DE4102083C2

DE4102083C2 - Steuer- bzw. Antriebssystem

Info

Publication number: DE4102083C2
Application number: DE4102083A
Authority: DE
Inventors: Ken Yanagisawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-14
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2011-01-25
Also published as: DE4102083A1; JPH0448A; JPH0726673B2; US5146802A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuer- bzw. Antriebssystem und spezieller auf ein Steuersystem, mit dem ein drehbarer beweglicher Körper zu beliebigen Positionen be wegt und gedreht werden kann.

Es sind viele Typen von Steuersystemen bekannt. Einige von ihnen werden angegeben in der japanischen Patentanmeldung 63-191533, den US-Patenten 2,857,032, 3,422,538 und 4,171,657, dem deutschen Patent DE 36 28 202 C2 und der europäischen Patenanmeldung EP 265 855 A1. Alle sind in der Lage, einen beweglichen Körper in beliebige Positionen in einer Ebene zu bewegen. An den beweglichen Körpern können Be arbeitungswerkzeuge, Untersuchungs- oder Meßinstrumente, zu bearbeitende Werkstücke, Roboterköpfe oder ähnliches angebracht und zu vorgegebenen Positionen zu Bearbeitungszwecken bewegt werden.

Diese herkömmlichen Steuersysteme haben jedoch folgende Nach teile:
Diese herkömmlichen Steuersysteme sind hinreichend funktionsfä hig, um die beweglichen Körper in einer Ebene zu bewegen, aber die Stellung des beweglichen Körpers, d. h. zum Beispiel die Neigung im Raum kann nicht verändert werden, da Stangen, die in X- bzw. Y-Richtung verlaufen, den beweglichen Körper durchstoßen. Daher muß z. B. für den Fall einer Bearbeitung an einer abfallenden Stelle beim Montieren von Teilen in einer geneigten Position oder ähnlichem an den beweglichen Körper ein gesonderter Mechanismus zum Neigen der Werkzeuge, der Roboter köpfe oder ähnlichem angebracht werden. Mit diesem gesonderten Mechanismus wird der Aufbau der Maschine einschließlich des Steuersystems komplex, und die Herstellungskosten der Maschine steigen.

Aus dem US-Patent 4 346 728 ist ein Ventilbetätigungselement be kannt, bei dem eine Axialbewegung eines Ventilschafts mittels eines ersten Antriebsmotors über einen ersten Planetentrieb er folgt. Der Ventilschaft kann ferner ohne Axialbewegung mittels eines zweiten Antriebsmotors und eines zweiten Planetentriebs, das mit dem ersten Planetentrieb zusammenwirkt, gedreht werden.

Aus der DE 39 04 374 A1 ist ferner ein Maschinenelement bekannt, das zur Erzeugung definierter Linear- und Drehbewegungen eine Welle enthält, die sowohl ein Gewinde für ein Mutter-Spindelsy stem als auch axial verlaufende Nuten für eine Axialführungsein heit trägt. Die Spindelmutter und die Axialführungsnabe sind axial fixiert, aber drehbar gelagert und werden über Stellan triebe gedreht. Durch entsprechende Verstellung dieser Antriebe können reine Dreh-, reine Längs- als auch kombinierte, überla gerte Bewegungen ausgeführt werden.

Aus der DE 38 08 989 A1 ist ferner eine Führungsbaugruppe zur Führung zusammengesetzter Bewegungen bekannt, die eine Welle mit schraubenlinienförmigen Kugelschraubennuten in der Außenumfangs oberfläche sowie Kugelkeilnuten in dieser Außenumfangsfläche derart aufweist, daß diese sich in der Axialrichtung der Welle erstrecken und die Kugelschraubennuten kreuzen. Eine Kugelmutter und eine Keilwellenhülse sind beide auf der Welle derart befe stigt, daß sie mit den Kugelschraubennuten und den Kugelkeilnuten über eine Vielzahl von jeweiligen Kugeln in Eingriff bringbar sind. Die Kugelmutter und die Keilwellenhülse sind beide in einem Gehäuse über Lager drehbar gelagert und über Drehantriebseinrich tungen in Drehung versetzbar, wodurch eine Führungsvorrichtung zur Führung einer zusammengesetzten Bewegung gebildet wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuer- bzw. An triebssystem bereitzustellen, das zum Verändern der Stellung eines drehbaren beweglichen Körpers mit einem einfachen Aufbau in der Lage ist. Ferner soll ein Steuersystem mit einer Mehrzahl von drehbaren beweglichen Körpern geschaffen werden.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 1, 3 und 9 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

In der vorliegenden Erfindung kann der drehbare bewegliche Körper entlang der Hauptwelle bewegt werden, indem der Schraubenläufer auf der Hauptwelle, deren Enden so befestigt sind, daß sie nicht drehbar ist, bewegt wird, und der Nutläu fer an einer Drehbewegung gehindert wird. Der drehbare beweg liche Körper kann auf der Hauptwelle gedreht werden, indem sowohl der Schraubenläufer als auch der Nutläufer auf der Hauptwelle gedreht werden. Des weiteren kann der drehbare be wegliche Körper gleichzeitig entlang der Hauptwelle bewegt und gedreht werden, indem der Nutläufer auf der Hauptwelle gedreht und der Schraubenläufer an einer Drehbewegung gehin dert wird. Damit kann der drehbare bewegliche Körper wahl weise bewegt und/oder gedreht werden, so daß Bearbeitungs werkzeuge, zu bearbeitende Werkstücke oder ähnliches, die an dem drehbaren beweglichen Körper angebracht sind, in ihrer Stellung verändert werden können.

Wenn beide Enden der Hauptwelle an einem Paar von Laufstücken befestigt sind, die gemeinsam mit gleicher Geschwindigkeit in gleicher Richtung bewegt werden können, ist der drehbare Kör per in einer Ebene beweglich. Damit kann der drehbare beweg liche Körper wahlweise in einer Ebene bewegt und/oder um die Hauptwelle gedreht werden.

Weiterhin kann eine Mehrzahl von drehbaren beweglichen Kör pern unabhängig voneinander gehandhabt werden, wenn eine Mehrzahl von Steuersystemen miteinander kombiniert werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung in Gestalt von Beispielen unter Bezugnahme auf die be gleitenden Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer er sten Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt für die Ausführungsform nach Fig. 1 eine frontale Querschnittsdarstellung eines drehbaren Schlittens, die seinen inneren Aufbau verdeutlicht;

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht mit teilweiser Quer schnittsdarstellung zur Darstellung der Beziehung zwischen dem drehbaren Schlitten und einer flexi blen Zuführung zum drehbaren Schlitten;

Fig. 4 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6 zeigt die Vorderansicht eines drehbaren Schlittens der dritten Ausführungsform;

Fig. 7 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer vierten Ausführungsform;

Fig. 8 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer fünften Ausführungsform;

Fig. 9 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer sechsten Ausführungsform;

Fig. 10 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer siebten Ausführungsform;

Fig. 11 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer achten Ausführungsform; und

Fig. 12 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems einer neunten Ausführungsform.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Die erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 er klärt. Fig. 1 zeigt die Draufsicht eines Steuersystems dieser Ausführungsform.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Hauptwelle. In die äu ßere Mantelfläche der Hauptwelle 10 ist ein Spiralgewinde 14 und eine Anzahl von geradlinigen Keilnuten 16 eingearbeitet, die in axialer Richtung der Hauptwelle 10 verlaufen und das Spiralgewinde 14 kreuzen. Beide Enden der Hauptwelle 10 sind mit Befestigungsmitteln 18 lösbar an festen Bereichen 20 befestigt, so daß sich die Hauptwelle nicht dreht. Die Befestigungsmit tel 18 fixieren lösbar die Enden der Hauptwelle 10. Ein dreh barer Schlitten 22 oder ein anderer drehbarer, beweglicher Körper sitzt auf der Hauptwelle 10. Der drehbare Schlitten 22 weist einen Befestigungsbereich 24 auf. Am Befestigungsbereich 24 sind Roboterköpfe 26 befestigt. Am Befestigungsbereich 24 können viele Arten von Werkzeugen, Untersuchungs- oder Meßin strumenten, zu bearbeitenden oder zu untersuchenden Werkstüc ken oder ähnlichem befestigt sein.

Als nächstes wird der Aufbau des drehbaren Schlittens 22 un ter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erklärt.

Beim drehbaren Schlitten nach Fig. 2 sitzt ein Schraubenläufer 28 drehbar auf der Haupt welle 10 und ist mit mehreren kleinen Metallkugeln (nicht ge zeigt) mit dem Schraubengewinde 14 verschraubt. Metallkugeln 32 sind zwischen der äußeren Mantelfläche des Schraubenläu fers 28 und der Innenfläche des Gehäuses 30 des drehbaren Schlittens 22 derart angeordnet, daß sie ein Kugellager bil den. An der äußeren Stirnfläche des Schraubenläufers 28 ist ein Zahnrad 34 befestigt. Das Drehmoment eines Gleichstrom servomotors 36, der an dem drehbaren Schlitten 22 befestigt ist, kann zum Zahnrad 34 und zum Schraubenläufer 28 durch einen Zahnriemen 38 übertragen werden.

Ein Nutläufer 40 sitzt drehbar auf der Hauptwelle 10 und steht über mehrere keine Metallkugeln (nicht gezeigt) mit der Keilnut 16 im Eingriff. Zwischen der äußeren Mantelfläche des Nutläufers 40 und der Innenfläche des Gehäuses 30 des drehba ren Schlittens 22 sind Metallkugeln 42 derart angeordnet, daß sie ein Kugellager bilden. An der äußeren Stirnfläche des Nutläufers 40 ist ein Zahnrad 44 befestigt. Das Drehmoment eines Gleichstromservomotors 46, der ebenfalls am drehbaren Schlitten 22 befestigt ist, kann zum Zahnrad 44 und zum Nut läufer 40 durch einen Zahnriemen 48 übertragen werden.

Die Grundstruktur der Hauptwelle 10, des Schraubenläufers 28 und des Nutläufers 40 ist die gleiche wie im "composite mo tion guide device", beschrieben im US-Patent 4,939,946 (Teramachi). Der Gedanke dieses Patents ist dahingehend wei terentwickelt, daß die Hauptwelle 10 so fixiert ist, daß sie sich nicht drehen kann, wodurch der drehbare Schlitten 22 in der Lage ist, sich entlang der Hauptwelle 10 zu bewegen und/oder sich um diese zu drehen, was durch den Schraubenläu fer 28 und/oder den Nutläufer 40 bewirkt wird. Wenn sich näm lich der Schraubenläufer 28 dreht und der Nutläufer 40 nicht dreht, bewegt sich der drehbare Schlitten 22 geradlinig in "A"-Rich tung (siehe Fig. 1) entlang der Hauptwelle 10. Wenn sowohl der Schraubenläufer 28 als auch der Nutläufer 40 sich drehen, dreht sich der drehbare Schlitten 22 um die Haupt welle 10, wie durch den Pfeil "B" (siehe Fig. 1) gezeigt ist. Wenn sich der Nutläufer 40 dreht und der Schraubenläufer 48 nicht dreht, bewegt sich der drehbare Schlitten 22 in der "A" -Richtung und dreht sich gleichzeitig in der "B"-Richtung.

Es ist zu beachten, daß die Motoren 36 und 46 zum Drehen des Schraubenläufers 28 und des Nutläufers 40, die Zahnriemen 38 und 48 zum Übertragen des Drehmomentes der Motoren 36 und 46 und die Zahnräder 34 und 44 ect. Steuermittel bilden. Falls der Drehwinkel des drehbaren Schlittens 22 bezüglich der Hauptwelle 10 nur klein ist, kann der Nutläufer 40 durch eine pneumatische Vorrichtung oder ähnliches gedreht werden.

Als nächstes wird eine Einrichtung zum Einspeisen elektri scher Energie in die Motoren 36 und 46 und eine Einrichtung zum Zuführen von Druckluft, die die am Befestigungsbereich 24 befestigten Roboterköpfe 26 steuert, zu diesen Roboterköpfen mit Bezug auf Fig. 3 erläutert.

Jenseits der äußeren Stirnseite des Zahnrades 34, das sich an den Schraubenläufer 38 anschließt, erstreckt sich ein zylin drischer Abschnitt 50. Der zylindrische Abschnitt 50 setzt das Gehäuse 30 des drehbaren Schlittens 22 nach außen hin fort. Der Fortsatz des zylindrischen Bereiches 50 wird von einem frei beweglichen Ring 54 umschlossen. Zwischen dem frei beweglichen Ring 54 und dem zylindrischen Abschnitt 50 ist ein Kugellager 52 angeordnet, so daß der frei bewegliche Ring 54 sich frei um den zylindrischen Abschnitt 50 drehen kann. Der frei bewegliche Ring 54 setzt sich radial in einem zylin drischen Teil 56 fort. Mit dem zylindrischen Teil 56 ist ein flexibles Zuführungsrohr 60 verbunden, durch das elektrische Leitungen 58 und Luftleitungen 58 eingeführt werden. Die Ka bel 58 und Leitungen 58 werden durch eine Öffnung 62 im zy lindrischen Teil 56 eingeführt und mit den Motoren 36 und 46 und den Roboterköpfen 26 verbunden. Durch den frei bewegli chen Ring 54 werden vom Zuführungsrohr 60 größere Kräfte ferngehalten, auch wenn der drehbare Schlitten 22 sich um die Hauptwelle 10 dreht. Es ist zu beachten, daß der frei beweg liche Ring 54 in seiner Stellung durch einen Schnappring (nicht gezeigt) oder ähnliches gehalten wird, so daß er nicht von dem zylindrischen Abschnitt 50 herunterrutschen kann.

Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform erklärt.

Wenn der Schraubenläufer 28 durch den Motor 36 gedreht wird, bewegt sich der drehbare Schlitten 22 auf der Hauptwelle 10 in deren Axialrichtung "A". Damit kann die Stellung des dreh baren Schlittens 22 in der "A" -Richtung definiert gewählt werden. Wenn der Nutläufer 40 vom Motor 46 gedreht wird, dreht sich der drehbare Schlitten 22 um die Hauptwelle 10, so daß der Winkel der Roboterköpfe 26 in bezug auf die Haupt welle 10 um beliebige Werte verändert werden kann. Es ist zu beachten, daß diese Arbeit des Steuersystem durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert wird, die über einen eingebauten Mikrocomputer verfügt. Die Stromzufuhr zu den Mo toren 36 und 46 und die Luftzufuhr zu den Roboterköpfen 26 werden durch die Steuereinheit gesteuert, die ein entspre chendes Programm hat.

Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 erklärt. Es ist zu beachten, daß einige Elemente, die diesel ben wie in der ersten Ausführungsform sind, die gleichen Be zugszeichen tragen und im folgenden nicht erklärt werden.

Ein Paar von Kugelmutterspindeln 100 und 102 ist parallel zueinander in einer Ebene angeordnet. Die Kugelmutterspindeln 100 und 102 sind auf dem Sockel 104 in Y-Richtung angebracht. Das eine Ende der Kugelmutterspindel 102 ist mit einem Gleich stromservomotor 106 verbunden, das andere Ende ist drehbar durch ein Teil des Sockels 104 gelagert. Der Motor 106 ist auf dem Sockel 104 mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) befestigt. Demgegenüber sind beide Enden der Kugelmutterspin del 100 drehbar in Teilen des Sockels 104 gelagert, und das Drehmoment des Motors 106 wird auf die Kugelmutterspindel 100 durch einen Übertragungsmechanismus 108 übertragen. Mit die sem Übertragungsmechanismus 108 können die Kugelmutterspin deln 100 und 102 synchron in der gleichen Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden.

Als nächstes wird der Übertragungsmechanismus 108, der die Kugelmutterspindeln 100 und 102 verbindet, erklärt.

An jeweils einem Ende der Kugelmutterspindeln 100 und 102 sind Kegelräder 110 und 112 befestigt. Die Kegelräder 110 und 112 haben ein Übersetzungsverhältnis 1 : 1.

Das Bezugszeichen 114 bezeichnet eine Metall-Verbindungs welle. Mit Verbindungsstücken 116 sind an beiden Enden der Verbindungswelle 114 Kegelräder 118 und 120 befestigt. Die Kegelräder 118 und 120 stehen im Eingriff mit den Kegelrädern 110 und 112. Die Kegelräder 118 und 120 haben ebenfalls ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1, so daß die Drehung des Kegel rades 110 gleichförmig auf das Kegelrad 112 über das Kegelrad 118, die Verbindungswelle 114 und das Kegelrad 120 übertragen wird.

Es ist zu beachten, daß die Verbindungsstücke 116 die Verbin dungswelle 114 mit den Kegelrädern 118 und 120 verbinden und daß sie die Einstellung des Abstandes zwischen den Kegelrä dern 118 und 120 gewährleisten.

Die Bezugszeichen 122 und 124 bezeichnen Lauf muttern, die auf die Kugelmutterspindeln 102 und 100 aufge schraubt sind. Die Laufmuttern 122 und 124 bewegen sich auf den Kugelmutterspindeln 102 und 100 mit gleicher Geschwindig keit in der gleichen Richtung, wenn die Kugelmutterspindeln 102 und 100 in der gleichen Richtung und mit der gleichen Ge schwindigkeit durch den Motor 106 gedreht werden. Damit bil den die Kugelmutterspindeln 100 und 102 und eine Motoranord nung mit dem Motor 106 und dem Überragungsmechanismus die Be wegungsmittel zur Bewegung der Laufmuttern 122 und 124. Es ist zu beachten, daß die Kugelmutterspindeln 100 und 102 und ähnliche normalerweise mit Verkleidungen (nicht gezeigt) ver sehen sind.

Die Hauptwelle 10 ist in X-Richtung angeordnet. Beide Enden der Hauptwelle 10 sind mittels Befestigungsmitteln 18 an den Laufmuttern 122 und 124 befestigt, so daß die Hauptwelle sich nicht drehen kann.

Im Steuersystem der zweiten Ausführungsform werden die Lauf muttern 122 und 124 durch den Motor 106 in Y-Richtung bewegt. Die Laufmuttern 122 und 124 bewegen sich mit gleicher Ge schwindigkeit in der gleichen Richtung. Damit kann die Posi tion des drehbaren Schlittens 22 in Y-Richtung beliebig vorgegeben werden. Analog kann die Position des drehbaren Schlittens 22 in Y-Richtung durch Steuerung mittels des Motors 36 vorgegeben werden. Wenn der Motor 36 angesteuert ist, dreht sich der Schraubenläufer 28 um die Hauptwelle 10 und der drehbare Schlitten 22 bewegt sich daraufhin in X- Richtung. Daher kann die Position des drehbaren Schlittens 22 in der Ebene durch eine X-Y-Bewegung vorgegeben werden. Zum anderen kann der drehbare Schlitten 22 durch Drehung des Nutläufers 40, der durch den Motor 46 gedreht wird, um die Hauptwelle 10 gedreht werden, so daß der Winkel der Roboterköpfe 26 um beliebige Werte geändert werden kann. Es ist zu beachten, daß die Funktion des Steuersystems, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) ge steuert wird.

In dieser Ausführungsform weisen die Bewegungsmittel zur Be wegung der Laufmuttern 122 und 124 die Kugelmutterspindeln 100 und 102 und den Motor 106 auf, aber sie können beispiels weise auch aus einem Motor und einem Riementrieb bestehen.

Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 erklärt.

In dieser Ausführungsform ist ein Paar von Substeuersystemen 200 und 202, deren jedes ein Steuersystem der zweiten Ausfüh rungsform ist, symmetrisch auf dem Sockel 204 angebracht.

Das Substeuersystem 200 enthält Kugelmutterspindeln 206 und 208, die in X-Richtung angeordnet sind. Die Kugelmutterspin deln 206 und 208 werden in der gleichen Richtung mit gleicher Geschwindigkeit durch einen Motor 212 und einen Übertragungs mechanismus 210 gedreht. Ein Bewegungsmechanismus, der die Kugelmutterspindeln 206 und 208, den Motor 212 und den Über tragungsmechanismus 210 enthält, bewegt die Laufmuttern 214 und 216, die auf die Kugelmutterspindeln 206 und 208 aufge schraubt sind, in der gleichen Richtung mit gleicher Ge schwindigkeit. Die Laufmuttern 214 und 216 bewegen sich in der X-Richtung.

Beide Enden der Hauptwelle 10a sind an den Laufmuttern 214 und 216 befestigt, so daß sich diese nicht drehen kann. Der drehbare Schlitten 22a kann sich in Y-Richtung entlang der Hauptwelle 10a bewegen und um die Hauptwelle 10a durch die Motoren 36a und 46a gedreht werden.

Das andere Substeuersystem 202 enthält Kugelmutterspindeln 218 und 220, die in X-Richtung angeordnet sind. Die Kugelmut terspindeln 218 und 220 werden durch einen Motor 224 und einen Übertragungsmechanismus 222 in der gleichen Richtung mit gleicher Geschwindigkeit gedreht. Der Bewegungsmechanis mus mit den Kugelmutterspindeln 218 und 220, dem Motor 224 und dem Übertragungsmechanismus 222 bewegt die Laufmuttern 226 und 228, die auf die Kugelmutterspindeln 218 und 220 auf geschraubt sind, in die gleiche Richtung mit gleicher Ge schwindigkeit. Die Laufmuttern 226 und 228 bewegen sich in X- Richtung.

Die Enden der Hauptwelle 10b sind jeweils an den Laufmuttern 226 und 228 befestigt, so daß sie sich nicht drehen kann. Der drehbare Schlitten 22b kann sich entlang der Hauptwelle 10b in Y-Richtung bewegen und um die Hauptwelle 10b durch die Mo toren 36b und 46b gedreht werden.

In dieser Ausführungsform können die drehbaren Schlitten 10a und 10b unabhängig voneinander bewegt werden, so daß hochef fiziente Bearbeitungsvorgänge oder ähnliches ausgeführt werden können. Ebenso können mit Roboterarmen freischwebend Montage vorgänge ausgeführt werden. Weiterhin können, wenn die Robo terköpfe 26a und 26b in ihrer Neigung horizontal verstellt werden, diese Roboterköpfe mittels numerischer Steuersysteme bewegt werden.

Eine vierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 erklärt.

In der dritten Ausführungsform: ist der Hub der drehbaren Schlitten 22a und 22b in X-Richtung auf die halbe Längenaus dehnung der Ebene 230 in X-Richtung beschränkt, damit diese einander nicht blockieren (siehe Fig. 5).

In der vierten Ausführungsform dagegen ist der Hub der drehbaren Schlitten 22a und 22b in X-Richtung so gewählt, daß er nahezu gleich der Längenausdehnung der Ebene 300 in X-Richtung ist.

Kugelmutterspindeln 302, 304, 306 und 308, deren Länge nahezu dieselbe ist, sind in X-Richtung angeordnet. Die beiden Enden der Hauptwelle 10a, an der der drehbare Schlitten 22a ange bracht ist, sind an den Laufmuttern 310 und 312 befestigt, die auf die Kugelmutterspindeln 302 und 304 aufgeschraubt sind. Beide Enden der Hauptwelle 10b, an der der drehbare Schlitten 22b befestigt ist, sind an den Laufmuttern 314 bzw. 316 befestigt, die auf die Kugelmutterspindeln 306 und 308 aufgeschraubt sind.

Die Kugelmutterspindeln 306 und 308 sind durch die Laufmut tern 310 und 312 ohne Kontakt hindurchgeführt, so daß die Laufmuttern 310 und 312 bei ihrer Bewegung in X-Richtung nicht durch die Kugelmutterspindeln 306 und 308 behindert werden. Daher sind die drehbaren Schlitten 22a und 22b in der Lage, sich nahezu im gesamten Gebiet der Ebene 300 zu bewegen.

Das Drehmoment des Motors 324 wird auf die Kugelmutterspin deln 302 und 304 durch eine Verbindungswelle 318 und Kegel räder 320 übertragen; das Drehmoment des Motors 330 wird auf die Kugelmutterspindeln 306 und 308 durch eine Verbindungs welle 326 und Kegelräder 328 übertragen.

Eine fünfte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 erklärt. Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung der vierten Ausführungsform. Anstelle der Kugelmutterspindeln werden endlose Riemen 400, 402, 404 und 406 benutzt.

Die endlosen Riemen 400, 402, 404 und 406 sind in X-Richtung angeordnet.

Beide Enden der Hauptwelle 10a, an der der drehbare Schlitten 22a angebracht ist, sind mit den Laufstücken 412 bzw. 414 verbunden, die wiederum mit den endlosen Riemen 400 und 402 verbunden und zu einer geradlinigen Bewegung in der X-Rich tung entlang der geradlinigen Führungen 408 und 410 in der Lage sind.

Die beiden Enden der Hauptwelle 10b, an der der drehbare Schlitten 22b angebracht ist, sind mit den Laufstücken 416 bzw. 418 verbunden, die mit den endlosen Riemen 404 bzw. 406 verbunden und zu einer geradlinigen Bewegung in X-Richtung entlang der geradlinigen Führungen 408 und 410 in der Lage sind.

Die endlosen Riemen 404 und 406 laufen ohne Kontakt durch die Laufstücke 412 und 414 hindurch, so daß die Laufstücke 412 und 414 in ihrer Bewegung in X-Richtung nicht durch die end losen Riemen 404 und 406 behindert werden. Daher sind die drehbaren Schlitten 22a und 22b in der Lage, sich über das gesamte Gebiet der Ebene 420 zu bewegen.

Das Drehmoment des Motors 426 wird durch eine Verbindungs welle 422 und Rollen 424 auf die endlosen Riemen 400 und 402 übertragen; das Drehmoment des Motors 432 wird durch eine Verbindungswelle 428 und Rollen 430 auf die endlosen Riemen 404 und 406 übertragen.

Eine sechste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert. In dieser Ausführungsform ist ein Paar von Sub steuersystemen, von denen jedes ein Steuersystem der dritten Ausführungsform ist, auf der Oberseite und Unterseite eines Sockels 500 befestigt. Es ist zu beachten, daß die Kugelmut terspindeln (oder endlosen Riemen) mit Verkleidungen 502 ver kleidet sind.

Vier drehbare Schlitten 22a, 22b, 22c und 22d können unabhän gig voneinander bewegt werden. Ein Substeuersystem, das auf der oberen Seite des Sockels 500 befestigt ist, ist relativ zum anderen Substeuersystem, das auf der Oberseite befestigt ist, um 90° gedreht. Die Substeuersysteme sind in vertikaler Richtung voneinander getrennt, damit sie sich gegenseitig nicht blockieren. Im Bild nicht vollständig gezeigte Motoren 504 zum An trieb der Kugelmutterspindeln (oder endlosen Riemen) sind auf der Ober- oder Unterseite der Verkleidungen 502 mit einem Riemenübertragungsmechanismus oder ähnlichem (nicht gezeigt) angebracht.

Eine siebte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 erklärt.

Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung der vierten Aus führungsform.

Eine Ebene, in der die drehbaren Schlitten 22a und 22b sich bewegen, ist in vertikaler Richtung von einer Ebene getrennt, in der sich die drehbaren Schlitten 22c und 22d bewegen.

Die drehbaren Schnitten 22a und 22b und die Kugelmutterspin deln 600, 602, 609 und 606 oder ähnliche zur Steuerung der drehbaren Schlitten 22a und 22b sind in einer höheren Ebene angeordnet als die drehbaren Schlitten 22c und 22d und die Ku gelmutterspindeln 608, 610, 612 und 614 oder ähnliche zur Steuerung der drehbaren Schlitten 22c und 22d in bezug auf den Sockel 616. Damit werden gegenseitige Störungen zwischen den drehbaren Schlitten 22a und 22b und den drehbaren Schlit ten 22c und 22d verhindert.

Eine achte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 erklärt.

Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung der vierten oder fünften Ausführungsform.

Eine Ebene, in der sich die drehbaren Schlitten 22a und 22b bewegen, ist in vertikaler Richtung von der Ebene getrennt, in der sich die drehbaren Schlitten 22c und 22d bewegen.

Die drehbaren Schlitten 22a und 22b und die Mittel zu ihrer Steuerung sind in einer höheren Ebene vorgesehen als die drehbaren Schlitten 22c und 22b und die Mittel zu ihrer Steuerung in bezug auf den Sockel 700. Damit werden gegensei tige Störungen zwischen den drehbaren Schlitten 22a und 22b und den drehbaren Schlitten 22c und 22d verhindert.

Es ist zu beachten, daß in der siebten Ausführungsform die Hauptwellen 10a und 10b in Y-Richtung angeordnet sind, während die Hauptwellen 10c und 10d in X-Richtung angeordnet (siehe Fig. 10) sind. In dieser Ausführungsform sind alle Hauptwellen 10 in Y-Richtung angeordnet, aber die Funktion dieser Ausfüh rungsform ist ähnlich der der siebten Ausführungsform.

Eine neunte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 erklärt.

Auf der Oberseite eines Sockels 800 ist ein Paar von Substeu ersystemen, und auf der Unterseite des Sockels 800 ist ein weiteres Paar von Substeuersystemen angebracht. Jedes der Substeuersysteme ist ein Steuersystem der dritten Ausfüh rungsform. Die Substeuersysteme auf der Oberseite sind gegen seitig in vertikaler Richtung versetzt. Ebenso sind die Sub steuersysteme auf der Unterseite in vertikaler Richtung ge geneinander versetzt.

Acht drehbare Schlitten 22 können unabhängig voneinander be wegt werden.

Ein Paar von Substeuersystemen, das auf der Oberseite ange bracht ist, ist um 45° mit Bezug auf das Paar von Substeuer systemen, das auf der Unterseite angebracht ist, gedreht.

Bei angemessener Beachtung der Zahl der Substeuersysteme, ih rer räumlichen Trennung voneinander, ihrer Größe und ähnli chen können drei oder mehr Substeuersysteme auf der Ober und/oder der Unterseite des Sockels 800 angebracht sein. Des weiteren können andere Steuersysteme früher erläuterter Aus führungsformen als Substeuersystem dieser Ausführungsform eingesetzt werden.

Claims

1. Steuer- bzw. Antriebssystem, das
eine Hauptwelle (10), die auf ihrer äußeren Mantelfläche ein Spiralgewinde (14) und eine geradlinige Keilnut (16) in axialer Richtung trägt, die das Spiralgewinde schneidet, wobei beide Enden der Hauptwelle so befestigt sind, daß sich diese nicht drehen kann,
einen drehbaren beweglichen Körper (22) mit einem drehbaren Schraubenläufer (28), der auf das Spiralgewinde der Haupt welle geschraubt ist, und einem drehbaren Nutläufer (40) auf der Hauptwelle, der mit der Keilnut im Eingriff steht,
und eine Steuer- bzw. Antriebseinrich tung (36, 46) zum wahlweisen Drehen des Schraubenläufers und des Nutläufers enthält.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dreh bare bewegliche Körper (22) einen Befestigungsbereich (24) zur Befestigung von Werkzeugen, zu bearbeitenden Werkstücken oder ähnlichem (26) enthält.

3. Steuersystem bzw. Antriebssystem, das ein Paar von Laufstücken (122, 124), die geradlinig bewegbar sind, Bewegungsmittel (100, 102, 106, 108) zur Bewegung der Laufstücke (122, 124) in glei che Richtung mit gleicher Geschwindigkeit,
eine Haupt welle (10) mit einem Spiralgewinde (14) und einer dieses überschneidenden, axial verlaufenden Keilnut (16) auf ihrer äußeren Mantelfläche, wobei beide Enden der Hauptwelle so an den Laufstücken befestigt sind, daß sie sich nicht drehen kann,
einen drehbaren beweglichen Körper (22) mit einem drehbaren Schraubenläufer (28) auf der Hauptwelle im Gewindeeingriff mit dieser und einem drehbaren Nutläufer (40) auf der Hauptwelle im Eingriff mit der Keilnut, und
eine Steuer- bzw. Antriebseinrichtung (36, 46) zur wahlweisen Drehung des Schraubenläufers und des Nutläu fers enthält.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare bewegliche Körper (22) einen Befestigungsbereich (24) zur Befestigung von Werkzeugen, zu bearbeitenden Werkstücken oder ähnlichem (26) enthält.

5. Steuersystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß die Bewegungsmittel ein Paar von Kugelmutter spindeln (100, 102) und einen Motorantrieb (106, 108) zum Drehen der Kugelmutterspindeln in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit umfassen, und daß die Lauf stücke (122, 124) auf die Kugelmutterspindeln aufgeschraubt sind.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorantrieb einen Motor (106) und Übertragungsmittel (108) zur Übertragung des Motor drehmomentes auf die Kugelmutterspindeln (100, 102) ent hält.

7. Steuersystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß die Bewegungsmittel ein Paar endloser Riemen (400, 402, 404, 406) und einen Motorantrieb (422, 426, 428, 432) zum Antrieb der endlosen Riemen in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit umfassen und daß die Laufstücke (412, 414, 416, 418) mit den endlosen Rie men verbunden sind.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorantrieb einen Motor (426, 432) und Übertragungs mittel (422, 428) zur Übertragung des Motordrehmomentes auf die endlosen Riemen (400, 402, 404, 406) enthält.

9. Steuersystem mit einer Mehrzahl von Substeuersystemen (200, 202), von denen jedes enthält:
ein Paar von Laufstücken (214, 216, 226, 228), die gerad linig bewegbar sind,
Bewegungsmittel (206, 208, 210, 212, 218, 220, 222, 224) zur Bewwegung der Laufstücke in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit,
eine Hauptwelle (10a, 10b) mit einem Spiralgewinde (14) und einer geradlinigen Keilnut (16) auf ihrer äußeren Mantelfläche, wobei beide Enden der Hauptwelle an den Laufstücken so befestigt sind, daß sich diese nicht dreht,
einen drehbaren beweglichen Körper (22a, 22b) mit einem drehbaren Schraubenläufer (28) auf der Hauptwelle und im Eingriff mit deren Spiralgewinde und einem drehbaren Nutläufer (40) auf der Hauptwelle und im Eingriff mit der Keilnut, und Steuereinrichtungen (36a, 36b, 46a, 46b) zum wahlweisen Drehen des Schraubenläufers und des Nutläufers, wobei die Bewegungsebenen der Substeuersysteme, die die möglichen Positionen der drehbaren bewegli chen Körper enthalten, zueinander parallel an geordnet sind.

10. Steuersystem nach Anspruch 9, worin jedes der Substeuer systeme (200, 202) zusätzlich einen Befestigungsbereich (24) zur Befestigung von Werkzeugen, zu bearbeitenden Werkstücken oder ähnlichem (26) am drehbaren beweglichen Körper (22a, 22b) enthält.