DE19905039C1

DE19905039C1 - Parallel plane guide has frame with axial straight guides, multiple-link coupling mechanism, and four-link chain

Info

Publication number: DE19905039C1
Application number: DE1999105039
Authority: DE
Inventors: Thomas Klaffert; Bernd Lorenz; Andre Wagner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-02-09

Abstract

The parallel plane guide has a frame with axially pointing straight guides (2). A multiple-link coupling mechanism in a frame joins one link point (1) to a point (3a) on a body (3). The point is guided on a plane at right angles to the axial direction. The members and or links of the coupling mechanism movable across the axial direction are supported in relation to the frame towards the plane by springy elastic elements (13,14,15,16). The coupling mechanism contains an enclosed four-link chain (5,7,10a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ebenenparallelführungsvorrichtung, umfassend ein Gestell mit Geradführungen in einer Axialrichtung, einen mehrgliedrigen Koppelmechanismus zur Verbindung eines Gestellpunktes mit einem zu führenden Punkt eines Körpers, der der art ausgebildet ist, daß die Führung des Punktes in einer Ebene senkrecht zu der Axial richtung erfolgt, wobei der Koppelmechanismus in dem Gestell angeordnet ist.The invention relates to a plane parallel guide device comprising a frame Straight guides in an axial direction, a multi-unit coupling mechanism for Connection of a frame point with a point of a body to be guided, which is the is designed that the guidance of the point in a plane perpendicular to the axial direction takes place, the coupling mechanism arranged in the frame is.

Derartige Ebenenparallelführungsvorrichtungen werden überall dort eingesetzt, wo axial zugdruckbeanspruchte Körper in einer Ebene oder in Annäherung dazu quer zur Axial richtung geführt werden müssen.Such plane parallel guiding devices are used wherever axially bodies subjected to tensile pressure in one plane or in an approximation to it transversely to the axial direction must be guided.

Bisher werden Ebenenparallelführungen durch einfache Geradführungen oder durch Koppelmechanismen verwirklicht. Die bekannten Ausführungen lassen jedoch aus schließlich zwangsläufige Bewegungen der Getriebeglieder zu. Bei hohen Bewegungs frequenzen treten aufgrund der damit verbundenen Beschleunigungen hohe dynamische Kräfte auf, die der Bewegung des Führungspunktes entgegenwirken.So far, parallel plane guides have been made by simple straight guides or by Coupling mechanisms realized. However, the known designs omit finally inevitable movements of the transmission members. With high movement frequencies occur due to the associated accelerations high dynamic Forces that counteract the movement of the guide point.

Zwar besitzen Koppelmechanismen gegenüber Geradführungen den Vorteil einer gerin geren Haftreibung, was sich besonders bei kleinen Bewegungsamplituden positiv auf das Bewegungsverhalten des Führungspunktes auswirkt, jedoch sind die bisher bekannten Koppelmechanismen instabil gegenüber Zug- und Druckbelastungen senkrecht zur Füh rungsebene, oder aber die auf den Führungspunkt einwirkenden Querkräfte in der Füh rungsebene schwanken sehr stark in Abhängigkeit der Größe der Zug- und Druckkräfte.Coupling mechanisms have the advantage of a straight guide lower static friction, which has a positive effect on the Movement behavior of the guide point affects, but are the previously known Coupling mechanisms unstable to tensile and compressive loads perpendicular to the guide level, or the transverse forces acting on the guide point in the guide level fluctuate greatly depending on the size of the tensile and compressive forces.

Aus der DE 32 15 028 A1 ist ein Geradführungs-Gelenkmechanismus bekannt, mit ei nem mehrgliedrigen Koppelmechanismus zur Verbindung eines Gestellpunktes mit ei nem Punkt eines Werkzeuges, der in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung bewegt wird.From DE 32 15 028 A1 a straight guide joint mechanism is known, with egg Nem multi-link coupling mechanism for connecting a frame point with egg a point of a tool that moves in a plane perpendicular to the axial direction becomes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ebenenparallelführungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Axiallast eine weiche Querbewegung in der Führungsebene bei möglichst geringen Querkräften erlaubt.The invention is therefore based on the object of a plane parallel guidance device of the type mentioned to create a soft transverse movement under axial load allowed in the management level with the lowest possible lateral forces.

Diese Aufgabe wird durch eine Ebenenparallelführungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. This task is accomplished by a plane parallel guiding device with the features of claim 1 solved.

Dadurch, daß zur Axialrichtung querbewegbare Glieder und/oder Gelenke des mehr gliedrigen Koppelmechanismus in Richtungen der Führungsebene durch federelasti sche Elemente gegen das Gestell abgestützt sind, ergeben sich bei Querbewegungen unter Axiallast stets minimale dynamische Querkräfte zusätzlich zu den definierten Federkräften der federelastischen Elemente.The fact that the axially directionally movable members and / or joints of the more link coupling mechanism in the direction of the management level by spring elastic cal elements are supported against the frame, result from transverse movements under axial load always minimal dynamic shear forces in addition to the defined ones Spring forces of the elastic elements.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Koppelme chanismus eine viergliedrige, geschlossene Gelenkkette auf, die sich im wesentlichen in Axialrichtung erstreckt, wobei in der Kette ein Glied durch ein Führungspunktlagere lement gebildet wird, und das gegenüberliegende Glied durch ein Koppeldreieck ge bildet wird. Derartige Gliederketten werden bisweilen auch als Roberts-Lenker be zeichnet.According to a further preferred embodiment of the invention, the Koppelme chanismus a four-link, closed articulated chain, which essentially extends in the axial direction, with a link in the chain being supported by a guide point element is formed, and the opposite link by a coupling triangle ge is forming. Link chains of this type are sometimes also used as Roberts links draws.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das freie Gelenk des Koppeldreiecks, d. h. das Gelenk, das nicht unmittelbar in die Kette eingegliedert ist, in Richtung des Führungspunktlagerelementes. Der Führungspunkt, der an dem Führungspunktlagere lement vorgesehen ist, ist derart zu den beiden Gelenken des Führungspunktlagere lementes angeordnet, daß der Punkt mit diesen beiden Gelenken ein Dreieck bildet, das dem gegenüberliegenden Koppeldreieck geometrisch ähnlich ist. Hierdurch wer den Bewegungen des freien Gelenkes maßstäblich auf den zu führenden Punkt ab gebildet, so daß Stützungen des freien Gelenkes auf das Bewegungsverhalten des zu führenden Punktes zurückwirken.According to an advantageous embodiment, the free joint of the coupling triangle has d. H. the joint, which is not directly integrated in the chain, towards the Guide point bearing element. The guide point, which is located at the guide point element is provided, is to the two joints of the guide point bearing lementes arranged that the point forms a triangle with these two joints, which is geometrically similar to the opposite coupling triangle. Hereby who the movements of the free joint to scale to the point to be guided formed so that supports of the free joint on the movement behavior of the leading point.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Axialkraft in das Kop peldreieck in Richtung einer Wirklinie eingeleitet, die den Mittelpunkt des Koppeldrei ecks sowie das freie Gelenk schneidet. Vorzugsweise befindet sich auch der zu füh rende Punkt auf dieser Wirklinie, wodurch sich sowohl bei Zug als auch bei Druckkräf ten an dem zu führenden Körper in Axialrichtung annähernd gleiche Querauslen kungskräfte ergeben.According to a further advantageous embodiment, an axial force is applied to the head triangle initiated in the direction of a line of action, which is the center of the coupling three corners as well as the free joint cuts. The lead is also preferably located rende Punkt on this line of action, whereby both with tension and with pressure force approximately equal transverse deflections on the body to be guided in the axial direction forces.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Un teransprüchen dargelegt.Further advantageous embodiments of the subject matter of the invention are in the Un claims set out.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The invention is described below with the aid of exemplary embodiments and associated ones Drawings explained in more detail. In these show:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Ebenen parallelführungsvorrichtung (schematisch), Fig. 1 is a side view of a first embodiment of a planes parallel guiding device (schematically)

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1 (schematisch), Fig. 2 is a plan view of FIG. 1 (schematic),

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ebenenparallelführungsvorrich tung der vorgenannten Art in Draufsicht (schematisch), und Fig. 3 shows another embodiment of a plane parallel guidance device of the aforementioned type in plan view (schematic), and

Fig. 4 eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels in räumlicher Darstel lung. Fig. 4 shows a modification of the first embodiment in spatial presen- tation.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele besitzen die in Fig. 1 dar gestellte, gleiche Seitenansicht. Fig. 1 und 2 zeigen die Ebenenparallelführungs vorrichtung jeweils in ihrer Mittellage, wohingegen Fig. 3 eine nach unten ausgelenkte Stellung zeigt. Alle Darstellungen sind schematische Darstellungen im Sinne kinema tischer "Ersatzschaltbilder" der tatsächlichen Vorrichtungen.The embodiments shown in FIGS. 2 and 3 have the same side view shown in FIG. 1. Fig. 1 and 2 show the plane parallel guide device in its central position, whereas Fig. 3 shows a downward deflected position. All representations are schematic representations in the sense of kinematic "equivalent circuit diagrams" of the actual devices.

Die Ebenenparallelführungsvorrichtung umfaßt prinzipiell ein im Detail nicht dargestell tes Gestell mit Gestellführungen 2 in einer gemeinsamen Axialrichtung. Die Haupt achse der auf einen Körper 3 aufzubringenden Zug- und/oder Druckkraft verläuft parallel zu der Axialrichtung.The plane parallel guide device basically comprises a frame, not shown in detail, with frame guides 2 in a common axial direction. The main axis of the tensile and / or compressive force to be applied to a body 3 runs parallel to the axial direction.

Weiterhin umfaßt die Ebenenparallelführungsvorrichtung einen Koppelmechanismus, der aus einer Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Gliedern besteht, um ei nen festen Gestellpunkt 1 mit dem zu führenden Punkt 3a zu koppeln. Die Führung des Punktes 3a erfolgt in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung oder auch in en ger Annäherung zu einer solchen Ebene. Die Bewegungsfreiheitsgrade in Vertikalrich tung (vgl. Fig. 1) und Horizontalrichtung (Fig. 2 und Fig. 3) sind durch die gepunkteten Linien und die an dem zu führenden Punkt 3a angreifenden Pfeile bildlich dargestellt. Furthermore, the plane parallel guide device comprises a coupling mechanism, which consists of a plurality of articulated members to couple egg NEN fixed frame point 1 with the point 3 a to be guided. The guide of the point 3 a is performed in a plane perpendicular to the axial direction or also in en ger approach to such a plane. The degrees of freedom in the vertical Rich tung (see. Fig. 1) and horizontal direction (Fig. 2 and Fig. 3) are shown by the dotted lines, and at the point leading to a 3 attacking arrows figuratively.

In den Fig. 1 und 2 ergeben sich aufgrund der Ausbildung des Koppelmechanismus für jede Raumrichtung zwei Freiheitsgrade für die Parallelführungsbewegung des Gliedes 4a, 4b, d. h. ein translatorischer wie ein rotatorischer Freiheitsgrad. In Fig. 3 ergibt sich in der Horizontalrichtung lediglich ein translatorischer Freiheitsgrad.In Figs. 1 and 2 4 are due to the formation of the coupling mechanism for each spatial direction of two degrees of freedom for parallel motion moving the member a, 4 b, ie, a translational like a rotational degree of freedom. In Fig. 3 there is only a translational degree of freedom in the horizontal direction.

Die in den beiden Ausführungsvarianten dargestellten Koppelmechanismen sind an den jeweils gestellseitigen Geradführungen 2 axial geführt. Überdies erfolgt eine Ab stützung von zwei jeweils zur Axialrichtung querbewegbaren Gliedern an Körperpunk ten und/oder Gelenken des Koppelmechanismus gegenüber dem Gestell senkrecht zur Axialführung über federelastische Elemente 13, 14, 15, 16, 23, 24, 25, 26.The coupling mechanisms shown in the two design variants are guided axially on the straight guide rails 2 in each case on the frame. In addition, there is support from two members which are each movable transversely to the axial direction at body points and / or joints of the coupling mechanism with respect to the frame perpendicular to the axial guide via spring-elastic elements 13 , 14 , 15 , 16 , 23 , 24 , 25 , 26 .

Die federelastischen Elemente sind derart abgestimmt, daß durch das Kräftegleich gewicht eine gleichsinnige Bewegung des gesamten Koppelmechanismus um den Drehpunkt 6 unterbunden wird.The resilient elements are matched in such a way that the equal weight movement prevents the entire coupling mechanism from moving about pivot point 6 .

Unter einer gleichsinnigen Bewegung wird hier ein Schwingen des gesamten, in sich unausgelenkten Mechanismus verstanden, das bei falscher Federabstimmung auftre ten kann.Under a movement in the same direction there is a swing of the whole, in itself Undeflected mechanism understood that occurs with incorrect spring tuning can.

Weiterhin kann zwischen dem Koppelmechanismus und dem festen Gestellpunkt 1 ein Linearantrieb 20, 21 angeordnet werden, um den Körper 3 bzw. den zu führenden Punkt 3a mit einer Axialkraft zu beaufschlagen bzw. axial zu positionieren. Als An triebsvorrichtung dient beispielsweise ein elektrischer oder ein hydraulischer Linear motor, der über eine Kopplungsstange 21 an den Koppelmechanismus in kraftüber tragender Weise angeschlossen ist. Durch eine Hubbewegung des Linearmotors 20 in Axialrichtung überlagert sich zur Querbewegung eine zur Zylinderbewegung gleichge richtete und gleich große Axialbewegung des zu führenden Punktes 3a achsparallel zu der Hubbewegung.May further between the coupling mechanism and the fixed frame point 1, a linear actuator 20, 21 arranged to the body 3 and to urge the leading point to a 3 with an axial force or to move axially. An drive device, for example, is an electric or a hydraulic linear motor, which is connected via a coupling rod 21 to the coupling mechanism in a force-transmitting manner. By a stroke movement of the linear motor 20 in the axial direction, a transverse movement is superimposed on the cylinder movement in the same direction and of the same size as the axial movement of the point 3 a to be guided axially parallel to the stroke movement.

Die Ebenenparallelführungsvorrichtung umfaßt in beiden Ausführungsbeispielen je weils zwei oder mehrere Parallelführungslenker, die parallel zueinander und sich im wesentlichen in der Axialrichtung erstreckend angeordnet sind. Diese Parallelfüh rungslenker sind jeweils als geschlossene Gelenkkette 4, 5, 7, 10, 6, 1, 17, 8 ausge bildet, wobei in der Kette ein Glied 4 als Führungspunktlagerelement dient. Dieses weist als freien Koppelpunkt den Führungspunkt 3a auf und ist über die Gelenke G₁ und G₂ jeweils mit den Gliedern 5 und 7 gelenkig verbunden ist. Dem Führungspunkt lagerelement 4 gegenüberliegend ist in der Kette ein Koppeldreieck 10a angeordnet, das, wie in Fig. 1 gezeigt, einen starren Körper bildet und über die Gelenke G₃ und G₄ mit den Gliedern 5 und 7 gelenkig verbunden ist. Sein freies Gelenk G₅ weist in Rich tung des Führungspunktlagerelements 4. Eine derartige Anordnung wird auch als Ro berts-Lenker bezeichnet; die Bahnkurve von G₅ ist somit eine angenäherte Gerade gegenüber Glied 4.In both exemplary embodiments, the plane parallel guide device comprises two or more parallel guide links each, which are arranged parallel to one another and extending essentially in the axial direction. These parallel leadership are each formed as a closed link chain 4 , 5 , 7 , 10 , 6 , 1 , 17 , 8 , with a link 4 serving as a guide point bearing element in the chain. This has as a free crosspoint the guidance point 3 a and is in each case hinged on the hinges G ₁ and G ₂ with the members 5 and 7. FIG. The guide point bearing element 4 opposite a coupling triangle 10 a is arranged in the chain, which, as shown in Fig. 1, forms a rigid body and is articulated via the joints G ₃ and G ₄ with the links 5 and 7 . Its free joint G ₅ points in the direction of the guide point bearing element 4 . Such an arrangement is also referred to as Ro berts handlebars; the trajectory of G ₅ is thus an approximate straight line compared to link 4 .

Das Glied 5 ist an seinem einen Ende mit dem Gelenk G₂ verbunden und mit seinem anderen Ende schwenkbar über ein in Axialrichtung bewegbares Schubgelenk 6 einer zentrischen Schubkurbel (Glieder 1, 6, 5, 10) in Axialrichtung bewegbar mit dem Ge stell gekoppelt, um so zusätzlich zur Schubkurbelfunktion eine Geradführung des Koppelmechanismus für eine eventuelle Axialverschiebbarkeit an dem Gestell zu er lauben. Es ist als durchgehend starres Koppelglied ausgebildet, das über ein mittiges Drehgelenk G₃ mit dem Koppeldreieck 10a verbunden ist. Ein mittleres Gelenk G₆ ist über eine Koppel 9a mit dem Gelenk G₅ des Koppeldreiecks 10a verbunden sowie über eine weitere Koppel 8 mit einem weiteren, an dem Gestell angebrachten Schub gelenk G₇ schwenkbar und in Axialrichtung bewegbar gekoppelt.The link 5 is connected at one end to the joint G ₂ and pivotally coupled at its other end via an axially movable thrust joint 6 of a central thrust crank (links 1 , 6 , 5 , 10 ) movable axially with the Ge to so in addition to the thrust crank function, it allows a straight guidance of the coupling mechanism for a possible axial displacement on the frame. It is designed as a continuously rigid coupling element which is connected to the coupling triangle 10 a via a central swivel joint G ₃ . A central joint G ₆ is connected via a coupling 9 a to the joint G _{5 of} the coupling triangle 10 a, and via a further coupling 8 to a further sliding joint G ₇ attached to the frame and pivotably coupled and movable in the axial direction.

Die Ebenenparallelführungsvorrichtung ist auch ohne Linearantrieb und Axialver schiebbarkeit anwendbar. Der Schieber 17 wird dann zum festen Gestellpunkt.The plane parallel guiding device can also be used without linear drive and Axialver slidability. The slide 17 then becomes a fixed frame point.

Das Führungspunktlagerelement 4a weist eine sich in Axialrichtung erstreckende Zug- Druck-Stange 4b auf, an deren freien Ende der Körper 3 mit dem zu führenden Punkt 3a liegt. Punkt 3a bildet mit den Gelenken G₁ und G₂ somit ein weiteres Koppeldreieck 10b, das dem Koppeldreieck 10a geometrisch ähnlich ist. Die Zug-Druck-Stange kann lösbar oder drehbar mit dem Führungspunktlagerelement 4a verbunden sein. Gleich falls kann auch der Körper 3 lösbar an der Zug-Druck-Stange 4b angebracht werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Ankopplungsmöglichkeiten des zu führenden Punktes 3a an dem Führungspunktlagerelement möglich. Beispielsweise kann die Zug-Druck-Stange 4b durch ein Stabwerk oder eine gleichwirkende Abstützanordnung mit der Gliederkette des Parallelführungslenkers gekoppelt werden.The guide point bearing element 4 a has an axially extending pull-push rod 4 b, at the free end of which the body 3 lies with the point 3 a to be guided. Point 3a forms with the joints G ₁ and G ₂ are thus a further coupling triangle 10 b that the coupling triangle 10 is a geometrically similar. The pull-push rod can be detachably or rotatably connected to the guide point bearing element 4 a. Likewise if the body 3 can be detachably attached to the push-pull rod 4 b. However, other connection options are possible to the leading point 3 a point on the guide bearing member. For example, the push-pull rod 4 b can be coupled to the link chain of the parallel guide link by a rod structure or a supporting arrangement having the same effect.

Sämtliche Elemente eines solchen Parallelführungslenkers sind der Seitenansicht darstellung in Fig. 1 zu entnehmen, wobei die Parallelführungsrichtung durch die an Punkt 3a angreifenden Pfeile angedeutet ist. Wie dieser Figur weiterhin zu entnehmen ist, sind die zu dem freien Gelenk G₅ führenden Schenkel des Koppeldreiecks 10a gleich lang ausgebildet.All of the elements of such a parallel guide link are the side view representation in Fig. 1 can be seen, wherein the parallel guide direction is a attacking arrows indicated by the at Point 3. As can also be seen from this figure, the legs of the coupling triangle 10 a leading to the free joint G ₅ are of the same length.

Eine Einleitung einer Axialkraft in das Koppeldreieck 10a, die durch einen Linearmotor 20 erzeugt wird bzw. durch eine Reaktionskraft des Führungspunktes entsteht, erfolgt über die Verbindungsstange 21 sowie über je eine Koppel 8 bzw. 8' in die mittleren Gelenke G₆ der Koppeldreiecke 10a. Überdies verläuft die Wirklinie in der Axialrich tung der Ebenenparallelführungsvorrichtung und schneidet in der dargestellten Aus führungsform auch den zu führenden Punkt 3a.An introduction of an axial force into the coupling triangle 10 a, which is generated by a linear motor 20 or is generated by a reaction force of the guide point, takes place via the connecting rod 21 and via a coupling 8 or 8 ′ in each of the central joints G _{6 of} the coupling triangles 10 a. In addition, the line of action runs in the axial direction of the plane parallel guiding device and also cuts point 3 a to be guided in the embodiment shown.

Der zu führende Punkt 3a bildet mit den Gelenken G₁ und G₂ des Führungspunktla gerelementes 4a in der in Fig. 1 gezeigten Darstellungsebene ein Dreieck 10b, das dem Koppeldreieck 10a geometrisch ähnlich ist, d. h. eine maßstäbliche Abbildung des letzteren ist. Dies hat zur Folge, daß Bewegungen des freien Gelenkes G₅ in der Dar stellungsebene maßstäblich auf den zu führenden Punkt 3a übertragen werden. Mit der oben beschriebenen Struktur des Koppelmechanismus ergeben sich in der Dar stellungsebene, d. h. in der Ebene der geometrisch ähnlichen Dreiecke, sowohl ein translatorischer Freiheitsgrad für das Glied 4 sowie auch ein rotatorischer Freiheits grad für das Glied 4. Der zu führende Punkt 3a hat nur einen translatorischen Frei heitsgrad (Geradführung), der aber auf zwei verschiedenen Wegen durch Überlage rung verwirklicht wird.The operated point 3a forms with the joints G ₁ and G ₂ of the Führungspunktla gerelementes 4 a b, which is a geometrically similar to the coupling triangle 10 in the embodiment shown in Fig. 1 display plane a triangle 10, that is an isometric illustration is of the latter. This has the consequence that movements of the free joint G position in the plane Dar scale are transferred to the ₅ leading to point 3 a. With the above described structure of the coupling mechanism resulting in the Dar provision plane, ie in the plane of the geometrically similar triangles, both a translational degree of freedom for the member 4 as well as a rotational degree of Freedom for the member. 4 The operated point 3 a has only a translational free standardized degree (straight-line), which, however different in two ways is realized by overlay tion.

Wie Fig. 1 weiterhin zu entnehmen ist, sind das Führungspunktlagerelement 4a sowie das freie Gelenk G₅ des Koppeldreiecks 10a über federelastische Elemente 13, 14 bzw. 15, 16 gegenüber dem Gestell abgestützt, wobei die federelastischen Elemente, z. B. Zylinderfedern, an den Gelenken G₁ und G₂ des Führungspunktlagerelementes 4a angreifen. Die gestellseitigen Enden der federelastischen Elemente 13, 14, 15, 16 sind zur Ermöglichung der Axialbewegung des Führungspunktes 3a gleitbewegbar an dem Gestell mittels Geradführungen 2 geführt. Die Federn sind dabei derart ausge legt, daß diese u. a. den Parallelführungslenker in der in Fig. 1 gezeigten Mittelstellung bezüglich der Axialrichtung halten. Die Abstützung erfolgt dabei quer zu der Axialrich tung im wesentlichen in Richtung der Führungsebene, d. h. in Fig. 1 in der durch die Pfeile an dem Punkt 3a angedeuteten Vertikalrichtung.As can also be seen in FIG. 1, the guide point bearing element 4 a and the free joint G _{5 of} the coupling triangle 10 a are supported with respect to the frame via spring-elastic elements 13 , 14 or 15 , 16 , the spring-elastic elements, e.g. B. cylinder springs, on the joints G ₁ and G _{2 of} the guide point bearing element 4 a. The ends of the spring-elastic elements 13 , 14 , 15 , 16 on the frame side are slidably guided on the frame by means of straight guides 2 to enable the axial movement of the guide point 3 a. The springs are laid out in such a way that they hold the parallel guide link in the central position shown in FIG. 1 with respect to the axial direction. The support is carried out transversely to the Axialrich tung substantially in the direction of the guide plane, ie in FIG. 1 by the arrows at the point 3a indicated vertical direction.

Fig. 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel mit zwei nebeneinander angeordneten Parallelführungslenkern der oben beschriebenen Art, die miteinander zur gemeinsa men Bewegung gekoppelt sind, wobei jeder der beiden Parallelführungslenker die in der Seitenansicht in Fig. 1 dargestellte Gestalt aufweist. Die beiden nebeneinander angeordneten Kettenanordnungen schließen beide jeweils das gleiche Führungspunkt lagerelement 4a über je zwei Gelenke G₁, G₂, G₁', G₂' ein. Überdies erfolgt bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine weitere Kopplung der beiden Parallelfüh rungslenker über die an dem freien Gelenk G₅, G₅, angelenkten Koppelglieder 9a, 9a' und 8, 8', die zu dem jeweiligen Schubgelenk G₇, G₇' führen. Die beiden mittleren Ge lenke G₆, G₆' sind durch ein zwischen diesen angeordnetes Koppelglied 9c miteinan der verbunden. Wie Fig. 1 entnommen werden kann, liegt das Gelenk G₆ auf der Höhe des Mittelpunktes des Koppeldreiecks 10a. Fig. 2 shows the first embodiment with two side-by-side parallel guide links of the type described above, which are coupled together for common movement, each of the two parallel guide links having the shape shown in the side view in Fig. 1. The two chain arrangements arranged next to each other each include the same guide point bearing element 4 a via two joints G ₁ , G ₂ , G ₁ ', G ₂ '. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 2, there is a further coupling of the two parallel guide arms via the coupling links 9 a, 9 a 'and 8 , 8 ' articulated on the free joint G ₅ , G ₅ , which lead to the respective thrust joint G ₇ 'G ₇ ' lead. The two middle Ge joints G ₆ , G ₆ 'are interconnected by a coupling member 9 c arranged between them. As can be seen in FIG. 1, the joint G ₆ lies at the level of the center point of the coupling triangle 10 a.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine weitere Kopp lung der Parallelführungslenker über ein weiteres Koppelglied 9b, das quer zur Axial richtung ein Kettengelenk G₄, G₃ des Koppeldreiecks 10a der einen Kette mit dem ent sprechenden Kettengelenk G₄', G₃' der anderen Kette verbindet. Durch diese Anord nung ergibt sich ein imaginäres Dreieck 10c mit dem Koppelglied 9b als Basislinie, dessen Spitze P in Richtung des Führungspunktlagerelementes 4a weist und das geometrisch ähnlich zu einem Dreieck 10d ist, das durch den zu führenden Punkt 3a sowie die Gelenke G₁ und G₁' des Führungspunktlagerelementes 4a in der Betrach tungsebene von Fig. 2 gebildet wird. Auch in der in Fig. 2 durch die an Punkt 3a angrei fenden Pfeile dargestellten Bewegungsrichtung erfolgt eine federelastische Abstüt zung der Gelenke G₅, G₅' des Kopplungsdreieckes sowie auch des Führungspunktla gerelementes 4a über Federn 23, 24 bzw. 25, 26 an dem Gestell, wobei die Abstützung im wesentlichen in einer Richtung quer zu der Axialrichtung erfolgt. Überdies sind, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, die federelastischen Elemente wie derum über Gleitführungen 2 in Richtung der Axialrichtung an dem Gestell geradge führt. Aus der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Ausgestaltung des Koppelmecha nismus ergeben sich in der Betrachtungsebene von Fig. 2 wieder zwei Bewegungsfrei heitsgrade für den zu führenden Punkt, nämlich ein translatorischer Freiheitsgrad so wie ein rotatorischer Freiheitsgrad in der Ebene des Dreiecks 10d.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, there is a further coupling of the parallel guide arm via a further coupling link 9 b, which transversely to the axial direction a chain link G ₄ , G _{3 of} the coupling triangle 10 a of a chain with the corresponding chain link G ₄ ', G ₃ ' of the other chain connects. This arrangement provides an imaginary triangle 10 c with the coupling element 9 b as a base line, the tip P of which points in the direction of the guide point bearing element 4 a and which is geometrically similar to a triangle 10 d, which is guided by the point 3 a and the point Joints G ₁ and G ₁ 'of the guide point bearing element 4 a in the viewing plane of FIG. 2 is formed. Also shown in Fig. 2 by the angrei fenden arrows at point 3 a direction of movement there is a resilient support of the joints G ₅ , G ₅ 'of the coupling triangle and also of the guide point bearing element 4 a via springs 23 , 24 and 25 , 26th on the frame, the support being essentially in a direction transverse to the axial direction. Moreover, as already described in connection with FIG. 1, the resilient elements, in turn, lead straight to the frame via slide guides 2 in the direction of the axial direction. From the configuration of the coupling mechanism described with reference to FIG. 2, there are again two degrees of freedom for the point to be guided in the viewing plane of FIG. 2, namely a translational degree of freedom as well as a rotational degree of freedom in the plane of the triangle 10 d.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei dem ähnliche Koppleldreiecke zu einer Pyramide 30 zusammengefaßt sind. In die Spitze der Pyramide erstreckt sich eine Öffnung, vorzugsweise in der Gestalt eines Hohlzylinders 31, in die sich das Glied 8 hineinerstreckt. Das Glied 8 ist über ein in der Pyramide 30 befindliches Ge lenk G₆ schwenkbar gelagert, wobei das eine Glied 8 ansonsten nicht in Kontakt mit der Pyramide 30 und gegenüber dieser frei bewegbar ist. Die Spitze der Pyramide, die den Spitzen der Koppeldreiecke 10a und 10c in den Fig. 1 bis 3 entspricht, ist wieder über federelastische Elemente in einer Ebene parallel zu der durch die Pfeile bei 3a angedeuteten Parallelführungsebene abgestützt. Die Abstützung erfolgt gegen ein feststehendes Teil, z. B. den Maschinenrahmen, an dem auch die Führung der Schubkurbel erfolgt. Fig. 4 shows an alternative embodiment, are summarized in the similar Koppleldreiecke a pyramid 30th An opening extends into the top of the pyramid, preferably in the form of a hollow cylinder 31 , into which the link 8 extends. The link 8 is pivotally mounted via a Ge in the pyramid 30 Ge G ₆ , the one link 8 is otherwise not in contact with the pyramid 30 and relative to this freely movable. The tip of the pyramid, which corresponds to the tips of the coupling triangles 10 a and 10 c in FIGS . 1 to 3, is again supported by spring-elastic elements in a plane parallel to the parallel guide plane indicated by the arrows at 3a. The support is against a stationary part, e.g. B. the machine frame on which the slide crank is also guided.

Das in Fig. 3 dargestellte, weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Fehlen der Koppeln 9b und 9c, wo durch sich in der Betrachtungsebene von Fig. 3 ein lediglich translatorischer Bewe gungsfreiheitsgrad einstellt. Überdies sind die Schubgelenkführungen der Koppeln 8 weiter auseinandergezogen und über eigene Koppelglieder 19 mit einem Zentralge lenk G₈ verbunden, an dem der Linearmotor 20 unmittelbar oder über eine Zug-Druck- Stange 21 angreift. Falls kein Antrieb erfolgen soll, wird das Zentralgelenk G₈ an dem Gestell angebracht.The further exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 2 by the absence of the coupling 9 b and 9 c, which in the viewing plane of FIG. 3 sets a degree of freedom of movement only in translation. In addition, the sliding joint guides of the coupling 8 are pulled apart and connected via their own coupling links 19 to a central joint G ₈ , on which the linear motor 20 engages directly or via a push-pull rod 21 . If no drive is to take place, the central joint G _{8 is} attached to the frame.

Sämtliche Glieder der oben beschriebenen Parallelführungslenker sind vorzugsweise als zug-druck-stabile Elemente ausgeführt, beispielsweise als Zug-Druck-Stangen. Vorzugsweise bei Kombination zweier oder mehrerer Parallelführungslenker zu einer Ebenenparallelführungsvorrichtung ist jedoch das Führungspunktlagerelement 4a zur mittigen Aufnahme der zu dem Führungspunkt 3a führenden Zug-Druck-Stange 4b als stabile Platte ausgeführt, die eine zentrale Aufnahme zur beispielsweise lösbaren und/oder drehbaren Ankopplung der Zug-Druck-Stange 4b an dieselbe aufweist. Auch das bzw. die Koppeldreiecke können als starrer räumlicher Körper ausgeführt werden.All links of the parallel guide links described above are preferably designed as tension-compression-stable elements, for example as tension-compression rods. Preferably when two or more parallel guide links are combined to form a plane parallel guide device, however, the guide point bearing element 4 a is designed as a stable plate for the central reception of the pull-push rod 4 b leading to the guide point 3 a, which has a central reception for, for example, releasable and / or rotatable coupling the train-push rod 4 b to the same. The coupling triangle (s) can also be designed as a rigid spatial body.

Zur Ermöglichung einer freien räumlichen Bewegung sämtlicher Gelenke bei der Ebe nenparallelführungsvorrichtung werden diese als Kugelgelenke ausgebildet, so daß jedes Gelenk, zumindest in einem gewissen Rahmen, Drehbewegungen in sämtlichen Raumachsen ermöglicht. Beispielsweise können hierfür Pendelrollenlager eingesetzt werden, wobei die Hauptachse der jeweiligen Pendelrollenlager der Drehachse mit dem jeweils größten Drehwinkel zugeordnet wird.To allow free spatial movement of all joints at the level nenparallelführungsvorrichtung these are designed as ball joints, so that every joint, at least to a certain extent, rotary movements in all Allows spatial axes. For example, spherical roller bearings can be used for this be, the main axis of the respective spherical roller bearing with the axis of rotation is assigned to the largest angle of rotation in each case.

Insgesamt ergibt sich mit den oben beschriebenen Ebenenparallelführungsvorrichtun gen insbesondere durch die für eine Ebenenführung notwendige Doppelanordnung bzw. Mehrfachanordnung eine hohe Zug-Druck-Steifigkeit senkrecht zu der Füh rungsebene, ohne daß sich die Auslenkungskräfte bei kleinen Bewegungsamplituden maßgeblich ändern.Overall, with the plane parallel guiding device described above conditions in particular due to the double arrangement necessary for a level guidance or multiple arrangement a high tension-rigidity perpendicular to the Füh level, without the deflection forces with small movement amplitudes change significantly.

Zur statisch bestimmten Abstützung eines Körpers sind bekanntlich drei Abstützungen erforderlich. Um einen Körper in einer Ebene zu führen, kann für jede einzelne der Abstützungen ein Ebenenparallelführungslenker, wie oben beschrieben, eingesetzt werden. Selbstverständlich können die beschriebenen Ebenenparallelführungslenker auch in geringerer Anzahl verwendet werden, beispielsweise zur singulären Führung eines Raumpunktes oder zur Stabilisierung einer Achse. Letzteres eignet sich beson ders bei solchen Anwendungen, die einer präzisen Axialführung bedürfen.As is known, there are three supports for statically determined support of a body required. In order to guide a body in a plane, the individual can Supports a plane parallel guide link, as described above become. Of course, the described plane parallel guide link can also be used in smaller numbers, for example for singular guidance a point in space or to stabilize an axis. The latter is particularly suitable this is the case for applications that require precise axial guidance.

Claims

1. plane parallel guidance device with
a frame with straight guides ( 2 ) in an axial direction,
a multi-unit coupling mechanism for connecting a Gestellpunk tes ( 1 ) with a point to be guided ( 3 a) of a body ( 3 ) which is designed such that the point ( 3 a) is guided in a plane perpendicular to the axial direction, wherein the coupling mechanism is arranged in the frame, characterized in that
limbs and / or joints of the Koppelme mechanism which can be moved transversely to the axial direction in the directions of the plane are supported against the frame by spring-elastic elements ( 13 , 14 , 15 , 16 , 23 , 24 , 25 , 26 ).

2. plane parallel guide device according to claim 1, characterized in that a guide point bearing element ( 4 a) is supported via at least one resilient element ( 13 , 14 , 23 , 24 ) against the frame.

3. plane parallel guide device according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling mechanism includes a four-link, closed Ge link chain ( 4 a, 5 , 7 , 10 a), which extends essentially in the axial direction, with one link in the chain the guide point bearing element ( 4 a) is formed and the opposite link is formed by a coupling triangle ( 10 a).

4. plane parallel guide device according to claim 3, characterized in that the free joint (G ₅ ) of the coupling triangle ( 10 a) in the direction of the guide point bearing element ( 4 a), and the point ( 3 a) on the guide point Lagerele element ( 4 a ) provided and arranged in such a way to the two joints (G ₁ , G ₂ ) of the same ( 4 a) that the point ( 3 a) with the joints (G ₁ , G ₂ ) forms a triangle ( 10 b) that the coupling triangle ( 10 a) is geometrically similar.

5. plane parallel guide device according to claim 4, characterized in that the coupling of the chain to the frame point ( 1 ) via a central joint (G ₆ , G _{6 '} ) of the coupling triangle ( 10 a).

6. plane parallel guide device according to claim 4 or 5, characterized in that the free joint (G ₅ , G ₅ ') is movable transversely to the axial direction and describes an approximate straight line by a Roberts handlebar function.

7. plane parallel guide device according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the free joint (G ₅ , G ₅ ') is supported transversely to the axial direction against the frame via at least one spring elastic element ( 15 , 16 ).

8. plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the resilient elements ( 13 , 14 , 15 , 16 , 23 , 24 , 25 , 26 ) are supported directly or indirectly on the frame in the axial direction gleitbe movable.

9. plane parallel guide device according to one of claims 3 to 8, characterized in that one of the joints (G ₃ , G ₄ ) of the coupling triangle ( 10 ) via a coupling member ( 5 ) is coupled to the frame, the coupling being pivotable via a Axial direction sliding sliding joint ( 6 ) takes place.

10. plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 4 to 9, characterized in that the central joints (G ₆ , G _{6 '} ) lie on a common axis and are rotatable relative to each other.

11. plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 3 to 10, characterized in that two chain arrangements are arranged ne next to each other and both the same guide point bearing element ( 4 a) via two joints (G ₁ , G ₂ , G ₁ ', G ₂ ' ) lock in.

12. Plane parallel guide device according to claim 11, characterized in that the two chain arrangements on each of the central joint (G ₆ , G _{6 '} ) engaging coupling links ( 8 , 8 ') and each formed as a rotary and thrust joint (G ₇ , G _{7 '} ) are interconnected.

13. plane parallel guide device according to claim 11 or 12, characterized in that the two chain arrangements via a rigid body ( 30 ) or a coupling link ( 9 b) are connected to one another, the joint transverse to the axial direction (G ₄ , G ₃ ) of the coupling triangle ( 10 a) connecting one chain to the corresponding link (G ₄ ', G ₃ ') of the other chain.

14. plane parallel guide device according to at least one of the preceding Claims 2 to 13, characterized in that the resilient elements are coordinated so that a movement of the same direction in the same direction chanism is prevented.

15. plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 4 to 14, characterized in that the legs of the coupling triangle ( 10 a) leading to the free joint (G ₅ ) are of equal length.

16. plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 4 to 15, characterized in that an axial force in the Kop peldreieck ( 10 a) is introduced in the direction of an effective line which intersects the center of the coupling triangle and the free joint (G ₅ ).

17. plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 1 to 16, characterized in that a linear drive ( 20 , 21 ) is arranged between the frame point ( 1 ) and the coupling mechanism.

18. Plane parallel guide device according to claim 17, characterized in that the linear drive ( 20 ) is coupled to a connecting member ( 19 ) which connects the coupling links ( 8 , 8 ') attached to the central joint (G ₆ ) to initiate a Axial force in the coupling mechanism.

19. Plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 3 to 18, characterized in that on the guide point Lagerele element ( 4 a) an axially extending tension-push rod ( 4 b) is attached, at the free end of the point to be guided ( 3 a) lies.

20. plane parallel guide device according to at least one of the preceding Claims 1 to 19, characterized in that joints of the coupling mechanism mus are designed as ball joints.

21. Plane parallel guide device according to at least one of the preceding claims 1 to 20, characterized in that the coupling mechanism on the straight guides ( 2 ) is guided axially.