DE3916169A1

DE3916169A1 - Antriebssystem fuer zweidimensionalen antrieb

Info

Publication number: DE3916169A1
Application number: DE3916169A
Authority: DE
Inventors: Ken Yanagisawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1989-12-14
Anticipated expiration: 2009-05-19
Also published as: US4995277A; DE3916169C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb und insbesondere ein Antriebs system für zweidimensionalen Antrieb mit einem Schlitten, der für eine zweidimensionale Bewegung zum Transportieren von darauf befestigten Werkstücken, Werkzeugen usw. in eine vorgeschriebene Position geeignet ist.

In der japanischen Veröffentlichung Japanese Provisional Publication (Kokai) Gazette Nr. 53-36 869 ist ein Antriebs system für zweidimensionalen Antrieb beschrieben worden, das die Position von Werkstücken oder Werkzeugen usw., die auf einem angetriebenen Körper befestigt sind, bestimmt. Bei diesem System handelt es sich um ein Antriebssystem für einen Arbeitstisch, und dieser weist einen ersten Schlitten, der durch eine erste Antriebsvorrichtung in eine erste Rich tung bewegt wird, und einen zweiten Schlitten, der auf dem ersten Schlitten vorgesehen ist und durch eine zweite An triebsvorrichtung in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung bewegt wird, auf. Bearbeitete Werkstücke oder Werkzeuge usw. sind auf dem zweiten Schlitten befestigt, so daß diese in einer Ebene bewegt werden können und deren Position in dieser festgelegt werden kann.

Dieses Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb weist jedoch Nachteile auf. Die zweite Antriebsvorrichtung und der zweite Schlitten sind auf dem ersten Schlitten vorge sehen, so daß das von der ersten Antriebsvorrichtung gefor derte Drehmoment größer sein muß als das der zweiten An triebsvorrichtung. Das Drehmoment verändert sich in Abhän gigkeit von der Richtung der Bewegung des zweiten Schlit tens, so daß es schwierig ist, eine Hochgeschwindigkeitsbe wegung oder eine Hochgeschwindigkeitspositionierung des zwei ten Schlittens zu steuern. Außerdem ist die Gewichtsbelastung der ersten und der zweiten Antriebsvorrichtung in Abhängig keit von der Bewegungsrichtung unterschiedlich, so daß das System dazu neigt, daß Vibrationen erzeugt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und ein Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb zu schaffen, das geeignet ist, einen Schlitten stabil mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben.

Insbesondere soll ein Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb geschaffen werden, das eine hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung des Schlittens aufweist.

Ferner soll ein Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb mit breitem Anwendungsbereich geschaffen werden, das an viele Arten von Schlitten angepaßt werden kann.

Weiterhin soll ein Antriebssystem für zweidimensionalen An trieb geschaffen werden, das Werkstücke oder Werkzeuge usw. auf dem Schlitten drehen kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem für zweidimensiona len Antrieb wird die Position des Schlittens durch die Posi tion von ersten Laufelementen, die jeweils mit einem Ende einer ersten Stange verbunden sind, und die Position von zweiten Laufelementen, die jeweils mit den Enden einer zwei ten Stange verbunden sind, bestimmt. Bei Bewegen des Schlit tens ist die Gewichtsbelastung auf den ersten Laufelementen und die Gewichtsbelastung auf den zweiten Laufelementen immer die gleiche, so daß es möglich ist, den Schlitten stabil und genau mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen. Die erste und die zweite Stange sind lösbar mit den ersten bzw. den zweiten Laufelementen durch Verbindungsvorrichtungen verbun den, so daß verschiedene Arten von Schlitten an das Antriebs system angepaßt werden können. Insbesondere, wenn ein Rotor am Schlitten vorgesehen ist, können Werkstücke oder Werk zeuge usw. auf dem Schlitten gedreht werden, und deren Posi tion kann mit der Bewegung des Schlittens und der Drehung des Rotors bestimmt werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems für zwei dimensionalen Antrieb;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Verbindungs vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3-10 Draufsichten auf weitere Beispiele von Schlitten;

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer Verbin dungsvorrichtung für die in den Fig. 7-10 ge zeigten Schlitten;

Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Schlitten mit einem Rotor;

Fig. 13 eine Schnittansicht eines Schnitts entlang der Linie A-A in Fig. 12; und

Fig. 14 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbei spiel.

Zunächst wird der Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf Fig. 1 erläutert.

Ein Rahmen 10 ist rechtwinklig ausgebildet und ist in seinem mittleren Abschnitt hohl.

Erste mit Kugellagern gelagerte Schnecken 12 und 14 als ein Beispiel für eine erste Führungsvorrichtung sind zueinander parallel in Richtung einer X-Achse als einer ersten Richtung in einer horizontalen Ebene angeordnet. Die erste kugellager gelagerte Schnecke 12 ist durch Lagerstücke 16, 18 und 20 auf dem Rahmen 10 drehbar gelagert. Die erste kugellager gelagerte Schnecke 14 ist durch Lagerstücke 22 und 24 auf dem Rahmen 10 drehbar gelagert.

Zweite mit Kugellagern gelagerte Schnecken 26 und 28 als ein Beispiel einer zweiten Führungsvorrichtung sind parallel zueinander in Richtung einer Y-Achse als einer zweiten Rich tung, die zur ersten Richtung rechtwinklig ist, in derselben horizontalen Ebene angeordnet. Die zweite kugellagergelagerte Schnecke 26 ist durch Lagerstücke 30, 32 und 34 auf dem Rah men 10 drehbar gelagert. Die zweite kugellagergelagerte Schnecke 28 ist durch Lagerstücke 36 und 38 auf dem Rahmen 10 drehbar gelagert.

Ein erster Motor 40 als ein Beispiel einer ersten Antriebs vorrichtung ist auf dem Rahmen 10 durch eine (nicht gezeigte) Befestigungsvorrichtung befestigt. Der erste Motor 40 und die erste kugellagergelagerte Schnecke 12 sind durch einen Koppler 42 miteinander verbunden, so daß das Drehmoment des ersten Motors 40 direkt auf die erste kugellagergelagerte Schnecke 12 übertragen wird. Auf die erste kugellagergela gerte Schnecke 14 wird das Drehmoment des ersten Motors 40 durch eine erste Welle 44 als ein Beispiel eines ersten Über tragungselements übertragen. Die erste Welle 44 ist durch Lagerstücke 46 und 48 auf dem Rahmen 10 drehbar gelagert. An jedem Ende der ersten Welle 44 sind Kegelräder (ein schließlich Spiralkegelrädern) 54 bzw. 56 mittels Kopplungs elementen (kurz: Koppler) 50 bzw. 52 befestigt. Jedes der Kegelräder 54 und 56 steht mit einem entsprechenden Kegelrad 58 bzw. 60 in Eingriff, das an der entsprechenden ersten kugellagergelagerten Schnecke 12 bzw. 14 befestigt ist. Beide erste kugellagergelagerte Schnecken 12 und 14 sind für eine synchrone Drehung mit gleicher Geschwindigkeit in gleicher Richtung durch das erste Übertragungselement geeignet. Mit dem ersten Übertragungselement kann allein der erste Motor 40 zwei erste kugellagergelagerte Schnecken 12 und 14 drehen.

Ein zweiter Motor 62 als ein Beispiel einer zweiten Antriebs vorrichtung ist auf dem Rahmen 10 durch eine (nicht gezeigte) Befestigungsvorrichtung befestigt. Der zweite Motor 62 und die zweite kugellagergelagerte Schnecke 26 sind durch einen Koppler 64 miteinander verbunden, so daß das Drehmoment des zweiten Motors 62 direkt auf die zweite kugellagergelagerte Schnecke 26 übertragen wird. Auf die zweite kugellagergela gerte Schnecke 28 wird das Drehmoment des zweiten Motors 62 über eine zweite Welle 66 als ein Beispiel eines zweiten Übertragungselements übertragen. Die zweite Welle 66 ist durch Lagerstücke 68 und 70 auf dem Rahmen 10 drehbar ge lagert. An jedem Ende der zweiten Welle 66 ist jeweils ein Kegelrad 76 bzw. 78 mit einem Koppler 72 bzw. 74 befestigt. Jedes der Kegelräder 76 und 78 steht jeweils mit einem Kegel rad 80 bzw. 82, das an der entsprechenden kugellagergelager ten Schnecke 26 bzw. 28 befestigt ist, in Eingriff. Beide zweiten kugellagergelagerten Schnecken 26 und 28 sind für eine synchrone Drehung bei gleicher Geschwindigkeit in glei cher Richtung durch das zweite Übertragungselement geeignet. Mit dem zweiten Übertragungselement kann allein der zweite Motor 62 die zweiten kugellagergelagerten Schnecken 26 bzw. 28 drehen.

Erste Laufelemente 84 und 86 sind jeweils auf die ersten kugellagergelagerten Schnecken 12 und 14 geschraubt. Die ersten Laufelemente 84 und 86 laufen mit gleicher Geschwin digkeit und in einer gleichen Richtung entlang der X-Achse bei synchroner Drehung der ersten kugellagergelagerten Schnecken 12 und 14.

Zweite Laufelemente 88 und 90 sind jeweils auf die entspre chende zweite kugellagergelagerte Schnecke 26 bzw. 28 ge schraubt. Die zweiten Laufelemente 88 und 90 laufen mit glei cher Geschwindigkeit und in einer gleichen Richtung entlang der Y-Achse bei synchroner Drehung der zweiten kugellager gelagerten Schnecken 26 und 28.

Je ein Ende einer ersten Stange 92 ist mit dem ersten Lauf element 84 bzw. 86 durch ein jeweiliges Verbindungselement 94 bzw. 96 verbunden. Die erste Stange 92 ist immer parallel zu den zweiten kugellagergelagerten Schnecken 26 und 28 ge spannt. Durch Verbinden der ersten Stange 92 mit den ersten Laufelementen 84 und 86 wird die Drehung der ersten Lauf elemente 84 und 86 durch die erste Stange 92 selbst dann verhindert, wenn die ersten kugellagergelagerten Schnecken 12 und 14 gedreht werden. Daher können die ersten Laufele mente 84 und 86 und die erste Stange 92 sich in der Richtung der X-Achse bei Drehung der ersten kugellagergelagerten Schnecken 12 und 14 bewegen.

Die beiden Enden einer zweiten Stange 98 sind jeweils mit dem zweiten Laufelement 88 bzw. 90 durch ein entsprechendes Verbindungselement 100 bzw. 102 verbunden. Die zweite Stange 98 ist immer parallel zu den ersten kugellagergelagerten Schnecken 12 und 14 gespannt. Durch Verbinden der zweiten Stange 98 mit den zweiten Laufelementen 88 und 90 wird die Drehung der zweiten Laufelemente 88 und 90 durch die zweite Stange 98 selbst dann verhindert, wenn die zweiten kugel lagergelagerten Schnecken 26 und 28 gedreht werden. Daher können die zweiten Laufelemente 88 und 90 und die zweite Stange 98 sich in der Richtung der Y-Achse bei Drehung der zweiten kugellagergelagerten Schnecken 26 und 28 bewegen.

Die erste Stange 92 und die zweite Stange 98 sind jeweils mit den ersten Laufelementen 84 und 86 bzw. den zweiten Lauf elementen 88 und 90 durch Verbindungselemente 94, 96, 100 bzw. 102 verbunden. Diese Verbindungselemente werden anhand des Verbindungselements 94 als ein Beispiel erklärt. Das Verbindungselement 94 ist in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2 er streckt sich ein herausragender Abschnitt 104 horizontal vom unteren Abschnitt des ersten Laufelements 84. Zwei Posi tionierstifte 106 und 108 sind vertikal auf der oberen Ober fläche des herausragenden Abschnitts 104 vorgesehen. Zwei Gewindelöcher 110 und 112 sind in den herausragenden Ab schnitt 104 gebohrt. Außerdem ist ein Verbindungselement 114 am Endabschnitt der ersten Stange 92 befestigt. In die Bodenfläche des Verbindungselements 114 sind zwei (nicht gezeigte) Positionierlöcher gebohrt, in die die Positionier stifte 106 und 108 eingebracht werden können. In Flansche 116 und 118 des Verbindungselements 114 sind Durchgangslöcher 120 und 122 gebohrt. Die Position der Durchgangslöcher 120 und 122 entspricht den Gewindelöchern 110 und 112. Das Ver bindungselement 114 wird am herausragenden Abschnitt 104 dadurch befestigt, daß die Positionierlöcher des Verbindungs elements 114 auf die Positionierstifte 106 und 108 des her ausragenden Abschnitts aufgesetzt werden und daß Schrauben 124 und 126 durch die Durchgangslöcher 120 und 122 gesteckt und in die Gewindelöcher 110 und 112 eingeschraubt werden, so daß die erste Stange 92 mit dem ersten Laufelement 84 fest verbunden ist. Die Positionierstifte 106 und 108 und die Positionierlöcher können auch weggelassen werden, da das Verbindungselement 114 durch die Schrauben 124 und 126 in einer vorgeschriebenen Position auf dem herausragenden Abschnitt 104 befestigt ist, aber es ist jedoch wünschens wert, eine derartige Positioniervorrichtung wie Positionier stifte und Positionierlöcher und dergleichen für ein schnel les Positionieren vorzusehen. Es sei angemerkt, daß im Falle des Verbindens des Verbindungselements 114 mit dem heraus ragenden Abschnitt 104 zum Beispiel durch Zusammenklemmen der beiden die Positioniervorrichtung zwischen den beiden vorgesehen werden sollte. Die ersten kugellagergelagerten Schnecken 12 und 14 und die zweiten kugellagergelagerten Schnecken 26 und 28 sind mit einer Abdeckung 128 (s. Fig. 1) abgedeckt, so daß der herausragende Abschnitt 104 sich von dem (nicht gezeigten) Schlitz der Abdeckung 128 zum Innenraum des Rahmens 10 hin erstreckt. Zum Lösen der ersten Stange 92 vom ersten Laufelement 84 kann das Verbindungselement 114 vom herausragenden Abschnitt 104 einfach durch Heraus schrauben der Schrauben 124 und 126 aus dem herausragenden Abschnitt 104 abgenommen werden. Der Aufbau der anderen Ver bindungselemente 96, 100 und 102 ist der gleiche wie jener des Verbindungselements 94, so daß auf eine Beschreibung desselben verzichtet wird.

Gemäß Fig. 1 gehen die erste Stange 92 und die zweite Stange 98 durch einen Schlitten bzw. Gleiter 130 und kreuzen sich senkrecht zueinander. Der Schlitten 130 kann sich auf der ersten Stange 92 und auf der zweiten Stange 98 bewegen und bewegt sich in der Richtung der X-Achse bei Bewegung der ersten Stange 92 in derselben Richtung und bewegt sich in Richtung der Y-Achse bei Bewegung der zweiten Stange 98 in derselben Richtung. Damit wird die Position in X- und Y-Rich tung durch Bewegung der ersten Laufelemente 84 und 86 und der zweiten Laufelemente 88 und 90 bestimmt. Auf dem Schlit ten 130 können (nicht gezeigte) Werkstücke, (nicht gezeigte) Werkzeuge oder (nicht gezeigte) Köpfe von Bearbeitungs robotern usw. befestigt werden, so daß ein Positionieren derselben und Bearbeitungsvorgänge im hohlen Raum des Rahmens 10 ausgeführt werden können. Der in Fig. 1 gezeigte Schlitten 130 ist vom Typ eines Blockschlittens. Andere Typen von Schlitten, die zum Beispiel in den Fig. 3 bis 6 gezeigt sind, können angepaßt werden. Wenn Schlitten ausgetauscht werden sollen, so ist dies durch entsprechende Verbindungs elemente möglich gemacht, und das Antriebssystem kann vielfältig verwendet werden.

Im folgenden werden andere Formen von Schlitten erläutert. Das Antriebssystem kann auch auf Schlitten, wie die in Fig. 7 bis 10 gezeigten, angepaßt werden. Bei Schlitten nach diesen Beispielen sind zwei erste Stangen und/oder zwei zweite Stangen durch diese hindurchgeführt, so daß ein Ver bindungselement angepaßt wird, das sich von dem in Fig. 2 gezeigten unterscheidet. Das Beispiel eines Verbindungsele ments für in Fig. 7 bis 10 gezeigte Schlitten wird mit Bezug auf Fig. 11 erläutert. Das Verbindungselement ist an dem ersten Laufelement 84 in Fig. 1 befestigt. Das Verbin dungselement 132, das sich von dem in Fig. 2 gezeigten unter scheidet, ist so ausgebildet, daß es sich in der Richtung der X-Achse erstreckt und ist an den jeweiligen Endabschnit ten der ersten Stangen 134 und 136, die parallel angeordnet sind, befestigt. In die Bodenfläche des Verbindungselements 132 sind (nicht gezeigte) Positionierlöcher gebohrt, in die die Positionierstifte 106 und 108 eingebracht werden. Außer dem sind in das Verbindungselement 132 Durchgangslöcher 138 und 140 gebohrt, die den Gewindelöchern 110 und 112 entspre chen. Das Verbindungselement 132 kann lösbar am herausragen den Abschnitt 104 durch Schrauben 142 und 144 befestigt wer den.

Im folgenden wird der Betrieb des Antriebssystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 erläutert. Wenn sich der erste Motor 40 dreht, werden die ersten kugel lagergelagerten Schnecken 12 und 14 in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit gedreht, und die ersten Lauf elemente 84 und 86 bewegen sich synchron in der Richtung der X-Achse. Bei dieser Bewegung wird auch die erste Stange 92 in der Richtung der X-Achse bewegt, so daß sich der Schlitten 130 in dieser Richtung bewegt.

Weiterhin werden die zweiten kugellagergelagerten Schnecken 26 und 28 in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit bewegt, wenn sich der zweite Motor 62 dreht, und die zweiten Laufelemente 88 und 90 bewegen sich synchron in der Richtung der Y-Achse. Bei dieser Bewegung wird auch die zweite Stange 98 in der Richtung der Y-Achse bewegt, so daß sich der Schlitten in dieser Richtung bewegt. Damit ist die Position des Schlittens 130 in einer Ebene durch die Bewegung des Schlittens 130 in der X- und der Y-Richtung definiert. Die Bestimmung der Position des Schlittens 130 wird durch eine (nicht gezeigte) Steuereinheit mit einem eingebauten Mikro computer gesteuert, der die Drehgeschwindigkeit und die Dreh richtung usw. des ersten Motors 40 und des zweiten Motors 62 steuert.

Wenn bei den oben beschriebenen Schlitten, wie sie in den Fig. 1 und 3 bis 10 gezeigt sind, zunächst ein Werkstück auf dem Schlitten befestigt wird und dann einige Teile auf dem Werkstück angeordnet werden, ist die Anordnungsrichtung dieser Teile auf die X- und die Y-Achse begrenzt. Dadurch ist es äußerst schwierig, die radiale Anordnung der Teile zu steuern, und das Steuerprogramm der Steuereinheit müßte sehr kompliziert sein.

In diesem Fall kann ein Schlitten bzw. Gleiter 150, wie er in Fig. 12 gezeigt ist, angewendet werden. Erste Stangen 152 und 154 und zweite Stangen 156 und 158 sind durch die Eck abschnitte des Schlittens 150 geführt, und der Schlitten 150 kann sich auf den ersten Stangen 152 und 154 und auf den zweiten Stangen 156 und 158 bewegen. Ein Rotor 160 ist auf dem Schlitten 150 drehbar befestigt. Der Rotor 160 ist in zylindrischer Form mit einem Durchgangsloch 162 ausgebil det, und er weist einen Flanschabschnitt 164 auf, auf dessen oberen Abschnitt Werkstücke und dergleichen befestigt werden können. Der Rotor 160 wird durch einen dritten Motor 166 als ein Beispiel einer dritten Antriebsvorrichtung, der im Schlitten 150 angebracht ist, gedreht. Die Drehung des drit ten Motors 166 wird ebenfalls von der (nicht gezeigten) Steuereinheit mit eingebautem Mikrocomputer gesteuert. Eine Schnittansicht entlang der Linie A-A des Schlittens 150 ist in Fig. 13 gezeigt. Gemäß Fig. 13 ist ein Lager 168 zwischen dem Schlitten 150 und dem Rotor 160 vorgesehen, und ein Rie men 172, der das Drehmoment des dritten Motors 166 auf den Rotor 160 überträgt, steht mit dem dritten Motor 166 und einem als Riemenscheibe wirkenden Kranz 170, der auf der Außenseite des Rotors 160 befestigt ist, in Eingriff. Damit wird das Drehmoment des dritten Motors 166 auf den Rotor 160 zum Drehen übertragen, und die Drehgeschwindigkeit, die Drehrichtung, der Drehwinkel usw. des Rotors 160 werden durch die Drehung des dritten Motors 166 bestimmt. Es sei ange merkt, daß eine Bremsscheibe 174 auf der Außenseite des Rotors 160 befestigt ist. Wenn die Bremsscheibe 174 durch Bremselemente 176 und 178, die von der Steuereinheit ge steuert werden, festgeklemmt wird, kann der Rotor in seiner Drehung angehalten werden. Bei diesem Schlitten 150 wird ein Werkstück 180 auf dem Flanschabschnitt 164 des Rotors 160 befestigt, und jedes zusätzliche Teil wird auf das Werk stück 180 mit einer Drehung des Rotors 160 um einen vorge schriebenen Winkel gelegt, so daß die Teile auf dem Werk stück 180 radial angeordnet werden können. Wird der Rotor kontinuierlich gedreht, ist es möglich, das Werkstück in einer Ebene zu drehen. Der Rotor 160 muß keine zylindrische Form aufweisen, sondern andere Formen, wie etwa ein Dreh tisch, können als Rotor angepaßt werden. Und Zahnräder, ein Endlosdraht, eine Kette, usw. können als Vorrichtung zum Übertragen des Drehmoments des dritten Motors 166 auf den Rotor 160 angepaßt werden. Außerdem kann der Rotor 160 selbst als Motor ausgebildet sein. In den Fig. 12 und 13 weist der Rotor 160 eine hohle zylindrische Form auf, so daß Werk stücke durch Werkzeuge 182 und 184 sowohl von oben her als auch von unten her bearbeitet werden können, und das Bearbei ten von beiden Seiten her kann auch ausgeführt werden, wenn ein Schlitten gemäß den Fig. 6, 7, 9 oder 10 verwendet wird.

Beim ersten Ausführungsbeispiel werden ein einziger erster Motor 40 und ein einziger zweiter Motor 62 als erste bzw. zweite Antriebsvorrichtung verwendet. Aber es können auch jeweils zwei synchronisierte Motoren als erste bzw. als zweite Antriebsvorrichtung ohne die erste bzw. die zweite Übertragungsvorrichtung verwendet werden. Weiterhin können ein Kettenübertragungsmechanismus, ein Riemenübertragungs mechanismus als die erste bzw. als die zweite Übertragungs vorrichtung verwendet werden.

Im folgenden wird nun mit Bezug auf Fig. 14 ein zweites Aus führungsbeispiel beschrieben.

Erste Riemenantriebsmechanismen 200 und 202 als ein Beispiel einer ersten Antriebsvorrichtung sind auf einem Rahmen 204 parallel angeordnet. Ein Riemen 206 des ersten Riemenan triebsmechanismus 200 steht mit Riemenscheiben 208 und 210 in Eingriff. Ein Riemen 212 des ersten Riemenantriebsmechanis mus 202 steht mit Riemenscheiben 214 und 215 in Eingriff. Die Riemenscheiben 208 und 214 sind koaxial auf einer lang gestreckten Welle 218 befestigt, die durch einen einzigen ersten Motor 216 als ein Beispiel für eine erste Antriebs vorrichtung gedreht wird. Die Welle 218 ist durch Lagerele mente 224, 226, 228 und 230, die in Getriebegehäusen 220 bzw. 222 befestigt sind, drehbar gelagert. Die Riemenscheibe 210 ist koaxial auf einer Welle 236 befestigt, die durch Lagerelemente 232 und 234, die in einem Getriebegehäuse 237 befestigt sind, drehbar gelagert ist. Die Riemenscheibe 215 ist koaxial auf einer Welle 244 befestigt, die durch Lager elemente 240 und 242, die in einem Getriebegehäuse 238 be festigt sind, drehbar gelagert ist. Der erste Motor 216 ist auf dem Rahmen 204 durch (nicht gezeigte) Befestigungsele mente befestigt.

Zweite Riemenantriebsmechanismen 246 und 248 als ein Beispiel einer zweiten Antriebsvorrichtung sind parallel zueinander und senkrecht zu den ersten Riemenantriebsmechanismen 200 und 202 auf dem Rahmen 204 angeordnet. Ein Riemen 250 des zweiten Riemenantriebsmechanismus 246 steht mit Riemenschei ben 252 und 254 in Eingriff. Ein Riemen 256 des zweiten Rie menantriebsmechanismus 248 steht mit Riemenscheiben 258 und 260 in Eingriff. Die Riemenscheiben 252 und 258 sind koaxial auf einer langgestreckten Welle 264 befestigt, die von einem einzigen zweiten Motor 262 als einem Beispiel für eine zweite Antriebsvorrichtung gedreht wird. Die Welle 264 ist durch Lagerelemente 266, 268, 270 und 272, die in den Getriebe gehäusen 237 bzw. 220 befestigt sind, drehbar gelagert. Die Riemenscheibe 254 ist koaxial auf einer Welle 278 befestigt, die durch Lagerelemente 274 und 276, die in dem Getriebe gehäuse 238 befestigt sind, drehbar gelagert ist. Die Riemen scheibe 260 ist koaxial auf einer Welle 284 befestigt, die durch Lagerelemente 280 und 282, die im Getriebegehäuse 222 befestigt sind, drehbar gelagert ist. Der zweite Motor 262 ist auf dem Rahmen 204 durch (nicht gezeigte) Befestigungs elemente befestigt.

Ein erstes Laufelement 286 ist mit dem Riemen 206 durch Ver binder 288 und 290 verbunden. Ein erstes Laufelement 292 ist mit dem Riemen 212 durch Verbinder 294 und 296 verbunden. Wenn der erste Motor 216 angetrieben wird, werden die Riemen 206 und 212 in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben, so daß die ersten Laufelemente 286 und 292 sich synchron in der Richtung einer X-Achse als einer ersten Rich tung bewegen. Ein zweites Laufelement 298 ist mit dem Riemen 250 durch Verbinder 300 und 302 verbunden. Ein zweites Lauf element 304 ist mit dem Riemen 256 durch Verbinder 306 und 308 verbunden. Wenn der zweite Motor 262 angetrieben wird, werden die Riemen 250 und 256 in gleicher Richtung mit glei cher Geschwindigkeit angetrieben, so daß die zweiten Lauf elemente 298 und 304 sich synchron in der Richtung einer Y-Achse als einer zweiten Richtung, die zu der ersten Rich tung senkrecht ist, bewegen.

Erste lineare Führungen 310 und 312 sind als Stangen ausge bildet, die jeweils durch die ersten Laufelemente 286 bzw. 292 hindurchgeführt sind. Die jeweiligen Enden der ersten linearen Führung 310 sind im Getriebegehäuse 220 bzw. 237 befestigt, und die jeweiligen Enden der ersten linearen Füh rung 312 sind jeweils im Getriebegehäuse 222 bzw. 238 be festigt. Jedes der ersten Laufelemente 286 bzw. 292 kann auf der jeweiligen ersten linearen Führung 310 bzw. 312 in der Richtung der X-Achse bewegt werden.

Zweite lineare Führungen 314 und 316 sind als Stangen aus gebildet, welche jeweils durch das zweite Laufelement 298 bzw. 304 hindurchgeführt sind. Die jeweiligen Enden der zwei ten linearen Führung 314 sind im entsprechenden Getriebe gehäuse 237 bzw. 238 befestigt, und die jeweiligen Enden der zweiten linearen Führung 316 sind im entsprechenden Ge triebegehäuse 220 bzw. 222 befestigt. Jedes der zweiten Lauf elemente 298 bzw. 304 kann auf der entsprechenden zweiten linearen Führung 314 bzw. 316 in der Richtung der Y-Achse bewegt werden. Der Grund dafür, daß die ersten linearen Füh rungen 310 und 312 und die zweiten linearen Führungen 314 und 316 vorgesehen sind, ist, daß es sehr schwierig ist, die ersten Laufelemente 286 und 292 und die zweiten Laufele mente 298 und 304 nur durch die Riemen 206, 212, 250 und 256 stabil in Richtung der X- bzw. Y-Achse zu führen. Es sei angemerkt, daß die erste lineare Führung und die zweite lineare Führung nicht auf die Ausführung als die gezeigten Stangen beschränkt sind, sondern daß hierfür jegliche Vor richtung verwendet werden kann, die geeignet ist, die ersten und die zweiten Laufelemente linear zu führen.

Eine erste Stange 321, deren beide Enden jeweils mit dem ersten Laufelement 286 bzw. 292 durch Verbindungselemente 320 bzw. 322 verbunden sind, und eine zweite Stange 326, deren beide Enden jeweils mit dem zweiten Laufelement 298 bzw. 304 durch Verbindungselemente 323 bzw. 324 verbunden sind, sind durch einen Schlitten 318 hindurchgeführt, so daß der Schlitten 318 sich auf der ersten Stange 321 und der zweiten Stange 326 bewegen kann. Es sei angemerkt, daß es für den Fachmann offensichtlich ist, daß Schlitten wie die in den Fig. 3 bis 10 und 12 gezeigten anstelle des in Fig. 14 gezeigten an das Antriebssystem in der zweiten Ausführungsform angepaßt werden können und daß Verbindungs elemente wie die in den Fig. 2 und 11 gezeigten ebenfalls hieran angepaßt werden können.

Im folgenden wird der Betrieb des Antriebssystems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Wenn der erste Motor 216 angetrieben wird, werden die Welle 218 und die Riemenscheiben 208 und 214 gedreht, so daß die Riemen 206 und 212 in der Richtung der X-Achse angetrieben werden. Bei Bewegung der Riemen 206 und 212 werden die ersten Laufelemente 286 und 292 in der Richtung der X-Achse bewegt. Wenn der zweite Motor 262 angetrieben wird, werden die Welle 264 und die Riemenscheiben 252 und 258 gedreht, so daß die Riemen 250 und 256 in der Richtung der Y-Achse angetrieben werden. Mit der Bewegung der Riemen 250 und 256 werden die zweiten Laufelemente 298 und 304 in der Richtung der Y-Achse bewegt. Das Prinzip des Bestimmens der Position des Schlit tens 318 in einer Ebene durch die Bewegung der ersten Lauf elemente 286 und 292 und der zweiten Laufelemente 298 und 304 ist das gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel, so daß auf eine entsprechende Erläuterung verzichtet wird. Und die Steuerung des ersten Motors 216 und des zweiten Motors 262 erfolgt durch eine (nicht gezeigte) Steuereinheit mit einem eingebauten Mikrocomputer.

Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel können zwei synchrone Motoren als die erste Antriebsvorrichtung bzw. als die zweite Antriebsvorrichtung angepaßt werden. Ein Schlitten mit einem durch eine dritte Antriebsvorrichtung angetriebenen Rotor (siehe Fig. 12 und 13) ist an das Antriebssystem nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in gleicher Weise angepaßt wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Beim erfindungsgemäßen Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb kann die Belastung der ersten Antriebsvorrichtung und die der zweiten Antriebsvorrichtung gleich sein, so daß das Drehmoment der beiden Antriebsvorrichtungen das gleiche sein kann. Damit kann der Schlitten stabil in der ersten und in der zweiten Richtung bewegt werden, und dies wirkt sich besonders dahingehend aus, daß der Schlitten mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden kann.

Claims

1. Antriebssystem für zweidimensionalen Antrieb mit einem Paar zueinander parallel angeordneter erster Führungs vorrichtungen (12, 14; 200, 202);
einem Paar zueinander parallel und zu den ersten Führungs vorrichtungen (12, 14; 200, 202) senkrecht angeordneten zwei ten Führungsvorrichtungen (26, 28; 246, 248);
einem Paar erster Laufelemente (84, 86; 286, 292), das gegen über der ersten Führungsvorrichtung (12, 14; 200, 202) beweg bar vorgesehen ist, wobei die ersten Laufelemente (84, 86; 286, 292) in einer ersten Richtung (X) entlang der ersten Führungsvorrichtung (12, 14; 200, 202) bewegt werden können;
einem Paar zweiter Laufelemente (88, 90; 298, 304), das gegenüber der zweiten Führungsvorrichtung (26, 28; 246, 248) bewegbar vorgesehen ist, wobei die zweiten Laufelemente (88, 90; 298, 304) in einer zur ersten Richtung (X) senkrechten zweiten Richtung (Y) entlang der zweiten Führungsvorrichtung (26, 28; 246, 248) bewegbar sind;
wenigstens einer ersten Stange (92, 134, 136, 152, 154; 321), deren beide Enden jeweils mit einem entsprechenden ersten Laufelement (84, 86; 286, 292) verbunden sind und die zur zweiten Führungsvorrichtung (26, 28; 246, 248) parallel ange ordnet sind;
wenigstens einer zweiten Stange (98, 156, 158; 326), deren beide Enden jeweils mit einem entsprechenden zweiten Lauf element (88, 90; 298, 304) verbunden sind und die zur ersten Führungsvorrichtung (12, 14; 200, 202) parallel angeordnet sind;
einem Schlitten (130; 150; 318), der auf der wenigstens einen ersten Stange (92, 134, 136, 152, 154; 321) und auf der wenigstens einen zweiten Stange (98, 156, 158; 326) bewegbar angeordnet ist, wobei die wenigstens eine erste Stange (92, 134, 136, 152, 154; 321) und die wenigstens eine zweite Stange (98, 156, 158; 326) durch den Schlitten (130; 150; 318) hindurchgeführt sind;
einer ersten Antriebsvorrichtung (40; 216) zum synchronen Bewegen der ersten Laufelemente (84, 86; 286, 292) in der ersten Richtung (X); und
einer zweiten Antriebsvorrichtung (62; 262) zum synchronen Antreiben der zweiten Laufelemente (88, 90; 298, 304) in der zweiten Richtung (Y).

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungsvorrichtung aus einem Paar erster kugellagergelagerter Schnecken (12, 14) gebildet wird, auf die die jeweiligen ersten Laufelemente (84, 86) geschraubt sind, daß die zweite Führungsvorrichtung aus einem Paar zweiter kugellagergelagerter Schnecken (26, 28) gebildet ist, auf die die entsprechenden zweiten Lauf elemente (88, 90) geschraubt sind, daß die erste Antriebs vorrichtung aus wenigstens einem ersten Motor (40) gebildet wird, der die ersten kugellagergelagerten Schnecken (12, 14) in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit dreht, und daß die zweite Antriebsvorrichtung aus wenigstens einem zweiten Motor (62) gebildet wird, der die zweiten kugellager gelagerten Schnecken (26, 28) in gleicher Richtung mit glei cher Geschwindigkeit dreht.

3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Motor (40) ein ein ziger Motor verwendet wird, der eine (12) der ersten kugel lagergelagerten Schnecken (12, 14) direkt dreht und die an dere (14) über ein erstes Übertragungselement (44) dreht, und daß als zweiter Motor (62) ein einziger Motor verwendet wird, der eine (26) der zweiten kugellagergelagerten Schnec ken (26, 28) direkt dreht und die andere (28) über ein zweites Übertragungselement (66) dreht.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungselement aus einer ersten Welle (44) gebildet wird, die zwischen dem ersten Motor (40) und der anderen ersten kugellagergelagerten Schnecke (14) angeordnet ist, wobei die erste Welle (44) das Drehmoment des ersten Motors (40) über Kegelräder (54, 56), die an den beiden Endabschnitten der Welle (44) vorgese hen sind, überträgt, und daß das zweite Übertragungselement als eine zweite Welle (66) ausgebildet ist, die zwischen dem zweiten Motor (62) und der anderen zweiten kugellager gelagerten Schnecke (28) angeordnet ist, wobei die zweite Welle (66) das Drehmoment des zweiten Motors (62) über Kegel räder (76, 78) überträgt, die an den beiden Endabschnitten der Welle (66) angeordnet sind.

5. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungsvorrichtung als ein Paar erster Riemenantriebsmechanismen (200, 202) ausgebildet sind, an denen erste Laufelemente (286, 292) befestigt sind, daß die zweite Führungsvorrichtung als ein Paar zweiter Riemenantriebsmechanismen (246, 248) ausgebildet ist, an denen zweite Laufelemente (298, 304) befestigt sind, daß die erste Antriebsvorrichtung aus wenigstens einem ersten Motor (216) gebildet wird, der die ersten Antriebsmechanismen (200, 202) in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit antreibt, und daß die zweite Antriebsvorrichtung aus wenig stens einem zweiten Motor (262) gebildet wird, der die zwei ten Riemenantriebsmechanismen (246, 248) in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit antreibt.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Riemenantriebsme chanismen (200, 202) jeweils ein Paar erster linearer Füh rungen (310, 312) aufweisen, an denen die ersten Laufelemente (286, 292) gleitbar befestigt sind, und daß die zweiten Riemenantriebsmechanismen (246, 248) jeweils ein Paar zweite lineare Führungen (314, 316) aufweisen, an denen die zweiten Laufelemente (298, 304) gleitbar befestigt sind.

7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stangen (92, 134, 136, 152, 154; 321) und die zweiten Stangen (98, 156, 158; 326) mit den vorgeschriebenen Stellen der ersten Laufele mente (84, 86; 286, 292) bzw. der zweiten Laufelemente (88, 90; 298, 304) durch lösbare Verbindungselemente (94, 96, 100, 102; 320, 322, 323, 324) verbunden sind.

8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schlitten (150) ein Rotor (160), der gedreht werden kann, und eine dritte Antriebsvor richtung (166), die den Rotor (160) dreht, vorgesehen sind.

9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte des Rotors (160) hohl ist.