DE2441521A1

DE2441521A1 - Positioniervorrichtung

Info

Publication number: DE2441521A1
Application number: DE2441521A
Authority: DE
Inventors: Kent Ingemar Karlsson; Bengt Arvid Westerlund
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1975-03-06
Also published as: SE382935B; SE7311872L; GB1457672A; US3989130A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing.W,Beyer 2441521

Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jοchem

Prankfurt/Main Staufenstrasse

Atlas Copco

Aktiebolag

Nacka/Schweden

Positioniervorri'chtung

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Hauptteil, die zueinander mittels eines Motors linear verschieblich und in vorbestimmten Relativstellungen arretierbar sind.

Derartige Positioniervorrichtungen sind beispielsweise für die Automatisierung verschiedenster Bearbeitungsvorgänge wie dem Bohren von Löchern in ein Werkstück und-das Gewindeschneiden in diese Löcher äusserst erwünscht. Gewöhnlich muß das Werkstück zunächst eingespannt und dann in verschiedene Stellungen gebracht und dabei möglicherweise auch gedreht werden. Vorzugsweise kann das Spannen und Instellungbringen pneumatisch ausgeführt werden, und alle Vorgänge können durch einen bekannten pneumatischen Lochstreifenleser (US-PS 3 745 311) gesteuert werden. Wichtig ist, daß das ,Positionieren schnell und sehr genau vonstatten geht und es möglich ist, Stellungen im voraus zu bestimmens, die sehr dicht beieinander liegen. -- .

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positioniervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den vorerwähnten Anforderungen Rechnung trägt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadruch gelöst, daß an dem ersten Hauptteil sich in Verschieberichtung erstreckende erste und zweite Führungsmittel angeordnet sind und daß eine längs dem ersten Führungsmittel verschiebliche und in verschiedenen Stellungen daran festlegbare erste Anschlageinrichtung und eine längs dem zweiten Führungsmittel verschiebliche und in verschiedenen Stellungen daran festlegbare zweite Anschlageinrichtung mit Anschlaggliedern vorgesehen sind, die aus wirkungslosen Stellungen, in denen sie die freie Relativbewegung zwischen den HaUptteilen gestatten, getrennt in Eingriffsstellungen mit Anschlagmitteln am zweiten Hauptteil zur Begrenzung der Relativbewegung zwischen den Hauptteilen in einer Richtung aktivierbar sind, und daß der Motor ein Druckmittelmotor ist, der eine Linearbewegung zwischen den Hauptteilen bewirkt, bis er stehenbleibt, wenn ein aktiviertes Anschlagglied der Anschlageinrichtungen mit dem Anschlagmittel am zweiten Hauptteil in Eingriff gelangt, um eine ausgewählte Relativstellung zwischen den Hauptteilen zu bestimmen.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es geigen %

e 1 teilweise weggebrochen eine Positionier vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig* 2 und 3 Querschnitte nach den Linien 2-2 bzw. 3-3 in Fig. 1,

Fig..4 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einigen

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Einzelteilen in einer anderen Relativstellung,

Fig. 5 in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch eine Einzelheit aus Fig. 1,

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine weitere Einzelheit aus Fig. 1 und

Fig. 7 in schematischer Darstellung eine alternative Ausführungsform zu der in Fig. 5 gezeigten Einzelheit.

Die in der Zeichnung dargestellte Positioniervorrichtung besteht aus einem feststehenden Teil, der an einem nicht gezeigten Rahmen angebracht und in seiner Gesamtheit mit 11 bezeichnet ist, und einem beweglichen Teil, der in seiner Gesamtheit mit 12 bezeichnet ist. Der bewegliche Teil 12 besteht aus einem Arm in Form eines Kastenträgers 13 mit rechteckigem Querschnitt, der in einem stationären Lagergehäuse 14 mittels Wälzlagern 15 so geführt und gelagert ist, daß er axial bewegt werden kann. Die Wälzlager 15 sind in ihren Einzelheiten nicht gezeigt. Mittels eines mit einer Zahnstange 18 am Kastenträger 13 kämmenden Zahnrades 17 vermag ein Druckluftmotor 16 der Flügelzellenbauart den Kastenträger axial in beiden Richtungen zu verschieben. Das rechte Ende des Kastenträgers 13 ist nicht dargestellt, und es lässt sich verstehen, daß ein zu positionierendes Werkstück an dem nicht gezeigten Ende des Arms befestigt wird, und zwar entweder unmittelbar, wenn nur ein lineares Positionieren gewünscht wird, oder mittelbar über eine quergerichtete Positioniervorrichtung, die von dem Arm für den Fall getragen ist, daß ein orthogonales Positionieren gewünscht wird. Alternativ kann der Teil 11, der als stationärer Teil bezeichnet wird, natürlich auch von einer quergerichteten linearen Posiloniervorrichtung derselben Art wie der gezeigten getragen sein. Oft ergänzt eine Möglichkeit von Drehbewegungen das orthogonale

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Positionieren.

Der feststehende Teil 11 hat ein Teil, welches aus vier Stangen 19 "besteht, die drei parallele Führungsbahnen für sieben identische Anschlageinrichtungen 2o - 26 bilden. Diese Anschlageinrichtungen sind in beliebigen Axialstellungen längs und zwischen den Stangen 19 mithilfe von Schrauben 27 und Klemmstücken 28 festlegbar, wie am besten aus Pig. 5 hervorgeh+, worin eine Anschlageinrichtung im größeren Maßstab gegenüber den anderen Figuren gezeigt ist. Ein Gehäuse 3o der Anschlageinrichtung bildet einen Zylinder für einen Kolben 31, der bei Zufuhr von Druckluft zu einer Druckkammer 29 über einen Schlauch und einen Schlauchanschluß 33 nach aufwärts in eine Endstellung gedrückt wird, die von zwei Ringflächen 34 und 35 definiert ist, welche gegeneinander in Anlage gelangen.

Eine Rückstellfeder 36 hält normalerweise den Kolben 31 in seiner in Pig. 5 gezeigten wirkungslosen Stellung. Der Kolben 31 hat eine Kolbenstange 37, und das andere Ende der Kolbenstange bildet einen Kopf 38, der ein Anschlagelement ist und eine flache Ansehlagfläche 39 und eine querverlaufende Ausnehmung 4o trägt. In der flachen Anschlagfläche 39 befindet sich ein Loch 41 mit einer Dichtungsbuchse 42 und einem Schlauchanschluß 43. Dieser Schlauchanschluß 43 wird mit Druckluft über einen Signalschiauch 44 versorgt, welchem Druckluft mit sehr niedrigem Druck durch eine nicht gezeigte Drosselbohrung zugeführt wird. Wenn das Loch 41 abgeschlossen ist, wie es weiter unten beschrieben wird, wird der Druck im Signalschlauch 44 ansteigen und anzeigen, daß die gewünschte Stellung erreicht ist. Die Kolbenstange 37 wird von einem Pührung8stift 45 geführt, der in einer Axialnut 46 gleitet, welche ein Verdrehen der Kolbenstange um einen kleinen Winkel von einem oder einigen Graden gestattet.

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Am Aussenende des Kastenträgers 13 befindet sich ein Kopfstück oder Rahmen 47 mit zwei festen Anschlagflächen 48, 49· Wenn irgendeine der Anschlageinrichtungen 2o, 21, 22, die sich links von der Anschlagfläche befinden, in ihre Wirkxmgssteilung gebracht wird, d.h. in die ausgefahrene Stellung, welche für die Anschlageinrichtung 2o in Pig. I gezeigt ist, wird die Anschlagfläche 39 (siehe Fig. 4) der Anschlageinrichtung in Anlage gegen einen entsprechenden Bereich der Anschlagfläche ?8 gelangen, die somit den Anschlageinrichtungen 2o, 21, 22 gemein ist, welche von den parallelen Führungsbahnen getragen werden. In gleicher Weise ist die Anschlagfläche 49 gemeinsam für die Anschlageinrichtungen 23, 24, 25, 26 an deren rechter Seite. Die Anschlageinrichtung 23 ist in Wirkungsstellung gezeigt, d.h. mit ihrer Kolbenstange 37 ausgefahren, und mit ihrer Anschlagfläche 39 in Stellung zur Anlage gegen die Anschlagfläche 49·

Zwei Bügel 5o, 51 sind in dem Kopfteil oder Rahmen 47 am äusseren Ende des Kastenträgers 13 schwenkbar um zwei Querachsen 68, 69 aufgehängt. Zwischen dem Bügel 51 und einem am Bügel 5o befestigten Arm 52 ist ein Stoßdämpfer 53 schwenkbar angekuppelt. Der Stoßdämpfer 53 ist schematisch in Fig. 6 gezeigt und enthält eine Druckfeder 54, eine Einwegdrossel 55 und einen Ölvorratsbehälter 56. Die Einwegdrossel 55 besteht aus einem Rückschlagventil 57 und zwei einstellbaren Drosselbohrungen 58, 59· Mittels der Feder 54 spannt der Stoßdämpfer 53 die Bügel 5o, 51 nach auswärts in ihre mechanisch bestimmten Endstellungen gegen den Rahmen gemäß der Darstellung in Fig. 1 vor. Wenn der Arm 13 sich nach rechts in Fig. 1 bewegt, wird eine Querplatte 6o am Bügel 51 gegen die Ausnehmung 4o in der in Wirkungsstellung befindlichen Anschlageinrichtung'-43 anfahren, d.h. der Anschlageinrichtung, der Kopf 38 ausgefahren ist. Als Folge davon verschwenkt der Bügel 51 nach einwärts gegen den Bügel 5o, und der Stoßdämpfer

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wird zusammengedrückt. Die Dämpfungskraft wird durch die einstellbare Drosselbohrung 59 in der Einwegdrossel 55 kontrolliert. Die Anschlagstellung wird durch Berührung zwischen der flachen Anschlagfläche 39 der Anschlageinrichtung 23 und einem entsprechenden Teil der flachen Anschlagfläche 4-9 am Kopfteil oder Rahmen 47 gemäß der Darstellung in Fig. 4 bestimmt und veranlasst den Druckluftmotor 16 bei seinem vollen Drehmoment stehenzubleiben. Mithilfe der Aussparung 4o im Anschlagkopf 38 wird dieser in seiner ausgefahrenen.Stellung auch dann gehalten, wenn die Druckkammer 29 der Anschlageinrichtung 23 (Fig. 5) entlüftet wird. Der Anschlagkopf 38 ist, wie oben bereits in Verbindung mit Fig. 5 erläutert wurde, begrenzt drehbar, so daß die flachen Anschlagflächen 39 und 49 immer flächige Berührung bekommen werden und die Dichtungsbuchse 42 an dem Anschlagkopf immer gegen die Anschlagfläche 49 dichten wird. Somit haben die Anschlagköpfe 38 drei Funktionen, nämlich

a) Anschläge für die entsprechenden Dämpfungsbügel 5ο und 51 zu bilden,

b) die Anschlagstellungen des Arms 3o mittels ihrer flachen Oberflächen 39 zu definieren, die mit entsprechenden Teilen der Anschlagflächen 48 bzw. 49 zusammenwirken, und

c) die erreichten Stellungen mittels der Dichtungsbuchsen 48 und deren Ventilwirkung anzuzeigen.

Die drei Anschlageinrichtungen 23, 24, 25 können so eingestellt werden, daß die Anschlagstellungen definieren, welche so dicht beieinander liegen, wie dies die Toleranzen gestatten, da diese drei Anschlageinrichtungen vollständig unabhängig voneinander verschieblich sind und in Wirkungssteilung gebracht werden können. Eine Vielzahl

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von Anschlageinrichtungen, die in dieselbe Richtung weisen, kann längs derselben Führungsbahn verschieblich sein, wie durch die Anschlageinrichtungen 23 und 26 im Beispiel verdeutlicht wurde.

Die drei Anschlageinrichtungen 2o, 21 und 22 an der linken Seite des Kopfteils oder Rahmens 47 wirken in derselben Weise zusammen mit der Anschlagfläche 48 und dem Bügel 5o, um die Anschlagstellung des Arms 12 zu definieren, wenn letzterer nach links in Pig. I bewegt wird. Damit erübrigt sich eine Beschreibung hiervon im einzelnen. Da der Stoßdämpfer 23 zwischen den Bügeln 5o, 51 angekuppelt ist und der Bügel 5o eine Querplatte 61 besitzt, welche der Querplatte 6o des Bügels 51 entspricht, wird der Stoßdämpfer 53 den Bügel 5o in derselben Weise dämpfen, wie er den Bügel 51 dämpft. Die Drosselbohrung 58 in der Einwegdrossel 55 wirkt sich dahingehend aus, daß die Feder 54 beispielsweise o,2 Sek. benötigt, um die Bügel 5o, 51 aus ihrer gegeneinander gedrückten Stellung wieder auseinander "zu bringen. Während einer kurzen Bewegung des Arms 13,. beispielsweise von der durch die Anschlageinrichtung 2o begründenden Stellung in die von der Anschlageinrichtung 23 begründenden Stellung in den Stellungen, welche die Anschlageinrichtungen in Fig. 1 eingenommen haben, wird die Feder 54 keine Zeit haben, um die Bügel 5o, 51 in ihre Ruhestellungen auseinanderzubringen, in denen sie in Fig. 1 gezeigt sind, und als Folge hiervon wird die Dämpfungsstrecke kürzer als normal sein. Dies ist vorteilhaft, weil in diesem Fall der Arm 13 nicht seine Normalgeschwindigkeit erreichen wird. Da der Stoßdämpfer 23 allen Anschlageinrichtungen 2o - 26 in beiden Richtungen gemeinsam ist, werden die Dämpfungsstrecke und dadurch die Dämpfungszeit sich zusammen mit der Bewegungsgeschwindigkeit ändern. Wenn stattdessen auch nach kurzen Bewegungen des Arms und in Verbindung damit niedrigen Geschwind:! gkej ten

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eine vollständige Dämpfungsstrecke vorhanden wäre, würde die Dampfungszeit langer als normal nach kurzer Verschiebung sein.

Eine alternative Ausführungsform einer Anschlageinrichtung ist in Pig. 7 gezeigt. Anstelle des Ausfahrens mittels eines Kolbens ist der Anschlagkopf 38 schwenkbar befestigt und kann mittels eines doppelt wirkenden KraftZylinders 62 hoch- und niedergeschwenkt werden, der an das Gelenk zwischen zwei Hebeln 63, 64 zur Schaffung einer Kniehebelwirkung angekuppelt ist. Pig. 7 ist nur eine schematische Darstellung, und die drei Befestigungsglieder 65, 66, 67 sind Teil des Gehäuses der Anschlageinrichtung, das längs zweier der Stangen 9o in der gleichen Weise verschieblieh ist, wie dies in Verbindung mit der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurde. Ein Vorteil der Ausführungsform nach Pig. 7 besteht darin, daß der Anschlagkopf 38 aus seiner Wirkungsstellung in seine wirkungslose Stellung verschwenkt werden kann, d.h. nach unten verschwenkt werden kann, während der Druckluftmotor 16 sein Ausgangsdrehmoment beibehält.

Ansprüche

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Claims

Pat entansprüche

ΓΐJ Positioniervorrichtung mit einem ersten- und einem zweiten Hauptteil, die zueinander mittels eines Motors linear verschieblich und in vorbestimmten Relativstellungen arretierbar sind, d a du r c h gekennz e i chnet, daß an dem ersten Hauptteil (11) sich in Verschieberichtung erstreckende erste und zweite Führungsmittel (19) angeordnet sind und daß eine längs dem ersten Führungsmittel verschiebliche und in verschiedenen Stellungen daran festlegbare erste Anschlageinrichtung (2o) und eine längs dem zweiten Führungsmittel verschiebliche und in.verschiedenen Stellungen daran festlegbare zweite Anschlageinrichtung (21) mit Anschlaggliedern (38) vorgesehen sind, die aus wirkungslosen Stellungen, in denen sie die freie Relativbewegung zwischen den Kauptteilen (11,12) gestatten, getrennt in Eingriffsstellungen mit Anschlagmitteln (48) am zweiten Hauptteil (12) zur Begrenzung der Relativbewegung zwischen den Hauptteilen in einer Richtung aktivierbar sind, und daß der Motor ein Druckmittelmotor (16) ist, der eine Linearbewegung zwischen den Hauptteilen (11,12) bewirkt, bis er stehenbleibt, wenn ein aktiviertes Anschlagglied (38) der Anschlageinrichtungen (2o,21) mit dem Anschlagmittel (4-8) am zweiten Hauptteil (12) in Eingriff gelangt, um eine ausgewählte Relativst ellung zwischen den Hauptteilen zu bestimmen'.

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2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an dem zweiten Hauptteil (12) angebrachte und der ersten und der zweiten Anschlage in richtung (2o bzw. 21) am ersten Hauptteil (11) gemeinaame Dämpfungsvorrichtung (5o - 61),
3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagglieder (38) flache Oberflächen (39) zur Anlage gegen flache Gegenflächen (4-8) aufweisen, welche die Anschlagmittel an dem zweiten Hauptteil (12) bilden.
4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den flachen Oberflächen (39) der Anschlagglieder (38) Signalleitungen (41, 44) münden, die von den flachen Gegenflächen (48) am zweiten Hauptteil (12) verschließbar sind.
5. Positiniervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagglieder (38) zur selbsttätigen Einstellung in flächiger Berührung mit den flachen Gegenflächen (48) des zweiten Hauptteils (12) begrenzt winkelbeweglich sind.
6. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte längs dem ersten Führungsmittel verschiebliche Anschlageinrichtung (23, 26) und eine vierte längs dem zweiten Führungsmittel verschiebliche Anschlageinrichtung (24) mit Anschlaggliedern (38) vorgesehen sind, welche aus wirkungslosen Stellungen, in denen sie eine freie Relativbewegung zwischen den Hauptteilen (11,12) gestatten, getrennt in Eingriffsstellungen gegenüber einem zweiten Anschlagmittel (49) am zweiten Haupt-

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teil (12) zur Begrenzung der Relativbewegung zwischen den Hauptteilen entgegengesetzt zur ersten Richtung aktivierbar sind, daß an dem zweiten Hauptteil (12) ein gegen die erste und die zweite Anschlageinrichtung (2o bzw. 21) anfahrbares erstes Dämpfungselement (61) und ein gegen die dritte und die. vierte Anschlageinrichtung (23, 26 bzw. 24) anfahrbares zweites Dämpfungsei enent (6o) beweglich angebracht sind, die gegen mechanische Endanschläge für den Eingriff mit.den zugehörigen. Anschlageinrichtungen (21, 22 bzw. 23, 26, 24) in deren Aktivstellungen vorgespannt sind, und daß die beiden Dämpfungselemente (61, 6o) durch einen doppelt wirkenden Stoßdämpfer (53) miteinander gekoppelt sind.
7. Positioniervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dämpfungselemente (6o, 61) Bügel (5o, 51) enthalten, welche um quer zur Verschieberichtung der Hauptteile (11, 12) verlaufende Achsen verschwenkbar sind.

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