DE4030730A1

DE4030730A1 - Mechanical movement conversion unit - converts linear stroke movement into circulating radial movement using stroke curve component

Info

Publication number: DE4030730A1
Application number: DE19904030730
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-04-09
Also published as: DE9017837U1

Abstract

The driving and supporting part of the movement unit comprises a stroke piston element (1) with a central accommodation (2) for it, connected to a socket-type cylindrical connecting rod (3) and a flange-type formation at one end by a screw union (22) and a further stronger flange component (20, 21), forming a mechanical unit. The free end (17) of the piston connecting rod (3) is secured by a bearing unit (15) both axially and radially by an arrestor groove and nose formation (14), together with a pin (16). The face-side bearing component (15) is necessary for axial securement of the radial bearing (23) of the rotating cylinder (10, 12), and for further functions, such as the radial support of the connecting rod. USE - In robot systems involved in material handling and modular assembly work.

Description

Mechanische Bewegungseinheit zum Umsetzen von medial getriebener linearer Hubbewegung in umlaufende Radialbewegung mittels Hubkurvenelement.Mechanical movement unit for moving medially driven linear stroke movement in circumferential Radial movement by means of a cam element.

Die Erfindung betrifft eine Bewegungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ist erfindungs gemäß als Grundelement eines modularen Fertigungssystems für Handhabung und Montage gedacht.The invention relates to a movement unit according to the preamble of claim 1 and is fiction as the basic element of a modular manufacturing system intended for handling and assembly.

Das Umsetzen von linear-achsialen mechanischen Bewegungen in radiale Abläufe mittels Hubkurven element oder Hubringschiene, wie z. B. DE 30 28 201 beschreibt, ist im Prinzip nicht neu und entspricht dem Stand der Technik, wie es gattungsgemäß nicht neu ist, wenn mit Hilfe eines Mediums und einer Hubringschiene vertikale Bewegung in eine zu den Kolbenachsen parallele Radialbewegung umgesetzt wird, oder, wie in der DE 36 13 353 beschrieben, eine motorisch getriebene Schrauben-Wendelfläche Radialbewegung in achsparallel-lineare wandelt. Das genannte Konzept 36 13 353 ist unkompliziert und fertigungsfreundlich, doch in der dargestellten Ausführung beim Kraftschluß der kugelförmigen Kolbenenden mit der Schrauben-Wendelfläche entsteht außerordentliche, wärmebildende Friktion und infolge dessen vorzeitiger Verschleiß, dem durch achiale radiale Lagerung mittels Kugel- und Wälzlagern effektiv begegnet werden könnte. The implementation of linear-axial mechanical Movements in radial processes using lifting curves element or cam ring, such as. B. DE 30 28 201 describes, is in principle not new and corresponds the prior art, as it is not generic is new if with the help of a medium and a Cam ring rail vertical movement in one to the Piston axes implemented parallel radial movement is, or, as described in DE 36 13 353, a motor-driven screw spiral surface Radial movement converts to axially parallel-linear. The aforementioned concept 36 13 353 is straightforward and production-friendly, but in the illustrated Execution at the adhesion of the spherical Piston ends with the screw spiral surface are created extraordinary, heat-generating friction and as a result its premature wear, that of achiale radial bearings by means of ball and roller bearings could be effectively countered.

Zu nennen ist weiterhin die Neuerung 23 61 175, die das Arbeitsmedium am direktestem in Radialbewegung mittels Hubkurve umsetzt aber im technischen Aufbau und Wirkung - wie 36 13 353 motorisch koaxial und fertigungstechnisch aufwendig ist, was zur wirtschaftlichen Fertigung größere Potentiale erfordert.Also to be mentioned is the innovation 23 61 175, which the Working medium most directly in radial movement by means of However, the lifting curve implements the technical structure and effect - Like 36 13 353 motor coaxial and manufacturing technology is expensive, what for economical production requires greater potential.

Technisch nicht realisierbar ist die Anmeldung G 84 05 888 vom 25.02.84 in der konstruktiv dargestellten Ausführung. Auch ein konstruktives Beispiel sollte - vorzugsweise in den Elementen mit bestimmender Funktion - mehr als fragmentarisch ausgedrückt sein. Die als Neuerungs anspruch genannte "vertieft eingearbeite Hubkurve" ist Stand der Technik.Registration G 84 05 888 is not technically feasible from February 25th, 1984 in the design shown. A constructive example should also - preferably in the elements with a determining function - more than to be expressed in fragments. The innovation Claim called "deeply incorporated stroke curve" is state of the art.

Nicht gattungsgemäß, aber zweckentsprechend, ist ein marktübliches Hubkolbenelement, daß hydraulisch-pneu matisch betrieben axial-lineare Bewegung in radiale umsetzt indem eine Kolbenstange in einem Teil des Umfangs mit Zahnprofilen versehen ist und eine vertikal (90) zur Hubrichtung gelagerte Welle mit Zahnrad radial treibt, aber die so aktivierte Drehbewegung nicht umlaufend, sondern nur entsprechend der Hublänge der Kolbenstange in vor- und rückwärts Intervallen möglich ist.Not generic, but appropriate, is a commercially available piston element that hydraulically-pneumatically operated converts axial-linear movement into radial by a piston rod is provided with tooth profiles in part of the circumference and drives a shaft ( 90 ) mounted vertically to the stroke direction with a gear wheel radially , but the rotary movement activated in this way is not circumferential, but only possible according to the stroke length of the piston rod in forward and backward intervals.

Noch zu nennen ist das Europatent eines französischen Anmelders 00 69 039 der die medial und vertikal getrie benen Kolbenelemente mittels Hubkurve in Rotation ver setzt und eine wiederum senkrecht zu den Kolbenachsen gelagerte Welle mit Hilfe eines Winkelzahnradtriebs konventioneller Art treibt. The European of a French is still to be mentioned Applicant 00 69 039 of the medial and vertical drive veren piston elements in rotation by means of stroke curve sets and one again perpendicular to the piston axes mounted shaft with the help of an angular gear drive conventional type drives.

Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale das kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.The task is solved according to the invention by the characteristics of the characteristic part of the Claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der folgenden Aufgabenstellung beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims and in the following task described.

Eine mechanische Bewegungskomponente, die linear angetrieben, z. B. durch mechanisches Verbinden mit einem medial betriebenem Hubkolbenelement markt üblicher Ausführung, linear-axiale Bewegungen in Radiale umsetzt und in entgegengesetzter Funktion, bei radialem Antrieb, Radialbewegungen in linear-axiale umsetzen kann und als Grund element eines modularen Handhabungs- und Bear beitungssystems Bewegungsabläufe in 3 Dimensionen und unterschiedlichen Ebenen ermöglicht, aber in der konstruktiven Ausgestaltung dem Produkt und Potential entsprechend angepaßt werden kann, eine flexible und wirtschaftliche Alternative zu den Robotersystemen ist und als Antriebsmittel die teureren und in der Funktion nicht betriebs sicheren, im Anwendungsfall vielmals überquali fizierten, elektrischen Schrittmotoren ersetzt. Der Aufgabenstellung gemäß ist die Neuerung vorzugs weise als Produktionsmittel für die dem Preisdruck besonders ausgesetzte Zulieferer Industrie gedacht, die wegen des geringeren Gewinnmarginals andere wirtschaftliche Voraussetzungen hat und Investitionen langfristiger und vielseitiger nutzen muß als z. B. die Automobilhersteller, die den lohnintensiven Teil der Produktion den Zuliefern überlassen, unter diesen das Produktionsvolumen aufteilen und selbst moderne Produktionsmittel (Robotersysteme) und Fertigungs prozesse einsetzen kann, die Investition, Nutzung und Abschreibung schon aus fiskalischen Gründen erfordert.A mechanical motion component that is linear driven, e.g. B. by mechanical connection with a medially operated piston element market usual design, linear-axial movements translated into radial and in opposite Function, with radial drive, radial movements can translate into linear-axial and as a reason element of a modular handling and bear processing system in 3 dimensions and different levels, but in the constructive design of the product and potential can be adjusted accordingly, a flexible and economical alternative to the robot systems and as a drive the more expensive and non-operational in function safe, overqualified in the application electric stepper motors replaced. According to the task, the innovation is preferred wise as a means of production for price pressure particularly exposed supplier industry thought the others because of the lower profit margin has economic conditions and investments must use long-term and versatile than z. B. the automobile manufacturers doing the wage-intensive part leave the production to the suppliers, among them split the production volume and even modern ones Production resources (robot systems) and manufacturing processes, investment, use and Depreciation required for fiscal reasons.

description

Der treibende und tragende Teil der Bewegungseinheit bestehend aus dem Hubkolbenelement (1) und der zum Element gehörenden zentrischen Aufnahme (2) sind axial kraft- und formschlüssig mit der hülsenartig, zylindrischen Kolbenstange (3) und der an einem Ende befindlichen flanschartigen Ausformung (7) mittels Verschraubung (22) und eines weiteren, stärkerem Flanschelementes (20; 21) zu einer Einheit mechanisch verbunden, während das freie Ende (17) der Kolbenstange (3) stirnseitig ein Lagerelement (15) durch eine Rastnute (13) und Rastnase (14) und den Stiften (16) axial und radial absichert. Das stirnseitige Lagerelement (15) ist für die axiale Absicherung des Radiallagers (23) des rotierenden Zylinders (10; 11; 12) erforderlich und für weitere Funktionen, wie radiale Abstützung der Kolbenstange (3) und Aufnahme, wie radiale Absicherung stirnseitig montierter Zahn.- und Riementriebelemente (29; 30) anwendbar.The driving and load-bearing part of the movement unit consisting of the reciprocating piston element ( 1 ) and the central receptacle ( 2 ) belonging to the element are axially non-positively and positively with the sleeve-like, cylindrical piston rod ( 3 ) and the flange-like shape ( 7 ) located at one end mechanically connected by means of a screw connection ( 22 ) and a further, stronger flange element ( 20 ; 21 ) to form a unit, while the free end ( 17 ) of the piston rod ( 3 ) has a bearing element ( 15 ) on the end face through a locking groove ( 13 ) and locking lug ( 14 ) and the pins ( 16 ) axially and radially secured. The front bearing element ( 15 ) is required for the axial securing of the radial bearing ( 23 ) of the rotating cylinder ( 10 ; 11 ; 12 ) and for other functions such as radial support of the piston rod ( 3 ) and mounting, such as radial securing of the tooth mounted on the front. - And belt drive elements ( 29 ; 30 ) applicable.

In der Kolbenstange (3) ist das Zwischenelement bestehend aus den Teilen (4; 5; 6 u. 8) mittels 2 nutenartigen (9) und diametral zueinander angeordneten Längsführungen linear und axial formschlüssig stabilisiert. Das zylindrische Lagerelement (4) ist einmal mit einem Innengewinde (24) versehen, das zur Verschraubung mit der Kolbenstange vorgesehen ist und in vertikaler Richtung eine Bohrung zur Aufnahme des Stiftelementes (5) mit den Lagerrollen (6) hat und zwei Gleitflächen (8) sind zur besseren linearen Stabilisation in den Fürungsnuten (9) eingearbeitet. In the piston rod ( 3 ), the intermediate element consisting of the parts ( 4 ; 5 ; 6 and 8 ) is stabilized linearly and axially positively by means of 2 groove-like ( 9 ) and diametrically arranged longitudinal guides. The cylindrical bearing element ( 4 ) is provided with an internal thread ( 24 ) which is intended for screwing to the piston rod and which has a vertical bore for receiving the pin element ( 5 ) with the bearing rollers ( 6 ) and two sliding surfaces ( 8 ) are incorporated in the guide grooves ( 9 ) for better linear stabilization.

Die durch das Zwischenelement (Teile 4, 5, 6 u. 8) übertragene Linearkraft wird mittels der Rollenlager (6) des senkrecht zur Kolbenachse im Zwischenstiftelement gelagerten Stift elementes (5) und der Hubkurve (11) des Rotationszylinders (10, 12) in Radialbewegung umgesetzt. Die Rollen sind zur Minderung der Friktion und Verschleißes sphärisch (an den Abrollflächen) geformt und bewegen sich mit einem Spiel von minimal 0,2 mm in der Führung der Hubkurven (11). Die Hubkurvenelemente (10) sollten aus verschleißfestem Lagermaterial, wie CU SN oder Nietrierstahl, gefertigt sein, während die Rollenlager (5) in dargestellter Art und Qualität nur eine der Möglichkeiten ist. Die fertigungsgleichen Hubkurvenelemente (10) sind axial aber diametral zueinander versetzt (bei sinusförmiger Ausführung in vorgesehener Form der Hubkurve, 2 Amplituden vorausgesetzt, = 90°). Die Hubkurven-Zylinderelemente sind durch Vernieten oder Punktschweißen (bei Stahl) mit dem trageendem des rotierenden Zylinders (12) verbunden. Eine Montage- und Demontage-Öffnung für das Stiftelement (5) mit den dem besonderem Verschleiß ausgesetzten Lagerrollen (6) ist vorzusehen.The linear force transmitted through the intermediate element (parts 4 , 5 , 6 and 8 ) is by means of the roller bearing ( 6 ) of the pin element ( 5 ) mounted perpendicular to the piston axis in the intermediate pin element and the stroke curve ( 11 ) of the rotary cylinder ( 10 , 12 ) Radial movement implemented. The rollers are spherical (on the rolling surfaces) to reduce friction and wear and move with a play of at least 0.2 mm in the guidance of the lifting curves ( 11 ). The cam elements ( 10 ) should be made of wear-resistant bearing material, such as CU SN or riveting steel, while the roller bearing ( 5 ) in the type and quality shown is only one of the possibilities. The cam elements ( 10 ) of the same production are axially but diametrically offset from one another (in the case of a sinusoidal design in the form of the cam, provided 2 amplitudes = 90 °). The lifting curve cylinder elements are connected to the carrying end of the rotating cylinder ( 12 ) by riveting or spot welding (for steel). An assembly and disassembly opening for the pin element ( 5 ) with the bearing rollers ( 6 ) which are subject to particular wear must be provided.

Insgesamt entspricht die Darstellung der Neuerung einer Prototypenausführung. Eine dem Produkt und Potential entsprechende Serienausführung setzt praktische Erfahrungs werte voraus. Overall, the presentation of the innovation corresponds to one Prototype version. A product and potential the corresponding series version requires practical experience value ahead.

Auf den folgenden Seiten ist die Neuerung als Beispiel konstruktiv - in Projektion und Perspektive - dargestellt und beschrieben:The innovation is shown as an example on the following pages presented constructively - in projection and perspective and described:

Fig. 1 Schnitt 1-1, Zusammenstellung - in der Längsachse geschnitten - mit allen Einzelheiten, einschl. Schrauben verbindung mit Hubkolbenverbindung. Fig. 1 Section 1-1 , compilation - cut in the longitudinal axis - with all details, including screw connection with reciprocating piston connection.

Fig. 2 Schnitt 11-11, halbiertes Schnittbild mit Dar stellung des Hubkurvenelementes mit Hubkurve. Fig. 2 section 11-11 , halved sectional view with Dar position of the cam element with cam.

Fig. 3 Hubkurvenelemente (10) Hubkurven (11) . Fig. 3 stroke curve elements ( 10 ) stroke curves ( 11 ).

Fig. 4 Kolbenstange (3) mit Linearführungen (9). Fig. 4 piston rod ( 3 ) with linear guides ( 9 ).

Fig. 5 Stiftelement mit den Lagerrollen (6) und Gleit flächen (8). Fig. 5 pin element with the bearing rollers ( 6 ) and sliding surfaces ( 8 ).

Fig. 6 Stiftelement (4) mit Innengewinde (24). Fig. 6 pin element ( 4 ) with internal thread ( 24 ).

Fig. 7 Flansch (20) mit 4 Stück mit Stabilisationsnocken. Fig. 7 flange ( 20 ) with 4 pieces with stabilizing cams.

Fig. 8 Austauschbares Zahnradelement mit Rastnase wie Teil (30) Fig. 9. Fig. 8 Interchangeable gear element with locking lug as part ( 30 ) Fig. 9.

Fig. 10 Bewegungseinheit mit 2 Radialantriebselementen und Hubkolbenelement (31) mit durchgehender Kolbenstange. Fig. 10 movement unit with 2 radial drive elements and reciprocating element ( 31 ) with a continuous piston rod.

Fig. 11 mit parallel liegenden Radialantriebselementen (25) Hubtransferelement (26) und einem Hubkolbenantriebselement (27). Fig. 11 with parallel radial drive elements ( 25 ) stroke transfer element ( 26 ) and a reciprocating piston drive element ( 27 ).

Fig. 12 Bewegungseinheit mit einem Radialantriebselement (25) einem Hubtransferelement (26) und zwei Stück Hubkolbenelementen (25) und resultierendem höherem Antriebsmoment. Fig. 12 movement unit with a radial drive element ( 25 ), a stroke transfer element ( 26 ) and two pieces of piston elements ( 25 ) and the resulting higher drive torque.

Wie in Phantomlinien angedeutet sind weitere modulare Montagemöglichkeiten gegeben.As indicated in phantom lines, there are more modular ones Installation options given.

Claims

1. Movement unit for the mechanical implementation of linear-axial movements in radial processes, characterized in that a cylindrical body, generally referred to as a piston element, is rotatably mounted about its axis and with a sinusoidally extending in the piston plane stroke curve and a mechanically transferring intermediate element with the piston rod sig connected forms a mechanical unit that converts linear-axially driven linear movements into radial and, in the opposite function, with radial drive, can reverse radial movements into linear-axial.

2. Movement unit according to claim 1, characterized in that the piston rod flanged out at one end forms and by means of centering and screwing a medially operated piston element more common on the market Execution axially coupled to a drive unit is.

3. Movement unit according to claim 1 and 2, characterized records that an intermediate perpendicular to the piston axis pin element in the hollow piston rod by means of axial guidance is positively and positively mounted and with rolling bearings provide the frictional connection between the stroke curve of the rotary cylinder and the Piston rod created and implemented.