DE3003292A1

DE3003292A1 - Einstellvorrichtung zur einstellung eines werkstuecks in bezug auf ein bearbeitungswerkzeug

Info

Publication number: DE3003292A1
Application number: DE19803003292
Authority: DE
Inventors: Adolph Stephen Dorosz; John Frederick Martin
Original assignee: USM Corp
Current assignee: Noxet UK Ltd
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2447990A1; GB2041022A; KR840000303B1; ES488828A0; JPH024819B2; IT1193897B; GB2041022B; ES8102603A1; KR830002093A; IT8019523A0; CA1136926A; FR2447990B1; JPS55103614A

Description

DIPL.ING. HEINZ BARDEHLE München, jr\ ^Huaf 1930

PATENTANWALT

Aktenzeichen: Mein Zeichen: P 3018

USM Corporation

Farmington, Connecticut 06032 Zustelladresse: 181 Elliot Street

Beverly, Mass. 01915 V. St. v. A₀

Einstellvorrichtung zur Einstellung eines Werkstücks in bezug auf ein Bearbeitungswerkzeug

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einstell- bzw. Positionierungsvorrichtung, mit deren Hilfe ein Werkstück in bezug auf ein in Betrieb befindliches Werkzeug eingestellt wird, welches einen Träger bzw. Rahmen aufweist, der zur Ausführung einer Bewegung längs einer ersten Achse entsprechend angeordnet ist, wobei ein Schlitten auf dem betreffenden Träger derart angebracht ist, daß dieser Schlitten längs einer zweiten Achse bewegbar ist» Dieser Schlitten ist dabei so ausgelegt, daß er ein Werkstück zu tragen vermag. Ferner ist eine erste Bewegungseinrichtung vorgesehen, die derart betreibbar ist, daß sie den Rahmen bzw. Träger längs der ersten Achse antreibt. Schließlich ist eine zweite Bewegungseinrichtung vorgesehen, die derart betreibbar ist, daß sie den Schlitten längs der zweiten Achse antreibt.

Einstell- bzw. Positionierungsvorrichtungen der zuvor beschriebenen Art werden beispielsweise in automatischen Nähmaschinen benutzt, bei denen das angetriebene Werkzeug eine zyklisch betätigte Nadel ist und bei der das Werkstück eine Anzahl von gesonderten Einzelteilen sein kann, die eine Verbindung erfordern, oder bei der das betreffende Werkstück ein gesondertes Einzelteil sein kann, welches ein dekoratives Muster erfordert. Bezüglich der Einstellvorrichtung einer Nähmaschine ist es erforderlich, daß diese Vorrichtung schnell in den Intervallen betätigt bzw. angetrieben wird, während welcher die Nadel außer Eingriff mit dem jeweiligen Werkstück steht„ Bei einer derartigen Einstellvorrichtung verlaufen die erste Achse und die zweite Achse üblicherweise quer zueinander, wobei sie in unterschiedlichen Ebenen liegen. Die dabei vorgesehene zweite

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Bewegungseinrichtung ist an dem Träger bzw. Rahmen derart angebracht, daß sie sich mit diesem bewegt.

Da die Einstellvorrichtung sehr schnell gestopt und gestartet werden muß, um der Maschine, der die betreffende Vorrichtung zugehörig ist, zu ermöglichen, eine Produktionsrate zu erzielen, hat sich verschiedentlich herausgestellt, daß Vibrationen in der betreffenden Einstellvorrichtung hervorgerufen werden, die Ungenauigkeiten beim Arbeiten an dem jeweiligen Werkstück hervorrufen. Dieses Problem ist besonders in dem Fall akut, in welchem das Werkstück flexibel und selbst schwingungsempfindlich ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Einstellvorrichtung zu schaffen, bei der die Vibration minimiert ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Gemäß der Erfindung liegen die erste Achse und die zweite Achse in derselben Ebene.

Um das Trägheitsvermögen herabzusetzen, sind die erste Bewegungseinrichtung und die zweite Bewegungseinrichtung an einem feststehenden Grundteil der Vorrichtung angebracht und während des Betriebs der Einstellvorrichtung nicht bewegt.

Um die Schwingung noch weiter herabzusetzen und um das Werkstück daran zu hindern, um jede der Achsen zu schwingen, ist der Schlitten so angeordnet, daß er ein Werkstück in einer Ebene trägt, in der die erste Achse und die zweite Achse liegen.

Um die Schwingung in dem Fall noch weiter herabzusetzen,

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daß die Verwendung eines Trägers mit geringem Gewicht ermöglicht ist, weist der betreffende Träger bzw. Rahmen eine L-förmige Konstruktion auf, bei der ein erster Träger in Richtung der ersten Achse verläuft und bei der ein zweiter Träger in Richtung der zweiten Achse verläuft. Der betreffende Rahmen umfaßt ferner ein Y-förmiges Versteifungsteil, welches mit einem Endteil mit dem ersten Träger verbunden ist und welches mit den beiden anderen Endteilen mit dem zweiten Träger verbunden ist.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht einer Nähmaschine, die eine Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt. Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht der betreffenden Einstellvorrichtung unter Weglassung von einzelnen Teilen.

Fig. 3 und 4 zeigen Teile der betreffenden Einstellvorrichtung.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht der Einstellvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Nähmaschine 10 dargestellt, die so ausgelegt ist, daß sie ein Werkstück 14 zu bearbeiten gestattet, welches von einem Klemmtechanismus 12 festgehalten wird. Der Kleinmechanismus ist an einem Arm angebracht, der seinerseits an einem Schlitten 18 angebracht ist. Der Schlitten 18 ist so gelagert bzw. angeordnet, daß er eine Bewegung in Längsrichtung eines zylindrischen Achsenteiles 20 auszuführen vermag.

Gemäß Fig. 2 ist das Achsenteil 20 an einem Träger 22 eines ein geringes Gewicht aufweisenden L-förmigen Rahmens angebracht, der den Träger 22, einen rechtwinklig zu dem Träger 22 verlaufenden Träger 24 und ein Y-förmiges Versteifungsteil 26 aufweist, welches mit einem Endteil mit dem Träger 24 verbunden ist und

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welches mit zwei Bndteilen mit dem Träger 22 verbunden ist. Der Rahmen besteht aus einem leichten Material, wie Aluminium.

Der Rahmen ist zur Ausführung einer Bewegung läigs einer ersten Achse 29 der Vorrichtung entsprechend gelagert. Diese Achse 29 ist durch die Mittelachse eines zylindrischen Führungsteiles 28 gebildet, welches auf einer relativ massiven feststehenden Grundplatte 30 der Vorrichtung angebracht ist. Der Schlitten 18, der auf dem Träger 22 angebracht ist, ist an dem Rahmen derart angebracht, daß er eine Bewegung längs einer zweiten Achse auszuführen vermag, die durch die Mittelachse 21 des Achsenteiles 20 gegeben ist. Die Achsen 21 und 29 verlaufen rechtwinklig zueinander; sie liegen in derselben Ebene. Die Träger 22 bzw. 24 verlaufen in Richtung der Achsen 21 bzw. 29.

Der Träger 22 weist einen nach unten verlaufenden Teil auf, der zwei zylindrische Rollen 32 und 33 enthält, die an dem betreffenden Teil angebracht sind und die an der Oberseite bzw. Unterseite einer Führungsschiene 34 anliegen. Die Führungsschiene 34 ist an zwei vertikal verlaufenden Stützträgern 36 und 38 angebracht, die an der Grundplatte 30 angebracht sind. Die Schiene 34 dient der Abstützung und Führung für den Rahmen.

Der Schlitten 18 ist so angeordnet, daß er ein festgeklemmtes Werkstück 14 in der Ebene trägt, in der die erste Achse 29 und die zweite Achse 21 liegen. Die Verbindung zwischen dem Schlitten 18 und dem Arm 1b ist entsprechend ausgeführt.

Ein Motor 40 ist an der Grundplatte 30 angebracht; er dient als erste Bewegungseinrichtung der Vorrichtung. Der betreffende Motor ist dabei so betreibbar, daß er den Rahmen längs der ersten Achse 29 anzutreiben vermag.

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Der betreffende Motor 40 ist in einem Gehäuse 42 enthalten, welches an einer hochliegenden Grundplatte 44 angebracht ist, die an der Grundplatte 30 befestigt ist. Ein Zahnrad 46 (Fig. 2) wird von dem Motor 40 angetrieben; das betreffende Zahnrad treibt ein Kitzel 48 an, welches seinerseits eine Zahnstange 50 antreibt. Die Zahnstange 50 wird mit dem Ritzel 48 durch eine Rolle in Eingriff gehalten, die an einem von der Grundplatte getragenen Bügel getragen ist. Die Zahnstange 50 ist mit dem Träger 22 derart verbunden, daß durch den Betrieb des Motors 40 der Rahmen längs der Achse 29 bewegt wird.

Der Schlitten 18 enthält eine Zahnstange 54, die mit einem Ritzel 56 kämmt und die durch eine an dem Träger 22 angebrachte Rolle 57 in Eingriff gehalten wird. Das Ritzel 56 wird durch eina Keilwelle 58 angetrieben. Diese Keilwelle 58 verläuft parallel zu der ersten Achse 29; sie ist drehbar in einem Lager aufgenommen, welches an einem unteren Teil 60 des Trägers 22 des Rahmens angebracht ist. Die Keilwelle 58 ist außerdem in einem Lager 62 drehbar aufgenommen, welches an der Grundplatte 30 befestigt ist.

Ein am Ende der Keilwelle 58 vorgesehenes Zahnrad bzw. Getriebe 64 wird von einem Motor 66 angetrieben, der damit die zweite Bewegungseinrichtung der Vorrichtung darstellt. Dieser Motor ist derart betreibbar, daß der Schlitten 18 längs der zweiten Achse 21 angetrieben wird. Der Motor 66 ist an der Grundplatte 30 fest angebracht.

Die Lagerung der Keilwelle 58 in dem unteren Teil 60 wird nunmehr näher beschrieben. Die Welle 58 ist in einem zylindrischen Wälzlager 68 (Fig. 3) mittels einer Vielzahl von Kugeln 70 und 80 aufgenommen. Bei Betrachtung im Querschnitt (Fig. 4) ist ersichtlich, daß das

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zylindrische Lager 68 drei gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 72, 74 und 76 aufweistj, deren jede einen Satz von zwei Kugeln 70 und 80 enthalte Jeder Kugelsatz wird in seiner Ausnehmung durch einen Sicherungsring 82 gehalten. Die Welle 58 umfaßt drei gesonderte Keilzähne 84, 86 und 88, die von den betreffenden Reihen jeweils zweier Kugeln aufgenommen sind_o Damit bewirkt die Drehung der Welle 58 eine Drehung des Lagers 68, welches mit Rücksicht darauf, daß es mittels einer Nutfeder 92 mit einem Lagergehäuse 90 verkeilt ist, welches das zuvor erwähnte Ritzel 56 umfaßt, bewirkt, daß dieses Ritzel 56 ebenfalls gedreht wird, wodurch der Schlitten 18 längs der Achse bewegt wird. Das Gehäuse 90 dreht sich auf Lagern 94
und 96 in dem unteren Teil 60e Die Welle 58 ist somit
in einem Lager 94 und 96 drehbar, welches an dem Rahmen angebracht ist und welches mit dem Rahmen längs der
Welle 58 verschiebbar bzw. gleitbar ist, wenn eine Bewegung des betreffenden Rahmens stattfindet. Diese Bewegung ist durch die Kugeln bzw. Kugellager 70 und 80
ermöglichte Mit Hilfe dieser Anordnung kann eine gleichzeitige Bewegung längs der Achsen 21 und 29 ohne weiteres vorgenommen werden.

Da die Motoren 40 und 66 der Einstellvorrichtung beide auf einer feststehenden Grundplatte 30 der Vorrichtung angebracht sind, werden Vibrationen, die durch den Betrieb der Motoren hervorgerufen werden, von der Grundplatte 30 absorbiert; sie werden nicht auf das Werkstück 14 übertragen. Da kein Motor bewegt wird, ist überdies das Trägheitsmoment des Systems minimiert, wodurch die Möglichkeit einer Vibration herabgesetzt ist. Da die
Achsen in derselben Ebene liegen, sind außerdem
Schwingungen um diese Achsen minimierte Demgemäß ist
die Einstellvorrichtung imstande, bei hoher Geschwindigkeit genau zu arbeiten.

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DIPL-INCHEINZBARDEHLE München, 2C.Ta»,«Mr ' ,- > PAT E NTANWALT Aktenzeichen: Mein Zeichen: JaJIo Patentansprüche

1. Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Werkstücks in bezug auf ein Bearbeitungswerkzeug, mit einem Rahmen, der zur Ausführung einer Bewegung längs einer ersten Achse angeordnet ist, mit einem Schlitten, der auf dem Rahmen zur Ausführung einer Bewegung längs einer zweiten Achse angeordnet ist und der ein Werkstück zu tragen vermag, mit einer ersten Bewegungseinrichtung, die derart betreibbar ist, daß sie den Rahmen längs der ersten Achse anzutreiben gestattet, und mit einer zweiten Bewegungseinrichtung, die derart betreibbar ist, daß sie den Schlitten längs der zweiten Achse anzutreiben vermag, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse (29) und die zweite Achse (21) in derselben Ebene liegen.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewegungseinrichtung (40) und die zweite Bewegungseinrichtung (66) beide auf einer feststehenden Vorrichtungs-Grundplatte (30) angebracht und während des Vorrichtungs-Betriebs ohne Bewegung sind.

3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (18) so angeordnet ist, daß er ein Werkstück in der Ebene trägt, in der die erste Achse (29) und die zweite Achse (21) liegen.

4. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (22,24,26) eine L-förmige Struktur mit einem ersten Träger (24), der in Richtung der ersten Achse (29) verläuft, und mit einem zweiten Träger (22) enthält, der in Richtung der zweiten Achse (21) verläuft.

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Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (22,24,26) ferner ein Y-förmiges Versteifungsteil (.26) enthält, welches mit einem Endteil mit dem ersten Träger (24j verbunden ist und welches mit den anderen beiden Endteilen mit dem zweiten Träger (22) verbunden ist.

üinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bewegungseinrichtung (66) mit dem Schlitten (.18) über eine Welle (58) verbunden ist, die parallel zu der ersten Achse C29) verläuft und die in einem Lager (94,96) drehbar gelagert ist, welches an dem Ranmen ^22,24,26) angebracht ist, und daß das Lager (94,96) längs der betreffenden Welle (.58) in dem Fall gleitbar ist, daß eine Bewegung des Rahmens (.22,24,26) erfolgt.

Einstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Scnlitten (18) mittels eines Zahnritzels (56) angetrieben ist, welches von der Welle (58) in Drehungen versetzbar ist und welches in Eingriff mit einer mit dem Schlitten (18) verbundenen Zahnstange (54) gehalten ist<>

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