DE69102697T2 - Einrichtung zur führung einer bewegung. - Google Patents

Einrichtung zur führung einer bewegung.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine guerstabilisierte Gelenkführung für zwei relativ zueinander bewegbare Teile.
  • Wenn an bandförmigen Produkten ein Arbeitsvorgang mit einer vorgegebenen Teilung, wie z.B. Lochen, Stanzen oder Heften, durchzuführen ist, muß das Werkzeug für den gewünschten Arbeitsvorgang sehr genau positioniert werden.
  • In der von der Anmelderin am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Device für carrying out an Operation on a web according to a given pitch" wird eine Vorrichtung für die Durchführung eines Arbeitsvorgangs mit einer vorgegebenen Teilung an einem gleichmäßig und kontinuierlich beweglichen Band beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt einen ersten Block mit einem Werkzeug, das in einer Hin- und Herbewegung einen Teilabschnitt eines Kreisbogens um eine feststehende, parallel zur Bewegung der Bandachse verlaufende waagerechte Achse beschreibt, damit es periodisch mit einem komplementären Element auf einem zweiten Block zusammenwirken kann, wobei der erste Block längs der feststehenden Achse mit dem zweiten Block verbunden ist und die solcherart befestigten und in einem feststehenden Rahmen aufgehängten beiden Blöcke parallel zur Bewegungsebene des Bandes mit einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden, deren Amplitude größer ist als die der Bewegung des ersten Blocks um die feststehende Achse und die gleiche Periode aufweist.
  • Bei Vorrichtungen dieser Art, insbesondere wenn diese zum Lochen verwendet werden, ist es wichtig, daß in der Ebene des Bandes keine Parallelverschiebung (Translationsbewegung) zwischen den Blöcken stattfindet.
  • Die bekannten Vorrichtungen arbeiten üblicherweise mit "SCOTT- RUSSEL"-Mechanismen, die in der folgenden Beschreibung ausführlicher behandelt werden und verschiedene Gelenke, Schwenkpunkte oder Schiebepunkte aufweisen. Diese Mechanismen unterliegen einem verhältnismäßig raschen Verschleiß, der von zunehmenden Ungenauigkeiten bei der Positionierung des Werkzeugs begleitet ist. Außerdem ist der Einsatz solcher Mechanismen schwierig, wenn die zweite Ebene (d.h. der kurze Teilabschnitt eines Kreisbogens) nicht genau senkrecht zur ersten Ebene (d.h. der Bandebene) verläuft. Ein solcher Mechanismus wird in Fig. 1 der vorliegenden Anmeldung gezeigt und ist dem Fachmann allgemein bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine querstabilisierte Gelenkführung für zwei relativ zueinander bewegbare Teile zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, die den Vorteil einer kompakten Bauform bietet.
  • Weitere Aufgaben ergeben sich aus der folgenden aus führlichen Beschreibung.
  • Gelöst werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch eine querstabilisierte Gelenkführung mit zwei Gelenkverbindungen (P&sub1;P&sub4; und P&sub2;P&sub3;), die in ihrem Mittelpunkt durch einen Schwenkpunkt C untereinander verbunden sind, wobei jeweils eines der Enden der Verbindungen mit dem ersten Teil in einem Schwenkpunkt P&sub1; bzw. einem Schwenk-/Schiebepunkt P&sub3; verbunden ist und das jeweilige andere Ende der beiden Verbindungen mit dem zweiten Teil in einem Schwenkpunkt P&sub2; bzw. einem Schwenk-/Schiebepunkt P&sub4; verbunden ist, wobei sich die Punkte P&sub1; und P&sub2; in einer Ebene befinden und die Gelenkverbindungen so angeordnet sind, daß P&sub1; C = P&sub2; C = P&sub3; C = P&sub4; C ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkpunkte und die Schwenk-/Schiebepunkte durch flexible Teile der Gelenkverbindungen gebildet sind.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Darin zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines SCOTT-RUSSEL- Mechanismus;
  • Fig. 2A eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrrichtung in der "offenen" Stellung;
  • Fig. 2B eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ruhestellung;
  • Fig. 3 eine dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung leitet sich von einem sogenannten "SCOTT-RUSSEL-Mechanismus" ab. Dieser SCOTT- RUSSEL-Mechanismus entspricht den in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien gezeichneten Teilen. Er hat als Ganzes die Form einer Y-Konstruktion, die sich aus zwei Gelenkverbindungen P&sub1; CP&sub4; und P&sub2;C zusammensetzt. Die Gelenkverbindung P&sub2;C ist an einem Ende mit einem Schwenkpunkt C in der Mitte der Gelenkverbindung P&sub1;CP&sub4; verbunden. Die Punkte P&sub1; und P&sub2; sind Schwenkpunkte, P&sub4; ist ein Schwenk-/Schiebepunkt. Die Gelenkverbindungen sind so angeordnet, daß P&sub1;C = P&sub2;C = P&sub4;C ist. Diese Anordnung zwingt den Punkt P&sub1; zu einer geradlinien Bewegung relativ zum Punkt P&sub2;, die senkrecht zu der von P&sub2; und P&sub4; gebildeten Ebene verläuft.
  • Wenn eine parallel zu der von P&sub2;P&sub4; gebildeten Ebene verlaufende Fläche in der durch den Pfeil A bezeichneten Richtung beweglich ist, müssen daher nur zwei solcher Mechanismen nebeneinander angeordnet werden. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß sie schwerfällig ist, die Anzahl der einem raschen Verschleiß unterliegenden Schwenk- und Schwenk-/Schiebepunkte vervielfacht und eine entsprechend hohe Ungenauigkeit der Führung der Bewegung der Fläche zur Folge hat.
  • Eine weitere, in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Lösung besteht darin, die Gelenkverbindung P&sub1;C so zu verlängern, daß eine Gelenkverbindung P&sub1;P&sub3; entsteht. Dann ergeben sich zwei Gelenkverbindungen P&sub1;P&sub4; und P&sub2;P&sub3;, die in ihrem Mittelpunkt durch einen Schwenkpunkt C untereinander verbunden sind. Bei den mit gestrichelten Linien (1) und (2) dargestellten Blöcken handelt es sich um zwei Elemente, zwischen denen parallel zu der von P&sub2; und P&sub4; gebildeten Ebene keine Relativbewegung stattfinden sollte, wenn diese beiden sogenannten Elemente sich in einer zweiten, zu der von P&sub2; und P&sub4; gebildeten Ebene senkrecht verlaufenden Ebene relativ zueinander bewegen. Eines der Enden der beiden sogenannten Elemente ist mit dem ersten Element (1) in einem Schwenkpunkt P&sub1; bzw. einem Schwenk-/Schiebepunkt P&sub3; verbunden, während das jeweilige andere Ende der beiden sogenannten Elemente mit dem zweiten Element (2) in einem Schwenkpunkt P&sub2; bzw. einem Schwenk-/Schiebepunkt P&sub4; verbunden ist. Die Gelenkverbindungen sind so angeordent, daß P&sub1;C = P&sub2;C = P&sub3;C = P&sub4;C ist. Eine solche Vorrichtung ist weniger schwerfällig als die oben erwähnte, aus zwei nebeneinander angeordneten Y-Konstruktionen bestehende Vorrichtung, hat jedoch hinsichtlich der Verwendung herkömmlicher Schwenkpunkte und Schwenk-/Schiebepunkte die gleichen Nachteile.
  • Außerdem beschreibt der das Werkzeug tragende Block im Falle der von der Anmelderin am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Device for carrying out an operation on a web according to a given pitch" einen kurzen Teilabschnitt eines Kreisbogens um eine feststehende waagerechte Achse. Die Bewegung findet daher nicht in einer Ebene statt, die genau senkrecht zur Bandebene verläuft. Aus diesem Grunde können die oben beschriebenen herkömmlichen Schwenkpunkte und Schwenk-/Schiebe-punkte nicht verwendet werden. Wie in Fig. 2A gezeigt, werden die Verbindungen an den Punkten P&sub1;, P&sub2;, P&sub3;, P&sub4; und C durch flexible Teile F&sub1; - F&sub6; ersetzt. Die Gelenkverbindungen P&sub1;P&sub4; und P&sub2;P&sub3; weisen an ihren Enden jeweils einen Bereich verringerten Querschnitts auf, der ihnen eine gewisse Elastizität verleiht, so daß sie als Schwenkpunkte fungieren können, wie dies an den verschiedenen genannten Punkten wünschenswert ist. Die beiden Gelenkverbindungen weisen auch in ihrem mittleren Teil einen Bereich verringerten Querschnitts auf, der im wesentlichen genauso ausgeführt ist wie die Endbereiche dieser Gelenkverbindungen, so daß sie im Punkt C als Schwenkpunkt fungieren können. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Gelenkverbindungen P&sub1;P&sub4; und P&sub2;P&sub3; einstückig ausgebildet, wobei der verstärkte Teil (7) gemeinsamer Bestandteil der beiden sogenannten Elemente ist. Die Schiebepunktfunktionen in den Punkten P&sub3; und P&sub4; werden ebenfalls von flexiblen Elementen (8) und (9) übernommen, die auf den Elementen (1) und (2) so angeordnet sind, daß die Punkte P&sub3; und P&sub4; im wesentlichen eine Parallelverschiebung (Translationsbewegung) ausführen können.
  • Bei einem System dieser Art wird der Punkt C (der hier die Verbindungsfunktion des Punkts C in Fig. 1 übernimmt) zu dem verstärkten Teil (7) mit einem Abstand angeordnet, der etwa einem Drittel der Länge der flexiblen Teile F&sub1; - F&sub6; entspricht.
  • Bei der in Fig. 2A gezeigten Anordnung der Elemente (8) und (9) beschreiben die Punkte P&sub3; und P&sub4; einen kurzen Teilabschnitt eines Kreisbogens. Auf einer kurzen Strecke kann diese Bewegung als Parallelverschiebung (Translationsbewegung) angesehen werden. Die Elemente (8) und (9) können entfallen, wenn die Schiebebewegung der Punkte P&sub3; und P&sub4; sehr gering ist.
  • Bei einer solchen Vorrichtung müssen die Verformungen der flexiblen Teile F&sub1; und F&sub6; gleich groß sein, damit die für die gewünschte Bewegung des Elements (1) erforderlichen geometrischen Verhältnisse, nämlich P&sub1;C = P&sub2;C = P&sub3;C = P&sub4;C, unverändert aufrechterhalten werden können. Die Vorrichtung besteht erfindungsgemäß aus Federstahl, vorzugsweise einem vergüteten Sonderstahl, wie z.B. MARAGING-Stahl. Bei einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Länge der flexiblen Teile F&sub1; - F&sub6; bei einem Abstand P&sub1;P&sub3; = P&sub2;P&sub4; = 40,4 mm in der Größenordnung von 11,5 mm.
  • Die Dicke der flexiblen Teile F&sub1; - F&sub6; liegt in der Größenordnung von 1 mm.
  • Fig. 2A zeigt die Vorrichtung in übertriebener Darstellung in der "offenen" Stellung. Fig. 2B zeigt dieselbe Vorrichtung in Ruhestellung. Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegt die größte Schiebebewegung der Punkte P&sub3; und P&sub4; für eine Senkrechtbewegung der Punkte P&sub1; und P&sub3; in der Größenordnung von 2 mm in der Größenordnung von 15 m.
  • Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die insbesondere die kompakte Bauform einer solchen Vorrichtung veranschaulicht. Die Teile, aus denen sich die Vorrichtung zusammensetzt, sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den vorhergehenden Darstellungen. Die Verbindung (10) zwischen den flexiblen Teilen F&sub1; - F&sub6; und den Vorrichtungsteilen mit größerem Querschnitt wird vorzugsweise so ausgeführt, daß sie keinen rechten Winkel, sondern eine geeignete Krümmung bildet.

Claims (5)

1. Querstabilisierte Gelenkführung für zwei relativ zueinander bewegbare Teile mit zwei Gelenkverbindungen P&sub1;P&sub4; und P&sub2;P&sub3;, die in ihrem Mittelpunkt durch einen Schwenkpunkt C untereinander verbunden sind, wobei jeweils eines der Enden der Verbindungen mit dem ersten Teil in einem Schwenkpunkt P&sub1; bzw. einem Schwenk-/Schiebepunkt P&sub3; verbunden ist und das jeweilige andere Ende der beiden Verbindungen mit dem zweiten Teil in einem Schwenkpunkt P&sub2; bzw. einem Schwenk-/Schiebepunkt P&sub4; verbunden ist, wobei sich die Punkte P&sub1; und P&sub2; in einer Ebene befinden und die Gelenkverbindungen so angeordnet sind, daß P&sub1;C = P&sub2;C = P&sub3;C = P&sub4;C ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkpunkte (P&sub1;, P&sub2;, C) und die Schwenk-/Schiebepunkte (P&sub3;, P&sub4;) durch flexible Teile F&sub1; - F&sub6; der Gelenkverbindungen gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungen einstückig ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungen aus Federstahl bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte P&sub3; und P&sub4; auch als Schwenkpunkte fungieren, wobei deren Verschiebungsstrecke relativ kurz ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkpunkte und Schwenk-/Schiebepunkte in den Gelenkverbindungen durch Bereiche verringerten Querschnitts gebildet sind.
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