DE2619347C3

DE2619347C3 - Antriebseinrichtung für ein an einer Geradführung angeordnetes, längs dieser Geradführung zu bewegendes Bauteil

Info

Publication number: DE2619347C3
Application number: DE19762619347
Authority: DE
Inventors: Alfons Dr.-Ing. 8901 Neusaess Braun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2619347A1; DE2619347B2

Description

von dem erstgenannten Verankerungspunkt () gelegenen Verankerungspunkt angelenkt ist, worin a die Hebellänge und /den Abstand zwischen dem Anlenkpunkt der Antriebseinheit an dem betreffenden Hebel und dem Kniegelenk bedeutet.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses V-f zwischen der Antriebsbewegung der Antriebseinheit und der Bewegung des genannten Bauteils die Abstände eund /"einstellbar veränderlich sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hebel die Gestalt eines Gelenkplattenzweischlags (24) mit Gelenkplatten gleicher Länge und mit zueinander parallelen Gelenkachsen haben und daß das zu bewegende Bauteil (15) mit einem die Verankerungspunkte (Vi, V₂) einhaltenden Fundament oder Gerüst über einen weiteren, parallele Gelenkachsen besitzenden Gelenkplattenzweischlag (23) verbunden ist, dessen Achsen einen Winkel, insbesondere einen rechten Winkel, zu den Gelenkachsen des erstgenannten Gelenkplattenzweischlags bilden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Derartige Antriebseinrichtungen, welche etwa der deutschen Auslegeschrift 12 84071 zu entnehmen sind, besitzen den Vorteil, daß ein verhältnismäßig großer Bewegungsweg des an der Geradführung angeordneten Bauteils mittels einer einen vergleichsweise geringen Hub aufweisenden Antriebseinheit erzeugt werden kann, was besonders wünschenswert ist, da Antriebseinheiten mit einem den gewünschten Bewegungsweg des zu bewegenden Bauteils entsprechenden großen Hub teurer sind, eine in vielen Fällen nicht ausreichende Festigkeit besitzen und störungsanfälliger sind.

Auch bei Einrichtungen, welche in der US-Patentschrift 38 00 605 beschrieben sind, dienen Hebelübersetzungen zur Verkleinerung des Antriebshubes der Antriebseinheit, welche in diesem Falle zur Bewegung eines Übergabemechanismus längs einer bestimmten Bahn dient
Es hat sich aber gezeigt daß der Arbeitshub der

ίο Antriebseinheiten bekannter Antriebseinrichtungen der gattungsgemäßen Art nicht über einen größeren Bereich zu der Bewegung des zu bewegenden Bauteils längs einer Geradführung proportional bleibt so daß dann, wenn eine gleichförmige Bewegung des zu bewegenden Bauteils längs der Geradführung gewünscht wird, besondere Steuermittel für die Antriebseinheit vorgesehen werden müssen, welche die Antriebsbewegung der A.ntriebseinheit nach einer bestimmten Funktion steuern müssen.

Zwar ist es aus der britischen Patentschrift 8 79 098 bekannt den Arbeitshub von Antriebseinheiten, welche eine einer Nürnberger Schere ähnliche Geradführung betätigen, dadurch zu verkleinern, daß diese Antriebseinheiten symmetrisch mit ihren Enden jeweils an die über ein Kniegelenk verbundenen Hebel angeschlossen wurden. Hierbei stellt sich jedoch der Nachteil ein, daß einerseits die an das Kniegelenk angrenzenden Hebel aufgrund der zwischenliegenden Antriebseinheit nicht mehr vollständig eingeklappt werden können und andererseits beide Gelenkpunkte der Antriebseinheit gegenüber einem Fundament ortsbeweglich ausgeführt werden müssen.

Durch die Erfindung soll daher die Aufgabe gelöst werden, eine Antriebseinrichtung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß der Arbeitshub der Antriebseinheit im gesamten Arbeitsbereich zum Bewegungsweg des zu bewegenden Bauteils genau proportional bleibt, ohne daß der Bewegungsweg eingeschränkt wird und ohne daß ein Anlenkpunkt der Antriebseinheit notwendigerweise ortsbeweglich ausgeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Es versteht sich, daß die Anlenkstelle der Antriebseinheit an dem mit dem erwähnten Bauteil verbundenen Hebel auf der Verbindungslinie zwischen dem Gelenkpunkt des genannten Bauteils und dem Kniegelenk gelegen ist.

Soll die Antriebseinheit so eingesetzt werden, daß sie ihre Länge zur Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Gelenkpunkt an den zu bewegenden Bauteil und dem erstgenannten Verankerungspunkt verringert, so ist der weitere, der Antriebseinheit zugeordnete Verankerungspunkt zwischen dem erstgenannten Verankerungspunkt und dem Gelenkpunkt des zu bewegenden Bauteils gelegen.

Ist jedoch die Antriebseinheit so ausgebildet, daß sie ihre Länge zur Vergrößerung des Abstandes zwischen

6c dem Gelenkpunkt des zu bewegenden Bauteils und dem erstgenannten Verankerungspunkt ihrerseits vergrößert, so ist der weitere, der Antriebseinheit zugeordnete Verankerungspunkt auf der von dem Gelenkpunkt des zu bewegenden Bauteils abgewandten Seite des

b5 erstgenannten Verankerungspunktes gelegen. _

Es zeigt sich, daß durch Veränderung desWertesl/ y das Übersetzungsverhältnis der Antriebseinrichtung einge-

stellt werden kann, wobei die vorstehend angegebene Bedingung

eingehalten werden muß. Zum Einstellen des Überset-Zungsverhältnisses an ein und derselben Einrichtung kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Abstände eund /einstellbar veränderlich sind.

Die hier vorgeschlagene Antriebseinrichtung besitzt zwei weitere, ganz wesentliche Vorteile. Wegen der Proportionalität des Arbeitshubes zum Bewegungsweg des zu bewegenden Bauteils bleibt die vom Antrieb aufzubringende Antriebskraft über den gesamten Arbeitsbereich konstant, so daß eine Sicherung gegen Überlastung des Antriebes unabhängig von der Stellung des zu bewegenden Bauteils auf dem Bewegungsweg beispielsweise im Falle einer Hebebühne auf die maximale Hublast abgestimmt werden kann, während bei bisher bekannten Antriebseinrichtungen sich für den Antrieb ein ungünstigster Fall maximaler Belastung auf dem Bewegungsweg einstellt und die Sicnerung gegen Überlastung auf diesen ungünstigsten Fall abgestimmt werden muß, was zur Folge hat, daß für alle übrigen Stellungen des zu bewegenden Bauteils längs des Bewegungsweges der Antrieb und die ihm zugeordneten Bauteile der Antriebseinrichtung überdimensioniert und vergleichsweise schlecht ausgenützt sind.

Ferner kann mit der hier vorgeschlagenen Antriebseinrichtung eine gleichförmige Bewegung des zu bewegenden Bauteils längs des Bewegungsweges ohne Zuhilfenahme komplizierter Steuerungsmittel durch einen Antrieb konstanter Leistung erzeugt werden, was eine sparsame Dimensionierung dieses Antriebs ermöglicht.

Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der anliegenden Unteransprüche.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinrichtung für einen Werkzeugmaschinensupport,

F i g. 2 eine schematische Ansicht einer Hebebühne,

Fig.3 eine weitere schematische Ansicht einer Hebebühne mit zwei Gelenkplattenzweischlägen und einer Antriebseinrichtung der hier vorgeschlagenen Art und

Fig.4 eine mit einer Antriebseinrichtung der hier vorgeschlagenen Art ausgerüstete Scherenhebebühne.

Zunächst sei an Hand von F i g. 1 nachgewiesen, daß mittels der hier vorgeschlagenen Antriebseinrichtung ein zu dem Arbeitshub der Antriebseinheit stets proportionaler Bewegungsweg des zu bewegenden Bauteils, im vorliegenden Falle des Werkzeugmaschinensupportes, erzielbar ist. Es sei an dieser Stelle noch kurz erwähnt, daß der Fachmann selbstverständlich durch an geeigneter Stelle angebrachte Anschläge einen von Totpunktlagen und Zwängungen freien, ungestörten Arbeitsbereich der Antriebseinrichtung festlegt.

Bezeichnet man die Länge der Hebel H\ und //2 zwischen dem Gelenkpunkt G an dem Werkzeugmaschinensupport S und dem Kniegelenk bzw. zwischen dem Verankerungspunkt Vi und dem Kniegelenk mit a, wozu festzustellen ist, daß die Hebel jeweils gleiche Länge besitzen, bezeichnet man ferner den Abstand zwischen den Verankerungspunkten Vi und V₂ mit e, den Abstand zwischen den Punkten Pund K mit /und die Winkel zwischen den Loten zu der Geraden g in den Punkten V\ und V2 einerseits und den Achsen des Hebels //2 bzw. der Antriebseinheit A mit « bzw. ß, so erhält man für die mit χ zu bezeichnende wirksame Länge der Antriebseinheit A folgende beiden Gleichungen:

χ cos /Ζ = α cos λ — /cos λ χ sin (i = α sin <x + /sin λ — e

Wird aus diesen Gleichungen der Ausdruck sin β eliminiert, so erhält man nach einiger Rechnung folgende quadratische Gleichung für x:

x² = (α—/)² + e² +4afsin²% — 2e{a +/)sina

Die Bedingung der Proportionalität des Arbeitshubes der Antriebseinheit A zu dem Bewegungsweg des Maschinensupportes S wird durch die Forderung berücksichtigt, daß die Länge χ der Antriebseinheit A sich aus einem konstanten Betrag c und einem sich zu diesem addierenden oder hiervon zu subtrahierenden veränderlichen Betrag zusammensetzt, der proportional zu dem Bewegungsweg des Maschinensupportes und damit proportional zu sin <x ist, so daß die genannte Bedingung in Gestalt folgender Gleichung anzuschreiben ist:

x = c ± d sin \

Wird diese Gleichung quadriert, so erhält man: x² = c² + d² sin²\ ± 2cds\n \

Durch Koeffizientenvergleich mit der zuvor angeschriebenen quadratischen Gleichung für χ erhält man schließlich eine Gleichung für die Abhängigkeit zwischen den Größen e, a und f, welche lautet:

e = 2 fa-f

Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Arbeitshub der Antriebseinheit A und dem Bewegungsweg des Maschinensupportes S, welches mit ü bezeichnet wird, ergibt sich wie nachfolgend angegeben:

/■

Haben beispielsweise die Hebel H\ und Hi eine Länge a von 1000 mm, wird der Abstand /zu 10 mm gewählt, und beträgt der Abstand E 200 mm, so erhält man ein Übersetzungsverhältnis von ü = 10. Das bedeutet, daß ein Arbeitshub der Antriebseinheit A von 10 mm einen Vorschub des Maschinensupportes 5 um 100 mm bewirkt.

Aus F i g. 1 ist ferner ersichtlich, daß sich der Gelenkpunkt P, in welchem die Antriebseinheit A an dem Hebel H\ angelenkt ist, auf einem Schlitten 10 angeordnet ist, der auf dem Hebel Hi geführt und mittels einer Gewindespindel 11 zur Einstellung des Abstandes /verschiebbar ist. Auch der Verankerungspunkt V2 der Antriebseinheit A befindet sich an einem Schlitten, der in Fig. 1 mit 12 bezeichnet ist. Der Schlitten 12 ist in einer Führung 13 vermittels einer Gewindespindel 14 parallel zu der Geraden g verschiebbar, welche den Verankerungspunkt Vi mit dem Gelenkpunkt G des Maschinensupportes 5 verbindet und welche parallel zu der Führungsrichtung der Geradführung verläuft. Wird der Schlitten 10 mittels der Gewindespindel 11

verfahren, so daß ein bestimmter Abstand f zwischen den Punkten K und P eingestellt wird und sich damit entsprechend der oben angegebenen Gleichung ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis einstellt, so muß auch der Abstand e durch Verfahren des Schlittens 12 verändert werden, um die Bedingung

e = 2][äf
einzuhalten.

Die in Fig. 2 gezeigte Hebebühne weist einen Hubtisch 15 und diesen mit einem Fundament 16 verbindende Teleskopführungen 17 und 18 auf. Eine aus gleichlangen Hebeln H\ und H₂ gebildete Schere ist mit einem Ende über den Gelenkpunkt G an den Hubtisch 15 und mit dem anderen Ende über den Verankerungspunkt Vi an dem Fundament 16 in solcher Weise angelenkt, daß die Verbindungslinie zwischen den Punkten G und Vl parallel zu den Teleskopführungen

18 verläuft.

An einer über das Fundament 16 aufragenden Lasche

19 befindet sich der auf der Verbindungslinie zwischen den Punkten G und Vi liegende Verankerungspunkt V₂ für den gelenkigen Anschluß eines hydraulischen Antriebsstempels 20, dessen anderes Ende nahe dem Kniegelenk K an dem Hebel H\ bei P angelenkt ist. Während also bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 die Antriebseinheit A in der in der Zeichnung angedeuteten Weise von einem Gewindespindeltrieb und einem Elektromotor gebildet ist, der von einer Steuereinheit ST steuerbar ist, bewirkt bei der Hebebühne nach F i g. 2 der hydraulische Antriebsstempel 20 bei Druckmittelbeaufschlagung über die Hydraulikleitung 21 eine Verkürzung seiner wirksamen Länge und dadurch ein Aufspreizen der aus den Hebeln H\ und H₂ gebildeten Schere derart, daß der Hubtisch 15 in Richtung des bei 22 eingezeichneten Pfeiles bewegt wird, und zwar um eine Strecke, die zu der jeweiligen Verkürzung des hydraulischen Antriebsstempels 20 stets proportional ist.

Der Hubtisch 15 der Hebebühne gemäß F i g. 3 wird unter Bewegung sämtlicher Punkte des Hubtisches senkrecht zur Ebene des Hubtisches dadurch geradegeführt, daß zwischen dem Fundament 16 und dem Hubtisch 15 zwei Gelenkplattenzweischläge 23 und 24 angeordnet sind. Die Gelenkplattenzweischläge sind jeweils aus gleich langen, verwindungssteifen Gelenkplatten zusammengesetzt, die an dem Fundament 16, an dem Hubtisch 17 und längs ihres Kniegelenkes über parallele Gelenkachsen verbunden sind, wobei aber die Gelenkachsen des Gelenkplatlcnzweischlages 23 zu den j Gelenkachsen des Gelenkplattenzweischlages 24 einen bestimmten Winkel, insbesondere einen rechten Winkel, bilden.

In der Darstellung nach Fig. 3 ist der Gelenkplattenzweischlag 24 nur von der Seite sichtbar, so daß die

ίο Gelenkplatten dieses Gelenkplattenzweischlages nur in ihrer Stärke zu erkennen sind. Die Gelenkachse der oberen Gelenkplatte des Gelenkplattenzweischlages 24 ist mit G bezeichnet und liegt vertikal über dem Verankerungspunkt Vi der Gelenkachse der unteren Gelenkplatte an dem Fundament 16. Auf einer durch die obere und die untere Gelenkachse des Gelenkplattenzweischlages 24 gehenden Geraden liegt auf der von der Gelenkachse G abgewandten Seite des Verankerungspunktes V, der Verankerungspunkt V₂ für den gelenki- gen Anschluß des hydraulischen Antriebsstempels 25, der andererseits in geringem Abstand von dem Kniegelenk K an der oberen Gelenkplatte des Gelenkplattenzweischlages 24 angelenkt ist. Ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig.2 entsprechen die Abstände zwischen den Gelenkpunkten bei der Ausführungsform nach F i g. 3 wieder den geometrischen Verhältnissen, wie sie an Hand von F i g. 1 erläutert worden sind. Aufgrund der Anlenkung des hydraulischen Antriebsstempels 25 an dem Fundament 16 unterhalb des Verankerungspunktes V, wird jedoch bei der Ausführungsform nach F i g. 3 erreicht, daß eine Hubbewegung des Hubtisches 15 durch eine Vergrößerung der wirksamen Länge des hydraulischen Antriebsstempels 25 herbeigeführt wird.

Die Ausführungsform nach F i g. 4 entspricht bezüglich des hydraulischen Antriebsstempels 25 und seiner Anlenkung der Ausführungsform nach F i g. 3, doch ist hier der Hubtisch 15 mittels einer Nürnberger Schere 26 an sich bekannter Bauart gegenüber dem Fundament 16 abgestützt. Der hydraulische Antriebsstempel 25 greift unmittelbar an der Schere 26 an und ist andererseits unterhalb des Verankerungspunktes Vi im Verankerungspunkt V₂ am Fundament 16 angelenkt. Der Antrieb für die Einrichtung gemäß F i g. 4 kann jedoch auch mit der Schere 26 entsprechend der in Fig.2 gezeigten Konstruktion zusammenwirken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für ein an einer Geradführung angeordnetes, längs dieser Geradführung zu bewegendes Bauteil mit einer eine Antriebsbewegung durch Verändern ihrer Länge erzeugenden Antriebseinheit, welche derart mit dem zu bewegenden Bauteil gekoppelt ist, daß der Bewegungsweg des genannten Bauteils größer als die Längenveränderung der Antriebseinheit ist, wobei zwei gleiche Länge besitzende, in einem Kniegelenk miteinander verbundene Hebel einerseits an einem festen Verankerungspunkt angelenkt sind, welcher sich auf einer zur Richtung der Geradführung parallelen, durch den Gelenkpunkt des genannten Bauteiles gehenden Geraden befindet, und die Antriebseinheit in einem bestimmten Abstand vom Kniegelenk an einem der Hebel angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (A; 20; 25) mit ihrem einen Ende (P) an dem Hebel (H)) angelenkt ist, der seinerseits an dem zu bewegenden Bauteil (S) angelenkt ist, und mit ihrem anderen Ende (V2) an einem weiteren, ebenfalls auf der erwähnten Geraden im Abstand