DE4139423A1 - X-y-antriebsvorrichtung - Google Patents
X-y-antriebsvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine X-Y-Antriebsvor
richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ins
besondere, jedoch nicht ausschließlich betrifft die Er
findung eine X-Y-Antriebsvorrichtung für einen Support in
einer Einrichtung zum automatischen Bestücken von Schaltungs
platten mit elektronischen Bauelementen.
Eine typische bekannte X-Y-Antriebsvorrichtung ist in den
Fig. 2 bis 4 dargestellt. Wie die perspektivische Ansicht
in Fig. 2 zeigt, enthält diese bekannte Antriebsvorrichtung
eine X-Tischantriebseinheit 1 und eine Y-Tischantriebs
einheit 2. Diese beiden Einheiten haben den gleichen Aufbau,
sie sind jedoch aufeinander und senkrecht zueinander ange
ordnet. Bei dieser bekannten Konstruktion ist die X-Tisch
antriebseinheit 1 fest auf einer nicht dargestellten Unter
lage angeordnet und die Y-Tischantriebseinheit 2 ist derart
auf der X-Tischantriebseinheit 1 montiert, daß die Y-Tisch
antriebseinheit 2 in der X-Richtung hin- und herbewegt
werden kann.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, enthalten die X- und Y-
Tischantriebseinheit bzw. 3 jeweils ein Bett 3 mit im
wesentlichen U-förmigem Querschnitt sowie zwei Seitenplatten
4a und 4b, die an den Seiten des Bettes 3 befestigt sind und
sich vertikal nach oben erstrecken. Das Bett ist langge
streckt und verläuft horizontal, dasselbe gilt für die
Seitenplatten 4a und 4b. Wie Fig. 3 zeigt, sind ein Motor 5,
ein Anschluß 6 für den Motor sowie Sensoren oder Fühler über
ein Halterungsteil 7 am einen Ende des Bettes befestigt. Am
entgegengesetzten Ende des Bettes 3 ist ein Lagerteil 8
angebracht, das ein Lager 8′ zur drehbaren Lager eines Endes
einer Kugelumlaufspindeleinheit 10 enthält. Der Motor 5
ist über eine Kupplungseinheit 9 funktionsmäßig mit der
Kugelumlaufschraubeneinheit 10 verbunden. Die Kugelumlauf
schraubeneinheit 10 enthält eine Gewindespindel 11, eine
Mutter 16 mit einem nicht dargestellten Innengewinde und
eine Vielzahl von nicht dargestellten Kugeln, die zwischen
der Gewindespindel und der Schraubenmutter 16 angeordnet
sind.
Die Gewindespindel 11 ist, wie Fig. 3 zeigt, am einen Ende
durch das Lager 8′ drehbar am Lagerteil 8 gelagert, während
das entgegengesetzte Ende der Gewindespindel 11 einen
integralen Wellenabschnitt 11a aufweist, der durch ein
stationäres Lager 14 drehbar in einer Lagereinheit 12
gelagert ist. Die Bewegung des Wellenabschnitts 11a in
Axialrichtung kann dadurch begrenzt werden, daß man das
axiale Spiel im stationären Lager 14 durch Anziehen einer
Lagermutter 13 beseitigt. Da der Wellenabschnitt 11a
funktionsmäßig mit der Kupplungseinheit 9 gekoppelt ist,
kann vom Motor 5 ein Drehmoment auf die Gewindespindel
übertragen werden.
Die Mutter 16, deren Innengewinde über die nicht dargestell
ten Kugeln mit der Gewindespindel 11 in Eingriff steht, ist
mit einem Support oder Tisch 17 verbunden, der, wie Fig. 4
zeigt, einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt hat. Der
Tisch 17 hat zwei Vorsprünge 17a, die nach oben über das
obere Ende der Seitenplatten 4a und 4b vorspringen. Diese
Vorsprünge 17a dienen zur Befestigung der Y-Tischantriebs
einheit 2. An der einen Endfläche des Tisches 17 ist ein
Anschlag 18 vorgegebener Länge befestigt, um die Bewegung
des Tisches 17 in Axialrichtung zu begrenzen. An der Unter
seite des Tisches sind zwei Schlitten 19 befestigt, deren
Querschnitt im wesentlichen einem kopfstehenden U ent
spricht, und diese Schlitten 19 sitzen verschiebbar auf zwei
Führungsschienen 15, welche auf entsprechenden Lagerflächen
3a des Bettes befestigt sind.
Das Bett 3 weist zwei Fühler-Halterungsnuten 20 auf, in
denen Fühler 51a und 51b zur Feststellung der Position des
Tisches 17 bezüglich der Schienen 15 angeordnet sind. Wie
Fig. 3 zeigt, sind mehrere Deckelpositionierungsnuten 22
vorgesehen, um einen Deckel 21 (Fig. 4) zu positionieren,
ferner sind Positionierungsnuten 50 zur Positionierung der
Seitenplatten oder Seitenabdeckungen 4a und 4b vorgesehen.
Im Betrieb wird nach dem Einschalten von einer äußeren
Spannungsquelle über die Anschlüsse 6 der jeweiligen X-
und Y-Antriebseinheiten 1 und 2 den entsprechenden Motoren 5
sowie den verschiedenen Sensoren oder Fühlern 51a und 51b,
die in den Fühler-Halterungsnuten 20 angeordnet sind,
Leistung zugeführt. Wenn dem Motor 5 der X-Tischantriebs
einheit 1 elektrische Leistung zugeführt wird, beginnt der
Motor 15 zu laufen, und es wird ein Drehmoment über die
Kupplungseinheit 10 auf die Kugelspindeleinheit 10 über
tragen. Durch das Drehen der Schraubenspindel 11 der Kugel
schraubeneinheit 10 wird die Schraubenmutter 16 und damit
der Tisch oder Schlitten, mit dem die Schraubenmutter 16
fest verbunden ist, longitudinal entlang den Führungs
schienen 15 bewegt. Da der Tisch 17 der Y-Tischantriebs
einheit 2 unabhängig von der X-Tischantriebseinheit 1 in Y-
Richtung verfahren werden kann, läßt sich der Tisch 17 der
Y-Tischantriebseinheit 2 in einer durch die X- und die Y-
Achse definierten Ebene in beliebiger Richtung verstellen,
indem man die Motoren 5 der X- bzw. der Y-Tischantriebs
einheiten 1 bzw. 2 über eine nicht dargestellte Steuer
schaltung entsprechend betätigt.
Nachteilig an der oben beschriebenen bekannten X-Y-Antriebs
einheit ist, daß für die X-Tischantriebseinheit 1 ein Motor
mit einer relativ hohen Nennleistung verwendet werden muß,
da die Y-Tischantriebseinheit 2 auf der X-Antriebseinheit 1
montiert ist. Die Gesamtkonstruktion wird dadurch sperrig
und die Arbeitsgeschwindigkeit leidet. Wegen des zusätz
lichen Gewichtes muß außerdem die Kugelspindeleinheit 10
geeignet bemessen werden, so daß sie die erforderliche
Starrheit und den optimalen Durchmesser hat. Da der Motor 5
der Y-Tischantriebseinheit 2 zusammen mit dieser eine
Linearbewegung ausführt, bewegt sich auch das mit dem An
schluß 6 verbundene Kabel und man muß dafür Sorge tragen,
daß sich dieses Kabel während des Betriebes nicht verhakt.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend in erster
Linie die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, X-Y- oder
Koordinaten-Antriebsvorrichtung zu schaffen, die kompakt,
leistungsfähig und zuverlässig im Betrieb ist.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer X-Y-Antriebs
vorrichtung, die eine erste Antriebseinheit mit einem ersten
Tisch oder Support, der in einer ersten Richtung hin- und
herbeweglich ist, enthält, ferner eine zweite Antriebs
einheit, die am ersten Tisch oder Support befestigt ist und
einen zweiten Tisch oder Support enthält, der in einer von
der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung hin- und
herbeweglich ist.
Die erste Antriebseinheit enthält eine erste Antriebsvor
richtung, die mit dem ersten Tisch oder Support funktions
mäßig gekoppelt ist, um diesen in einer ersten Richtung
anzutreiben. Bei der vorliegenden Vorrichtung enthält die
erste Antriebseinheit ferner noch eine zweite Antriebsvor
richtung. Der zweite Tisch oder Support ist funktionsmäßig
mit der zweiten Antriebsvorrichtung durch eine Kopplungsein
richtung gekoppelt, so daß der zweite Tisch oder Support in
der zweiten Richtung angetrieben wird, wenn auf ihn eine
Antriebskraft von der zweiten Antriebsvorrichtung zur Ein
wirkung gebracht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erste
und die zweite Antriebsvorrichtung jeweils einen Motor. Der
erste Motor treibt eine erste Antriebwelle an, die in der
ersten Antriebseinheit angeordnet und mit dem ersten Tisch
oder Support gekoppelt ist. Mit der Motorwelle des zweiten
Motors ist vorzugsweise eine genutete Keil- oder Schiebe
welle gekoppelt, mit der eine erste Abnahmeeinrichtung ver
bunden ist, die längs dieser Welle verschiebbar ist, sich
jedoch mit dieser dreht. In der zweiten Antriebseinheit ist
eine zweite Antriebswelle vorgesehen, die mit dem zweiten
Tisch oder Support gekoppelt ist, so daß der zweite Tisch
oder Support sich in der zweiten Richtung bewegt, wenn die
zweite Antriebswelle gedreht wird. Auf der zweiten Antriebs
welle ist eine zweite Abnahmevorrichtung befestigt, welche
mit der ersten Abnahmevorrichtung im Hinblick auf eine
Leistungsübertragung gekoppelt ist, so daß von der Keilwelle
ein Drehmoment auf die zweite Antriebswelle übertragbar ist.
Die vorliegende X-Y-Antriebsvorrichtung ist kompakt,
leistungsfähig und betriebssicher, sie zeichnet sich ferner
durch eine hohe Betriebsgeschwindigkeit und niedrige Kosten
aus.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei
werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
erkennbar werden. Es zeigen:
Fig. 1a eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer
X-Y-Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 1b eine auseinandergezogene Darstellung eines Getriebes
zur Leistungsübertragung zwischen der X- und der Y-
Antriebseinheit der Vorrichtung gemäß Fig. 1a;
Fig. 1c eine schematische Querschnittsansicht der X-Tisch
antriebseinheit der Vorrichtung gemäß Fig. 1a;
Fig. 2 auf die bereits Bezug genommen worden ist, eine
vereinfachte perspektivische Darstellung einer
typischen bekannten X-Y-Antriebseinheit;
Fig. 3 eine etwas vergrößerte Draufsicht einer Antriebs
einheit der Vorrichtung gemäß Fig. 2 und
Fig. 4 ein etwas vereinfachter Querschnitt in einer Ebene
I-I der Fig. 3.
Die in Fig. 1a als Ausführungsbeispiel der Erfindung etwas
vereinfacht dargestellte X-Y-Antriebsvorrichtung ähnelt in
mancher Hinsicht der bekannten X-Y-Antriebsvorrichtung, die
in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist. Gleichartige
Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszeichen be
zeichnet und auf einer Erläuterung dieser Elemente wird
weitgehend verzichtet.
Die X-Y-Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1a enthält eine X-
Antriebseinheit 1′, welche auf einer geeigneten, nicht
dargestellten Unterlage befestigt ist, und eine Y-Antriebs
einheit 2′. Die X-Antriebseinheit 1′ enthält einen X-Support
17, der in X-Richtung hin- und herbeweglich ist und auf dem
die Y-Antriebseinheit 2′ befestigt ist. Die Y-Antriebs
einheit 2′ kann sich daher als Ganzes in der X-Richtung hin-
und herbewegen. Die Y-Antriebseinheit 2′ enthält einen Y-
Support 17a, der in der Y-Richtung hin- und herbeweglich
ist. Der Y-Support 17a kann also in einer durch die X- und
die Y-Achse aufgespannten Ebene in beliebiger Richtung
bewegt werden.
Die X-Antriebseinheit 1′ enthält einen ersten Motor 5, der
am einen Ende eines langgestrecken Gehäuses der X-Antriebs
einheit 1′ angebracht ist. In der X-Antriebseinheit 1′
befindet sich eine erste Antriebswelle 10, welche mit der
Motorwelle des ersten Motors 5 gekoppelt ist, so daß die
erste Antriebswelle 10 durch den ersten Motor 5 in Umdrehung
versetzt werden kann. Die erste Antriebswelle 10 ist vor
zugsweise eine Kugelspindel, die ähnlich wie die in Fig. 3
dargestellte Konstruktion über nicht dargestellte Kugeln mit
einer ebenfalls nicht dargestellten Schraubenmutter ge
koppelt ist, die am X-Support befestigt ist. Wenn also die
Kugelspindel oder erste Antriebswelle 10 durch den Motor 5
in Umdrehung versetzt wird, wird der X-Support 17 geradlinig
in X-Richtung verschoben. Da die Y-Antriebseinheit 2 auf dem
X-Support 17 angeordnet ist, bewegt sich auch die Y-An
triebseinheit 2′ als Ganzes in der X-Richtung.
Die X-Antriebseinheit 1′ enthält ferner, was wichtig ist,
einen zweiten Motor 25, der bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel über dem ersten Motor 5 angeordnet ist.
Ferner enthält die erste Antriebseinheit 1′ eine genutete
Keilwelle 26, die oberhalb und parallel zur ersten Antriebs
welle 10 drehbar gelagert ist. Die Keilwelle 26 ist mit der
Motorwelle des zweiten Motors 25 gekoppelt, so daß sie durch
letzteren in Umdrehung versetzt werden kann. Wie Fig. 1b am
besten zeigt, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Schneckenrad 27 auf der Keilwelle 26 längsverschiebbar,
jedoch drehfest angeordnet. Die Keilwelle 26 hat vorzugs
weise mindestens eine Keilnut 26a, die sich in Längsrichtung
erstreckt, und das Schneckenrad 27 hat ein durchgehendes
Loch mit einem nach innen reichenden Vorsprung, der bei der
Montage in die Keilnut 26a eingesetzt werden kann. Durch
diese Konstruktion kann das Schneckenrad 27 längs der Keil
welle 26 gleiten, eine Drehung des Schneckenrades 27 bezüg
lich der Keilwelle 26 ist jedoch nicht möglich.
Wie ebenfalls aus Fig. 1b ersichtlich ist, hat der X-Tisch
17 eine im wesentlichen rechteckige Form und in seiner Mitte
eine rechteckige Öffnung 30a. Das Schneckenrad 27 ist in der
Öffnung 30a des X-Supports 17 angeordnet und wird von dieser
teilweise aufgenommen. Am einen Ende des X-Supports 17 ist
eine L- oder U-förmige Andruckplatte 29 befestigt. Das freie
Ende der Andruckplatte 29 liegt am einen Ende des Schnecken
rades 27 an, so daß auf dieses eine Vorspannungskraft in der
positiven X-Richtung ausgeübt wird und das Schneckenrad 27
immer in Eingriff mit einem zugehörigen Schneckenzahnrad 28
gehalten wird, welches an einer zweiten Antriebswelle 10′
der Y-Antriebseinheit 2′ befestigt ist. Um den Eingriff des
Schneckenzahnrades 28 in das Schneckenrad 27 zu ermöglichen,
ist am einen Ende des Bettes 3 der Y-Antriebseinheit 2′ eine
Öffnung 30b vorgesehen, die das Schneckenrad 27 teilweise
aufnimmt, welches mit dem Schneckenzahnrad 28 kämmt.
Die zweite Antriebswelle 10 ist vorzugsweise ebenfalls eine
Kugelspindel, welche funktionsmäßig mit einer am Y-Support
17a befestigten, nicht dargestellten Schraubenmutter ge
koppelt ist. Wenn also die zweite Antriebswelle 10′ über das
Getriebe aus dem Schneckenrad 27 und dem Schneckenzahnrad 28
vom zweiten Motor 25 angetrieben wird, bewegt sich der Y-
Support 17a in der Y-Richtung.
Wenn also nur der erste Motor 15 läuft, dreht sich die erste
Antriebswelle 10 und bewegt die Y-Antriebseinheit 2′ als
Ganzes in X-Richtung. Die Richtung der Bewegung der Y-
Antriebseinheit 2′ wird in diesem Falle durch die Dreh
richtung der ersten Antriebswelle 10 und damit des ersten
Motors 5 bestimmt. Wenn andererseits nur der zweite Motor 25
läuft und die zweite Antriebswelle 10′ über die Keilwelle
26, das Schneckenrad 27 sowie das Schneckenzahnrad 28 an
treibt, wird der Y-Support 17a veranlaßt, sich in der Y-
Richtung zu bewegen. Die Richtung der Linearbewegung des Y-
Tisches 17a hängt dabei von der Drehrichtung des zweiten
Motors 25 ab. Wenn also der erste und der zweite Motor 5
bzw. 25 gleichzeitig laufen, wird die Y-Antriebseinheit 2′
als Ganzes in X-Richtung verschoben und gleichzeitig der Y-
Support 17 in Y-Richtung, so daß der Y-Support 17a eine
Bewegung ausführt, die sowohl X- als auch eine Y-Komponente
hat. Der Y-Support 17a kann also in einer durch die X- und
die Y-Achse definierten Ebene in einer beliebigen Richtung
verstellt werden. Die X- und die Y-Richtung können im
Prinzip beliebig gewählt werden, vorzugsweise stehen diese
beiden Richtungen jedoch senkrecht aufeinander.
Gemäß der vorliegenden Erfindung trägt die auf dem X-Support
der X-Antriebseinheit ein Strich angeordnete Y-Antriebs
einheit 2′, wie oben erwähnt, keine Antriebsquelle, wie
einen Motor, so daß das Gewicht der Y-Antriebseinheit 2′
minimal gehalten werden kann. Der erste Motor 5 braucht
daher auch keine besonders hohe Leistung zu haben.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die
Kraftübertragung von der Keilwelle 26 auf die zweite An
triebswelle 10′ durch ein Schneckenradgetriebe, es sei
jedoch darauf hingewiesen, daß man stattdessen auch irgend
eine andere Kraftübertragungseinrichtung verwenden kann, die
in der Lage ist, eine Antriebskraft von der Keilwelle 26 auf
die zweite Antriebswelle 10′ zu übertragen. Beispielsweise
kann ein Kegelradgetriebe Verwendung finden.
Das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Er
findung läßt sich selbstverständlich in der verschiedensten
Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu über
schreiten.
Claims (4)
1. X-Y-Antriebsvorrichtung mit
einer ersten Antriebseinheit (1′), welche auf einer Unterlage befestigbar ist und eine erste Antriebsquelle (5) sowie einen mit dieser gekoppelten ersten Support (17) enthält, der durch die erste Antriebsquelle in einer ersten Richtung (X) hin- und herbeweglich ist, und
einer zweiten Antriebseinheit (2′), welche auf dem ersten Support (17) angeordnet ist und einen zweiten Support (17a) enthält, der durch eine zweite Antriebsquelle (25) in einer von der ersten Richtung (X) verschiedenen zweiten Richtung (Y) hin- und herbeweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebsquelle (25) an der ersten Antriebseinheit (1′) angebracht und über eine Kopplungsvorrichtung (26, 27, 28, 10′) mit dem zweiten Support (17a) gekoppelt ist.
einer ersten Antriebseinheit (1′), welche auf einer Unterlage befestigbar ist und eine erste Antriebsquelle (5) sowie einen mit dieser gekoppelten ersten Support (17) enthält, der durch die erste Antriebsquelle in einer ersten Richtung (X) hin- und herbeweglich ist, und
einer zweiten Antriebseinheit (2′), welche auf dem ersten Support (17) angeordnet ist und einen zweiten Support (17a) enthält, der durch eine zweite Antriebsquelle (25) in einer von der ersten Richtung (X) verschiedenen zweiten Richtung (Y) hin- und herbeweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebsquelle (25) an der ersten Antriebseinheit (1′) angebracht und über eine Kopplungsvorrichtung (26, 27, 28, 10′) mit dem zweiten Support (17a) gekoppelt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kopplungsvorrichtung eine in der ersten Antriebseinheit
(1′) angeordnete und mit der zweiten Antriebsquelle (25)
gekoppelte Keilwelle (26) enthält, ferner eine Abnahmevor
richtung, welche auf der Keilwelle (26) axial verschiebbar
jedoch drehfest angeordnet ist, eine zweite Abnahmevor
richtung (28), welche mit der ersten Abnahmevorrichtung (27)
zur Kraftübertragung gekoppelt ist, und eine in der zweiten
Antriebseinheit (2′) angeordnete Antriebswelle (10′) ent
hält, auf der die zweite Abnahmevorrichtung (28) befestigt
und mit der der zweite Support (17a) gekoppelt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Abnahmevorrichtung (27) ein Schneckenrad und die
zweite Abnahmevorrichtung (28) ein Schneckenzahnrad ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinheit (1′) eine
Kugelspindel (10) enthält, die mit der ersten Antriebsquelle
(5) gekoppelt ist und daß der erste Support (17) mit der
Kugelspindel (10′) so gekoppelt ist, daß er durch die erste
Antriebsquelle (5) in der ersten Richtung (X) hin- und
herbeweglich ist.
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