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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1, d.h. ein Führungssystem zur Führung eines
entlang einer Linearachse bewegbaren Schlittens auf der Linearachse,
wobei das Führungssystem
eine um eine horizontale Achse drehbare Laufrolle und eine an der
Linearachse befestigte Laufbahn umfaßt, auf welcher die Laufrolle
bei der Bewegung des Schlittens entlang der Linearachse abrollt.
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Ein
solches Führungssystem
kommt beispielsweise in einer einen Portalroboter enthaltenden Anlage
zum Einsatz.
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Der
prinzipielle Aufbau einer einen Portalroboter enthaltenden Anlage
ist in 1 gezeigt. Zur Vermeidung von Mißverständnissen
sei darauf hingewiesen, daß die
Komponenten der in der 1 gezeigten Anlage nur stark
schematisiert dargestellt sind.
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Die
in der 1 gezeigte Anlage besteht aus einem Portalroboter 1 und
einem diesen tragenden Gestell 2. Das Gestell 2 ist
im betrachteten Beispiel durch in der 1 nicht
gezeigte Befestigungsmittel am Boden verankert. Das Gestell 2 enthält eine
durch eine horizontal angeordnete Trägerschiene 21 gebildete
Linearachse, an welcher der Portalroboter 1, genauer gesagt
ein Schlitten 11 desselben aufgehängt ist, und entlang welcher
der Schlitten 11 hin- und herbewegbar ist. Der Portalroboter 1 enthält außer dem an
der Trägerschiene 21 aufgehängten Schlitten 11 noch
eine Werkzeugeinheit 12 und einem den Schlitten und die
Werkzeugeinheit 12 miteinander verbindenden vertikalen
Masten 13. Die Werkzeugeinheit 12 enthält zumindest
das vom Portalroboter zu verwendende Werkzeug, beispielsweise einen
Greifer, ein Schweißgerät, einen Bohrer,
eine Vorrichtung zum Ausrichten von Teilen, oder ein beliebiges
anderes Werkzeug. Die Werkzeugeinheit 12 kann auch "nur" einen Werkzeughalter
enthalten, in welchen aufeinanderfolgend verschiedene Werkzeuge
eingesetzt werden können.
Ferner kann die Werkzeugeinheit diverse Antriebsvorrichtungen zum
Bewegen des Werkzeuges enthalten.
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Wie
vorstehend bereits angedeutet wurde, kann der Schlitten 11 (und
zusammen mit diesem auch der Mast 13 und die Werkzeugeinheit 12)
durch eine im Schlitten 11 untergebrachte Antriebsvorrichtung
entlang der Trägerschiene 21 hin-
und herbewegt werden. Die Bewegungsrichtung ist in der 1 durch
einen Doppelpfeil A gekennzeichnet. Darüber hinaus kann vorgesehen
werden, daß auch
der Mast 13 bewegbar ist. Genauer gesagt kann der Mast 13 (und
zusammen mit diesem auch die Werkzeugeinheit 12) durch
eine im Schlitten 11 untergebrachte weitere Antriebsvorrichtung
auf- und abbewegt werden. Die Bewegungsrichtung ist in der 1 durch einen
Doppelpfeil B gekennzeichnet.
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Damit
der Schlitten 11 mit der erforderlichen Genauigkeit entlang
der Trägerschiene 21 bewegt werden
kann, wird er durch ein spezielles Führungssystem geführt. Dieses
Führungssystem
ist in 2 veranschaulicht. Die 2 zeigt
einen Querschnitt durch die Trägerschiene 21 und
einen Teil des Schlittens 11 längs einer in der 1 eingezeichneten
Linie II-II.
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Das
Führungssystem
umfaßt
eine seitlich an der Trägerschiene 21 befestigte
und die Trägerschiene 21 nach
oben überragende
Führungsschiene 211, und
mehrere am Schlitten 11 befestigte Rollen, die während der
Bewegung des Schlittens 11 entlang der Trägerschiene 21 an
der Führungsschiene 211 abrollen.
Die besagten Rollen sind eine Laufrolle 111, eine erste
Seitenführungsrolle 112,
und eine zweite Seitenführungsrolle 113.
Die Laufrolle 111 ist eine um eine horizontale Achse drehbare
Rolle, die auf der Oberseite der Führungsschiene 211 aufliegt und
bei der Bewegung des Schlittens 11 auf dieser abrollt. Die
erste Seitenführungsrolle 112 ist
eine um eine vertikale Achse drehbare Rolle, die an der der Trägerschiene 21 zugewandten
Seitenfläche
der Führungsschiene 211 anliegt
und bei der Bewegung des Schlittens 11 auf der Führungsschiene 211 abrollt. Die
zweite Seitenführungsrolle 113 ist
eine um eine vertikale Achse drehbare Rolle, die an der von der Trägerschiene 21 abgewandten
Seitenfläche
der Führungsschiene 211 anliegt
und bei der Bewegung des Schlittens 11 auf dieser abrollt.
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Das
Hin- und Herbewegen des Schlittens entlang der Trägerschiene 21 erfolgt über einen
im Schlitten 11 untergebrachten Elektromotor. Der Elektromotor
treibt ein ebenfalls im Schlitten 11 vorgesehenes Zahnrad 114 an,
welches mit einer auf der Oberseite der Trägerschiene 21 montierten
Zahnstange 212 in Eingriff steht.
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Vorliegend
ist insbesondere das vorstehend bereits beschriebene Führungssystem
zur Führung des
Schlittens 11 an der Trägerschiene 21 von
Interesse. Die Herstellung, die Montage, und die Instandhaltung
dieses Führungssystems,
insbesondere die Herstellung, die Montage, und der Austausch der Führungsschiene 211 sind
mit einem sehr hohen technischen und zeitlichen Aufwand verbunden.
Die Führungsschiene 211 muß mehreren
Anforderungen genügen:
sie muß einerseits
mit sehr hoher Präzision hergestellt
werden, so daß sie
keine oder nur vernachlässigbar
geringe Unebenheiten aufweist, und muß andererseits sehr stabil
ausgeführt
und mit einer großen
Anzahl von Schrauben an der Trägerschiene 21 befestigt
werden, damit sie den auf sie wirkenden hohen Kräften ohne eine vorübergehende
oder dauerhafte Deformierung der Führungsschiene 211 standhalten
kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Führungssystem
gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich dieses mit geringerem
Aufwand herstellen, montieren und austauschen läßt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
in Schutzanspruch 1 beanspruchte Führungssystem gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Führungssystem zeichnet
sich dadurch aus, daß die
Laufbahn durch ein auf der Oberseite der Linearachse angeordnetes Metallband
gebildet wird. D.h., die bei herkömmlichen Führungssystemen vorgesehene
Führungsschiene,
die üblicherweise
durch eine mehrere Zentimeter hohe und mehrere Zentimeter breite
massive Metallschiene gebildet wird, wird durch ein sehr viel geringere
Abmessungen aufweisendes Metallband ersetzt.
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Eine
wie beansprucht beschaffene und montierte Laufbahn ist einfacher
und billiger herzustellen und läßt sich
darüber
hinaus mit erheblich geringerem Aufwand montieren und austauschen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der
folgenden Beschreibung und den Figuren entnehmbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Figuren näher
erläutert.
Es zeigen
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1 den
prinzipiellen Aufbau einer einen Portalroboter enthaltenden Anlage,
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2 einen
Querschnitt durch ein herkömmliches
Führungssystem
zur Führung
eines Portalroboters entlang einer Trägerschiene (Schnitt längs einer
in der 1 eingezeichneten Linie II-II), und
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3 einen
Querschnitt durch das hier vorgestellte Führungssystem zur Führung eines
Portalroboters entlang einer Trägerschiene.
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Das
im folgenden näher
beschriebene Führungssystem
ist im betrachteten Beispiel Bestandteil der in der 1 gezeigten
Anlage und dient wie das in der 2 gezeigte
herkömmliche
Führungssystem
zur Führung
eines Portalroboters, genauer gesagt des Schlittens 11 desselben
entlang der Trägerschiene 21.
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Es
dürfte
einleuchten und bedarf keiner näheren
Erläuterung,
daß die
Anlage, in welcher das im Folgenden beschriebene Führungssystem
zum Einsatz kommen kann, nicht auf die in der 1 gezeigte
Anlage beschränkt
ist. Sowohl der Portalroboter 1 als auch das Gestell 2 können einen
beliebigen anderen Aufbau aufweisen. Das Gestell 2 könnte auch
auf Schienen stehen und auf diesen hin- und hergefahren werden.
Es ist nicht einmal erforderlich, daß die Trägerschiene 21 Bestandteil
des Gestells 2 ist; die Trägerschiene 21 könnte auch
an einer Mauer befestigt sein. Das beschriebene Führungssystem
ist zur Führung
eines beliebigen Portalroboters an einer beliebigen Trägerschiene
geeignet.
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Das
hier vorgestellte Führungssystem
ist in 3 veranschaulicht. Die 3 zeigt
einen der 2 entsprechenden Querschnitt
durch die Trägerschiene
und einen Teil des Schlittens. Dabei sind die Trägerschiene mit dem Bezugszeichen 41,
und der Schlitten mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet,
wobei die Trägerschiene 41 und
der Schlitten 31 abgesehen von den im Folgenden beschriebenen
Besonderheiten im Wesentlichen der Trägerschiene 21 und dem
Schlitten 11 der in der 2 gezeigten
Anordnung entsprechen.
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Anders
als bei der Trägerschiene 21 der
in der 2 gezeigten herkömmlichen Anordnung ist an der
Trägerschiene 41 der
hier vorgestellten Anordnung keine Führungsschiene 211 montiert.
Statt dessen ist auf der Oberseite der Trägerschiene 41 ein
vollflächig
auf der Trägerschiene 41 aufliegendes Führungsband 411 angeordnet.
Das Führungsband 411 erstreckt
sich im wesentlichen über
die gesamte Länge
der Trägerschiene 41.
Es weist eine Dicke von nur wenigen Millimetern, beispielsweise
1 bis 3 mm, im betrachteten Beispiel 2 mm, und eine Breite von einigen
Zentimetern, beispielsweise 5 bis 10 cm, im betrachteten Beispiel
6 cm auf. Das Führungsband 411 besteht
im betrachteten Beispiel aus Stahl, könnte prinzipiell aber auch
aus einem beliebigen anderen metallischen oder nichtmetallischen
Material bestehen. Die Oberseite des Führungsbandes 411 dient als
Lauffläche
für eine
im Schlitten 31 vorgesehene, später noch genauer beschriebene
Laufrolle 311.
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Parallel
zum Führungsband 411 ist
auf der Oberseite der Trägerschiene 41 eine
Zahnstange 412 montiert. Die Verbindung zwischen Zahnstange 412 und
Trägerschiene 41 erfolgt
im betrachteten Beispiel durch ein Festschrauben der Zahnstange 412 an
der Trägerschiene 41,
könnte
aber auch auf beliebige andere Art und Weise erfolgen. Die Zahnstange 412 ist
so ausgebildet und montiert, daß der der
Zahnstange 412 zugewandte Randabschnitt des Führungsbandes 411 zwischen
dem dem Führungsband 411 zugewandten
Randabschnitt der Zahnstange 412 und der Trägerschiene 41 zu
liegen kommt; der der Zahnstange 412 zugewandte Randabschnitt des
Führungsbandes 411 wird
zwischen der Zahnstange 412 und der Trägerschiene 41 eingeklemmt und
dadurch an der Trägerschiene 41 fixiert.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite des Führungsbandes 411 ist
auf der Oberseite der Trägerschiene 41 eine
Klemmleiste 413 montiert. Die Verbindung zwischen Klemmleiste 413 und
Trägerschiene 41 erfolgt
im betrachteten Beispiel durch ein Festschrauben der Klemmleiste
an der Trägerschiene 41, könnte aber
auch auf beliebige andere Art und Weise erfolgen. Die Klemmleiste 413 ist
so ausgebildet und montiert, daß der
der Klemmleiste 413 zugewandte Randabschnitt des Führungsbandes 411 zwischen dem
dem Führungsband 411 zugewandten Randabschnitt
der Klemmleiste 413 und der Trägerschiene 41 zu liegen
kommt; der der Klemmleiste 413 zugewandte Randabschnitt
des Führungsbandes 411 wird
zwischen der Klemmleiste 413 und der Trägerschiene 41 eingeklemmt
und dadurch an der Trägerschiene 41 fixiert.
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Das
Führungsband 411 wird
folglich durch ein Einklemmen der einander gegenüberliegenden Randabschnitte
der Längsseiten
des Führungsbandes 411 zwischen
der Zahnstange 412 und der Trägerschiene 41 bzw.
zwischen der Klemmleiste 413 und der Trägerschiene 41 an der
Trägerschiene 41 fixiert.
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Der
Schlitten 31 enthält
außer
der vorstehend bereits erwähnten
Laufrolle 311, unter anderem noch eine erste Seitenführungsrolle 312,
und eine zweite Seitenführungsrolle 313,
welche funktionsmäßig der
Laufrolle 111, der ersten Seitenführungsrolle 112, und
der zweiten Seitenführungsrolle 113 der
in der 2 gezeigten herkömmlichen Anordnung entsprechen,
aber anders angeordnet sind. Die Laufrolle 311 ist eine
um eine horizontale Achse drehbare Rolle, die auf der Oberseite
des Führungsbandes 411 aufliegt
und bei der Bewegung des Schlittens 31 auf dem Führungsband
abrollt. Die erste Seitenführungsrolle 312 ist
eine um eine vertikale Achse drehbare Rolle, die an der vom Führungsband 411 abgewandten
Seitenfläche
der Zahnstange 412 anliegt und bei der Bewegung des Schlittens 31 auf
dieser abrollt. Die zweite Seitenführungsrolle 313 ist
eine um eine vertikale Achse drehbare Rolle, die an der dem Führungsband 411 zugewandten
Seitenfläche
der Zahnstange 412 anliegt und bei der Bewegung des Schlittens 31 auf
dieser abrollt.
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Das
Hin- und Herbewegen des Schlittens 31 entlang der Trägerschiene 41 erfolgt über einen
im Schlitten 31 untergebrachten Elektromotor. Der Elektromotor
treibt ein ebenfalls im Schlitten 31 vorgesehenes, in der 3 nicht
gezeigtes Zahnrad an, welches dem Zahnrad 114 der in der 2 gezeigten herkömmlichen
Anordnung entspricht und mit der Oberseite der Zahnstange 412 in
Eingriff steht.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann der Portalroboter,
genauer gesagt der Schlitten 31 desselben durch das hier
vorgestellte Führungssystem
genau so gut und sicher an der Trägerschiene 41 geführt werden
wie es bei dem in der 2 gezeigten herkömmlichen
Führungssystem
der Fall ist. Allerdings ist das hier vorgestellte Führungssystem
einfacher herstellbar und montierbar als das herkömmliche
Führungssystem,
und zudem erheblich billiger in der Anschaffung. Anstelle der beim
herkömmlichen
Führungssystem
seitlich an der Trägerschiene 21 angeordneten
massiven Führungsschiene 211 kommt
bei dem hier vorgestellten Führungssystem
ein auf der Oberseite der Trägerschiene
angeordnetes und erheblich geringere Abmessungen aufweisendes Führungsband
zum Einsatz.
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Es
dürfte
einleuchten und bedarf keiner näheren
Erläuterung,
daß das
vorstehend beschriebene Führungssystem
nicht nur zur Führung
eines Portalroboters, genauer gesagt des Schlittens 31 desselben
entlang einer Trägerschiene
verwendbar ist. Der Schlitten 31 kann statt eines Portalroboters
auch eine beliebige andere Vorrichtung tragen. Darüber hinaus kann
das hier vorgestellte Führungssystem
auch zum Einsatz kommen, wenn die Trägerschiene 21 nicht
horizontal, also gegenüber
der Horizontalen geneigt oder sogar vertikal angeordnet ist. Das
hier vorgestellte Führungssystem
kann also zur Führung
eines eine beliebige Vorrichtung tragenden Schlittens auf einer
beliebig ausgerichteten und montierten Linearachse verwendet werden.
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- 1
- Portalroboter
- 2
- Gestell
- 11
- Schlitten
- 12
- Werkzeugeinheit
- 13
- Mast
- 21
- Trägerschiene
- 31
- Schlitten
- 41
- Trägerschiene
- 111
- Laufrolle
- 112
- erste
Seitenführungsrolle
- 113
- zweite
Seitenführungsrolle
- 114
- Zahnrad
- 211
- Führungsschiene
- 212
- Zahnstange
- 311
- Laufrolle
- 312
- erste
Seitenführungsrolle
- 313
- zweite
Seitenführungsrolle
- 411
- Führungsband
- 412
- Zahnstange
- 413
- Klemmleiste