DE4312909A1 - Linear unit for the automatic manipulation of workpieces - Google Patents

Linear unit for the automatic manipulation of workpieces

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Abstract

A linear unit having driving means acting at least in the x- and y-direction possesses a slide (2) which slides on a profiled bar (1) and on which an electric motor (3) is arranged, for drive purposes, and connected to a pulling means (5). In addition, a shaft (6) penetrating through the profiled bar (1) in the longitudinal direction is present, from which the driving movement in the y-direction is branched off. In order to have available not only rotating movements in the y-direction, it is proposed that there be provided at the head end (1b), limiting the x-movement, of the profiled bar (1) a module housing (8) which receives a second pinion (9) arranged fixedly on the shaft (6), that the second pinion (9) engage in a rack (10) mounted and guided in the module housing (8), and that at the ends (10a, 10b) of the rack (10) respective modules (11a, 11b) for the manipulating tools, adapted to the respective workpiece, be arranged. <IMAGE>

Description

Es ist bekannt, bei elektrisch angetriebenen Lineareinheiten für den Antrieb in X-Richtung an einem Schlitten (Grundkörper) einen Elektromotor anzuflanschen, der mit einem auf der Motorwelle drehfest angeordneten Zahnritzel in einen sich in Längsrichtung erstreckenden Zahnriemen eingreift, wobei der Zahnriemen mit seinen Zahnriemen-Enden jeweils in Vorrichtuungen an den Enden eines hohlen Profilstabes befestigt ist. Die Drehbewegung der Motorwelle veranlaßt daher eine Bewegung des Schlittens auf dem Profilstab. Für die Bewegung in Y-Richtung ist es bekannt, mittels einer den Profilstab in Längsrichtung durchdringenden, drehangetriebenen Welle am Ende des Profilstabs, an dem die Wellen diesen überragt, Drehbewegungen eines auf den Wellenstumpf aufgesetzten Moduls auszuführen. In bestimmten Fällen reichen solche Drehbewegungen jedoch nicht aus, um die jeweils gewünschten Manipulationen durchzuführen. So sind alle Bewegungen außerhalb einer Drehbewegung mit der bekannten Lineareinheit nicht zu verwirklichen (EP 0 391 310 A2). It is known in the case of electrically driven linear units for the Drive in the X direction on a slide (base body) Flange the electric motor, the one on the motor shaft rotatably arranged pinion in a longitudinally extending Timing belt engages, the timing belt with its timing belt ends each in fixtures at the ends of a hollow profile bar is attached. The rotation of the motor shaft therefore causes one Movement of the slide on the profile bar. For moving in Y direction, it is known, by means of the profile bar in the longitudinal direction penetrating, rotationally driven shaft at the end of the profile bar, on the the waves tower over them, rotary movements on the shaft stump attached module. In certain cases, such are sufficient Rotary movements, however, are not sufficient to achieve the desired To carry out manipulations. So all movements are outside of one Cannot realize rotary motion with the known linear unit (EP 0 391 310 A2).  

Die Praxis verlangt solche Manipulations-Bewegungen, daß Arbeitsgänge, wie z. B. Montieren, Palettieren, Bestücken, Schrauben, Sortieren, Prüfen u. dgl., ausgeführt werden können.In practice, manipulation movements require that operations, such as B. assembly, palletizing, loading, screwing, sorting, testing u. Like., Can be performed.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Linearachsen-Konfiguration zu schaffen, die über drehende Bewegungen hinaus in zumindest eine der Achsrichtungen x, y und z Vorschubbewegungen des das Modul tragenden Elementes ermöglichen.The invention specified in claim 1 is based on the problem of a Linear axis configuration to create the over rotating movements out in at least one of the axial directions x, y and z Allow feed movements of the element supporting the module.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die drehende Bewegung der Welle ausgenutzt werden kann, um weitere Bewegungen abzuleiten, daß jedoch auch durch einfache konstruktive Maßnahmen sowohl eine drehende Bewegung als auch eine radiale Bewegung zugleich oder eine von beiden durchgeführt werden können. Diese zusätzlichen Bewegungsmöglichkeiten lassen z. B. das radiale Ablegen, Einstecken oder Herausnehmen eines Gegenstandes zu.The advantages achieved with the invention are in particular that the rotating movement of the shaft can be exploited for more Derive movements, but also by simple constructive Measures both a rotating movement and a radial movement can be performed at the same time or one of the two. This additional movement options such. B. radial placement, Inserting or removing an object.

Die Leistungsfähigkeit der Lineareinheit wird bei selbst leichter Bauweise und damit hoher Taktfolge noch dadurch gesteigert, daß zwischen Kopfende und Modulgehäuse ein Lagergehäuse für die Aufnahme eines die Welle stützenden Wälzlagers angeordnet ist.The performance of the linear unit becomes easier with itself Construction and thus high cycle rate increased even further that between Head end and module housing a bearing housing for receiving a die Shaft supporting roller bearing is arranged.

Eine leichte und schnelle Lineareinheit wird auch dadurch geschaffen, daß an dem dem Modulgehäuse gegenüberliegenden Ende des Profilstabs, am dortigen Kopfende, eine Endschalter-Einrichtung sowie daran anschließend der Antriebsmotor für die Welle angeflanscht sind.A light and fast linear unit is also created by that at the module housing opposite end of the profile rod, on there head end, a limit switch device and connected to it the drive motor for the shaft are flanged.

Die Kompaktheit der Lineareinheit wird ferner dadurch unterstützt, daß in dem auf dem Profilstab gleitenden Schlitten eine Wegmeßeinrichtung vorgesehen ist. The compactness of the linear unit is further supported by the fact that a displacement measuring device in the slide sliding on the profile bar is provided.  

Die erfindungsgemäße Lineareinheit kann in der Praxis den örtlichen Verhältnissen dadurch angepaßt werden, daß der das Zugmittel für den Schlitten antreibende Elektromotor wahlweise auf einen den Schlitten überragenden Wellenstumpf, der umsteckbar ist, aufsetzbar ist.In practice, the linear unit according to the invention can be local Conditions are adjusted so that the traction means for the Electric motor driving the slide optionally on the slide outstanding shaft stub that can be repositioned, can be attached.

Es ist vorteilhaft für die Fertigung und die Montage, daß das Modulgehäuse mit einem in Achsrichtung der Welle abnehmbaren bzw. aufsetzbaren Deckel versehen ist.It is advantageous for manufacturing and assembly that the Module housing with a removable or in the axial direction of the shaft attachable lid is provided.

Die Position des Schlittens kann dadurch abgefragt werden, daß die beiden die Länge des Profilstabs begrenzenden Kopfenden mit Steckern für Endschalter versehen sind.The position of the carriage can be queried in that the both head ends limiting the length of the profile bar with plugs for Limit switches are provided.

Die Lineareinheit kann noch dadurch ein breiteres Anwendungsgebiet erfahren, indem der Schlitten in z-Richtung verschiebbar ist. Dazu kann eine weitere Lineareinheit eingesetzt werden oder z. B. auch eine unter dem Namen "Quadriga" bekannte und gebaute Parallelführung, die aus mehreren miteinander querverbundenen Lineareinheiten, wie z. B. kolbenstangenlosen, pneumatisch betätigten Zylindern, gebildet ist.As a result, the linear unit can be used in a wider range experience by moving the slide in the z direction. This can another linear unit can be used or z. B. also one under known and built the name "Quadriga" parallel guidance, which several cross-connected linear units, such as. B. rodless, pneumatically operated cylinders.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Lineareinheit, Fig. 1 is an overall view of the linear unit,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Lineareinheit gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the linear unit according to Fig. 1,

Fig. 3 ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung des rechten Endes der Lineareinheit, an der das Modul befestigt ist und Fig. 3 shows a detail of an enlarged view of the right end of the linear unit to which the module is attached and

Fig. 4 einen senkrechten Mittelschnitt IV-IV gemäß Fig. 3. Fig. 4 is a vertical central section IV-IV of FIG. 3.

Die Lineareinheit dient für die automatische Manipulation von Werkstücken in x- und y-Richtung, wofür Antriebsmittel vorgesehen sind. Auf einem hohen Profilstab 1 gleitet ein Schlitten 2. Auf dem Schlitten 2 ist ein Elektromotor 3 angeflanscht, der die Bewegungen des Schlittens 2 mit ausführt. Der Elektromotor 3 besitzt ein nicht näher sichtbares Zahnritzel 4, das in einen Zahnriemen 5 eingreift. Der Zahnriemen 5 ist gestreckt gespannt zwischen Kopfenden 1a und 1b des Profilstabs 1. Der Schlitten 2 kann aufgrund dieser Antriebsmittel in x-Richtung bewegt werden. Eine den Profilstab 1 in Längsrichtung durchdringende Welle 6 ist mittels eines elektrischen Antriebs 7 drehangetrieben, wodurch sich eine Antriebskomponente in y-Richtung ergibt. Diese Antriebsrichtung ist bei der Erfindung nunmehr dahingehend gestaltet, daß an dem die x-Bewegung begrenzenden Kopfende 1b des Profilstabs 1 ein Modulgehäuse 8 vorhanden ist, das ein auf der Welle 6 drehfest angeordnetes zweites Zahnritzel 9 aufnimmt. Dabei greift das zweite Zahnritzel 9 in eine in dem Modulgehäuse 8 gelagerte und geführte Zahnstange 10 ein. An den Enden 10a und 10b der Zahnstange 10 sind jeweils Module 11a und/oder 11b für Manipulationswerkzeuge angeordnet, die dem jeweiligen zu transportierenden, zu montierenden, zu palettierenden, zu bestückenden, zu verschraubenden, zu sortierenden oder zu prüfenden Werkstück angepaßt sind.The linear unit is used for the automatic manipulation of workpieces in the x and y directions, for which drive means are provided. A slide 2 slides on a high profile bar 1 . On the carriage 2, an electric motor 3 is flanged that performs the movements of the carriage 2. The electric motor 3 has a toothed pinion 4 , which cannot be seen in more detail, and which engages in a toothed belt 5 . The toothed belt 5 is stretched stretched between head ends 1 a and 1 b of the profile bar 1 . The carriage 2 can be moved in the x direction due to this drive means. A shaft 6 penetrating the profile rod 1 in the longitudinal direction is driven in rotation by means of an electric drive 7 , which results in a drive component in the y direction. This driving direction is shaped now to the effect in the present invention that at which the x-movement limiting head end 1 1 b of the profile bar a module housing 8 is provided, which accommodates a rotationally fixed manner on the shaft 6 disposed second pinion. 9 The second pinion 9 engages in a rack 10 which is mounted and guided in the module housing 8 . At the ends 10 a and 10 b of the rack 10 , modules 11 a and / or 11 b are arranged for manipulation tools, which are adapted to the respective workpiece to be transported, assembled, palletized, assembled, screwed, sorted or tested are.

Zwischen dem Kopfende 1b und dem Modulgehäuse 8 ist ein Lagergehäuse 12 für die Aufnahme eines die Welle 6 stützenden Wälzlagers 13 angeordnet, das aus einem Kegelrollenlager zur Aufnahme von hohen Kräften in Achs- und Radialrichtung besteht.Between the head end 1 b and the module housing 8 , a bearing housing 12 is arranged for receiving a roller bearing 13 supporting the shaft 6 , which consists of a tapered roller bearing for absorbing high forces in the axial and radial directions.

Neben dem Schlitten 2 ist meist ausreichend Raum für die Anordnung von verschiedenen Aggregaten. Dieses, dem Modulgehäuse 8 gegenüberliegende Ende des Profilstabs 1 weist eine Endschalter-Einrichtung 14 für die y-Achse sowie daran anschließend den Antriebsmotor 7 für die Welle 6 auf. Sofern die Übersetzungsverhältnisse dies erfordern, ist dem Antriebsmotor 7 noch ein Vorschaltgetriebe 7a zugeordnet.In addition to the carriage 2, there is usually sufficient space for the arrangement of various units. This end of the profile bar 1 opposite the module housing 8 has a limit switch device 14 for the y-axis and then the drive motor 7 for the shaft 6 . If the gear ratios require this, a primary gear 7 a is also assigned to the drive motor 7 .

Der Schlitten 2 mit dem im Innern befindlichen Antriebssystem aus dem ersten Zahnritzel 4 und dem dieses umschlingenden Zahnriemen 5a eignet sich ferner günstig für die Unterbringung einer Wegmeßeinrichtung 15, von der in Fig. 1 eine Steckvorrichtung 15a und eine Ausnehmung 15b für einen Meßkopf 15c zu sehen sind.The carriage 2 with the drive system located inside of the first pinion 4 and the toothed belt 5 a wrapping around it is also suitable for accommodating a displacement measuring device 15 , of which in FIG. 1 a plug device 15 a and a recess 15 b for a measuring head 15 c can be seen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann am relativ zur x-Richtung feststehenden Schlitten 2 der Elektromotor 3 für das Zugmittel 5 wahlweise auf der einen oder auf der anderen Seite angeordnet werden, was durch einen überragenden zweiten Wellenstummpf 16, der umsteckbar sein kann, deutlich gemacht ist.As can be seen from FIG. 2, the electric motor 3 for the traction means 5 can be arranged on the slide 2, which is fixed relative to the x-direction, either on one side or on the other side, which is achieved by an outstanding second shaft stub 16 , which can be moved around is made clear.

Das Modulgehäuse 8 (Fig. 3 und 4) ist über das Lagergehäuse 12 mit dem Kopfende 1b verbunden. Im Innern ist das zweite Zahnritzel 9 auf einen ersten Wellenstumpf 6a aufgesteckt, der auch getrennt von der Welle 6 einen Teil bilden kann und dann mittels eines Paßstiftes 6b mit der Welle 6 verbunden ist. Die Zahnstange 10 verläuft durch eine leicht herstellbare durchgehende Öffnung 10c und ist entsprechend festgelegt. Das Modulgehäuse 8 ist mit einem in Achsrichtung 17 der Welle 6 abnehmbaren bzw. aufsetzbaren Deckel 18 versehen.The module housing 8 (Fig. 3 and 4) is connected via the bearing housing 12 b to the head end. 1 Inside, the second pinion 9 is fitted onto a first stub shaft 6 a, which can also form a part separately from the shaft 6 and is then connected to the shaft 6 by means of a dowel pin 6 b. The rack 10 runs through an easily manufactured through opening 10 c and is set accordingly. The module housing 8 is provided with a cover 18 which is removable or attachable in the axial direction 17 of the shaft 6 .

Für Montagearbeiten sind an den Kopfenden 1a und 1b jeweils Stecker für Endschalter 19 angebracht. Wie gezeichnet, kann der Schlitten 2 in z-Richtung auf einer Führungsbahn 20 auch verschiebbar sein. Damit ergibt sich dann eine Gesamtverschiebung der gesamten Lineareinheit in z-Richtung.For assembly work, plugs for limit switches 19 are attached to the head ends 1 a and 1 b. As shown, the carriage 2 can also be displaceable in the z direction on a guideway 20 . This then results in an overall displacement of the entire linear unit in the z direction.

BezugszeichenlisteReference list

 1 Profilstab
 1a Kopfende
 1b Kopfende
 2 Schlitten
 3 Elektromotor
 4 erstes Zahnritzel
 5 Zugmittel
 5a Zahnriemen
 6 Welle
 6a erster Wellenstumpf
 6b Paßstift
 7 Antriebsmotor
 7a Vorschaltgetriebe
 8 Modulgehäuse
 9 zweites Zahnritzel
10 Zahnstange
10a Ende der Zahnstange
10b Ende der Zahnstange
10c Öffnung
11a Modul
11b Modul
12 Lagergehäuse
13 Wälzlager
14 Endschalter-Einrichtung für die y-Achse
15 Wegmeßeinrichtung
15a Meßstecker
15b Ausnehmung
15c Meßkopf
16 zweiter Wellenstumpf
17 Achsrichtung der Welle
18 Deckel für Modulgehäuse
19 Stecker für Endschalter
20 Führungsbahn
x-Richtung
y-Richtung
z-Richtung 1 profile bar
1 a headboard
1 b headboard
2 sledges
3 electric motor
4 first pinion
5 traction devices
5 a timing belt
6 wave
6 a first stub
6 b dowel pin
7 drive motor
7 a primary gearbox
8 module housing
9 second pinion
10 rack
10 a end of the rack
10 b end of the rack
10 c opening
11 a module
11 b module
12 bearing housings
13 rolling bearings
14 Limit switch device for the y-axis
15 position measuring device
15 a measuring plug
15 b recess
15 c measuring head
16 second stub shaft
17 Axis direction of the shaft
18 cover for module housing
19 plug for limit switch
20 guideway
x direction
y direction
z direction

Claims (8)

1. Lineareinheit für die automatische Manipulation von Werkstücken, mit zumindest in X- und Y-Richtung wirkenden Antriebsmitteln, die aus einem auf einem Profilstab gleitenden Schlitten, auf dem ein Elektromotor angeordnet und mit einem Zugmittel antriebsmäßig verbunden ist, besteht, sowie mit einer den Profilstab in Längsrichtung durchdringenden, drehantreibbaren Welle, von der die Antriebsbewegung in Y-Richtung abgezweigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die X-Bewegung begrenzenden Kopfende (1b) des Profilstabs (1) ein Modulgehäuse (8) vorgesehen ist, das ein auf der Welle (6) drehfest angeordnetes zweites Zahnritzel (9) aufnimmt, daß das zweite Zahnritzel (9) in eine in dem Modulgehäuse (8) gelagerte und geführte Zahnstange (10) eingreift und daß an den Enden (10a, 10b) der Zahnstange (10) jeweils Module (11a, 11b) für die Manipulationswerkzeuge, die dem jeweiligen Werkstück angepaßt sind, angeordnet sind.1. Linear unit for the automatic manipulation of workpieces, with drive means acting at least in the X and Y directions, which consists of a slide sliding on a profile bar, on which an electric motor is arranged and connected to a traction drive, and with one Profile rod penetrating in the longitudinal direction, rotatably drivable shaft, from which the drive movement is branched in the Y direction, characterized in that a module housing ( 8 ) is provided on the head end ( 1 b) of the profile rod ( 1 ) which limits the X movement on the shaft ( 6 ) rotatably arranged second pinion ( 9 ) receives that the second pinion ( 9 ) engages in a guided and guided in the module housing ( 8 ) rack ( 10 ) and that at the ends ( 10 a, 10 b) the rack ( 10 ) each have modules ( 11 a, 11 b) for the manipulation tools, which are adapted to the respective workpiece. 2. Lineareinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kopfende (1b) und Modulgehäuse (8) ein Lagergehäuse (12) für die Aufnahme eines die Welle (6) stützenden Wälzlagers (13) angeordnet ist. 2. Linear unit according to claim 1, characterized in that between the head end ( 1 b) and module housing ( 8 ) a bearing housing ( 12 ) for receiving a shaft ( 6 ) supporting roller bearing ( 13 ) is arranged. 3. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Modulgehäuse (8) gegenüberliegenden Ende des Profilstabs (1), am dortigen Kopfende (1a) eine Endschalter- Einrichtung (14) sowie daran anschließend der Antriebsmotor (7) für die Welle (6) angeflanscht sind.3. Linear unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that at the module housing ( 8 ) opposite end of the profile bar ( 1 ), at the head end there ( 1 a), a limit switch device ( 14 ) and then the drive motor ( 7 ) are flanged for the shaft ( 6 ). 4. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem auf dem Profilstab (1) gleitenden Schlitten (2) eine Wegmeßeinrichtung (15) vorgesehen ist.4. Linear unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that a displacement measuring device ( 15 ) is provided in the slide ( 2 ) sliding on the profile bar ( 1 ). 5. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Zugmittel (5) für den Schlitten (2) antreibende Elektromotor (3) wahlweise auf einen den Schlitten (2) überragenden zweiten Wellenstumpf (16), der umsteckbar ist, aufsetzbar ist.5. Linear unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the traction means ( 5 ) for the carriage ( 2 ) driving electric motor ( 3 ) optionally on a carriage ( 2 ) projecting second stub shaft ( 16 ), which is removable , is attachable. 6. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulgehäuse (8) mit einem in Achsrichtung (17) der Welle (6) abnehmbaren bzw. aufsetzbaren Deckel (18) versehen ist.6. Linear unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the module housing ( 8 ) with a in the axial direction ( 17 ) of the shaft ( 6 ) removable or attachable cover ( 18 ) is provided. 7. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die Länge des Profilstabs (1) begrenzenden Kopfenden (1a, 1b) mit Steckern für Endschalter (19) versehen sind.7. Linear unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two the length of the profile bar ( 1 ) delimiting head ends ( 1 a, 1 b) are provided with plugs for limit switches ( 19 ). 8. Lineareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (2) in Z-Richtung verschiebbar ist.8. Linear unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carriage ( 2 ) is displaceable in the Z direction.
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