DE3513616A1 - Device for performing stroke movements - Google Patents

Device for performing stroke movements

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    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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Abstract

The device for performing stroke movements has two units (1, 2) movable relative to one another in a translatory manner by a pneumatically acting piston/cylinder unit (4). The movement is guided by a rod guide (8, 34, 35) as well as a slide guide (9) which are arranged on opposite sides of and parallel to the piston/cylinder unit (4). This double guide, functionally separate according to tasks, guarantees high precision and repetitive accuracy of the stroke movement in a compact type of construction. The cost of manufacturing the device is relatively low. The device is especially suitable for the manipulation of workpieces in an automatic assembly machine. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zur Ausführung von Hubbewegungen Device for executing lifting movements

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausführung von Hubbewegungen, mit zwei durch eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylindereinheit angetriebenen, relativ zueinander translatorisch bewegbaren Vorrichtungseinheiten.The invention relates to a device for performing lifting movements, with two driven by a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit, device units which can be moved in a translatory manner relative to one another.

Vorrichtungen der genannten Art werden beispielsweise ir grösserer Anzahl an Montageautomaten verwendet, an denen auf verhältnismässig begrenztem Raum Werkstücke in verschiedene Montage- und/oder Bearbeitungspositionen entlang einer Montagebahn zu bewegen sind. Die Grösse dieser Vorrichtungen bestimmt somit zum wesentlichen Teil die Grösse, aber auch die Leistungsfähigkeit des Montageautomaten. Ein weiteres, wichtiges Kriterium bei solchen Vorrichtungen, die in Montageautomaten verwendet werden, ist die Präzision und die Wiederholgenauigkeit der translatorischen Bewegung. Die relativ zueinander bewegten Vorrichtungsteile müssen daher, bei vertretbarem, konstruktivem Aufwand, möglichst präzise geführt sein.Devices of the type mentioned are, for example, ir larger Number of assembly machines used on which in a relatively limited space Workpieces in different assembly and / or machining positions along a Assembly line are to be moved. The size of these devices thus determines the the main part is the size, but also the performance of the assembly machine. Another important criterion for such devices that are used in automatic assembly machines used is the precision and repeatability of the translational Move. The device parts that are moved relative to one another must therefore, if it is reasonable, constructive effort, be guided as precisely as possible.

Bisher bekannte Vorrichtungen der gattungsgemässen Art verwenden entweder eine Stangen- oder eine Schlittenführung. Dabei ist jedoch der eine oder der andere der nachstehend angeführten Nachteile in Kauf zu nehmen: Bei der Verwendung einer Schlittenführung muss diese in allen Freiheitsgraden äusserst präzise bearbeitet sein, um bei leichtgängigem Lauf eine toleranzarme Führung des einen Vorrichtungsteiles gegenüber dem anderen zu gewährleisten. Dadurch kann die Antriebseinheit, z.B. der Pneumatik- oder Hydraulikzylinder von allen Führungsaufgaben entlastet werden. Dies bedingt eine aufwendige, zeitraubende und kostenintensive Fertigung der Vorrichtung.Previously known devices of the generic type either use a rod or slide guide. However, there is one or the other to accept the disadvantages listed below: When using a The slide guide has to be machined extremely precisely in all degrees of freedom be to a low-tolerance guidance of a device part with smooth running to ensure towards the other. This allows the drive unit, e.g. the Pneumatic or hydraulic cylinders are relieved of all management tasks. this requires a complex, time-consuming and costly manufacture of the device.

Eine Stangenführung erlaubt bei mässigem Aufwand eine einwandfreie Führung des einen bewegten Vorrichtungsteiles genenüber dem anderen Vorrichtungsteil in zwei Freiheitsgraden. Eine Führung bezüglich einer Verschwenkung um die Führungsstange ist hingegen nicht zu erreichen; im Sinne eines einfachen Aufbaus wird diese Führungsaufgabe meistens dem pneumatischen oder hydraulischen Betätigungselement überlassen. Dadurch müssen jedoch erhebliche Querkräfte von den Führungen und insbesondere von den Dichtungen der Kolbenstange des Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinders aufgefangen werden, was nicht nur der Lebensdauer dieser Elemente abträglich ist, sondern auch zu Undichtigkeiten führen kann.A rod guide allows a flawless operation with moderate effort Guiding of the moving part of the device opposite the other part of the device in two degrees of freedom. A guide with regard to pivoting around the guide rod however, cannot be reached; in the sense of a simple structure, this management task becomes mostly left to the pneumatic or hydraulic actuator. Through this however, significant transverse forces must be exerted on the guides and, in particular, on the seals be caught by the piston rod of the pneumatic or hydraulic cylinder, what not only detrimental to the life of these elements, but also to leaks can lead.

Eine Anordnung von zwei Stangenführungen parallel neben der antreibenden Kolben-Zylindereinheit könnte wohl die Kolben-Zylindereinheit von Querkräften befreien und eine exakte Führung gewährleisten. Eine solche Führung ist aber nicht nur fertigungstechnisch aufwendig, sondern auch kinematisch überbestimmt und daher vorteilhafterweise zu vermeiden. Weiterhin wird durch eine solche Anordnung eine kurze, bzw. kompakte Bauweise der Voirichtung nahezu verunmöglicht.An arrangement of two rod guides parallel to the driving one The piston-cylinder unit could probably free the piston-cylinder unit from transverse forces and ensure exact guidance. Such a guide is not only in terms of production technology expensive, but also kinematically overdetermined and therefore advantageous to avoid. Furthermore, such an arrangement makes a short or compact one Construction of the device almost impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Führung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und damit die Reproduziergenauigkeit der Bewegung einer der Vorrichtungseinheiten, bei Einhaltung einer kompakten Bauweise ,-v.d bei vetretbarem Konstruktionsaufwand, zu erhöhen. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt aufgrund der Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention is based on the problem of the accuracy of the guide a device of the type mentioned and thus the reproducibility the movement of one of the device units, while maintaining a compact design , -v.d with justifiable construction effort. The solution to this problem takes place on the basis of the features of claim 1.

Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Erz in dungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 5 definiert.Preferred embodiments and developments of the ore in the subject matter are defined in claims 2-5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.In the following the invention is illustrated by means of one in the drawings Embodiment explained in more detail.

Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II - II der Fig. 1, Fig. 3 eine schmalseitige Ansicht der Vorrichtung von links, bezogen auf Fig. 1, Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung entlang der Line V - V der Fig. 1.It shows: FIG. 1 a longitudinal section through an exemplary embodiment a device according to the invention, Fig. 2 is a cross section through the device along the line II - II of Fig. 1, Fig. 3 a narrow-sided View of the device from the left, based on FIG. 1, FIG. 4 is a plan view the device according to FIG. 1 and FIG. 5 shows a longitudinal section through the device along the line V - V of FIG. 1.

Die erste der beiden Vorrichtungseinheiten, nämlich die Einheit 1 der dargestellten Vorrichtung, ist starr mit dem Kolben 3 der Kolben-Zylindereinheit 4 über die Kolbenstange 5 verbunden, während die zweite Vorrichtungseinheit 2 starr mit dem Zylinder 6 der Zylinder-Kolbeneinheit 4 verbunden ist. Eine dieser beiden Vorrichtungseinheiten, beispielsweise die mit dem Kolben 3 verbundene, erste Einheit 1, ist fest, z.B. an dem nicht dargestellten Tisch eines Montageautomaten angebracht, so dass die andere Vorrichtungseinheit 2 eine Hubbewegung ausführt, obwohl auch beide Vorrichtungseinheiten sich relativ zu dem genannten Tisch und relativ zueinander bewegen können.The first of the two device units, namely unit 1 the device shown is rigid with the piston 3 of the piston-cylinder unit 4 connected via the piston rod 5, while the second device unit 2 is rigid is connected to the cylinder 6 of the cylinder-piston unit 4. One of those two Device units, for example the first unit connected to the piston 3 1, is fixed, e.g. attached to the table of an automatic assembly machine, not shown, so that the other device unit 2 performs a lifting movement, although also both device units are relative to said table and relative to each other can move.

Die Vorrichtungseinheit 1 besteht im wesentlichen aus der den Kolben 3 tragenden Kolbenstange 5, der parallel zu dieser verlaufenden Führungsstange 8, der parallel zu diesen verlaufenden Schlittenführung 9 und den beiden Endplatten 10,11, die eine starre Verbindung zwischen der Kolbenstange 5, der Führungsstange 8 und der Schlittenführung 9 herstellen. Die starre Verbindung zwischen der Schlittenführung 9 und den Endplatten ist durch je ein Schraubenpaar 13 hergestellt, das parallel zur Plattenebene in die Endplatten 10,11 eingeschraubt ist. Die Kolbenstange 5 ist an ihren beiden Enden aufgebohrt und auf je einen an den Endplatten 10,11 befestigten Zapfen 14,15 aufgepresst. Die Führungsstange 8 ist mit enger Passung in je eine Bohrung 16,17 eingesetzt und schliesst bündig mit den Plattenaussenflächen ab. Eine der Endplatten 11, die einen deckelartigen Abschluss für die zwischen den Endplatten 10,11 eingeschlossene andere Vorrichtungseinheit 2 bildet, ist durch einen Gewindestift 7 in ihrer Position an der Führungstan<te 8 gesichert, indem der Stift mit seinem Ende in eine Umfang¢r 19 der Führungsstange 8 eingreift.The device unit 1 consists essentially of the piston 3 supporting piston rod 5, the guide rod 8 running parallel to this, the one running parallel to these Slide guide 9 and the two End plates 10, 11, which form a rigid connection between the piston rod 5 and the guide rod 8 and the slide guide 9. The rigid connection between the slide guide 9 and the end plates is each made by a pair of screws 13, which are parallel is screwed into the end plates 10, 11 to the plane of the plate. The piston rod 5 is drilled open at both ends and attached to one on each of the end plates 10,11 Pins 14,15 pressed on. The guide rod 8 is with a close fit in each one Hole 16,17 is inserted and is flush with the outer surface of the plate. One of the end plates 11, which form a cover-like closure for the between the end plates 10.11 enclosed other device unit 2 forms is by a threaded pin 7 secured in their position on the guide bar 8 by the pin with his The end engages in a circumference 19 of the guide rod 8.

Die Schlittenführung 9 umfasst eine Grundplatte 20, deren Brei te mit derjenigen der Endplatt n 10,11 übereinstimmt. Längs ihrer Ränder erstrecken sich zwei zueinander parallele Führungsschienen 21,22, die zwischen sich eine am zweiten Vorrichtungsteil 2 vorgesehene Führungsschiene 23 mit geringem Führungsspiel einschliessen. Auf diese Weise kann der auf der Führungsstange 8 geführte Vorrichtungsteil 2 keine Schwenkbewegung um diese Führungsstange 8 ausführen, und die Dichtungen 25, 26 der Zylinderverschlusskörper 27,28, die Stangendichtungen 18,24 für die Kolbenstange 5 sowie die Kolbendichtung 30 sind von jeglicher Führungsaufgabe befreit. Die Führung des zweiten Vorrichtungsteil 2 gegenüber dem ersten Vorrichtungsteil 1 wird dabei in x- und y-Richtung von Kugelbüchsen 34 und 35 übernommen, die praktisch ohne Spiel und sehr leichtgängig auf der Führungsstange 8 gleiten, währenddem die Schlittenführung 9 lediglich die Führung des zweiten Vorrichtungsteiles 2 gegenüber einer Verschwenkbewegung übernehmen muss.The slide guide 9 comprises a base plate 20, the width of which te coincides with that of the end plate n 10.11. Extend along their edges two parallel guide rails 21,22, which between them an am second device part 2 provided guide rail 23 with little guide play lock in. In this way, the device part guided on the guide rod 8 2 do not swivel around this guide rod 8, and the seals 25, 26 of the cylinder closure body 27, 28, the rod seals 18, 24 for the piston rod 5 and the piston seal 30 are exempt from any management task. The leadership of the second part of the device 2 opposite the first device part 1 is taken over in the x and y directions of ball bushings 34 and 35, the practical slide without play and very smoothly on the guide rod 8, while the Slide guide 9 only opposite the guide of the second device part 2 must take over a pivoting movement.

Der die Hubbewegung ausführende Vorrichtungsteil 2 ist beispielsweise aus einem massiven Block 32 hergestellt, indem dieser mit der Zylinderbohrung 6 der Kolben-Zylindereinheit 4, der Aufnahmebohrung 33 für die zwei im Abstand zueinander angeordneten Linear-Kugellager 34,35 und zwei Bohrungen 36,37 für die Aufnahme je eines induktiven Näherungsschalters 38,39 versehen wurde. Die Linear-Kugellager 34,35 führen den Vorrichtungsteil 2 mit geringem Reibungswiderstand auf der Führungsstange 8. Die Näherungsschalter 38,39 sind durch eine nicht dargestellte, in die Gewindebohrung 40,41 eingeschraubte Andruckschraube in der zugehörigen Bohrung 36 bzw. 37 so gehalten, dass ihr äusseres Ende mindestens angenähert in der Ebene einer seitlichen Endfläche 43,44 des Vorrichtungsteils 2 liegt. Diese Näherungsschalter 38,39 dienen der Steuerung des Antriebs durch die Kolben-Zylindereinheit 4, indem sie Steuersignale zum Oeffnen und Schliessen von Drosselrückschlagventilen 46,47 gelben, die die Zufuhr von im vorliegenden Beispiel pneumatischer Antriebsluft über die Schlauchleitungen 48,49 abwechselnd zu der einen und anderen Seite des Kolbens 3 in den Zylinder 6 hinein steuern.The device part 2 executing the lifting movement is, for example produced from a solid block 32 by connecting it to the cylinder bore 6 the piston-cylinder unit 4, the receiving bore 33 for the two at a distance from one another arranged linear ball bearings 34,35 and two bores 36,37 for the inclusion each an inductive proximity switch 38,39 was provided. The linear ball bearings 34, 35 guide the device part 2 with low frictional resistance on the guide rod 8. The proximity switches 38,39 are through a not shown, in the threaded hole 40, 41 screwed pressure screw held in the associated bore 36 or 37 so that that its outer end is at least approximately in the plane of a lateral end face 43,44 of the device part 2 is located. These proximity switches 38, 39 are used for control of the drive by the piston-cylinder unit 4 by sending control signals for opening and closing of one-way flow control valves 46, 47 yellow, which control the supply of im present example of pneumatic drive air via the hose lines 48, 49 alternately to one and the other side of the piston 3 into the cylinder 6 steer.

Das jeweilige Steuersignal ensteht durch die Annäherung des Näherungsschalters 38 bzw. 39 an den Kopf 50,51 einer Justierschraube 52,53, von denen je eine in eine der Endplatten 10,11 achsgleich zu den Aufnahmebohrungen 36,37 für die Näherungsschalter 38, 39 eingeschraubt ist. Durch Verdrehen der beidseitig zu dem Vorrichtungsteil 2 vorgesehenen Justierschrauben 52,53 kann der translatorische Verschiebungsweg der Vorrichtungsteile gegeneinander eingestellt werden. Ausserdem können die Endpositionen des Vorrichtungsteiles 2 relativ zu dem Vorrichtungsteil 1 exakt eingestellt werden, wie es für die Arbeitsweise z.B. eines Montageautomaten erwünscht ist. Eine Kontermutter 54,55 sichert die Einstellposition der Justierschrauben 52,53.The respective control signal is generated by the approach of the proximity switch 38 or 39 to the head 50,51 of an adjusting screw 52.53, of each one in one of the end plates 10, 11 coaxially to the receiving bores 36, 37 for the proximity switches 38, 39 is screwed. By twisting the both sides Adjusting screws 52, 53 provided for the device part 2 can be the translational Displacement of the device parts can be adjusted against each other. Besides that can the end positions of the device part 2 relative to the device part 1 can be set exactly as it is for the operation of an assembly machine, for example is desired. A lock nut 54,55 secures the setting position of the adjusting screws 52.53.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine kompakte Baueinheit geschaffen, die mit verhältnismässig geringem i3auaufwand eine äusserst präzise Führung der beiden Vorrichtungsteile gegeneinander gewährleistet. Bei Versuchen hat man gefunden, dass eine Positions-Wiederholgenauigkeit von plus/minus 0,02 m garantiert werden kann. Die Dichtungs- und Führungselemente der Kolben-Zylindereinheit für der Antrieb übernehmen dabei keinerlei Führungsaufgaben; dies schlägt sich in einer vergrösserten Lebensdauer und Zuverlässigkeit nieder und ermöglicht zudem, dass diese Teile keiner allzugrossen Bearbeitungspräzision bedürfen.The device according to the invention is a compact structural unit created, which with relatively little i3au expenditure an extremely precise Guaranteed leadership of the two device parts against each other. When trying it has been found that a position repeatability of plus / minus 0.02 m can be guaranteed. The sealing and guide elements of the piston-cylinder unit take on no management tasks for the drive; this translates into an increased service life and reliability and also enables that these parts do not require excessive machining precision.

Claims (5)

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Ausführung von Hubbewegungen, mit zwei durch eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylindereinheit (4) angetriebenen, relativ zueinander translatorisch bewegbaren Vorrichtungseinheiten (1,2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsführung zwischen er ersten Vorrichtungseinheit (1) und der zweite? Vorrichtungseinheit (2) einerseits durch eine parallel zu der Kolben Zylindereinheit (4) verlaufende Staiigenführung (8,34,35) und andererseits durch eine auf der der Stangenführung gegenüberliegenden Seite der Kolbenzylindereinheit (4) angeordnete Schlittenfhri'ng (9,20,21,22,23) erfolgt. Claims 1. Device for executing lifting movements, with two driven by a pneumatic or hydraulic piston-cylinder unit (4), device units (1, 2) which can be moved translationally relative to one another, thereby characterized in that the movement guide between he first device unit (1) and the second? Device unit (2) on the one hand by a parallel to the Piston cylinder unit (4) extending rod guide (8,34,35) and on the other hand by a side of the piston-cylinder unit on the opposite side of the rod guide (4) arranged slide guidance (9, 20, 21, 22, 23) takes place. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenführung eine mit der ersten Vorrichtungseinheit (1) starr verbundene Führungsstange (8) und zwei in axialem gegenseitigem Abstand angeordnete, in der zweiten Vorrichtungseinheit (2) gelagerte, die Führungsstange (8) umgreifende Linearkugellager (34,35) umfasst.2. Device according to claim 1, characterized in that the rod guide a guide rod (8) rigidly connected to the first device unit (1) and two axially spaced apart in the second device unit (2) includes linear ball bearings (34, 35) mounted around the guide rod (8). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Kolben (3) der Kolben-Zylindereinheit (4) fest verbundene Kolbenstange (5), die Führungsstange (8) und ein erster Teil (20,21,22) der Schlittenfuhrung (9) durch zwei Platten (10,11) zu einer starren, ersten Vorrichtungseinheit (1) miteinander verbunden sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a piston rod firmly connected to a piston (3) of the piston-cylinder unit (4) (5), the guide rod (8) and a first part (20,21,22) of the slide guide (9) through two plates (10, 11) to form a rigid, first device unit (1) are connected to each other. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit (2) aus einem den Zylinder (6) der Kolben-Zylindereinheit (4), eine die Führungsstange (8) umschliessende, die Linearkugellager (34,35) aufnehmende Bohrung (33) und mindestens eine Aufnahmebohrung (36,37) fUr einen Näherungsschalter (38,39) umschliessenden Block (32) besteht, an dem sich ein zweiter Teil (23) der Schlittenführung (9) befindet.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the second device unit (2) consists of a cylinder (6) of the piston-cylinder unit (4), one surrounding the guide rod (8) and receiving the linear ball bearings (34, 35) Bore (33) and at least one receiving bore (36, 37) for a proximity switch (38,39) enclosing block (32) consists on which a second part (23) of the Slide guide (9) is located. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Schlittenführung zwei äussere Führungsschienen (21,22) aufweist, die mindestens ein Führungsorgan (23) des zweiten Teils der Schlittenführung zwischen sich einschliessen.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the first part of the slide guide has two outer guide rails (21,22), the at least one guide member (23) of the second part of the slide guide between to lock myself in.
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