DE4200923A1 - Two axis linear driver with low moving weights - has second carriage movable on first carriage perpendicularly to its direction of motion, motor and drive belt for each carriage - Google Patents

Two axis linear driver with low moving weights - has second carriage movable on first carriage perpendicularly to its direction of motion, motor and drive belt for each carriage

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Abstract

The two axis linear drive has an elongated guide profile (10) carrying a longitudinally movable carriage (22) driven via an inner drive belt (12) turning at either end of the profile and an associated drive motor (16). A second carriage (24), movable on the first and perpendicularly w.r.t. its direction of motion, has a drive belt (42) guided in the first carriage and a drive shaft (26) driven by a second motor (32) and mounted inside the loop of the first drive belt. The second belt and the shaft are coupled via a drive wheel (40) on the shaft. ADVANTAGE - Two-axis linear drive is relatively compact compared to conventional ones and moving wts. are kept low.

Description

Die Erfindung betrifft einen zweiachsigen Linearantrieb mit einem langge­ streckten Führungsprofil, einem an diesem in Längsrichtung verschiebbaren ersten Schlitten, einem im Inneren des Führungsprofils angeordneten er­ sten, an beiden Enden des Profils umgelenkten Antriebsriemen, der mit dem ersten Schlitten verbunden ist, und einem ersten Antriebsmotor zum Antrei­ ben des ersten Antriebsriemens.The invention relates to a two-axis linear drive with a langge stretched guide profile, a longitudinally displaceable on this first carriage, he arranged in the interior of the guide profile Most, at both ends of the profile deflected drive belt, which with the first carriage is connected, and a first drive motor for driving ben of the first drive belt.

Herkömmliche Linearantriebe, die Bewegungen in zwei der drei Achsen X, Y und Z ermöglichen, werden dadurch erstellt, daß zwei Linearantriebe in ge­ eigneter Weise miteinander gekoppelt werden. Dadurch ergeben sich relativ sperrige Konstruktionen. Ein besonderer Nachteil besteht darin, daß der er­ ste Linearantrieb den zweiten Linearantrieb in seiner Gesamtheit bei jeder Bewegung beschleunigen und verzögern muß. Dadurch sind der Arbeitsge­ schwindigkeit Grenzen gesetzt, und es ergibt sich ein relativ hoher Energie­ verbrauch.Conventional linear drives, the movements in two of the three axes X, Y and Z enable, are created in that two linear drives in ge appropriately coupled together. This results in relative bulky constructions. A particular disadvantage is that he linear actuator in its entirety for each Accelerate and decelerate movement. This is the Arbeitsge speed limits, and there is a relatively high energy consumption.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweiachsigen Linearantrieb der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der relativ kompakt ausgebildet ist und bei dem bewegte Massen gering gehalten sind.The invention has for its object a two-axis linear drive to create the generic type, which is relatively compact and in which moving masses are kept low.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Linearantrieb der obigen Art gelöst, der gekennzeichnet ist durch einen an dem ersten Schlitten senkrecht zu dessen Bewegungsbahn verschiebbar geführten zweiten Schlit­ ten, einen im ersten Schlitten geführten zweiten Antriebsriemen zur Ver­ schiebung des zweiten Schlittens, eine innerhalb des ersten Antriebsriemens in Längsrichtung des Führungsprofils gelagerte Antriebswelle, mit der der zweite Antriebsriemen über ein längsverschiebbares und drehfestes auf der Welle angebrachtes Antriebsrad in Antriebseingriff steht, und einen zweiten Antriebsmotor zur Drehung der Antriebswelle.This object is achieved by a linear drive of the above Solved type, which is characterized by one on the first carriage second slide guided perpendicularly to its path of movement ten, a second drive belt guided in the first carriage slide the second carriage, one within the first drive belt drive shaft mounted in the longitudinal direction of the guide profile, with which the second drive belt via a longitudinally movable and non-rotatable on the Shaft attached drive wheel is in drive engagement, and a second Drive motor for rotating the drive shaft.

Bei dieser Lösung sind beide Motoren für beide Antriebe fest an dem statio­ nären Führungsprofil angebracht. Die zu beschleunigenden Massen bei Betäti­ gung des Antriebs in der zweiten Achse verringern sich daher erheblich. We­ sentliche Teile der beiden Antriebe sind so ineinander verschachtelt, daß insgesamt eine äußerst kompakte Konstruktion entsteht. In this solution, both motors are fixed to the statio for both drives attached guide profile. The masses to be accelerated at Betäti tion of the drive in the second axis are therefore significantly reduced. We Substantial parts of the two drives are nested so that overall, an extremely compact construction is created.  

Vorzugsweise ist der zweite Antriebsmotor an dem Führungsprofil außerhalb des ersten Antriebsriemens angebracht und mit der Antriebswelle über einen dritten Antriebsriemen verbunden, dessen Bahn mit der Bahn des ersten An­ triebsriemens verschachtelt ist. Der dritte Antriebsriemen kann entweder zwischen die Trums des ersten Antriebsriemens eintreten oder eines dieser Trums umschlingen.The second drive motor is preferably on the guide profile outside of the first drive belt attached and with the drive shaft via a third drive belt connected, its path with the path of the first to drive belt is nested. The third drive belt can either enter between the runs of the first drive belt or one of these Wrap around strands.

Der zweite Antriebsriemen, der den zweiten Schlitten antreibt und sich im wesentlichen über die Lage des ersten Schlittens erstreckt, wird mit einem Trum um das auf der Antriebswelle längsverschiebbare Antriebsrad herumge­ führt. Zu diesem Zweck sind in der Bahn des Trums zwei Umlenkrollen vor­ gesehen, zwischen denen dieses Trum in Richtung des Antriebsrades umge­ lenkt wird.The second drive belt that drives the second carriage and is in the extends essentially over the position of the first carriage with a Run around the drive wheel that can be moved longitudinally on the drive shaft leads. For this purpose there are two pulleys in the run of the run seen between which this strand reversed in the direction of the drive wheel is steered.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweiachsigen Linearantriebs.The only figure is a schematic representation of an embodiment of a two-axis linear drive according to the invention.

Innerhalb eines insgesamt nur gestrichelt angedeuteten Führungsprofils 10, das beispielsweise ein extrudiertes Aluminium-Hohlprofil ist, befindet sich ein in dessen Längsrichtung verlaufender erster Riementrieb mit einem er­ sten Antriebsriemen 12, insbesondere in der Form eines stahlarmierten Zahnriemens. Der Antriebsriemen 12 läuft an einem Ende des Riementriebs um ein Antriebsrad 14 um, das fest auf der Ausgangswelle eines quer zum Führungsprofil 10 gerichteten ersten Antriebsmotors 16 angebracht ist. Am anderen Ende des Führungsprofils 10 läuft der Antriebsriemen 12 um ein oder zwei Umlenkräder 18, 20. Der erste Antriebsmotor 16 ist ein Getriebe­ motor mit umkehrbarer Drehrichtung.Within an overall only indicated dashed guide profile 10 , which is, for example, an extruded aluminum hollow profile, there is a first belt drive running in the longitudinal direction thereof with a drive belt 12 , in particular in the form of a steel-reinforced toothed belt. The drive belt 12 rotates at one end of the belt drive around a drive wheel 14 which is fixedly attached to the output shaft of a first drive motor 16 directed transversely to the guide profile 10 . At the other end of the guide profile 10 , the drive belt 12 runs around one or two deflection wheels 18 , 20 . The first drive motor 16 is a gear motor with reversible direction of rotation.

An dem Antriebsriemen 12 ist ein erster Schlitten 22 befestigt, der je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 16 über nicht gezeigte Führungen in Längs­ richtung des Führungsprofils 10 verschoben werden kann. Der erste Schlit­ ten 22 weist eine langgestreckte Form auf und besitzt nicht gezeigte, über die Längsrichtung verlaufende Führungen für einen zweiten Schlitten 24, der somit über die Länge des zweiten Schlittens 22 und damit quer zum Führungsprofil 10 bewegt werden kann. Wesentlicher Gesichtspunkt der Erfin­ dung ist der Antrieb des zweiten Schlittens 24. On the drive belt 12 , a first carriage 22 is attached which, depending on the direction of rotation of the drive motor 16 , can be moved in the longitudinal direction of the guide profile 10 via guides, not shown. The first Schlit th 22 has an elongated shape and has not shown, extending over the longitudinal direction guides for a second carriage 24 , which can thus be moved over the length of the second carriage 22 and thus transverse to the guide profile 10 . An essential aspect of the invention is the drive of the second carriage 24 .

Im Inneren des Führungsprofils 10 ist zwischen den beiden Trums des er­ sten Antriebsriemens 12 eine Antriebswelle 26 in Lagern 28, 30 gelagert. Die Antriebswelle 26 ist beispielsweise eine Keilwelle oder eine in anderer Weise im Querschnitt unrunde Welle. Die Antriebswelle 26 ist mit Hilfe eines zwei­ ten Antriebsmotors 32 drehbar, gegebenenfalls ein umkehrbarer Getriebemo­ tor. Auf der nicht bezeichneten Ausgangswelle des zweiten Antriebsmotors 32 befindet sich ein Antriebszahnrad 34, um das ein Antriebsriemen 36 umläuft, der im weiteren Verlauf auch als dritter Antriebsriemen bezeichnet wird. Dieser Antriebsriemen, vorzugsweise wiederum ein Zahnriemen, umschlingt im übrigen ein weiteres Rad 38, das fest auf der Antriebswelle 26 angebracht ist. Im dargestellten Beispiel tritt der geschilderte Riementrieb 34, 36, 38 von der Seite des Führungsprofils her zwischen die beiden Trums des ersten An­ triebsriemens 12 ein. Bei einer alternativen, in der Zeichnung nicht gezeig­ ten Ausführungsform befindet sich der Antriebsmotor 32, bezogen auf die Zeichnung, an der Oberseite des Führungsprofils, und der Antriebsriemen 36 umschlingt das obere Trum des ersten Antriebsriemens 12. In jedem Falle sind die beiden Riementriebe ineinander verschachtelt, so daß sich eine raumsparende und kompakte Konstruktion herstellen lt.Inside the guide profile 10 , a drive shaft 26 is supported in bearings 28 , 30 between the two runs of the drive belt 12 . The drive shaft 26 is, for example, a spline shaft or a shaft that is otherwise non-circular in cross section. The drive shaft 26 is rotatable with the help of a two-th drive motor 32 , optionally a reversible gear motor. On the output shaft of the second drive motor 32, which is not designated, there is a drive gearwheel 34 , around which a drive belt 36 rotates, which is also referred to as the third drive belt in the further course. This drive belt, preferably again a toothed belt, loops around a further wheel 38 , which is fixedly attached to the drive shaft 26 . In the example shown, the belt drive 34 , 36 , 38 described occurs from the side of the guide profile between the two strands of the first drive belt 12 . In an alternative embodiment, not shown in the drawing, the drive motor 32 is , based on the drawing, on the top of the guide profile, and the drive belt 36 loops around the upper run of the first drive belt 12 . In any case, the two belt drives are nested one inside the other, so that a space-saving and compact construction can be produced.

Auf der Antriebswelle 26 befindet sich im übrigen ein längsverschiebbares, jedoch drehfestes Antriebsrad 40, das mit der Antriebswelle 26 über eine Keilverzahnung oder dergleichen in Eingriff steht und somit in jeder Längs­ position der Antriebswelle 26 durch diese drehbar ist. Das Antriebsrad 40 ist in nicht gezeigter Weise derart an dem ersten Schlitten 22 festgelegt, daß es bei dessen Verschiebung über die Länge des Führungsprofils 10 mitgenom­ men wird. Um das Antriebsrad 40 läuft ein weiterer Antriebsriemen 42, vor­ zugsweise Zahnriemen um, der auch als zweiter Antriebsriemen bezeichnet wird. Der wesentliche Teil dieses zweiten Antriebsriemens 42 verläuft durch den ersten Schlitten 22 in dessen Längsrichtung und wird in den beiden Endbereichen des ersten Schlittens über Umlenkräder 44, 46 geführt. Im Be­ reich des in der Zeichnung oben liegenden, dem Antriebsrad 44 zugewand­ ten Trums sind zwei dicht beieinander liegende Umlenkrollen 48, 50 in dem ersten Schlitten 22 gelagert, die bewirken, daß der zweite Antriebsriemen 42 nur im Zwischenraum zwischen den beiden Umlenkrollen 48, 50 nach oben um das Antriebsrad 40 herumgeführt wird. Der Antriebsriemen 42 kann daher in einen verhältnismäßig schmalen, nicht gezeigten, bezogen auf die Zeichnung an der Unterseite des Führungsprofils 10 befindlichen Längs­ schlitz eintreten und auf diese Weise das Antriebsrad 40 erreichen. Der in der Zeichnung unterhalb des ersten Schlittens liegende zweite Schlitten 24 ist an dem unteren Trum des Antriebsriemens 42 mit Hilfe von Klemmein­ richtungen 52, 54 befestigt. Entsprechende Klemmeinrichtungen 56, 58 ver­ binden den ersten Antriebsriemen 12 mit dem ersten Schlitten 22.On the drive shaft 26 there is a longitudinally displaceable but non-rotatable drive wheel 40 which is in engagement with the drive shaft 26 via a spline or the like and is thus rotatable in each longitudinal position of the drive shaft 26 . The drive wheel 40 is fixed in a manner not shown on the first carriage 22 in such a way that when it is moved along the length of the guide profile 10 it is taken along. Around the drive wheel 40 runs a further drive belt 42 , preferably a toothed belt, which is also referred to as a second drive belt. The essential part of this second drive belt 42 runs through the first carriage 22 in its longitudinal direction and is guided in the two end regions of the first carriage via deflection wheels 44 , 46 . In the area of the above lying in the drawing, the drive wheel 44 facing th run two closely spaced pulleys 48 , 50 are mounted in the first carriage 22 , which cause the second drive belt 42 only in the space between the two pulleys 48 , 50th is guided upward around the drive wheel 40 . The drive belt 42 can therefore enter a relatively narrow, not shown, based on the drawing on the underside of the guide profile 10 located longitudinal slot and in this way reach the drive wheel 40 . The lying in the drawing below the first carriage second carriage 24 is attached to the lower run of the drive belt 42 by means of clamping devices 52 , 54 . Corresponding clamping devices 56 , 58 connect the first drive belt 12 to the first carriage 22 .

Es wurde erwähnt, daß der zweite Antriebsriemen 42 mit der in Richtung des Antriebsrades 40 vorspringenden Ausbuchtung durch einen nicht gezeig­ ten Längsschlitz in das Innere des Führungsprofils 10 eintritt. Dieser Längs­ schlitz wird durch das untere Trum des ersten Antriebsriemens 12 in jeder Position des ersten Schlittens 22 abgedeckt. Im Bereich zwischen den bei­ den Klemmeinrichtungen 56, 58 ist der erste Antriebsriemen 12 unterbro­ chen, so daß hier der zweite Antriebsriemen 42 eintreten kann.It was mentioned that the second drive belt 42 with the bulge projecting in the direction of the drive wheel 40 enters the interior of the guide profile 10 through a longitudinal slot (not shown). This longitudinal slot is covered by the lower run of the first drive belt 12 in every position of the first carriage 22 . In the area between the at the clamping devices 56 , 58 , the first drive belt 12 is interrupted, so that the second drive belt 42 can enter here.

Es ist erkennbar, daß bei Drehung der Antriebswelle 26 das Antriebsrad 40 mitgenommen wird und damit der Antriebsriemen 42 in die eine oder ande­ re Richtung gezogen wird. Dadurch bewegt sich der zweite Schlitten 24 über die Länge des ersten Schlittens 22.It can be seen that when the drive shaft 26 rotates, the drive wheel 40 is carried along and the drive belt 42 is pulled in one or the other direction. As a result, the second carriage 24 moves over the length of the first carriage 22 .

Der Antriebsmotor 32, der Riementrieb 34, 36, 38 und die Antriebswelle 26 sind stationär in oder an dem Führungsprofil 10 angeordnet, verbleiben also bei den Bewegungen der beiden Schlitten 22, 24 in ihrer Position, so daß es nicht erforderlich ist, die entsprechenden Massen bei den Bewegungen der beiden Schlitten jeweils zu beschleunigen und zu verzögern.The drive motor 32 , the belt drive 34 , 36 , 38 and the drive shaft 26 are arranged stationary in or on the guide profile 10 , so remain in position during the movements of the two slides 22 , 24 , so that it is not necessary to have the corresponding masses accelerate and decelerate each time the two slides move.

Claims (8)

1. Zweiachsiger Linearantrieb mit einem langgestreckten Führungsprofil (10), einem an diesem in Längsrichtung verschiebbaren ersten Schlitten (22), einem im Inneren des Führungsprofils angeordneten, an beiden Enden des Profils umgelenkten ersten Antriebsriemen (12), der mit dem ersten Schlitten (22) verbunden ist, und einem ersten Antriebsmotor (16) zum An­ treiben des ersten Antriebsriemens, gekennzeichnet durch einen an dem er­ sten Schlitten (22) senkrecht zu dessen Bewegungsbahn verschiebbar geführ­ ten zweiten Schlitten (24), einen im ersten Schlitten geführten zweiten An­ triebsriemen (42) zur Verschiebung des zweiten Schlittens (24), eine inner­ halb des ersten Antriebsriemens (12) in Längsrichtung des Führungsprofils (10) gelagerte Antriebswelle (26), mit der der zweite Antriebsriemen (42) über ein längsverschiebbares, drehfestes, auf der Welle angebrachtes An­ triebsrad (40) in Antriebseingriff steht, und einen zweiten Antriebsmotor (32) zur Drehung der Antriebswelle (26).1. Two-axis linear drive with an elongated guide profile ( 10 ), a first slide ( 22 ) which can be displaced longitudinally thereon, a first drive belt ( 12 ) arranged inside the guide profile and deflected at both ends of the profile, which is connected to the first slide ( 22 ) is connected, and a first drive motor ( 16 ) for driving the first drive belt, characterized by a on the first slide ( 22 ) which is slidably guided perpendicular to its path of movement, the second slide ( 24 ), a second drive belt guided in the first slide ( 42 ) for moving the second carriage ( 24 ), an inner half of the first drive belt ( 12 ) in the longitudinal direction of the guide profile ( 10 ) mounted drive shaft ( 26 ) with which the second drive belt ( 42 ) via a longitudinally displaceable, non-rotatable, on the Shaft attached to drive wheel ( 40 ) is in drive engagement, and a second drive motor ( 32 ) for Dr the drive shaft ( 26 ). 2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antriebsmotor (32) an dem Führungsprofil (10) außerhalb des ersten An­ triebsriemens (12) angebracht ist und mit der Antriebswelle (26) über einen dritten Antriebsriemen (36) verbunden ist, dessen Bahn mit der Bahn des er­ sten Antriebsriemens (12) verschachtelt ist.2. Linear drive according to claim 1, characterized in that the second drive motor ( 32 ) on the guide profile ( 10 ) outside of the first drive belt ( 12 ) is attached and connected to the drive shaft ( 26 ) via a third drive belt ( 36 ), whose path is interleaved with the path of the most drive belt ( 12 ). 3. Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Antriebsriemen (36) seitlich zwischen die Trums des ersten Antriebsriemens (12) eintritt.3. Linear drive according to claim 2, characterized in that the third drive belt ( 36 ) enters laterally between the strands of the first drive belt ( 12 ). 4. Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Antriebsriemen (36) ein Trum des ersten Antriebsriemens (12) umschlingt.4. Linear drive according to claim 2, characterized in that the third drive belt ( 36 ) wraps around a strand of the first drive belt ( 12 ). 5. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Trum des zweiten Antriebsriemens (42) zwischen zwei Umlenkrollen (48, 50) um das auf der Antriebswelle (26) längsverschieb­ bare Antriebsrad (40) herumgeführt ist.5. Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that a strand of the second drive belt ( 42 ) between two deflection rollers ( 48 , 50 ) around which on the drive shaft ( 26 ) longitudinally displaceable drive wheel ( 40 ) is guided. 6. Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten Schlitten (22) verbundene Trum des ersten Antriebsriemens (12) im Bereich des ersten Schlittens (22) unterbrochen ist, und daß der zweite Antriebsriemen (42) im Bereich der Unterbrechung in Richtung des Antriebsrades (40) geführt ist.6. Linear drive according to claim 5, characterized in that the strand of the first drive belt (12) connected to the first carriage (22) is interrupted in the region of the first carriage (22), and that the second drive belt (42) in the region of the interruption is guided in the direction of the drive wheel ( 40 ). 7. Linearantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten Schlitten (22) verbundene Trum des ersten Antriebsriemens (12) einen über die Länge des Führungsprofils (10) laufenden, den Eintritt des zweiten Antriebsriemens (42) in das Führungsprofil gestattenden Längs­ schlitz abdeckt.7. Linear drive according to claim 5 or 6, characterized in that the run of the first drive belt ( 12 ) connected to the first carriage ( 22 ) runs over the length of the guide profile ( 10 ), the entry of the second drive belt ( 42 ) into the Longitudinal slot allowing guide profile covers. 8. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebsriemen Zahnriemen sind.8. Linear drive according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the drive belts are toothed belts.
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