DE8622383U1

DE8622383U1 - Einrichtung zur Erzeugung von Linearbewegungen

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Publication number: DE8622383U1
Application number: DE19868622383
Authority: DE
Original assignee: Arnold Mueller & Co Kg 7312 Kirchheim De GmbH
Current assignee: Arnold Mueller & Co Kg 7312 Kirchheim De GmbH
Priority date: 1986-08-21
Filing date: 1986-08-21
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE3628329A1; DE3628329C2

Description

Patentanwalt Mfllbarget^tr.6? ; .· « .**. .'Zugelassener Vertreter beim Dipl.-Ing. Volkhard Kratzsch D-~780Ö€ffisHingeii«' » *«.* I Europäischen Patentamt European Patent Attorney

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I Telefon Stuttgart (0711) 317000 Deutsche Bank Essiingen 210906

cable «krapatent» esslingenneckar Postscheckamt Stuttgart 10004-701

Arnold Müller GmbH 8 Co.KG. 21. Juli 19BB

7312 Kirchheim/Teck Anwaltsakte 4107-ß

I Einrichtung zur Erzeugung von Linearbewegungen

\ Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung I von Linearbewegungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 geil 5 nannten Art.

\ Es ist eine Einrichtung dieser Art bekannt (EP-PS 106 244], \ die als Vorschubeinheit für Fertigungseinrichtungen, insbejs sondere für Werkzeugmaschinen, ausgebildet ist. Die Antriebs-

\ 10 einrichtung besteht hier aus einer zwischen beiden Lagc.rböc.ken \ drphfest gehaltenen Gewindespindel und einer im Schlitten axial i unverschiebbar, jedoch umlaufend gehaltenen und umlaufend ange- I triebenen Spindelmutter. Der Antriebsmotor sitzt ebenfalls auf \ dem Schlitten, wobei dessen Stator fest mit dem Schlitten und

% 15 dessen Rotor drehfest mit der Spindelmutter verbunden ist. Eine

\ solche Vorschubeinrichtung hat sich für den genannten Anwendungs-

I bereich alo außerordentlich vorteilhaft erwiesen.

I Es gibt jedoch technische Bereich**, bei denen in hohem Maße

&Bgr; 20 trägheitsarme, hochdynamische und sehr präzise Einrichtungen ge-

I nannter Gattung benötigt werden, um Linearbewegungen mit hoher I Präzision und hoher Dynamik ausführen zu können, insbesondere t solche für Positionierantriebe bei Prüfständen oder ähnlichen.

&iacgr; Hierfür eignet sich eine Einrichtung bekannter Art ni^ht*

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden/ daß sich diese als kompaktes, .kleines* leichtes und kostengünstiges Gerät als Positionierantrieb Vor allem für Prüfstände und für Linearbewegungsn mit sehr hoher Präzision und SBhr hoher Dynamik eignet.

Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die ^£K/ Merkmale im KennzeichnungBteil des Anspruchs 1 gelöst*

Hierdurch ist eine Einrichtung geschaffen, die sich kompakt, klein, leicht und billig gestalten läßt und die vor allem sehr trägheitsarm mit hoher Präzision und hoher Dynamik das Abtriebsglied t*änslatorisch hin-und hergehend bewegen und damit daran anzuschließende Vorrichtungen, insbesondere im Bereich der Prüfstandtechniki antreiben kann. Die Einrichtung ist dabei einer Regelung zugänglich, wodurch &bgr;&iacgr;&eegr;&bgr; reproduzierbare, hochpräzise Positionierung im Arbeitsbereich zwischen den beiden Lagerböcken sichergestellt ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den folgenden Ansprüchen 2 25

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle für die Erfindung ausdrücklich und als erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.

&iacgr; Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausfuhrungsbeispielen einer Einrichtung zur Erzeugung von Linearbewegungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine sühemätische Seitenansicht der Einrichtung,

Fig. 2 eine schernatiscne Draufsicht der Einrichtung XO &iacgr;·^&eegr; Richtung gemäß Pfeil II in Figi 1,

Fig. 3

und 4 jeweils eine schematische stirnseitige Ansicht

der Einrichtung in Pfeilrichtung III bzw* IV in Fig. 2,

Fig. 5

und 6 jeweils einen schematischen Schnitt mit teilweiser Seitenansicht der Einrichtung in Pfeilrichtung V-V in Fig. 3 bzw. VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 eine schematische, perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht allein des Schlittens der Einrichtung mit Einzelheiten dazu,

Fig. 8 eine schematische Draufsicht mit teilweisem Schnitt der Einrichtung entlang der Linie VIII-VIII in Fig. B,

Fig. 9 eine schematische, teilweise geschnittene

Seitenansicht etwa entsprechend derjenigen in 30

Fig. 5 eines Teiles einer Einrichtung gemäß

einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.

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In Fig. 1 - B ist eine Einrichtung 10 gezeigt, die generell zur Erzeugung von Linearbewegungen dient, z.B. zum Betätigen irgendwelcher. Teile oder Gerate, z.B. von Drosselklappen, Einspritzpumpen, Kupplungen, Getriebe-

&dgr; schaltungen oder dergl^und z.B. für Prüfstände besonders geeignet ist. Die Einrichtung 10 ermöglicht Linearbewegungen in Pfeilrichtung 11 mit sehr hoher Präzision und sehr hoher Dynamik. Dabei handelt es sich um im Wechsel hin- und hergehende Bewegungeni Dies schließt

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Die Einrichtung 10 weist zwei auf einer Grundplatte 12 in Längsabstand gehaltene Lagerböcke 13 und 14 auf, die praktisch völlig gleich ausgebildet und seitenvertauscht montierbar sind. Zwischen den Lagerböcken 13 und 14 er-

2Ö streckt sich eine Längsführung 15 in Form zweier, auf gleicher Höhe und zueinander parallel verlaufender Führungsstangen 16 und 17, die z.B. aus Rundbolzen bestehen, welche endseitig jeweils in Bohrungen 16, 19 bzw. 20, 21 der Lagerböcke 13 bzw. 14 aufgenommen und mittels Schrauben 22 daran befestigt sind. Auf der Längsführung 15 ist ein etwa quaderförmiger Schlitten 23 langsverschieblich gehalten, der je Führungsstange 16,17 eine in einer Bohrung 24 bzw. 25 gehaltene Wälzkörperbuchse 26 aufweist, die als Kugelbüchse ausgebildet ist und mit der der Schlitten 23 auf der jeweiligen Führungsstange 16 bzw. 17 geführt ist.

Die Einrichtung 10 weist ferner eine Antriebseinrichtung auf, die im einzelnen einen elektrischen Antriebsmotor vorzugsweise in Form einer pulswechselrichtergespeisten Drehfeldmaschine und ferner davon angetriebene getriebliche Mittel für den Arvtrief» des Schlittens 23 aufweist,

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die später noch näher erläutert sind. Der Antriebsmotor 27 verläuft hier mit seiner Längsmittelachse vertikal. Er ist auf der .Oberseite des Lagerbockes 13 angeflanscht, wobei die nicht sichtbare Antriebswelle des Antriebsmotors 27 in einen hohlen Antriebszapfen 2&THgr; eingreift, mit dem sie zum Antrieb drehfest gekuppelt ist.

Die hin- und hergehende Translationsbewegung des Schlittens 23 ist von diesem mittels eines daran gehaltsrisn und wshlwsiss zur sinan odsr zur anderen Saite Dach außen geführten Abtriebsgliedes 29 ableitbar und auf eine nicht gezeigte, davon antreibbare äußere Vorrichtung übertragbar, die z.B. sine der eingangs erläuterten sein kann. Die getrieblichen Mittel der Antriebseinrichtung sind zur Erlangung sehr hoher Präzision

spielfrei. ^cür jede Translationsrichtung des Schlittens 23 ist ein mechanischer Endanschlag 30 bzw. 31 vorgesehen, über den die Schlittenbewegung mechanisch begrenzbar ist. Die Endarischläge 30, 31 sitzen auf der dem Schlitten *?O 23 zugewandten Innenseite des jeweiligen Lagerbocks 13

&igr; bzw. 14. Sie bestehen aus einer Schraube, deren Kopf

bzw. 33 vom Äußeren des Lagerbockes 13 bzw, 14 her zur Einstellung der Endanschläge 30, 31 mit einem Werkzeug

\ faßbar ist. Jeder Endanschlag 30, 31 trägt auf der dem

Schlitten 23 zugewandten Seite einen Anschlagkopf 34 bzw. 35, der noch mit einem Puffer 36 am Ende versehen sein kann.

Am Schlitten 23 greift ferner - beim gezeigten Ausführungsbeispiel in der einen Translationsrichtung gemäß Fig. 8 nach rechts hin - eine mechanische Rückstellvorrichtung 37 an, mittels der der Schlitten 23 bei Wegfall des Antriebsmomentes des Antriabsmotors 27 in die I_n dieser Richtung vom dortigen Endanschlag 31 begrenzte Ruhelage zurückbewegbar ist.

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Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich eine entsprechende Rückstellvorrichtung entweder im anderen Lagerbock 13 oder es ist in jedem Lagerbock eine solche Rückstellvorrichtung angeordnet. 5

Das Abtriebsglied 29 besteht beim ersten Ausführungsbeispiel aus einer biegestei-fen Schubstange 38, die mit einem Gewindezapfen 39 in eine seitliche Gewindebohrung

40 des Schlittens 23 auf der in Fig. 5 und B rechten 10

Seite des Schlittens 23 eingeschraubt ist. Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, kann die Gewindebohrung 40 im Schlitten 23 bis hin z'sr anderen Schlittenseite durchgängig sein. Ferner zeigt Fig. 7, daß der Schlitten 23

auf der anderen, linken Stirnseite eine weitere Gewinde-15

bohrung 41 gleicher Größe aufweist, die auf gleicher Höhe liegt, jedoch gegenüber der Gewindebohrung 40 seitenvertauscht ist. Dadurch kann die Schubstange 38 wahlweise entweder von rechts (Fig. 5, 5) in die Gewindebohrung 40, wie gezeigt ist, oder statt dessen von links in die

andere Gewindebohrung 41 eingeschraubt werden. Auf diese Weise läßt sich auch bei der nur in einer Richtung wirksamen einzigen Rückstellvorrichtung 37 deren Wirkungsrichtung in bozug auf die Bewegung des Schlittens 23 umkehren, wobei dann natürlich die Schubstange 38 statt

des rechten Lagerbockes 14 nun den linken Lagerbock 13 durchsetzt und in Fig. 5 und B links aus diesem herausragt. Somit ist das Abtriebsglied 29 wahlweise an der einen Seite d&s Schlittens 23 oder an dessen anderer

Seite befestigbar, wobei das Abtriebsglied von außen her 30

durch eine Öffnung 42 oder 43 im einen Lagerbock 14 oder im anderen Lagerbock 1j hindurch und nach innen bis zum Schlitten reicht .Es ist au .h möglich,auf jeder Seite des Schlittens 23 in den Gewindebohrungen 40 und 41 jeweils e-V Abtriebsglied 29 zu befestigen.

Die jeweilige öffnung 42 und * im Lagerbock 14 bzw. 13 besteht aus einer Durchgangsbohrung, in die bei hindurchgeführter Schubstange 38 von außen her ein Führungsstück 44 mit einer inneren Führungsbuchse eingesetzt ist,

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das hinsichtlich dieser Führungsbuchse an den Durchmesser der Schubstange 36 oder des sonstigen Abtriebsgliedes 29 angepaßt ist. Die andere, hier nicht benutzte öffnung 43 im Lagerbock 13 ist hier von außen mittels eines Deckels 45 verschlossen.

Die Öffnung 42 des einen Lagerbockes 14 und in entsprechender Zuordnung die Gewindebohrung 40 des Schlittens 23, die dazu fluchtet, sind gegenüber der Öffnung 43 1*-* im anderen Lagerbock 13 und Gewindebohrung 41 auf der anderen Seite des Schlittens 23 seitenvertauscht, jedoch auf gleicher Höhe angeordnet.

Die vom Antriebsmotor 27 direkt, ohne Zwischenschaltung ¹^ eines sonstigen zusätzlichen mechanischen Getriebes,-angetriebenen getrieblichen Mittel können bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem trägheitsarmen, zumindest im wesentlichen spielfreien mechanischen Koppelelement, z.B. einer angetriebenen Kugelrollspindel mit am Schlitten 23 gehaltener Spindelmutter,bestehen oder aus einem vom Antriebsmotor 27 angetriebenen Ritzel z.B. im Lagerbock 13 und einer mit dem Ritzel in Eingriff stehenden Zahnstange, die am Schlitten 23 angreift .
25

Besonders vorteilhaft ist hingegen ein spielfreier Kettenantrieb oder ein beim gezeigten Ausführungsbeispiel vorhandener Riementrieb, der hier als völlig spielfreier Zahnrismentrieb 46 ausgebildet ist. Dieser enthält in jedem Lagerbock 13 und 14 ein Umlenkrad 47, 46, das jeweils als an den Zahnriemen 49 angepaßtes Ritzel ausgebildet ist. Der Zahnriemen 49 ist lediglich in Fig. und 8 angedeutet, hingegen in Fig. 1 - 6 der besseren Übersicht wegen weggelassen. Er verläuft mit beiden Trums 50, 51 hochkant. Der Zahnriemen 49 ist über die beiden Umienkräder 47, 48, mit denen er formschlüssig in Eingriff steht, herumgeführt, wobei etwaigo Enden beim

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Trum 50 im Bereich des Schlittens 23 geschlossen sind. In diesem Bereich kann eine Spanneinrichtung 52 an beiden Enden des Trums 50 angreifen, die den Trum 50 schließt und zugleich über eine Schraube 53 zur Einstellung der Riemenspannung verstellbar ist. Der Trum des Zahnriemens 49, z.B. dessen Spanneinrichtung 52, ist mit dem Schlitten 23 verbunden. Für- den Durchlaß beider Trums 50, 51 ist der Schlitten 23 dort etwa brückenartig ausgespart. Die Aussparung ist in Fig. *0 und B mit 54 angedeutet.

Das im Lagerbock 13 um eine dortige lotrechte Achse mittels Lagern 56 drehbar gelagerte Umlenkrad 47 in Gestalt eines Ritzels ist drehmomentübertragend mit dem Antriebszapf&n 28 verbunden. Zwischen beiden Elementen oder - wie nicht gezeigt ist - zwischen dem Antriebszapfen 2B und der nicht sichtbaren Antriebswelle des Anrriebsmotors 27 ist irn Antriebsstrang eine das Antriebsmoment begrenzende mechanische Sicherheitskupplung, z.B. eine Rutschkuuplung, angeordnet, was hier nur schematisch mit dem Teil 57 in Fig. 8 angedeutet ist.

Das andere Umlenkrad 4B in Form eines entsprechenden Ritzels ist im Lagerbock 14 ebenfalls um eine lotrechte Achse 5B mittels Lagern 59 frei drehbar gelagert.

Der Zahnriemen 49 kann im Bereich der Aussparung 54 mit dem Schlitten 23 direkt und fest verbunden sein, wobei dann der Trum 50 oder dessen beide in diesem Bereich zusammengeführte Endsn oder dessen Spanneinrichtung 52 direkt am Schlitten 23 z.B. festgeschraubt sind.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn statt dessen im öö Vgrbindungsbereieh zwischen dem Zahnriemen ^3 und dem Schlitten 23 eine Überlastsicherung 60 angeordnet ist, die im Überlastfall in der einen oder anderen Längs" richtung eine Relativbewegung zwischen dem Zahnriemen 49,

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insbesondere dem Trum 50.einerseits und dem Schlitten andererseits ermöglicht. Diese ist in Fig. B näher gezeigt. Sie weist ein einstellbares Federelement auf, das

aus einem Halter 61, aus einem Gegenglied 62 und aus 5

dazwischen befindlichen Druckfedern 63 in Form von Tellerfedern zusammengesetzt ist. Der Halter 61 ist z.B. als Zylinderhülse ausgebildet und mit einem endseitig überstehenden Flansch 64 versehen, der lose an der einen, in Fig. 8 linken Stirnseite des Schlittens 23 arliegt und davon abhebbar ist. Der Zylinderhülsenboden 65 am anderen Ende des Halters 61 bildet dort ein Wid.·: olager, an dem das dortige Enae der Tellerfedern abgestützt ist. Das Gegenglied 62 besteht z.B. aus einem von der linker: Seite in den Halter 61 eingesteckten Bolzen 66 mit überstehendem Kopf 67 an diesem Ende, der dort das Widerlager für das andere Ende der Druckfedern 63 bildet.

Bolzen 66 erstreckt sich bis zum Zylinderhülsenboden 65 des Halters 61, den er durchsetzt. Am herausgeführten

Bolzenende ist z.B. einstellbar ein Teller 68 aufge-20

schraubt, der an der in Fig. 8 rechten Stirnseite des Schlittens 23 lose und davon abhebbar anliegt. Sowohl der Flansch 64 als auch der Teller 68 liegt außerdem an der jeweiligen Stirnseite des Teiles 69 an, der z.B.

Bestandteil der Spanneinrichtung 52 des Trums 50 ist oder 25

in sonstiger Weise fest damit verbunden ist.

Die Druckfedern 63 sind so zusammengespannt, daß im Normalbetrieb der Flansch 64 und Teller 68 spielfrei

und fest am Schlitten 23 und am Teil 6ö anliegen und in 30

dieser Anlage verbleiben. Läuft jedoch beim Antrieb der Schlitten 23 z.B. gegen ein Hindernis oder gegen den Endanschlag 31, ohne daß der Antrieb abgeschaltet ist, so kann der Trum 50 in Fig. 8 nach rechts sich relativ zum stillstehenden Schlitten 23 weiterbewegen. Dabei wird über den Teil 69 der Teller 68 mitgenommen und von

a der Stirnseite des stehenden Schlittens 23 abgehoben.

Der Bolzen 66 wird gegen die Wirkung der Druckfedern 63

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unter deren weiterer Zusammendrückung in Fig. 8 nach rechts verschoben. Die Druck-Federn 63 stützen sich über den Zylinderhülsenboden 65 am Halter 61 ab, der mit

seinem Flansch 64 an der Stirnseite des Schlittens 23 6

abgestützt ist. Bei einsm Anschlag des Schlittens 23 in der anderen Längsrichtung, z.B. am Endanschlag 30 oder vorzeitig an irgendeinem Hindernis, wird über den weiter-" hin bewegten Trum 50 und Teil 69 der Flansch 64 mitgenommen, der von der Stirnseite des Schlittens 23 abhebt. , &ldquor;

den Kopf 67 als Widerlager und den Bolzen 66 abgestützt, der mit dem Teller 68 Anlage am Schlitten 23 hat.

Die Rückstellvorrichtung 37 (Fig. 6 und 8) ist so be-15

schaffen, daß sie eine über den gesamten regelbaren Hub des Schlittens 23 zumindest im wesentlichen konstante Rückstellkraft ausübt. Sie weist eine Rückstellfeder 70 auf,die hier insbesondere als Spiralfeder ausgebildet

ist. Im einzelnen weist die Rückstellvorrichtung 37 20

innerhalb des Lagerbockes 14 eine zur Achse 58 koaxiale und mittels eines Lagers 71 drehbar gelagerte Scheibe 72 auf, an der ein Ende 73 eines Rückstellseiles 74 befestigt ist. Das Rückstellseil 74 ist aus dem Lagerbock

heraus- und bis zum Schlitten 23 geführt, an dem es 25

mit seinem anderen Ende mittels seines Halters 75 befestigt ist. Wie in Fig. 7 gestrichelt angedeutet ist, kann der Halter 75 bei vertauschter Anordnung auch auf der anderen Seite des Schlittens 23 angreifen. In einem

solchön Fall ist die Rückstellvorrichtung 37 mit gegen-30

sinniger Wirkung im anderen Lagerbock 13 in gleicher Weise angebracht, durch einfache Vertauschung, wobei dann der Antriebsmotor 27 und auch der Antriebszapfen 28 mit angetriebenem Umlenkrad 47 statt im Lagerbock 13

im anderen Lagerbock 14 angeordnet werden. 35

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Die Scheibe 72 weist einen hochstehenden zylindrischen Rand SB auf, wodurch ein topfartiger Hohlraum geschaffen ist. In diesem Hohlraum ist die als Spiralfeder ausgebildete Rückstellfeder 70 untergebracht. Sie greift mit dem innen befindlichen einen Ende 77 in einen Schlitz eines Zapfens am Verschlußdeckel 79 ein, während das andere, außen befindliche Ende der Rückstellfeder 70 arn Rand ⁷R der Scheibe 72 angreifti Diäbei ist die Scheibe 72 mit dem Rückstellseil 74 über die Rückstellfeder 79 so vorgespannt, daß der Schlitten 23 bei Wegnahme des AntriebsmOments des Antriebsmotors 27 mit im wesentlichen konstanter Federkraft in Fig. 2 und B nach rechts und gegen den dortigen Endanschlag 31 bewegt wird. Dabei versteht es sich, daß das im Betrieb des Antriebsmotors Wirksame Antriebsmoment wesentlich größer als das gegensinnige Rückstellmoment der Rückstellvorrichtung 37 ist.

Es versteht sich, daß bei einem anderen, nicht gezeigten

Ausführungsbeispiel zusätzlich zur erläuterten Rücken

Stellvorrichtung 37 im Lagerbock 14, die zur Rückstellung in Fig. B nach rechts hin wirksam ist, auch noch im anderen Lagerbock 13 eine z.B. entsprechende Rückstellvorrichtung angeordnet sein kann, die dazu gegensinnig wirksam ist, wobei die Kraft der jeweiligen Rückstellfedern unterschiedlich groß einstellbar ist.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zur Rückstellvorrichtung 37 im anderen Lagerbock 13 eine weitere Seilscheibe enthalten. Das

⁰^ Rückstellseil 74 ist analog dem Zahnriemen 49 um beide Seilscheiben herumgeführt und zu einem Endlosriemen geschlossen. Am Schlitten 23 befindet sich ein Mitnehmer, der am Rückstellseil befestigbar ist. Der Mitnehmer kann entweder in einer Stellung im Schlitten 23 gehalten

^° sein, bei der er am einen Trum des Rückstellseiles 74 angreift, oder er ist in eine andere Stellung auf dem Schlitten 23 umsetzbar, in der er am anderen Trum des

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Rückstellseiles angreift, wodurch sich mit einfachen Mitteln eine andere Rückstellrichtung ergibt. Statt eines um zwei Seilscheiben geführten Seiles ähnlich des Rückstellseiles 74 kann auch ein Zahnriemen vorgesehen sein> der in analoger Weise um endseitige Ritzel im Lagerbock 13 und 14 geführt ist und je nach gewünschter Rückstellrichtung mit dem einen oder anderen Trum über den Mitnehmer am Schlitten 23 angreift.

Der Hub des Schlittens 23 hin und her und damit dessen

i\cgciwcg xsu inibLcia CXIiOi. i\cgciuiig uioo uiciininncis ucx nicht gezeigten Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors 27 positionierbar, z.B. über einen inkrementalen Winkelgeber. Dieser kann dann gleichzeitig als Winkel-^ geber -Pur ein internes, z.B. mikroprozessorgeführtes, Führungssystem dienen.

Statt dessen kann der Hub des Schlittens 23 und damit die Position des Abtriebsgliedes 29 direkt mittels einer Hubregelung durch Messung und Regelung der Position dieses positioniert werden. Dadurch werden etwaige Elastizitäten im System sowie etwaige Lose innerhalb der Regelstrecke regelungstechnisch eliminiert. Es wird eine Erhöhung der Positioniergenauigkeit erreicht.

Die Einrichtung 10 ist ferner mit einer elektronischen Steuereinrichtung, insbesondere einer Mikrorechnereinrichtung, versehen über die während eines hin- und hergehenden Hubes des Schlittens 23 als Suchlauf die Position der beiden Endanschläge 30, 31 erfaßt und gespeichert werden kann. Die Antriebseinrichtung wird dabei so gesteuert, daß während des ungestörten Betriebs der Einrichtung 10 der Schlittenhub auf eine Größe jejweils vor Erreichen der Endanschläge 30, 31 und ohne Anschlagen an. diesen begrenzt wird. Es wird also verhindert, daß beim ungestörten Betrieb der Schlitten 23 jeweils gegen die Endanschläge 30, 31 anschlägt und diese

etwaige Bremskräfte der bewegten mechanischen Teil aufnehmen müssen. Auf diese Weiss wird die Genauigkeit erhöht und ein etwaiger Verschleiß noch weiter Reduziert.

Die genannte automatische Eichung beinhaltet Erkennen 6

und Abspeichern der Position der Endanschläge 30, 31 während eines Suchlaufs aus der Momentstrom-Zunabme in der elektronischen Steuereinrichtung, insbesondere Mikrorechnereinrichtung. Sodann erfolgt eine Normierung des

festgelegten Regelweges auf einen vorgegebenen Sollwert-10

Signalbereich. Es ist auch eine manuelle Eichung möglich, bei der der Regelweg durch manuelles Abfahren und Einspeichern der Endpcsitionen in der elektronischen Steuereinrichtung festgelegt wird.

Ferner ist eine nicht weiter gezeigte elektronische Stellkraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die die am Abtriebsglied 29, hier in Frrm der Schubstange 38, wirksame Stellkraft auf einen vorgebbaren Wert begrenzt, wobei vorzugsweise die durch die bewegten Massen ver-

ursachten Beschleunigungskräfte zugleich mittels der elektronischen Steuereinrichtung kompensiert werden. Außerdem ist vorgesehen, daß der Sollwert für den Regelweg in analoger oder digitaler Form vorgegeben werden kann

und daß verschiedene vorgegebene Sollwerte abgespeichert 25

und in Form eines autonomen Streckensteuerungs-Prograrmties abgearbeitet werden können.

Im normalen Betrieb der Einrichtung bei eingeschaltetem Antriebsmotor 27 treibt dieser mit ständig wechselnder

Drehrichtung übsr den Antriebszapfen 26 das Umlenkrad 47 in Form des Ritzels an, wodurch der Zahnriemen 49 jeweils mit wechselnder Richtung spielfrei angetrieben wird ^%und darüber der Schlitten 23 spielfrei translatorisch hin- und hergehend angetrieben wird. Dies hat beim herausge-

führten Abtriebsglied 29 in Form der Schubstange 38 eine hin- und hergehende Translationsbewegung gemäß Pfeil 11

zur Folge, die zum Antrieb irgendeiner daran angeschlossenen, hier nicht weiter gezeigten Vorrichtung
dient. Die Einrichtung 10 arbeitet dabei mit hoher
Präzision und insbesondere hoher Dynamik, was zum einen
auf den spielfreien Zahnriementrieb 46 und zum anderen
auf die sonstige trägheiisarme Ausbildung zurückzuführen ist. Ein besonderes mechanisches Getriebe zwischen
dem Antriebsmotor 27 und dem Antriebszapfen 28 entfällt,
■was zu besonders großer Trägheitsarmut und hoher

Dynamik der Einrichtung 10 führt. Diese ist bei allem

klein, leicht, kompakt und außerordentlich kostengünstig.
Da die Lagerböcke 13 und 14 gleich ausgebildet und
seitenvertauscht verwendet werden können, stellen sie
nur ein einziges zu fertigendes Bauteil dar. Auch der

Schlitten 23 ist besonders einfach und kostengünstig \

herstellbar. Die Anzahl der Bauelemente ist auf ein f

I Mindestmaß reduziert und zud.im noch auf besonders ein- f

fache Elemente. Dadurch a>ind die Kosten so klein wie \

\ möglich gehalten.

' Einer etwaigen Beschädigung oder gar Zerstörung des

&Idigr; Zahnriemens 49 ist in einfacher Weise durch die Überlast- y

sicherung 60 vorgebeugt. Die Rückstellvorrichtung 37 |

gewährleistet, daß bei Abfall des Antriebsmoments des |

Antriebsmotors 27 der Schlitten 23 zuverlässig und re- |

produzierbar in die jeweilige Endstellung bewegt wird, |

die durch Endanschlag 31 gesichert ist, wobei diese Be- I;

wegung mit einer über den gesamten Regelweg nahezu kon- [

stanten Rückstellkraft erfolgt, so daß also auch dann _x

das Abtriebsglied 29 bei dieser Rückstellbewegung noch 1

in gleicher Weise angrtrieben wird, als wäre das, Antriebs- If

I moment des Antriebsmotor 27 noch wirksan. Die Endan- |

schlagstellung des Schlittens ?3 ist reproduzierbar, was I wichtig ist für den hiernach ■■■ , -sut beginnenden Arbeitszyklus.

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- 15 -

Bei dem in Fig. 9 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, um 100 größere Bezugszeichen verwendet, so daß dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 11C so hergerichtet, daß als Abtriebsglied statt der Schub stange ein nicht weiter gezeigter Bowdenzug eingesetzt werden kann. Die Seele des Bowdenzuges wird dabei am Schlitten 123 befestigt, während dessen Hülle relativ zur bewegten Seele z.B. am Lagerbock 114 festgelegt wird. Für diesen Fall ist in die sonst den Gewindezapfen 39

■^ der Schubstange 3Ö aufnehmende Gewindebohrung 140 des Schlittens 123 ein Halter 1B0 mit einem genauso ausgebildeten Gewindezapfen 139 daran eingeschraubt. In die Öffnung 142 in Form der Durchgangsbohrung des Lagerbockes 114 ist in entsprechender Anpassung an den Bowdenzug als

²^ Abtriebsglied ein entsprechendes Führungsstück 181 eingesetzt. Soll die Einrichtung 110, ausgehend von dieser Herrichtung für einen Bowdenzug, wieder auf diejenige mit Schubstange 38 als Abtriebsglied 29 umgerüstet werden, muß hierzu lediglich der Halter 180 mit seinem Gewindezapfen 139 aus der Gewindebohrung 140 herausgeschraubt werden und ferner das Führungsstück 181 durch das Führungsstück 44 für die Schubstange 38 ersetzt werden, woraufhin von außen her eine Schubstange 38 durch den Lagerbock 114 hindurchgeschoben und in ?ntsprnr.hender

^ Weise in dtn Schlitten 123 eingeschraubt werden kann. Dies geht schnell und einfach. Ebenso sind die Verhältnisse dann, wenn das Abtriebsglied durch den anderen Lagerbock 13 hindurch nach außen geführt werden soll und dazu an der anderen Ssito des Schlittens anzubringen ist.

³^ Auch hier iöt ein schneller, problemloser Wechsel mag* lieh.

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Claims

Ansprüche

1. Einrichtung zur Erzeugung von Linearbewegungen, mit zwei in Längsabstand gehaltenen Lagerböcken (13,14), zwischen denen eine Längsführung (15) verläuft, auf der ein Schlitten (23¹ längsverschieblich gehalten ist, und mit einer Antriebseinrichtung, die einen Antriebsmotor (27) und von diesem angetriebene, jetriebliche Mittel für den Antrieb des Schlittens (23) aufweist,d adurch gekennzeich net, daß die Translationsbewegung des Schlittens (23) von diesem mittels eines daran gehaltenen und zur einen und/ oder anderen Seite nach außen geführten Abtriebsgliedes (29) ableitbar und auf eine davon antreibbare äußere Vorrichtung übertragbar ist, daß der Schlitten (23) von der Antriebseinrichtung hochpräzis und mit hoher Dynamik im Wechsel hin- und hergehend angetrieben ist, daß die betrieblichen Mittel zumindest im wesentlichen spielfrei sind, daß für jede Translationsrichtung des Schlittens (23) ein mechanischer Endanschlag (30,31) vorgesehen ist, über den die Schlittenbewegung begrenzbar ist, und daß am Schlitten (23) eine mechanische Rückstellvorrichtung (37) angreift, mittels der der Schlitten (23) bei Wegfall des Antriebsmomentes des Antriebsmotors (27) in der einen oder in der anderen Richtung in eine vom jeweiligen Endanschlag (30,31) begrenzte Ruhelage zurückbewegbar ist·

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (27) aus einer pulswechselrichtergespeisten Drehfeld-

maschine besteht.
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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endanschläge C30,31) jeweils am zugeordneten Lagerbock (13,14) an-

f., . geordnet und von außen her einstellbar sind.

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4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, <.' a durch gekennzeichnet, daß das Ab-

jj triebsglied (29) an der einen Seite des Schlittens

(23) oder statt dessen an der anderen Seite am

I' 15 Schlitten (23) befestigbar ist und von außen her

\ durch eine Öffnung (42,43) im einen Lagerbock (14)bzw.

im anderen Lagerbock (13) hindurch- und nach innen bis zum Schlitten (23} reicht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a durch gekennzeichnet, daß der Schlitten (23) auf beiden Seiten jeweils mindestens eine Gewindebohrung (40,41) aufweist, wobei diese Gewindebohrungen (40,41) jeweils gleich groß sind, und daß in die jeweilige Gewindebohrung (40,41) nach Wahl ein Bpfestigungsabschnitt (39j139) des Abtriebsgliedes (29;180) einschraubbar ist.

B. Einrichtung nach einem der Ansprüchfe 1 - 5, d a durch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied (29) aus einer biegesteifen Schubstange (38) gebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a durch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied aus einem Bowdenzug gebildet ist, dessen Seele am Schlitten (123) befestigt ist und dessen

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Hülle relativ zur bewegten Sö'elet z.B. an einem Lagerbock (114),festgelegt ist (Fig. 9).

Bj Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 7, d a ^ dureh gekennzeichnet, daß der

Befestigungsabschriitt der Schubstange (3&THgr;) und derjenige des Bowdenzuges (180) jeweils einen gleichgroß bemessenen Gewindezapfen (39j139) aufweist* der in die jeweils gewählte Gewindebohrung (40,41;140) dss Schlittsns (23*123) paßt.

9i Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - Q, d a durch gekennzeichnet, daß die jeweilige öffnung (42*43*142) aus einer Durchgangsbohrung besteht, in die von einer Seite, vorzugsweise von außen her, ein dem jeweiligen Abtriebsglied (29) angepaßtes Führungsstück (44j181) eingesetzt ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, d a durch gekennzeichnet, daß die eine Öffnung (42;142), insbesondere Durchgangsbohrung, des einen Lagerbockes C14;114] und in entsprechender Zuordnung die Gewindebohrung (40j140) des Schlittens (23;123) auf dessen zugeordneter einen Seite gegenüber derjenigen (43) des änderen Lagerbockes (13) und in entsprechender Zuordnung gegenüber der Gewindebohrung (41) der anderen Seite des Schlittens (23) seitenvertauscht jedoch auf gleicher Höhe angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (15) zwei zueinander parallele und vorzugsweise auf gleicher Höhe verlaufende, endseitig jeweils in den Lagerböcken (13,14) aufgenommene und befestigte Führungsstangen (16,17), insbesondere Rundbolzen, aufweist und daß der Schlitten (23) je Führungsstange (16,17) eine innerhalb einer Bohrung (24,25) des

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Schlittens (23) _t die von der zugeordneten Führungsstange MB bzw. 17) durchsetzt ist, gehaltene Gleite buchse öder Wälzkörpsrbuchse (26), z.B. Kugelbuchse, aufweist, mit der der Schlitten (23) auf der jeweiligen Fühfufigsstänge (16,17) geführt ist.

12i Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 11, d a ti u r &pgr; h gekennzeichnet, daß die getrieblichen Mittel der Antriebseinrichtung aus einem trägheitsarmen, zumindest im wesentlichen spielfreien, mechanischen Koppelelement , z.B. einer angetriebenen Kugelrollspindel mit am Schlitten gehaltener Spindelmutter oder einem angetriebenen Ritzel mit damit in Eingriff stehender, am Schlitten gehaltener Zahnstange, oder insbesondere aus einem Kettentrieb oder Riementrieb, vorzugsweise einem spielfreien Zahnriementrieb (46), gebildet sindi

13* Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e kennzeichnet, daß in jedem Lagerbock (13,14) ein Umlenkrad (47,48) des Riementriebes (46) um eine zur Translationsrichtung (Pfeil 11) etwa rechtwinklig, vorzugsweise vertikal, verlaufende Achse (55,58) drehbar gelagert ist, wobei die Umlenkräder (47,48) vorzugsweise als an den Zahnriemen (49) angepaßte verzahnte Räder, z.B. Ritzel, ausgebildet sind, daß ein Umlenkrad (47) vorn an diesem Lagerbock (13) angeordneten Antriebsmotor (27) angetrieben ist, daß der Riemen, vorzugsweise Zahnriemen (49), des Riementriebes (46) über beide Umlenkräder [47.4B) geführt, umgelenkt und geschlossen ist, daß beide Riemenenden an der Schließstelle oder mit einem der beiden Riementrums (50,5,1) mit dem Schlitten (23) verbunden sind und daß der Schlitten (23)im Bereich des Längsverlaufs des Riemens, insbesondere des Zahnriemens (49), etwa brückenartig ausgespart (54) ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge·" kennzeichnet» daß -das angetriebene Umlenkrad (47), insbesondere Ritzel, drehfest mit einem vorzugsweise hohlen Antriebszapfen (28) verbunden ist, in den die Antriebswelle des Antriebsmotors (27), damit drehfest gekuppelt, eingreift.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 " 14, d a ^a durch gekennzeichnet, daß im Antriebs strang zwischen dem Antriebsmotor (27) und dem angetriebenen Umlenkrad (47), insbesondere Ritzel, vorzugsweise zwischen dem Umlenkrad (47) und dem Antriebszapfen (26), eine das Antriebsmoment begrenzende mechanische Sicherheitskupplung (57), z.B. eine Rutschkupplung, angeordnet ist.

16i Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Riemens, insbesondere des Zahnriemens (49), mittels einer Spanneinrichtung (52) verbunden sind, mittels der die Riemenspannung einstellbar ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich zwischen dem Riemen, insbesondere Zahnriemen (49), und dem Schlitten (23) eine in beiden Translationsrichtungen wirksame Überlastsicherung (60) angeordnet ist, die im Überlastfall eine Relativbewegung zwischen dem Schlitten (23) und dem Riemen,

insbesondere Zahnriemen (49), in beiden Translationsrichtüngen ermöglicht.

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18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e kennzs lehnet, daß die überlastsicherung (60) ein einstellbares Federelement aufweist.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das FBderelement einen an einer Axialseite des Schlittens (23) lose anliegenden, davon zusammen mit einem am Riemen, insbesondere Zahnriemen (49),festen Teil (69) abhebbären Halter (61) und ein an der anderen Axialseite des

Schlittens (23) lose anliegendes und zusammen mit dem mit dem Riemen, insbesondere Zahnriemen (49), ver-¹ bundenen Teil (69) davon abhebbares Gegenglied (62) aufweist, die miteinander über mindestens eine dazwischen wirksame, auf Zug oder- Druck belastbare Feder (63) gekoppelt und einstellbar sind.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch g e" -

kennzeichnet, daß der Halter (61) in Abstand - 20 von seiner Anlage (64) ein Widerlager (65) trägt, daß das Gegenglied (62) gegensinnig in den Halter (61) eingesetzt ist und an seinem der Anlage (68) fernen Ende ebenfalls ein Widerlager (67) trägt und daß im Inneren des Halters (61) zwischen diesem und dem Gegenglied (62) mindestens eine Druckfeder (63), insbesondere mehrere Tellerfedern, angeordnet ist, die sich endseitig einerseits am Widerlager (65) des Halters (61) und andererseits am Widerlager (67) des Gegengliedes (62) abstützt bzw. abstützen. • 30

21. Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (61) als Zylinderhülse mit endseitigem Flansch (64) als Anlage und das Gegenglied (62) als von einer Seite in die Zylinderhülse eingesteckter Bolzen (66) mit überstehendem Kopf (67) als Widerlager ausgebildet ist, wobei der Zylinderhülsenboden (65) das Widerlager des

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Halters [61] bildet und vom Bolzen CBBD durchsetzt Äst, der am herausgeführten Ende einen aufgeschraubten, einstellbaren Teller (BB) als Anlage trägt.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 -21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung [37) eine über den gesamten regelbaren Hub des Schlittens (23) zumindest im wesentlichen konstante Rückstellkraft auf den Schlitten (23) ausübt. 10

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung (37) eine Rückstellfeder (70) aufweist, die unmittelbar oder mittelbar zwischen dem jeweiligen Lagerbock (15) und dem Schlitten (23) wirksam ist.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (70) als Spiralfeder ausgebildet ist.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung (37) eine zur Achse (58) des Umlenkrades (48), insbesondere Ritzels, im Lagerbock (14) koaxial und drehbar gelagerte Scheibe (72) aufweist, an der ein Rückstellseil (74) befestigt ist, das zum Schlitten (23) führt und an diesem befestigt ist.

26. Einrichtung nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (72) die Spiralfeder (70) enthält, die mit einem Ende, insbesondere dem inneren Ende {77), am Lagerbock (14) und mit dem anderen, insbesondere äußeren, Ende an der Scheibe-! (72) angreift, wobei die Scheibe (72) mit dem Röökatöllaeil (74) über die Spiralfeder (70) in der anschlagenden Ruhelage des Schlittens (23) vorgespannt ist.

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27. Einrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine einzige Rückstellvorrichtung, die wahlweise im einen Lagerbock (14) angeordnet und in der einen Längsrichtung wirksam ist oder statt dessen im einderen Lagerback [13) angeordnet und in der anderer!, gegensinnigen Längsrichtung wirksam ist.

2B. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung einen zweiten, über endseitige Umlenkräder geführten Riemen, insbesondere Zahnriemen, aufweist, an dem in der einen und/oder anderen Längsrichtung eine Rückstellfeder, z.B. eine Spiralfeder, angreift, und daß der Schlitten einen umsetzbaren Mitnehmer aufweist, über den der Schlitten entweder mit dem einen Riementrum oder in umgesetzter Stellung mit dem anderen Riementrum verbindbar ist.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 2&THgr;, d a -

durch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerböcke (13,14) gleich ausgebildet und seitenvertauschbar sind.

30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 29, da-

durch gekennzeichnet, daß der Hub des Schlittens [23) und damit des Abtriebsgliedes (29) mittels einer Regelung des Drehwinkels der Antriebswelle des Antriebsmotors (27), insbesondere über einen

inkrementalen Winkelgeber, pusitionierbar ist. 30

31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Schlittens (23) und damit des Abtriebsgliedes (29) direkt mittels einer Hubregelung durch Messung des Hubes und Regelung dieses positionierbär ist.

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^ 32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 31, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung, insbesondere eine Mikrorechnereinrichtung, mittels der während eines hin- und hergehenden Hubs des Schlittens (23] als Suchlauf die Position der Endanschläge [30,31] erfaßbar und speicherbar ist.

33., Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch g e kennzeichnet, daB die Antriebseinrichtung

während des ungestörten Betriebes der Einrichtung (10) derart gesteuert wird, daß der Schlittenhub jeweils auf eine Größe vor Erreichen der Endanschläge (30,31) und ohne Anschlagen an diese begrenzt wird. 15

34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 33, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise elektronische Stellkraftbegrenzungseinrichtung, die die am Abtriebsglied (29) wirksame Stellkraft, vorzugs weise unter Kompensierung der durch die bewegten Massen verursachten Beschleunigungskräfte, auf einen vorgebbaren Wert begrenzt.