dritte hin- und herbewegliche Arm 28 und 30 werden
in Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß Darstellung in 5 von dem
in 8 dargestellten Zustand aus hin- und herbewegt,
wodurch der Bewegungstisch 16 nach oben in X-Richtung zurückbewegt
wird und der Bewegungstisch 16 zu seinem Ausgangszustand
zurückbewegt
wird.
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Daher
ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 für die Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung möglich, die zweidimensionale
lineare Bewegung des Bewegungstischs 20 in X-Richtung und
in Y-Richtung an der Gleitbasisfläche 18a und von der
Drehung der einzigen Eingangswelle 14 aus zu erzeugen.
Diese Bewegung kann durch eine äußerst einfache
Bauweise erreicht werden, bei der die Nockennachläufer 42, 44 und 46 des
ersten, des zweiten und des dritten hin- und herbeweglichen Arms 26, 28 und 30 mit
der ersten, der zweiten und der dritten Führungsnut 20, 22 und 24,
die in dem Bewegungstisch 16 selbst ausgebildet sind, in
direktem Eingriff gebracht werden. Entsprechend kann die Zahl der
Bauteile für
die Erzeugung der Bewegung verringert werden, wodurch die Haltbarkeit
der Vorrichtung 10 für
die Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung merklich verbessert
werden kann. Demzufolge kann ein Übertragungsmoment, das in die
Vorrichtung 10 eingeführt
wird, vergrößert werden,
und kann eine glatte bzw. einfache Arbeitsweise sichergestellt werden,
um für
eine Hochgeschwindigkeitsarbeit der Vorrichtung 10 zu sorgen.
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9 bis 12 zeigen
eine Vorrichtung 10a für
die Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung entsprechend einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Die gleichen Bestandteile bzw. Bauteile wie bei der
ersten Ausführungsform
sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Wiederholung
der Erläuterung
hier weggelassen ist.
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Bei
der Vorrichtung 10a zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung entsprechend dieser Ausführungsform wird die Drehbewegung
der Eingangswelle 14 in die hin- und hergehende Drehbewegung
des ersten, des zweiten und des dritten hin- und herbeweglichen
Arms 26, 28 und 30 mittels der ersten,
der zweiten und der dritten Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 66, 68 und 70 ähnlich zu
der beschriebenen ersten Ausführungsform umgewandelt.
Die erste Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 66 und
die zweite Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 68 sind
durch Nockeneinrichtungen gebildet, die mit dem ersten und dem zweiten
Rollenlaufwerknocken 48 und 50 und mit dem ersten
und dem zweiten Nachläuferrevolver 60 und 62 mit
den Nockennachläufern 60a und 60b und 62, 62b ähnlich wie
bei der beschriebenen ersten Ausführungsform ausgestattet sind.
Jedoch ist die dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 60 durch
eine Zahnradeinrichtung gebildet, die mit einem ersten Zahnrad 72,
das an dem zweiten hin- und herbeweglichen Arm 28 zusammen
mit diesem drehbar angebracht ist, und mit einem zweiten Zahnrad 74,
das an dem dritten hin- und herbeweglichen Arm 30 zusammen
mit diesem drehbar angebracht ist, ausgestattet. Das zweite Zahnrad 74 steht mit
dem ersten Zahnrad 72 im Eingriff.
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Entsprechend
wird bei der Vorrichtung 10a zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung gemäß dieser
Ausführungsform
die Drehbwegung der Eingangswelle 14 in die hin- und hergehende Drehbewegung
des ersten und des zweiten hin- und herbeweglichen Arms 26 und 28 über den
ersten und den zweiten Rollenlaufwerknocken 48 und 50 und über den
ersten und den zweiten Nachläuferrevolver 60 und 62 umgewandelt.
Da die dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung 70 durch
das erste Zahnrad 72 und das zweite Zahnrad 74 gebildet ist,
wird andererseits die hin- und hergehende Drehbewegung des zweiten
hin- und herbeweglichen Arms 28 an den dritten hin- und
herbeweglichen Arm 30 über
das erste und das zweite Zahnrad 72 und 74 übertragen,
die miteinander im Eingriff stehen. Bei dieser Ausführungsform
sind das erste und das zweite Zahnrad 72 und 74 in
fächerförmiger Gestalt
ausgebildet. Diese Zahnräder 72 und 74 sind
in der kleinsten Größe ausgebildet,
die es gestattet, den für hin- und hergehende Drehbewegung
notwendigen Drehwinkel zu übertragen.
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Nebenbei
bemerkt werden der zweite und der dritte hin- und herbewegliche
Arm 28 und 30 in Drehrichtung in der entgegengesetzten
Richtung zueinander hin- und
herbewegt, jedoch werden der zweite und der dritte hin- und herbewegliche
Arm 28 und 30 zueinander synchron in Umlauf versetzt,
so daß der
Bewegungstisch 16 linear in X-Richtung und in Y-Richtung
in einem parallelen Zustand bewegt werden kann.
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Bei
der obenbeschriebenen und in 1 bis 8 dargestellten
Ausführungsform
sind die Führungsnuten 22 und 24 separat
voneinander ausgebildet. Es ist jedoch zu beachten, daß die beiden
Führungsnuten 22 und 24 kontinuierlich
bzw. fortlaufend gemäß Darstellung
bei der vorliegenden Ausführungsform
ausgebildet sein können.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
kann die Vorrichtung 10a zum Erzeugen einer zweidimensionalen
Bewegung in ihrer Bauweise durch eine Zusammenfassung der Nockeneinrichtung
und der Zahnradeinrichtung weiter vereinfacht werden.
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Wie
oben beschriebenen wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweidimensionalen Bewegung die Drehbewegung der Eingangswelle
in die hin- und hergehende Drehbewegung des ersten, des zweiten
und des dritten hin- und herbeweglichen Arms mittels der ersten,
der zweiten und der dritten Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
umgewandelt, steht das Eingriffselement des ersten hin- und herbeweglichen Arms
mit der ersten Führungsnut
im Eingriff, die sich in ihrer Längsrichtung
in X-Richtung des Ausgangselements erstreckt, und stehen die Eingriffselemente des
zweiten und des dritten hin- und
herbeweglichen Arms mit der zweiten und der dritten Führungsnut
im Eingriff, die sich in ihrer Längsrichtung
in Y-Richtung unter einem gegenseitigen Abstand in dem Ausgangselement
erstreckt, wodurch die zweidimensionale lineare Bewegung des Ausgangselements
an der Gleitbasisfläche
in X-Richtung und in Y-Richtung
von der Drehbewegung der einzigen Eingangswelle aus erzeugt werden
kann. Diese Bewegung kann mittels einer äußerst einfachen Bauweise erreicht
werden, bei der die Eingriffselemente des ersten, des zweiten und
des dritten hin- und
herbeweglichen Arms mit der ersten, der zweiten und der dritten
Führungsnut,
die in dem Ausgangselement selbst ausgebildet sind, im Eingriff
stehen. Entsprechend kann die Zahl der Bauteile zur Erzeugung der
Bewegung verringert werden, wodurch die Haltbarkeit der Vorrichtung
zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung erheblich verbessert
werden kann. Demzufolge kann ein Übertragungsmoment, das in die
Vorrichtung eingeführt
wird, vergrößert werden,
und kann die glatte und einfache Arbeitsweise sichergestellt werden,
um für eine
Hochgeschwindigkeitsarbeitsweise der Vorrichtung zu sorgen.
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Des
weiteren können
die erste, die zweite und die dritte Hinundherbewegungs-Umwandlungseinrichtung
durch Anwendung der Nockeneinrichtung vereinfacht werden, und kann
die Haltbarkeit der Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen
Bewegung durch die glatte und einfache Arbeitsweise, für die mittels
der Nockeneinrichtung gesorgt wird, weiter verbessert werden.
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Ferner
kann die Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Bewegung
bei einer Bauweise durch Zusammenfassung der Nockeneinrichtung und
der Zahnradeinrichtung weiter vereinfacht werden.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen
erläutert
und beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich,
daß die
vorstehend genannten und zahlreiche weitere Veränderungen, Weglassungen und
Hinzufügungen
vorgesehen werden können, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher ist die Erfindung nicht
als auf die obenangegebenen besonderen Ausführungsformen beschränkt zu verstehen,
sondern soll sie alle möglichen
Ausführungsformen
umfassen, die innerhalb des die in den beigefügten Ansprüchen genannten Merkmale umfassenden
Umfang realisiert werden können,
sowie alle zugehörigen Äquivalente.