DE3816601C2 - Linearbewegungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearbewegungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 33 36 496 ist eine gattungsgemäße Anordnung bekannt, welche einen hohlen strangepreßten Grundkörper mit einer Führung mittels innerer Kugellager aufweist, wobei ein umgelenktes Zugele­ ment durch den hohlen Läufer hindurch zurückgeführt ist.

Aus der DE-OS 36 35 065 ist eine Vorrichtung bekannt, welche zwei endlose und umlaufende parallele Transportbänder, die zwar auch in hohlen Längsprofilen wie beim Erfindungsgegenstand geführt werden, aufweist, jedoch sind die zu transportierenden oder Trag-Elemente ihrerseits gleitfähig zu den Transportbändern bewegt und nicht mit diesen verbunden. Die Transportbänder gleiten bei dieser vorbe­ kannten Lösung im Bereich der Oberflächen von Längsträgern oder stabförmigen Grundkörpern und haben keine Querprofilierung.

Die DE 36 16 252 zeigt eine Transportvorrichtung nach Art einer umlaufenden Rollenkette mit großbauenden Transportschlitten.

Aus der AS-PS 3 850 043 ist bekannt mit je ortsfest eingespannten Zahnriemen auf je zwei parallel geführten, um 90° zueinander lie­ genden Wirkungsrichtungen eine Abrollbandtransportvorrichtung zu gestalten.

Die bekannten Lösungen sind für manche Antriebszwecke, die einen kompakten "Linearstab" verlangen und dabei in ihren Genauigkeits­ forderungen hinsichtlich Positionsstellung hoch sein müssen, nicht immer geeignet. Für viele Anwendungsfälle ist auch mäßiger Ferti­ gungsaufwand sehr gefragt.

• A. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, funktionssichere und preiswerte Anordnung bei ausreichender Positionsgenauigkeit zu erhalten.

Diese Aufgabe wird mit der Gesamtheit der Mittel des Anspruchs 1 gelöst. Die Patentzeichnungen sind also funktionsgerecht ausge­ führt.

• B. Die Zeichnungen zeigen Ausgestaltungen der Erfindung, wobei Schnitte oder Ansichten durch Pfeile mit römischen Zahlen ge­ kennzeichnet sind, und zwar so daß die betreffende römische Zahl, (z. B. IX, im Schnitt oder in der Ansicht gemäß Pfeil IX) der Figur mit der arabischen gleichen Ziffer entspricht, (also hier dann in Fig. 9 dargestellt ist).

Es zeigen

Fig. 1 und 2, 12 zwei zu verwendende Profile, deren Proportio­ nen im einzelnen beschrieben sind, in natür­ licher Größe.

Fig. 3, 4, 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, teil­ weise im Schnitt in 0,8facher natürlicher Größe.

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Mitte eines Schlit­ tens, entsprechend III-III in Fig. 4.

Fig. 4 einen Längsschnitt senkrecht zum Schnitt gemäß Fig. 3, ebenfalls durch die Mitte des Schlit­ tens.

Fig. 5 die erweiterte Draufsicht auf eine z. T. geöff­ nete Anordnung gemäß Fig. 3 und 4.

Fig. 6, 7, 8 einen Tragkörper des Schlittens in natürlicher Größe maßgerecht in drei Ansichten oder Schnit­ ten, bzw. Teilschnitten.

Fig. 9-11 den Umlenkkasten an jedem Ende des Stabes, ebenfalls in natürlicher Größe.

Fig. 1/2 zeigen zu verwendende Profile. Fig. 2 zeigt einen Hochkantträger, der große Biege- und auch Verdrehsteifigkeit besitzt. Dieser ist ein stranggepreßter Aluminiumprofilstab 1 mit rechteckigem Querschnitt, dessen Profil in seiner Außenab­ messung durch die Breitseiten 11, 13 und die Schmalseiten 12, 14 bestimmt wird. In der Mitte jeder Seite ist eine Nut 6, 7, 8, 9, die sich nach innen in einen Hohlraum 2, 3, 4, 5 nach einer gewissen Nuttiefe 15, 16 verbreitert. Diese Verbreiterun­ gen 2 bis 5 im Stab (wie auch die Nuten) bilden eine durchge­ hende Ausnehmung, welche wesentlich breiter ist als die Nuten 6 bis 9 in den Seitenmitten. Diese Ausnehmungen sind rechteckig oder halbkreisförmig oder oval usw. Die Außenflächen des Pro­ filstabes sind vorzugsweise eloxiert, zur besseren Gleitfähig­ keit oder weisen andere Maßnahmen für eine glatte Oberfläche auf. Außerdem soll diese Oberfläche hart sein, für einen mini­ malen Reibungskoeffizienten gegenüber dem gleitenden Kunststoff der Elemente 21 bis 24.

Der Strangpreßprofilstab 1 dient nun in beliebiger Länge (z. B. 30 oder 200 oder 300 cm) als Grundkörper für einen Linearposi­ tionsstab. Über und unter der Nutöffnung 6 gleitet das i.a. waagerecht liegende Band 19 mit dem hin- und zurücklaufenden Trum 17, 18. Es wird an den Enden des Stabes über Umlenkrollen 51 und Nebenrollen 52 umgelenkt und durch letztere in eine sol­ che Position gebracht, daß es auf der Fläche 11 beiderseits der Nut 6 in Längsrichtung gleitet und in der darunter liegenden Öffnung 2 zurück läuft. Die Höhenposition der Trume 17, 18 wird durch die Position der Umlenk- und Nebenrolle bestimmt. Das Trum 19, das auf der Breitseitenfläche 11 gleitet, ist an einem, insgesamt U-förmig profilierten, schienenartigen Stück 30 an dessen Innenseite symmetrisch befestigt, welche auf der Breitseite 11 ebenfalls gleitet, jedoch den Stab umgreifend, auch an den Schmalseiten 12, 14 geführt wird. Diese Schiene 30 bildet mit ihrer geschlossenen Außenfläche des U′s eine Ar­ beitsplatte oder weist dort zusätzlich eine mit der Basisplatte 35 verschraubte Arbeitsplatte 33 auf, an der weitere Elemente befestigt werden können. ES geht darum, daß diese Arbeitsplatte längs des Stabes zu beliebigen Stellen bewegt werden kann und schrittartig bestimmte Positionen einnimmt. Dazu hat die Haupt­ umlenkrolle 51 einen als Schrittmotor ausgebildeten Elektromo­ tor zum Antrieb. Bei kurzen Strecken genügt evtl. ein Antrieb an der einen Rolle an einem Ende des Stabes. Die Basisplatte 35 ist quadratisch oder rechteckförmig mit zwei zur Mittellinie 100 symmetrisch liegenden Schlitzen 77, 78, in die die Enden des Bandes 19 eingefädelt werden. Die Basisplatte hat gerundete Einläufe 75, 76, über die das Band eingezogen-wird. Ein keil- oder konus-förmiges Klemmstück 74 wird durch Gegenschrauben 73 so gegen diese Rundungen gezogen, daß die Enden des Bandes 19 somit in der Basisplatte 35 festgeklemmt werden. Die Spannung wird an den Bandenden bei der Montage gemessen und eingestellt, und bei dieser bestimmten Spannung wird die Gegenschraube 73 so festgezogen, daß sie den Keil oder das Konusstück 74 gegen die Rundungen 75, 76 klemmt. Damit ist das Band für eine bestimmte Längsspannung festgestellt und gleichzeitig ist die Basisplatte 35 und damit das ganze U-Schienenstück 30 mit dem umlaufenden Transportband 19 fest verbunden, so daß es mit der Bandbewegung zwangsläufig transportiert wird. Im Mittelbereich, also etwa beiderseits der Schnittebene III-III, sind Befestigungsschrau­ ben 41 bis 44, die die Basisplatte 35 und die Arbeitsplatte 33 fest miteinander verbinden. In den Endbereichen des Schlittens 10, 30 sind mehrere Stellschrauben 61 bis 66 vorne und hinten am Ende in die Basisplatte eingelassen, in dort sich befindli­ chen Gewinden. Unterhalb der Basisplatte 35 liegen, formschlüs­ sig eingelassen, Metallplatten 81 . . . , die nur eine Art Einbuch­ tung 91 haben, in die die Stellschrauben mit ihrem gewindesei­ tigen Ende greifen. Auf der anderen Seite sind diese Metall­ platten 81, 82 mit den Kunststoffgleitelementen 21, 22, 23, 24 jeweils flächig verbunden, oder liegen dort auch nur an. Diese Einstellschrauben 61, 62, 63, 64 gestatten nun, die Spielto­ leranz so gering zu halten, daß ein leichtes Gleiten ohne zu großes Spiel zustande kommt. Normalerweise müßte dafür die Be­ arbeitungstoleranz des U-Profils 30 mit seinen Teilen 35, 36, 37 sehr genau gehalten werden. So aber kann man ein strangge­ preßtes U-Profilstück ohne maschinelle teure Bearbeitung ver­ wenden, oder anderes billigeres, wenn auch relativ ungenaues Material verwenden, und erreicht trotzdem günstiges Gleitver­ halten, bzw. eine justierbare und nachstellbare Toleranzspiel­ regelung. Die Kunststoffschienen 21 bis 24 sind durchgehend auf der ganzen Länge des U-Profils 30 vorgesehen und im mittleren Bereich um die Schnittebene III-III fest mit der Schiene 30 verschraubt. Die Einstellschrauben 61-64 sind nur an den Enden des Schlittens 10, 30 vorgesehen.

Wenn sehr lange Stäbe gebraucht werden, wird vorteilhaft ein Zahnriemen als Transportband genommen, dessen Zähne schmäler als das Band sind und mit Spiel in der Nutöffnung 6 gleiten, wodurch das Band eine zusätzliche Führung erhält. Die Zahnung an sich dient zur exakteren Positionierung bzw. zur Vermeidung von Schlupf und unnötiger Reibung.

Die Einstellschrauben 61-64 schieben, je nach dem wie weit sie eingedreht werden, die Metallbefestigungsplatten 81, 82 und da­ mit die Kunststoffplättchen 21 bis 24 von der Basisplatte 35 ab, so daß dort zwar ein Luftspalt entsteht, aber das Spiel zwischen den Außenflächen 11, 12, 14 und den Kunststoffschienen 21 bis 24 eliminiert wird. Falls aufgrund einer Klemmkraft die Reibung zu groß ist, können die Schrauben zurückgedreht werden.

Die Umlenkrollen sind in Einheiten an den Enden des Stabes ge­ lagert und gekapselt. Senkrecht zur Umlaufebene ragen koaxiale Antriebswellen aus diesen Kapseln heraus, auf die Motoren auf­ gesetzt werden können. Die Steuerung des Bandantriebs- und Schrittmotors erfolgt in üblicher Weise.

Fig. 9 bis 11 zeigen die Umlenkschalen, die an das Stabpro­ fil angepaßt sind, im einzelnen. Sie bilden mit der Abdeckung die Kapsel oder einen Umlenkkasten.

In der zentral symmetrisch angeordneten Ausnehmung 91, die von den abgestuften Böden 93, 94 und der Wand 95 sowie den Seiten­ blöcken 96 und 97 gebildet ist, laufen die Hauptumlenkrolle 51 und die Nebenumlenkrolle 52 in Lagern, die in den Blöcken 96, 97 jeweils angeordnet sind, wobei die Hauptumlenkrolle auf der Antriebsseite noch eine zusätzliche Ausnehmung 99 aufweist, wo­ rin die Antriebswelle 56 läuft. Die Schrauben 101, 102 greifen in die stirnseitigen Enden des Stabes in dort vorgesehene ent­ sprechende Gewinde, um so die Umlenkschalen am Stab zu befesti­ gen. Die Abdeckung wird mit den Schrauben in den Befestigungs­ löchern 103 gehalten. Sacklochbohrungen 104, 105 durchsetzen von der Antriebsseite her den ganzen Block 110 über die Zen­ tralausnehmung 91 hinweg, so daß beiderseits dieser in den Blöcken 96, 97 Lager eingebracht werden können, die die Umlenk­ rollen 51, 52 über ihre Wellenstümpfe aufnehmen. Wenn das Transportband 19 eine Innenverzahnung aufweist, wird die Haupt­ umlenkrolle 51 wegen der auf seinem Umfang angeordneten Zahnung im Durchmesser etwas größer, während die Nebenumlenkrolle 52 im Durchmesser verringert werden kann. Um das Transportband 19 mit einer möglichst kleinen Krümmung laufen zu lassen, sollte der Radius der Hauptumlenkrolle 51 und der Radius der Nebenumlenk­ rolle 52 zusammen mit dem Abstand ihrer Achsen (senkrecht zur Bandtransportebene) etwa der Höhe der Ausnehmung entsprechen, wobei die nötigen Sicherheitsabstände wegen Streifgefahr usw. einzuhalten sind. Ebenso sollte die Hauptumlenkrolle 51 inkl. des umlaufenden Bandes 19 bis auf den nötigen Streifsicher­ heitsabstand an die Rückwand 99 der Schale nahe herangerückt werden, und die Nebenumlenkrolle 52 sollte mit ihrem Abstand zu dem stirnseitigen Stabende einen kleinen Abstand einhalten.

Der oben erwähnte Abstand der Achszentren von 51 und 52 ist durch den Abstand der Außenfläche 11 zur Ausnehmung 2 im Stab bestimmt.

Wenn das Transportband 19 durch seine Beschaffenheit eine be­ sonders große Krümmung auf Lebensdauer aushält, können die Zen­ tren von 51 und 52 in Stabrichtung mehr zueinander gerückt wer­ den, weil sich dann ein größerer Umschlingungswinkel des Bandes auf der Hauptumlenkrolle 51 ergibt und damit die Rutschsicher­ heit des Bandes auf der Umlenkrolle 51 erhöht wird, was insbe­ sondere dann vorteilhaft sein kann, wenn keine Innenverzahnung dort vorgesehen ist.

Claims (17)

1. Linearbewegungsvorrichtung,

• - bei der ein Schlitten (30) längs einer Geraden hin und her bewegt wird,
• - bei der an einem stabförmigen Grundkörper (1) an seinen Enden (50, 60) ein flaches Transportband (19) über ortsfeste Umlenk­ rollen (51, 61) umgelenkt wird, so daß es in zwei parallelen Ebenen (17, 18) gegensinnig bewegt wird,
• - bei der der Schlitten (30) am Grundkörper (1) mit einer Ein­ stellung des Spiels zwischen dem Schlitten (30) und dem Grund­ körper (1) seitlich geführt ist und
• - bei der das Transportband mit seinen beiden Enden mit dem Schlitten (30) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
• - daß der Schlitten an Außenflächen (11) des Grundkörpers (1) entlang und diesen umgreifend mit Hilfe von Kunststoff-Teilen (21-24) gleitend geführt wird und
• - daß Stellschrauben (61) am Schlitten (30) über Elemente (81), die auf die Kunststoffteile (21-24) wirken, die Einstellung des Spiels ermöglichen.

2. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (30) eine U-förmig profilierte Schiene (30) aufweist.

3. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseiten einer U-Schiene (30) mit Kunststoffelemen­ ten (21 bis 24) belegt sind, wobei deren Kunststoffflächen vor­ zugsweise streifenförmig in Bewegungsrichtung verlaufen.

4. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Schenkel (36, 37) T- oder L-förmig profilierte Kunst­ stoffelemente (22, 23) tragen, welche formschlüssig mit je einem Schenkel in die Nuten (7, 9) der Schmalseiten des Grund­ körpers eingreifen, und darin flächig gleitend vorgesehen sind.

5. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschrauben an den Stirnseiten der Schiene des Schlittens also vorne und hinten in Bewegungsrichtung eingelas­ sen sind, welche über die Metallplatten (81) die Einstellung des Spiels zwischen den Flächen der Kunststoffelemente (21 bis 24) und den Außenflächen (11, 12, 14) des Grundkörpers erlau­ ben.

6. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffelemente (21 bis 24) symmetrisch beiderseits des Transportbandes an der Innenfläche der U-Schiene (30) vor­ gesehen sind.

7. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seite des Stabprofils (1), vorzugsweise in der Mitte, sich eine Nut befindet in der das Transportband (19) seitlich geführt wird, die sich nach innen verbreitert und in dieser breiten Öffnung wird das Band (6) in der Gegenrichtung zurückgeführt.

8. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband (19) an der Innenseite seiner geschlos­ senen Schleife gezahnt ist und formschlüssig angetrieben wird.

9. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite der Schlitten (30) auf einer Flä­ che (11) gleitet und an rechtwinklig dazu liegenden Seitenflä­ chen (12, 13) zusätzlich geführt wird.

10. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffelemente (21 bis 24) in den Schlitten (10) an seiner Innenseite eingelassen oder mit ihr verbunden sind.

11. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung an der Innenseite des Transportbandes (19) schmaler als dieses ist und mit Spiel in eine Nut (6) greifend in dieser läuft, während die Bandränder beiderseits der Zahnung auf einer Außenfläche gleiten.

12. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umlenkung und Vergrößerung des Umschlingungswinkels des Bandes an einem Ende des Stabes (1) zwei Umlenkrollen (51, 52; 61, 62) vorliegen.

13. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide obere Umlenkrollen (51; 61), über die der Schlitten (10) in der jeweiligen Transportrichtung gezogen wird angetrie­ ben werden.

14. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) von rechteckiger oder quadratischer Außenkontur und klappsymmetrischem Profil als stranggepreßter Aluminiumstab ausgebildet ist.

15. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen des Profilstabes für bessere Gleitfähig­ keit behandelt sind.

16. Linearbewegungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen des Profilstabes als Aluminiumprofil elo­ xiert sind.

17. Linearbewegungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband (19) mit vorbestimmter Spannung über Run­ dungen (75/76) im Schlitten eingeklemmt wird.