DE4040510A1

DE4040510A1 - Geradefuehrung mit antrieb

Info

Publication number: DE4040510A1
Application number: DE4040510A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Mottate
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1991-07-11
Also published as: JPH03194209A; US5125281A; JP2764328B2

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführung, also einer Führungsvorrichtung für eine geradlinige Bewegung, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine klein bauende Geradeführung, die eine Antriebseinheit enthält und sich für die verschiedensten Apparate und Maschinen eignet, welche linear bewegliche Teile enthalten.

Eine bekannte Geradeführung, die in Fig. 7 dargestellt ist, enthält ein langgestrecktes Bett A und einen Gleittisch B. Das Bett A hat einen U-förmigen Querschnitt und bildet zwei Führungsnuten. Der Gleittisch B ist im Bett A durch eine Vielzahl von zwischen diesen Teilen angeordneten rollfähigen Elementen verschiebbar gelagert. Der Gleittisch B kann sich also in der Längsrichtung des langgestreckten Bettes A geradlinig hin- und herbewegen. Typischerweise ist zum Antrieb des Gleittisches B bezüglich des Bettes A ein Zahnstangengetriebe (nicht dargestellt) vorgesehen. Dieser bekannte Getriebetyp hat jedoch relativ große Abmessungen, so daß auch die Gesamtabmessungen der Geradeführung ent sprechend groß sind. Außerdem ist die Positionsgenauigkeit des Gleittisches B wegen des unvermeidlichen Spieles zwischen der Zahnstange und dem Ritzel begrenzt. Ein Zahn stangengetriebe neigt außerdem dazu, den Gleittisch B nach oben zu drücken, so daß die zwischen dem Bett A und dem Tisch B angeordneten rollenden Elemente gegen den oberen Rand der Führungsnuten gedrückt werden, was den Widerstand gegen die Verschiebung und den Verschleiß sowohl des Bettes A als auch der rollenden Elemente in unerwünschter Weise erhöht.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Geradeführung mit Antrieb anzugeben, die klein baut, leicht läuft und sich durch einen geringen Ver schleiß auszeichnet.

Die Erfindung geht aus von einer Geradeführung mit einem langgestreckten Bett, welches erste Führungsmittel aufweist, einem Verschiebe- oder Gleittisch, welcher zweite Führungs mittel aufweist, und einer Mehrzahl von rollfähigen oder Wälzlager-Elementen, die so zwischen den ersten und den zweiten Führungsmitteln angeordnet sind, daß sich der Tisch relativ zum Bett linear hin- und herbewegen kann. Die Geradeführung enthält ferner erfindungsgemäß ein Paar von Riemenscheiben oder Rollen, von denen jeweils eine an den beiden Enden des Bettes angeordnet ist, und eine endlose Leistungs- oder Kraftübertragungsvorrichtung, die sich zwischen den beiden Rollen erstreckt. Die eine der beiden Rollen ist mit der Welle eines Motors gekoppelt. Die Kraft übertragungsvorrichtung ist am Verschiebe oder Gleittisch durch eine Befestigungsvorrichtung befestigt, so daß der Tisch sich relativ zum Bett bewegt, wenn die Rollen durch den Motor gedreht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bett fest auf einer Grundplatte montiert. Die beiden Rollen enthalten eine Spannrolle, welche frei drehbar am einen Ende des Bettes angeordnet ist, und eine Antriebsrolle, die fest auf einer Antriebswelle eines Motors angeordnet ist, der seinerseits auf der Grundplatte befestigt ist. Vorzugsweise hat die Grundplatte ein durchgehendes Loch und der Motor ist an der Seite der Grundplatte befestigt, der der Seite entgegen gesetzt ist, an der das Bett angebracht ist; die Motorwelle reicht durch das Loch und haltert die Antriebsrolle am einen Ende des Bettes. Die endlose Kraftübertragungsvorrichtung ist vorzugsweise ein endloser Riemen, der an der einen Seite mit Zähnen versehen ist und die Befestigungsvorrichtung enthält ein erstes Bauteil mit Einkerbungen, in die die Zähne des endlosen Riemens passen, sowie ein zweites Bau teil, welches einen Teil des endlosen Riemens gegen die mit den Einkerbungen versehene Oberfläche des ersten Bauteils drückt.

Da bei dieser Anordnung die Leistungs- oder Kraftüber tragungsvorrichtung parallel zu den Führungsbahnen des Bettes und des verschiebbaren Tisches verläuft, können bei dieser Konstruktion keine unerwünschten Kräfte zwischen den rollenden Elementen und der ersten Führungsbahn des Bettes auftreten. Die Bewegung des Tisches wird dadurch ausseror dentlich erleichtert und die zu erwartende Lebensdauer ist viel höher als beim Stand der Technik. Durch die Kombination von Rollen und einer Kraftübertragungsvorrichtung, wie einem endlosen Riemen, verringert sich auch die Bauhöhe auf ein Minimum und die Gesamtabmessungen der vorliegenden Führungsvorrichtung können daher erheblich verringert werden, insbesondere in der Höhe.

Durch die vorliegende Erfindung wird also eine verbesserte Geradeführung mit einer Antriebseinheit geschaffen, welche klein baut und sich durch ein geringes Gewicht sowie ein hohes Leistungsvermögen auszeichnet. Die vorliegende Gerade führung ist außerdem einfach im Aufbau und leicht sowie mit geringen Kosten herzustellen. Sie zeichnet sich außerdem durch eine hohe Positionierungsgenauigkeit und schnelles Arbeiten aus.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht einer Geradeführung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Geradeführung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles der Geradeführung gemäß Fig. 1, gesehen in einer Ebene III-III der Fig. 1;

Fig. 4 ein vergrößerter Querschnitt eines anderen Teiles der Geradeführung gemäß Fig. 1 gesehen in einer Ebene IV-IV am anderen Ende wie der Querschnitt gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht einer Vorrichtung zum Befestigen eines Antriebsriemens der Führungsvor richtung gemäß Fig. 1 an einem linear verschiebbaren Tisch;

Fig. 6 eine vergrößerte Draufsicht der Befestigungsvor richtung gemäß Fig. 5 und

Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht einer typischen bekannten Geradeführung.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Geradeführung, also eine Führungsvorrichtung für eine geradelinige Bewegung, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Geradeführung enthält eine Grundplatte 1, die im wesentlichen rechteckig und eben ist, aber selbstver ständlich keine spezielle Form und Struktur zu haben braucht. Auf der Oberseite der Grundplatte 1 ist durch Schrauben 3 ein langgestrecktes Bett 2 angebracht, das auch als Führungsschiene bezeichnet werden könnte. Bei der darge stellten Ausführungsform hat das Bett 2 einen im wesent lichen U-förmigen Querschnitt, wie am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Das Bett 2 hat also einen im wesentlichen ebenen Boden und zwei vertikale Schenkel, die sich von den entgegengesetzten Seiten des ebenen Bodens vertikal nach oben erstrecken. Bei der dargestellten Aus führungsform ist die Höhe des Bettes und damit auch die Höhe der Schenkel des Bettes verhältnismäßig klein. Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist in der Außenfläche jedes ver tikalen Schenkels eine im wesentlichen V-förmige Führungsnut oder Führungsbahn gebildet. Diese innere Führungsnut ver läuft geradlinig längs der Längsachse des langgestreckten Bettes 2.

Die Geradeführung enthält ferner einen Gleit- oder Ver schiebetisch 5, der bei der dargestellten Ausführungsform einen ebenen oberen Wandteil sowie zwei vertikale Wandteile oder Schenkel aufweist, die jeweils von den entgegenge setzten Seiten des oberen Wandteiles nach unten reichen, so daß sich eine im wesentlichen U-förmige Querschnittsform ergibt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Breite des Tisches 5, d. h. der Abstand zwischen den beiden Schenkeln, um einen vorgegebenen Betrag größer als die Breite des Bettes 2, d. h. der Abstand zwischen dessen vertikalen Schenkeln. In der Innenfläche jedes Schenkels des Tisches ist eine im wesentlichen V-förmige Führungsnut oder -bahn gebildet. Im montierten Zustand liegen also die durch den Tisch gebildeten äußeren Führungsnuten den durch das Bett 2 gebildeten inneren Führungsnuten gegenüber und bilden zwischen sich einen Führungskanal. In den Führungskanälen, die durch die äußeren und inneren Nuten gebildet werden, sind eine Mehrzahl von Kugeln 4 u. a. rollfähigen Elementen angeordnet, so daß ein Rollkontakt oder eine Art von Wälz lager zwischen dem Bett 2 und dem Tisch 5 gebildet wird. Der Tisch 5 kann sich also linear bezüglich des Bettes 2 hin- und herbewegen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zwischen den Schenkeln des Bettes und des Tisches 5 jeweils eine Halterung oder ein Kugelkäfig vorgesehen, der die Kugeln 4 im Abstand voneinander hält.

Am einen Ende des langgestreckten Bettes 2 ist eine An triebsriemenscheibe oder -rolle 8 angeordnet und am anderen Ende eine Spannriemenscheibe oder -rolle 9. Die Achsen der Rollen verlaufen senkrecht zum Boden des Bettes. An der Unterseite der Grundplatte 1 ist ein Schrittmotor 13 be festigt, der eine Abtriebswelle 14 aufweist, die sich durch ein Loch in der Grundplatte 1 nach oben erstreckt. Die Antriebsrolle 8 ist auf der Abtriebswelle 14 des Motors 13 befestigt, so daß sie sich drehen, wenn der Motor 13 erregt wird. Am anderen Ende des Bettes ist eine Spannrolle 9 an der Grundplatte 1 frei drehbar gelagert, wie noch näher erläutert werden wird. Über die Antriebsrolle 8 und die Spannrolle 9 läuft ein endloser Synchronriemen 10. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Antriebs- und die Spannrolle 8 bzw. 9 so bemessen und angeordnet, daß die Trumme des endlosen Riemens 10 im Innenraum zwischen den vertikalen Schenkeln des Bettes 2 verlaufen. Alternativ können die Rollen 8 und 9 auch so bemessen werden, daß die Trumme des Riemens 10 außerhalb der vertikalen Schenkel des Bettes 2 verlaufen.

Am Tisch 5 ist eine Befestigungsvorrichtung 11 angebracht, die mit einem gewünschten Teil des endlosen Riemens 10 verbunden werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel ist die Befestigungsvorrichtung 11 am Trumm 12 an gebracht. Wenn nun der Motor 13 eingeschaltet wird, dreht sich die Antriebsrolle 8, so daß der Riemen 10 in einer vorgegebenen Richtung zu laufen beginnt. Der Tisch 5 bewegt sich dann mit dem Riemen 10 längs des Bettes 2.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Bett 2 fest an der Grundplatte 1 befestigt. Die Grundplatte 1 und das Bett 2 können gewünschtenfalls auch einstückig aus gebildet sein. Beispielsweise kann das Bett 2 an den Enden verlängert werden, um Abschnitte zur Halterung des Motors 13 und der Spannrolle 9 zu bilden.

Fig. 3 zeigt genauer, wie die Antriebsrolle 8 an der A btriebswelle 14 des Motors 13 befestigt ist. Die Antriebs rolle 18 hat einen Nabenteil 16, der fest auf die Abtriebs welle 14 aufgesetzt ist und an seiner Umfangsfläche mit Zähnen 15 versehen ist. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist der Riemen 10 bei dem vorliegenden Ausführungs beispiel ein Zahnriemen, der eine mit Zähnen 34 versehene Innenseite und eine relativ glatte Außenseite aufweist. Die Zähne 34 des Riemens 10 kämmen mit den Zähnen der Antriebs rolle 8, wo der Riemen 10 um die Antriebsrolle 8 geht. Beim Antrieb der Antriebsrolle 8 durch den Motor 13 wird daher der Riemen durch den Eingriff zwischen den Zähnen 34 des Riemens 10 und den Zähnen 15 der Antriebsrolle 18 in Bewegung gesetzt.

Wie am deutlichsten aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, hat die Grundplatte 1 in der Nähe des der Antriebsrolle 8 entgegengesetzten Endes des Bettes 2 einen Schlitz 22. Durch den Schlitz 22 erstreckt sich ein Schraubenbolzen 23, dessen Kopf sich unten befindet und dessen Gewinde in ein Gewinde loch in einer stationären Welle 17 eingeschraubt ist. Der Schlitz 22 ist relativ weit, so daß der Schraubenbolzen 23 im Schlitz 22 in Längsrichtung verschoben werden kann, wie durch einen Doppelpfeil X in Fig. 2 angedeutet ist. Durch Anziehen des Schraubenbolzens 23 wird die Position der stationären Welle 17 fixiert. Man kann also auf diese Weise die Lage der stationären Welle 17 verstellen. Dies hat den Vorteil, daß man die Spannung des Riemens 10 durch Einstel len der Position der stationären Welle 17 beliebig wählen kann. Als Sitz für die stationäre Welle 17 ist eine Abstands halter- oder Beilagscheibe 25 vorgesehen. Auf der statio naren Welle 17 sitzen zwei Kugellager 18 und 19, zwischen denen ein ringförmiger Abstandshalter 26 angeordnet ist. Die Spannrolle 9 ist auf den Kugellagern 18 und 19 gelagert, so daß sie sich leicht und frei um die stationäre Welle 17 drehen kann. Die Spannrolle 9 hat einen Nabenteil 21, der auf den Kugellagern 18 und 19 sitzt und der am äußeren Umfang mit Zähnen 20 versehen ist. Die Zähne 20 greifen in die Zähne 34 des Riemens 10 ein. Der Kopf des Schrauben bolzens 23 ruht auf einer Beilagscheibe 24 (Fig. 4).

In den Fig. 5 und 6 ist die Befestigungsvorrichtung 11 dargestellt, die in der Geradeführung gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Befestigungsvorrichtung im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem ersten Befestigungsvorrichtungsteil 28, das durch eine Schraube 27 fest an dem verschiebbaren Tisch 5 angebracht und an dem zweiten Befestigungsvor richtungsteil 30, das durch eine Schraube 29 fest an dem ersten Befestigungsvorrichtungsteil 28 angebracht ist. Das erste Teil 28 hat einen horizontalen Abschnitt und einen Halterungsabschnitt 31, der von einer Seite des horizontalen Abschnittes senkrecht nach unten reicht. Der Halterungs abschnitt 31 bildet an seiner einen Seite eine Anlagefläche 32, die zur Anlage an die äußere glatte Seite des Riemens 10 bestimmt ist. Das zweite Anlagevorrichtungsteil 30 hat eine Form, die im wesentlichen zu der des horizontalen Ab schnittes des ersten Befestigungsvorrichtungsteiles 28 paßt und weist an seiner Stirnfläche 33 Zähne 35 auf, die zum Eingriff in die Zähne 34 des Riemens 10 bestimmt sind. Wenn also das zweite Befestigungsvorrichtungsteil 30 durch An ziehen der Schraube 29 am ersten Befestigungsvorrichtungs teil 38 befestigt wird, wird der Riemen 10 durch die Befestigungsvorrichtung 11 fest erfaßt und durch diese Vorrichtung mit dem Tisch 5 verbunden.

Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Befestigungsvor richtung 11 an jeder beliebigen Stelle des Riemens 10 an gebracht werden kann, ohne daß dieser hierdurch eine Be schädigung erleidet. Ferner kann kein Schlupf zwischen dem Riemen 10 und der Befestigungsvorrichtung 11 und damit dem Tisch 5 eintreten. Die Bewegung und Positionierung des Tisches 5 bezüglich des Bettes 2 kann daher mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, ohne daß eine Verschlech terung zu befürchten ist.

Der Riemen 10 ist vorzugsweise durch Verstärkungselemente verstärkt, wie Glasfasern, Klavierdraht, Keramikfasern oder irgendwelche anderen unelastischen Fasern. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung solcher ver stärkender Füllstoffe, wie Fasern, beschränkt solange die Anordnung so ausgebildet ist, daß die Spannung des Riemens in der oben beschriebenen Weise eingestellt werden kann. Die Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung eines Riemens, wie eines Synchron-Riemens der oben beschriebenen Art be schränkt. Es können vielmehr auch andere Kraft- bzw. Leistungsübertragungselemente, wie Keilriemen, Ketten und schlupffreie Drähte und Kabel und dergl. verwendet werden. Auch anstelle des Schrittmotors 13 kann ein anderer Motortyp Anwendung finden. Die Erfindung ist also nicht auf die speziellen Merkmale des oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispieles beschränkt.

Claims

1. Geradeführung mit

- einem Bett (2), welches eine sich in einer ersten Richtung erstreckende erste Führungsbahn aufweist,
- einem verschiebbaren Tisch (5), der eine zweite Führungs bahn aufweist, die im montierten Zustand der Gerade führung parallel zur ersten Führungsbahn verläuft und dieser gegenüberliegt,
- eine Mehrzahl von rollfähigen Elementen (4), die zwischen der ersten und der zweiten Führungsbahn so angeordnet sind, daß eine geradlinige Relativbewegung zwischen dem Tisch (5) und dem Bett (2) möglich ist, gekennzeichnet durch
- eine Antriebsrolle (8), die an einem ersten Ende des Bettes (2) angeordnet und mit einer Abtriebswelle (14) eines Motors (13) gekoppelt ist,
- einer Spannrolle (9), die an einem zweiten, dem ersten Ende entgegengesetzten Ende des Bettes drehbar gelagert ist,
- einer Leistungsübertragungseinrichtung (10) zwischen der Antriebsrolle (8) und der Spannrolle (9), und
- einer Befestigungsvorrichtung (11) zur Befestigung der Leistungsübertragungseinrichtung (10) am Tisch (5).

2. Geradeführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundplatte (1) vorgesehen ist; daß das Bett (2) an einer ersten Seite der Grundplatte befestigt ist, daß der Motor (13) an einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Seite der Grundplatte (1) befestigt ist, daß die Antriebs rolle (8) auf der Abtriebswelle (14) des Motors befestigt ist und daß die Spannrolle (9) drehbar auf der ersten Seite der Grundplatte (1) gelagert ist.

3. Geradeführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett (2) und der Tisch (5) jeweils einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.

4. Geradeführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsübertragungseinrichtung (10) ein endloser Riemen ist, der an einer ersten Seite mit Zähnen (34) versehen ist und an einer zweiten Seite relativ glatt ist.

5. Geradeführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrolle (8) und die Spannrolle (9) jeweils an ihrem Umfang Zähne aufweisen, die mit den Zähnen des Riemens (10) kämmen.

6. Geradeführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (22, 23) zum Verstellen des Abstandes zwischen der Antriebsrolle (8) und der Spannrolle (9).

7. Geradeführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung einen in der Grundplatte (1) gebildeten Schlitz (22) enthält und daß die Position der Spannrolle (9) bezüglich der Antriebsrolle (8) mittels dieses Schlitzes (22) verstellbar ist.

8. Geradeführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (11) einen ersten Teil (28) aufweist, der am Tisch (5) befestigbar ist, und einen am ersten Teil anbringbaren zweiten Teil (30) und daß einer der beiden Teile (28, 30) eine glatte Fläche (32) zur Anlage an der glatten Seite des gezahnten Riemens (10) aufweist und das andere der beiden Teile eine Fläche mit Zähnen (33) aufweist, die mit den Zähnen (34) des Zahnriemens (10) in Eignriff gebracht werden können.