DE9017837U1 - Mechanical motion unit for converting linearly driven stroke movement into circular radial movement by means of a stroke curve element - Google Patents
Mechanical motion unit for converting linearly driven stroke movement into circular radial movement by means of a stroke curve elementInfo
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Description
Gerhard Kell
Breidertring 102
6074 Rödermark 2Gerhard Kell
Breidertring 102
6074 Rödermark 2
Mechanische Bewegungseinheit zum Umsetzen von medial getriebener linearer Hubbewegung in umlaufende Radialbewegung mittels Hubkurvenelement.Mechanical movement unit for converting medially driven linear lifting movement into circumferential radial movement using a lifting curve element.
Die Erfindung betrifft eine Bewegungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. und ist erfindungs= gemäß als Grundelement eines modularen Fertigungs= systems für Handhabung und Montage gedacht.The invention relates to a movement unit according to the preamble of claim 1 and is intended according to the invention as a basic element of a modular manufacturing system for handling and assembly.
Das Umsetzen von linear-achsialen mechanischen Bewegungen in radiale Abläufe mittels Hubkurven= element oder Hubringschiene,wie z.B. DE 3028201 beschreibt,ist im Prinzip nicht neu und entspricht dem Stand der Technik,,wie es gattungsgemä'ß nicht neu ist,wenn mit Hilfe eines Mediums und einer Hubringschiene vertikale Bewegung in eine zu den Kolbenachsen parallele Radialbewegung umgesetzt wird,oder,wie in der DE 3613353 beschrieben,eine motorisch getriebene Schrauben-Wendelfläche Radialbewegung in achsparallel-lineare wandelt. Das genannte Konzept 3613353 ist unkompliziert und fertigungsfreundlich,doch in der dargestellten Ausführung beim Kraftschluß der kugelförmigen Kolbenenden mit der Schrauben-Wendelfläche entsteht außerordentliche,wärmebildente"Friktion und infolge= dessen vorzeitiger Verschleiß,dem durch achsiale radiale Lagerung mittels Kugel- und Wälslagern effektiv begegnet werden könnte.The conversion of linear-axial mechanical movements into radial processes using a cam element or cam ring rail, as described in DE 3028201, is in principle not new and corresponds to the state of the art, just as it is not new in terms of the type when vertical movement is converted into a radial movement parallel to the piston axes with the help of a medium and a cam ring rail, or, as described in DE 3613353, a motor-driven screw-helical surface converts radial movement into axially parallel-linear movement. The concept mentioned 3613353 is uncomplicated and easy to manufacture, but in the illustrated design, when the spherical piston ends are force-fitted to the screw spiral surface, extraordinary, heat-generating friction occurs and, as a result, premature wear, which could be effectively counteracted by axial radial bearings using ball and roller bearings.
Zu nennen ist weiterhin die Neuerung 2361175,die das Arbeitsmedium am direktestem in Radialbewegung mittels Hubkurve umsetzt aber im technischen Aufbau und Wirkung -wie 3613353 motorisch koaxial und fertigungstechnisch aufwendig ist,was zur wirtschaftlichen Fertigung größere Potentiale erfordert.Also worth mentioning is the innovation 2361175, which converts the working medium most directly into radial movement by means of a stroke curve, but in terms of its technical structure and effect - like 3613353, it is motor-coaxial and complex in terms of production technology, which requires greater potential for economical production.
Technisch nicht realisierbar ist die Anmeldung G84 05 vom 25.o2.84 in der konstruktiv dargestellten Ausführung. Auch ein konstruktives Beispiel sollte -vorzugsweise in den Elementen mit bestimmender Funktion-mehr als fragmentarisch ausgedrückt sein.Die als Weuerungs= anspruch genannte "vertieft eingearbeitete Hubkurve" ist Stand der Technik.The application G84 05 of February 25, 1984 is not technically feasible in the design shown in the construction. Even a construction example should be expressed in more than a fragmentary manner - preferably in the elements with a determining function. The "recessed lifting curve" mentioned as a defense claim is state of the art.
Nicht gattungsgemäß,aber zweckentsprechend,ist ein marktübliches Hubkolbenelement,dass hydraulisch-pneu= matisch betrieben achsial-lineare-Bewegung in radiale umsetzt indem eine Kolbenstange in einem Teil des ümfangs mit Zahnprofilen versehen ist und eine vertikal ( 90 ) zur Hubrichtung gelagerte Welle mit Zahnrad radial treibt,aber die so aktivierte Drehbewegung nicht umlaufend,sondern nur entsprechend der Hublänge der Kolbenstange in vor- und rückwärts Intervallen möglich ist.Not of the type, but suitable for the purpose, is a commercially available piston element that converts hydraulically-pneumatically operated axial-linear movement into radial movement by providing a piston rod with tooth profiles in part of the circumference and radially driving a shaft with a gear wheel that is mounted vertically (90°) to the stroke direction, but the rotary movement activated in this way is not circumferential, but only possible in forward and backward intervals according to the stroke length of the piston rod.
Noch zu nennen ist das Europatent eines französischen Anmelders 0 069 o39 der die medial und vertikal getrie= benen Kolbenelemente mittels Hubkurve in Rotation ver= setzt und eine wiederum senkrecht zu den Kolbenachsen gelagerte Welle mit Hilfe eines Winkelzahnradtriebs konventioneller Art treibt.Another product worth mentioning is the European tent of a French applicant 0 069 o39, which sets the medially and vertically driven piston elements in rotation by means of a stroke curve and drives a shaft, which in turn is mounted perpendicularly to the piston axes, with the help of a conventional angle gear drive.
ROOERMARK 2ROOERMARK 2
T·). O0O74 / 8 58 84T·). O0O74 / 8 58 84
-3--3-
Die Aufgabenstellung wirol erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.The problem is solved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausführufogsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der folgenden Aufgabenstellung beschrieben :Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims and described in the following task:
Eine mechanische Bewegungskomponente,die linear angetrieben,z.B. durch mechanisches Verbinden mit einem medial betriebenem Hubkolbenelement marktüblicher Ausführung,linear-achsiale Bewegungen in Radiale umsetzt und in entgegengesetzter Funktion,bei radialem Antrieb,Radialbewegungen in linear-achsiale umsetzen kann und als Grundelement eines modularen Handhabungs- und Bearbeitungssystems Bewegungsabläufe in 3 Dimensionen und unterschiedlichen Ebenen ermöglicht,aber in der konstruktiven Ausgestaltung dem Produkt und Potential entsprechend angepasst werden kann, eine flexible und wirtschaftliche Alternative zu den Robotersystemen ist und als Antriebsmittel . die teureren und in der Funktion nicht betriebssicheren, im Anwendungsfall vielmals überqualifizierten, elektrischen Schrittmotoren ersetzt. Der Aufgabenstellung gemäß ist die Neuerung vorzugsweise als Produktionsmittel für die dem Preisdruck besonders ausgesetzte Zulieferer Industrie gedacht, die wegen des geringeren Gewinnmarginals andere ■ wirtschaftliche Vorrausetzungen hat und Investitionen langfristiger und vielseitiger nutzen muß.als z.B. die Automobilhersteller,die den lohnintensiven Teil der Produktion den Zuliefern überlassen,unter diesen das Produktionsvolumen aufteilen und selbst moderne Produktionsmittel (Robotersysteme) und Fertigungsprozesse einsetzen kann,die Investition,Nutzung und Abschreibung schon aus fiskalischen Gründen erfordertA mechanical movement component that is linearly driven, e.g. by mechanically connecting it to a medially operated piston element of a standard commercial design, converts linear-axial movements into radial ones and, in the opposite function, with radial drive, can convert radial movements into linear-axial ones and, as a basic element of a modular handling and processing system, enables movement sequences in 3 dimensions and different levels, but can be adapted in terms of its structural design to suit the product and potential, is a flexible and economical alternative to robot systems and, as a drive means, replaces the more expensive electric stepper motors, which are not reliable in terms of their function and are often overqualified in the application. In accordance with the task, the innovation is primarily intended as a means of production for the supplier industry, which is particularly exposed to price pressure and has different economic conditions due to the lower profit margin and must use investments in a longer-term and more varied manner than, for example, the automobile manufacturers, who leave the labor-intensive part of production to the suppliers, divide the production volume between them and can use modern means of production (robot systems) and manufacturing processes themselves, which requires investment, use and depreciation for fiscal reasons alone
Beschreibung:Description:
Der treibende und tragende Teil der Bewegungseinheit bestehend aus dem Hubkolbenelement(1) und der zum Element gehörenden zentrischen Aufnahme (2) sind achsial kraft- und formschlüssig mit der hülsenartig, zylindrischen Kolbenstange (3) und der an einem Ende befindlichen flanschartigen Ausformung (7) mittels Verschraubung v.( 22 ) und eines weiteren, stärkerem Flanschelementes (20;21) zu einer Einheit mechanisch verbunden,während das freie Ende (17) der Kolbenstange (3) stirnseitig ein Lagerelement (15) durch eine Rastnute (13) und Rastnase (14) und den Stiften (16) achsial und radial absichert.Das stirnseitige Lagerelement(15) ist für die achsiale Absicherung des Radiallagers (23) des rotierenden Zylinders(10;11;12) erforderlich und für weitere Funktionen,wie radiale Abstützung der Kolbenstange (3) und Aufnahme,wie radiale Absicherung stirnseitig montierter Zahn.- und Riementriebelemente(29;30) anwendbar.The driving and supporting part of the movement unit consisting of the reciprocating piston element (1) and the centric mount (2) belonging to the element are axially force-locked and positively connected to the sleeve-like, cylindrical piston rod (3) and the flange-like formation (7) at one end by means of a screw connection (22) and a further, stronger flange element (20; 21) to form a unit, while the free end (17) of the piston rod (3) axially and radially secures a bearing element (15) on the front side by means of a locking groove (13) and locking lug (14) and the pins (16). The front-side bearing element (15) is required for the axial securing of the radial bearing (23) of the rotating cylinder (10; 11; 12) and for other functions, such as radial support of the piston rod (3) and mount, such as radial securing front-mounted toothed and belt drive elements (29;30).
In der Kolbenstange (3) ist das Zwischenelement bestehend aus den Teilen (4;5;6u8) mittels 2 nutenartigen (9) und diametral zueinander angeordneten Längsführungen linear und achsial formschlüssig stabilisiert.In the piston rod (3), the intermediate element consisting of the parts (4;5;6u8) is stabilized linearly and axially in a form-fitting manner by means of two groove-like (9) longitudinal guides arranged diametrically to one another.
Das zylindrische Lagerelement (4) ist einmal mit einem Innengewinde (24) versehen,das zur Verschraubung mit der Kolbenstange vorgesehen ist und in vertikaler Richtung eine Bohrung zur Aufnahme des Stiftelementes (5) mit den Lagerrollen (6) hat und zwei Gleitflächen (8) sind-zur besseren linearen Stabilisation in den Führungsnuten(9 )-eingearbeitet. The cylindrical bearing element (4) is provided with an internal thread (24) which is intended for screwing to the piston rod and has a hole in the vertical direction for receiving the pin element (5) with the bearing rollers (6) and two sliding surfaces (8) are incorporated in the guide grooves (9) for better linear stabilization.
Die durch das Zwischenelement (Teile 4,5,6u.8) übertragene Linearkraft wird mittels der Rollenlager (6) des senkrecht zur Kolbenachse im Zwischenstiftelement gelagerten Stiftelementes (5) und der Hubkurve (11) des Rotationszylinders (10,12) in Radialbewegung umgesetzt.Die Rollen sind zur Minderung der Friktion und Verschleißes sphärisch (an den Abrollflächen)geformt und bewegen sich mit einem Spiel von minimal 0,2 mm in der Führung der Hubkurven (11). Die Hubkurvenelemente (10) sollten aus verschleißfestem Lagermaterial,wie CU SN oder Nietrierstahl,gefertigt sein, während die Rollenlager (5) in dargestellter Art und Qualität nur eine der Möglichkeiten ist.The linear force transmitted by the intermediate element (parts 4, 5, 6 and 8) is converted into radial movement by means of the roller bearings (6) of the pin element (5) mounted perpendicular to the piston axis in the intermediate pin element and the lifting curve (11) of the rotary cylinder (10, 12). The rollers are spherically shaped (on the rolling surfaces) to reduce friction and wear and move with a clearance of at least 0.2 mm in the guide of the lifting curves (11). The lifting curve elements (10) should be made of wear-resistant bearing material, such as CU SN or riveted steel, while the roller bearings (5) in the type and quality shown are only one of the possibilities.
Die fertigungsgleichen Hubkurvenelemente (10) sind achsial aber diametral zueinander versetzt (bei sinusförmiger Ausführung in vorgsehener Form der Hubkurve,2 Amplituden vorausgsetzt,= 90 ). Die Hubkurven-Zylinderelemente sind durch Vernieten oder Punktschweißen (bei Stahl) mit dem tragenden und rotierendem Zylindermantel (12) verbunden.The identically manufactured lifting curve elements (10) are axially but diametrically offset from each other (in the case of a sinusoidal design in the intended shape of the lifting curve, assuming 2 amplitudes, = 90). The lifting curve cylinder elements are connected to the supporting and rotating cylinder shell (12) by riveting or spot welding (in the case of steel).
Eine Montage-und Demontage-Öffnung für das Stiftelement (5) mit den dem besonderem Verschleiß ausgestzten Lagerrollen(6) ist vorzusehen.An assembly and disassembly opening for the pin element (5) with the bearing rollers (6) which are subject to particular wear must be provided.
Insgesamt entspricht die Darstellung der Neuerung einer Prototypenausführung.Eine dem Produkt und Potential entsprechende Serienausführung setzt praktische Erfahrungs= werte voraus.Overall, the presentation of the innovation corresponds to a prototype version. A series version that corresponds to the product and its potential requires practical experience.
Auf den folgenden Seiten ist die Neuerung als Beispiel konstruktiv -in Projektion und Perspektive-dargestellt und beschrieben:On the following pages, the innovation is presented and described as an example in a constructive manner - in projection and perspective:
Figur 1,Schnitt 1-1,Zusammenstellung-in der Längsachse geschnitten-mit allen Einzelheiten,einschl.Schrauben= verbindung mit Hubkolbenverbindung.Figure 1, section 1-1, assembly - cut along the longitudinal axis - with all details, including screw = connection with piston connection.
Figur 2,Schnitt 11-11,halbiertes Schnittbild mit Dar= stellung des Hubkurvenelementes mit Hubkurve.Figure 2, section 11-11, halved sectional view showing the lifting curve element with lifting curve.
Figur 3,Hukurvenelemente(iO) Hubkurven(11) Figur 4,Kolbenstange (3) mit Linearführungen(9)Figure 3, Stroke curve elements (iO) Stroke curves (11) Figure 4, Piston rod (3) with linear guides (9)
Figur 5,Stiftelement mit den Lagerrollen(&thgr; ) und Gleit = flächen(8)Figure 5, pin element with the bearing rollers (&thetas;) and sliding surfaces (8)
Figur 6,Stiftelement(4)mit Innengewinde(24 )Figure 6, pin element (4) with internal thread (24 )
Figur 7,Flansch(20) mit 4 Stück mit Stabilisationsnocken.Figure 7, flange (20) with 4 stabilizing cams.
Figur 8,Austauschbares Zahnradelement mit Rastnase wie Teil(30) Figur9 ■Figure 8, Replaceable gear element with locking lug like Part (30) Figure 9 ■
Figur 10, ßewegungseinheit mit 2 Radialantriebselementen und Hubkolbenelement (31)mit durchgehender Kolbenstange. Figur 11,mit parallel liegenden Radialantriebselementen(25) Hubtransferelement(27) und einem Hubkolbenantriebselement(27)Figure 10, movement unit with 2 radial drive elements and reciprocating piston element (31) with continuous piston rod. Figure 11, with parallel radial drive elements (25) stroke transfer element (27) and a reciprocating piston drive element (27)
Figur 12,Bewegungseinheit mit einem Radialantriebselement(25) einem Hubtransferelement(26)und zwei Stück Hubkolbenelementen (25) und resultierendem höherem Antriebsmoment. Wie in Phantomlinien angedeutet sind weitere modulare Montagemöglichkeiten gegeben.Figure 12, motion unit with a radial drive element (25) a stroke transfer element (26) and two reciprocating piston elements (25) and resulting higher drive torque. As indicated in phantom lines, further modular assembly options are available.
Claims (3)
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