DE4305690C1 - Riementrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Riementrieb zum Hin- und Herbewegen schwerer Gegenstände, insbesondere von verfahrbaren Schlitten in Bearbeitungsmaschinen mittels eines Zuggliedes.

Durch die DE-A1-38 13 338 ist ein zugfestes Element für dynamisch beanspruchte elastische Gegenstände, wie Förderbänder, Treib- und Zugriemen, Laufketten und dgl., das aus einer Vielzahl von unidirektional verlaufenden hochfesten Fasern gebildet ist, bekannt. Die aus Kunst­ stoff oder Mineralien bestehenden Fasern sind hierbei in der Weise in eine elastische Matrix eingebettet, daß sich die einzelnen Fasern nicht berühren und die eingebetteten Fasern jeweils einen Strang bilden.

Obwohl die Herstellung dieses zugfesten Elementes sehr aufwendig ist, ist dieses nur begrenzt einsetzbar, außer­ dem ist dessen Lebensdauer sehr gering. Alle Fasern eines Elementes können nämlich bei dessen Verbindung mit dem zu verstellenden Gegenstand nicht gefaßt werden, die Antriebs­ energie wird somit über wenige Fasern übertragen, so daß zunächst die Fasern im Randbereich des Elementes aufgrund der hohen Zugbeanspruchungen überlastet und gedehnt werden.

Bereits nach kurzer Zeit reißen diese Fasern und der Bruch wandert in das Innere des Elementes, die erforder­ liche Betriebssicherheit ist in diesem Betriebszustand, selbst wenn das Element noch nicht vollständig durchtrennt ist, nicht mehr gegeben. Des weiteren ist von Nachteil, daß ein solches Element nur begrenzt umlenkbar ist, Umlenkglie­ der müssen demnach entsprechend groß bemessen werden, und daß eine hohe Positioniergenauigkeit, da eine gewisse Elastizität unumgänglich ist, nicht erzielt werden kann.

Des weiteren sind durch die US-PS 11 13 438, die DE-PS 6 19 658, DE-OS 22 02 041 sowie die AT-PS 201 946 Riemen mit mehrlagigen Zuggliedern aus einem metallischen Werk­ stoff in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Die Zugglieder sind hierbei untereinander nicht verbunden bzw. lediglich über elastische Zwischenschichten aus Kunst­ stoff, so daß sie sich bei einer Umlenkung relativ zuein­ ander bewegen. Zur Positionierung schwerer Gegenstände sind derartige Zugglieder demnach nicht verwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Riementrieb zum Hin- und Herbewegen schwerer Gegenstände zu schaffen, der nicht nur sehr einfach in seiner konstruktiven Ausge­ staltung und somit in wirtschaftlicher Weise herstellbar ist, sondern mit dem vor allem außerordentlich hohe Zug­ kräfte gleichmäßig über den Querschnitt des Zuggliedes verteilt übertragen werden können, ohne daß bei hohen Beschleunigungen oder Verzögerungen des zu verstellenden Gegenstandes unerwünschte Schwingungen in Kauf zu nehmen sind und eine Dehnung auftritt. Vielmehr soll eine äußerst exakte Positionierung auch eines sehr schweren Gegenstan­ des zu bewerkstelligen und eine hohe Lebensdauer des Zuggliedes gegeben sein. Ferner soll das Zugglied ohne Schwierigkeiten umgelenkt werden können, ohne daß dieses dabei zu hoch beansprucht wird, und problemlos an unter­ schiedliche Einsatzzwecke anpaßbar sein, so daß dieses sehr vielseitig eingesetzt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in einem Träger aus Kunststoff eine Vielzahl von plattenför­ mig ausgebildeten Lamellen aus einem metallischen Werk­ stoff als Lamellenpaket lose eingelegt sind, die Lamellen des Lamellenpaketes in ihrer axialen Länge entsprechend den unterschiedlichen Bogenlängen beim Umlauf über Umlenkglie­ der bemessen und in ihren jeweiligen Endbereichen unterein­ ander und mit Laschen des zu bewegenden Gegenstandes fest verbunden sind.

Zweckmäßig ist es hierbei, die Lamellen in ihren Endbe­ reichen mittels in diese eingesetzter Paßstifte, durch Paßfedern oder ähnliche Verbindungsglieder und/oder durch Verschweißen in Achsrichtung des Zuggliedes abzustützen bzw. untereinander zu verbinden.

Der Träger sollte im Querschnitt C-förmig ausgebildet sein und das Lamellenpaket von an einem Steg des Trägers ange­ formten Schenkeln seitlich teilweise übergriffen werden, es ist aber selbstverständlich auch möglich, den Träger geschlossen und/oder mit einer dem jeweiligen Verwendungs­ zweck angepaßten Querschnittsform auszubilden.

Außerdem können in dem Träger, vorzugsweise in dem die Schenkel verbindenden Steg, in Achsrichtung des Lamellen­ paketes verlaufende Zugseile zusätzlich angeordnet werden, die in Form von Stahlseilen in einer Ebene parallel zu den Lamellen und mit gleichmäßigem Abstand zueinander in dem Steg des Trägers eingelegt sein sollten.

Zur Befestigung des Zuggliedes an dem zu verstellenden Gegenstand können in einfacher Weise die Endbereiche des Zuggliedes jeweils zwischen zwei Platten eingespannt werden, in denen z. B. auch die die Lamellen durchgrei­ fenden Paßstifte eingesetzt sind.

Des weiteren kann der Steg des Trägers auf der dem Lamellen­ paket gegenüberliegenden Außenseite mit einer Verzahnung versehen sein, so daß das Zugglied als Zahnriemen verwend­ bar ist.

Wird ein Zugglied gemäß der Erfindung ausgebildet, in dem in einen Träger mehrere Lamellen aus einem metalli­ schen Werkstoff eingelegt sind, die in den Endbereichen miteinander verbunden sind, so ist nicht nur eine außer­ ordentlich hohe mechanische Festigkeit, sondern auch eine lange Lebensdauer gegeben, und es können demnach mittels des Zuggliedes ungewöhnlich hohe Kräfte übertragen werden. Schwingungen und Dehnungen sind dabei nicht in Kauf zu nehmen, und zwar auch nicht bei einer hohen Beschleunigung oder Verzögerung des zu verstellenden Gegenstandes. Dieser kann vielmehr sehr exakt positioniert werden, so daß bei Verwendung des vorschlagsgemäß ausgebildeten Zuggliedes die Rüstzeiten sehr kurz gewählt werden können.

Des weiteren kann das Zugglied über Umlenkglieder mit ver­ hältnismäßig kleinen Durchmessern geführt werden, eine Überbeanspruchung der lose übereinander angeordneten und entsprechend den unterschiedlichen Bogenlängen bemessenen Lamellen tritt hierbei nicht auf. Auch bei einer Umlenkung des Lamellenpaketes werden dessen Lamellen nahezu gleich­ mäßig beansprucht. Und dadurch, daß die Lamellen nur in den Endbereichen miteinander verbunden sind, können sich diese relativ zueinander verschieben, Längendehnungen und Spannungen werden auf diese Weise ausgeglichen. Ferner ist das konstruktiv einfach gestaltete Zugglied ohne Schwierig­ keiten wirtschaftlich zu fertigen, eine vielseitige Ver­ wendbarkeit ist demnach gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Zuggliedes dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:

Fig. 1 das an einem Werkzeughalter eines Bearbeitungszentrums angelenkte Zugglied, in Vorderansicht,

Fig. 2 das Zugglied nach Fig. 1 in einem Schnitt, in perspektivischer und vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 das Zugglied nach Fig. 2 mit in dessen Träger eingelegten Zugseilen,

Fig. 4 das Zugglied nach Fig. 3 mit einer an dem Steg des Trägers angeformten Verzahnung,

Fig. 5 die Befestigung des Zuggliedes nach Fig. 4 an dem Werkzeughalter, in einem Axialschnitt, und

Fig. 6 eine Umlenkung des Zuggliedes nach Fig. 1, in einer vergrößerten Darstellung.

Das bei der Vorrichtung 1 nach Fig. 1 vorgesehene und mit 11 bezeichnete Zugglied dient zur linearen dynamischen Verstellung eines Schlittens 2 in einem Bearbeitungs­ zentrum und ist dazu mit den beiden Enden an diesem befestigt sowie über zwei Umlenkrollen 12 und 13 geführt. Die Umlenkrolle 12 ist hierbei mittels eines Motors 14 antreibbar.

Das Zugglied 11 besteht hierbei, wie dies insbesondere den Fig. 2 bis 4 zu entnehmen ist, aus einem im Quer­ schnitt C-förmig gestalteten Träger 21 aus Kunststoff und einem in diesen eingelegten Lamellenpaket 31, das durch mehrere lose übereinander liegende Lamellen 32, 32′, 32′′ und 32′′′ aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Die Lamellen 32, 32′, 32′′ und 32′′′ sind in Aufnahmetaschen 25 und 26 des Trägers 21 eingesetzt, die durch an einem Steg 22 angeformte Schenkel 23 und 24 geschaffen sind.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 sind in den Steg 22 des weiteren Zugseile 27 in Form von Stahlseilen mit seitlichem Abstand zueinander eingelegt, nach Fig. 4 ist an dem Steg 22 auf der dem Lamellenpaket 31 gegen­ überliegenden Seite eine Verzahnung 28 angeformt, so daß das Zugglied 11 als Zahnriemen verwendbar ist.

In den Endbereichen sind die Lamellen 32, 32′, 32′′ und 32′′′ des Lamellenpaketes 31, wie dies in Fig. 5 im einzelnen gezeigt ist, durch diese durchgreifende Paßstifte 9 miteinander verbunden. Außerdem sind die Enden des Zuggliedes 11 mittels zweier Laschen 3 und 4 an dem Schlitten 2 befestigt. Die Laschen 3 und 4 bestehen jeweils aus zwei Platten 5 und 6, zwischen denen das zugeordnete Ende des Zuggliedes 11 mit Hilfe von in Gewindebohrungen 8 der Platte 6 eingreifender Schrauben 7 fest eingespannt ist. Die Paßstifte 9 sind ebenfalls an den Platten 5 und 6 abgestützt. Dazu sind die Paßstifte 9 in in diese eingearbeitete Bohrungen 10 bzw. 10′ einge­ setzt.

Da das Umlenkglied 11 um die beiden Umlenkrollen 12 und 13 geführt ist, sind die Lamellen 32, 32′, 32′′ und 32′′′ des Lamellenpaketes 1, wie dies der Fig. 6 zu entnehmen ist, entsprechend den durch die unterschied­ lichen Radien R₁, R₂, R₃ und R₄ bestimmten unterschied­ lichen Bogenlängen auch unterschiedlich lang bemessen. Bei der Umlenkung treten demnach in den Lamellen 32, 32′, 32′′ und 32′′′ nur geringe Zugspannungen auf, auch können die Lamellen 32, 32′, 32′′ und 32′′′ somit um Umlenkrollen 12, 13 mit relativ kleinem Durchmesser herumgeführt werden.

Bei hoher mechanischer Festigkeit und langer Lebens­ dauer können demnach mit dem Zugglied 11 außerordentlich hohe Zugkräfte auf den Schlitten 2 übertragen werden, ohne daß bei dessen Beschleunigung oder Verzögerung Schwingungen oder Längenänderungen auftreten. Der Schlitten 2 ist vielmehr kurzfristig sehr exakt mit Hilfe des angetriebenen Zuggliedes 11 zu positionieren.

Claims (8)

1. Riementrieb zum Hin- und Herbewegen schwerer Gegen­ stände, insbesondere von verfahrbaren Schlitten (2) in Bearbeitungsmaschinen, mittels eines Zuggliedes (11), wobei in einem Träger (21) aus Kunststoff eine Vielzahl von plattenförmig ausgebildeten Lamellen (32, 32′, 32′′, 32′′′) aus einem metallischen Werkstoff als Lamellenpaket (31) lose eingelegt sind, die Lamellen (32, 32′, 32′′, 32′′′) des Lamellenpaketes (31) in ihrer axialen Länge entsprechend den unter­ schiedlichen Bogenlängen beim Umlauf über Umlenk­ glieder (Zahnräder 12, 13) bemessen und in ihren jeweiligen Endbereichen untereinander und mit Laschen (3, 4) des zu bewegenden Gegenstandes fest verbunden sind.

2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (32, 32′, 32′′, 32′′′) in ihren Endbereichen mittels in diese eingesetzter Paßstifte (9), durch Paßfedern oder ähnliche Verbindungsglieder und/oder durch Verschweißen in Achsrichtung des Zug­ gliedes (11) abgestützt bzw. untereinander verbunden sind.

3. Riementrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (21) im Querschnitt C-förmig ausgebildet und das Lamellenpaket (31) von an einem Steg (22) des Trägers (21) angeformten Schenkeln (23, 24) seit­ lich teilweise übergriffen ist.

4. Riementrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Träger (21), vorzugsweise in dem die Schenkel (23, 24) verbindenden Steg (22), in Achs­ richtung des Lamellenpaketes (31) verlaufende Zugseile (27) angeordnet sind.

5. Riementrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugseile (21) in Form von Stahlseilen in einer Ebene parallel zu den Lamellen und mit gleich­ mäßigem Abstand zueinander in dem Steg (22) des Trägers (21) eingelegt sind.

6. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (32, 32′, 32′′, 32′′′) des Lamellen­ paketes (31) mit Vorspannung an dem zu verstellenden Gegenstand (Schlitten 2) angebracht sind.

7. Riementrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Zuggliedes (11) an dem zu bewegenden Gegenstand (Schlitten 2) die Endbereiche des Zuggliedes (11) jeweils zwischen zwei Platten (5, 6) eingespannt sind, in denen die die Lamellen (32, 32′, 32′′, 32′′′) durchgreifenden Paßstifte (9) eingesetzt sind.

8. Riementrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (22) des Trägers (21) auf der dem Lamel­ lenpaket (31) gegenüberliegenden Außenseite mit einer Verzahnung (28) versehen ist.