DE9200462U1 - Step drive device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine lineare Schritt-Antriebsvorrichtung mit einem Schlitten, der durch einen Schrittantrieb mit einer vorgegebenen Geschwindigkeits-ZBeschleunigungs-Charakteristik zwischen zwei Endstellung in einem langgestreckten Gestell verschieblich angetrieben ist, wobei der Schrittantrieb eine parallel zum und mit Abstand vom Schlitten im Gestell angeordnete motorisch drehantreibbare Zylinderwalze mit in ihrer zylindrischen Umfangsfläche vorgesehene Antriebsnut aufweist, in welche ein mit dem Schlitten verbundener Mitnehmerbolzen eingreift.The invention relates to a linear step drive device with a carriage which is displaceably driven by a step drive with a predetermined speed-acceleration characteristic between two end positions in an elongated frame, wherein the step drive has a motor-driven cylinder roller arranged parallel to and at a distance from the carriage in the frame with a drive groove provided in its cylindrical peripheral surface, into which a driver pin connected to the carriage engages.
Derartige Schritt-Antriebsvorrichtungen dienen beispielsweise als Hubantriebe in der Serienfertigung, um auf Montagerahmen oder Paletten aufgelagert zugeführte Werkstücke von einer unteren abgesenkten Zuführposition in die obere angehobene Montage- oder Bearbeitungsposition zu überführen, wobei in Sonderfällen auch dazwischenliegende Hubpositionen exakt anfahrbar sein sollen, um dort beispielsweise zusätzliche Bauteile beizufügen oder vorbereitende Arbeitsgänge durchzuführen. Als Beispiel hierzu wird auf den im Rahmen der aus der DE-PS 31 50 476 bekannten Montageeinrichtung zum Zusammenbau von Fahrzeugkarosserien und -motoren verwendeten Hubtisch hingewiesen, bei welchem zwei beabstandete synchron gekoppelte Schritt-Antriebsvorrichtungen der hier in Frage stehenden Art als Hubantrieb für die den auf der unteren Ebene zugeführten Fahrzeugmotor aufnehmende und in die obere Montageposition innerhalb der auf diesem Niveau zugeführten Fahrzeugkarosserie anhebenden Tischplatte dienen. Auch als Antriebe für linear zwischen zwei Endlagen horizontal verschiebbare Schlitten sind derartige Schritt-Antriebsvorrichtungen bekannt (z.B. US-PS 3 818 770). Der Vorteil solcher Antriebe, bei denen die Hub- oder Transportbewegung des Schlittens von einer Antriebsnut in einer motorisch angetriebenen Zylinderwalze abgegriffen wird, liegt darin, daß die Beschleunigung des Schlittens vom Stillstand aus auf die maximale Hubgeschwindigkeit und die Abbremsung beim Anfahren der Endstellung - oder dazwischenliegender Stillstandspositionen - durch entsprechende Wahl der Steigung der Antriebsnut stoß- undSuch step drive devices serve, for example, as lifting drives in series production in order to transfer workpieces stored on assembly frames or pallets from a lower, lowered feed position to the upper, raised assembly or processing position, whereby in special cases intermediate lifting positions should also be able to be reached precisely in order to add additional components there, for example, or to carry out preparatory work. As an example of this, reference is made to the lifting table used in the assembly device known from DE-PS 31 50 476 for assembling vehicle bodies and engines, in which two spaced-apart, synchronously coupled step drive devices of the type in question serve as a lifting drive for the table top which receives the vehicle engine fed in at the lower level and raises it to the upper assembly position within the vehicle body fed in at this level. Such step drive devices are also known as drives for slides that can be moved horizontally between two end positions (e.g. US-PS 3 818 770). The advantage of such drives, in which the lifting or transport movement of the slide is taken from a drive groove in a motor-driven cylinder roller, is that the acceleration of the slide from a standstill to the maximum lifting speed and the braking when approaching the end position - or intermediate standstill positions - can be controlled shock- and vibration-free by selecting the appropriate pitch of the drive groove.
ruckfrei ausgestaltet werden kann, wobei die anzufahrenden Positionen sehr exakt eingehalten werden können. Allerdings ist der mit dem bekannten Schritt-Antriebsvorrichtungen verwirklichbare Hub beschränkt, weil die erforderlichen Zylinderwalzen aus herstellungstechnischen, konstruktiven und Kostengründen nur eine begrenzte Länge haben können.can be designed to be jerk-free, whereby the positions to be approached can be maintained very precisely. However, the stroke that can be achieved with the known step drive devices is limited because the required cylinder rollers can only have a limited length for manufacturing, construction and cost reasons.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schritt-Antriebsvorrichtung für Linear-Antriebe zu schaffen, welche unter Beibehaltung der Vorteile der bekannten Schritt-Antriebsvorrichtung erheblich größere Schlitten-Verfahrwege ermöglicht.In contrast, the invention is based on the object of creating a step drive device for linear drives, which, while retaining the advantages of the known step drive device, enables considerably larger slide travel paths.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Längsrichtung des Verschiebungswegs des Schlittens mit Abstand voneinander wenigstens zwei Zylinderwalzen drehfest gekoppelt drehbar im Gestell gelagert sind, in denen jeweils zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzte Antriebsnuten vorgesehen sind, daß der Schlitten zwei in Längsrichtung zueinander beabstandete, jeweils einer der beiden Antriebsnuten der Zylinderwalzen zugeordnete Mitnehmerbolzen aufweist, deren Abstand und Anordnung am Schlitten so gewählt ist, daß der in Verschiebungsrichtung vordere Mitnehmerbolzen gerade aus der zugeordneten ersten Antriebsnut austritt, wenn der in Verschiebungsrichtung rückwärtige zweite Mitnehmerbolzen in die zugeordnete zweite Antriebsnut eintritt, und daß der Abstand zwischen zwei im Gestell in Verschiebungsrichtung aufeinanderfolgenden Zylinderwalzen so gewählt ist, daß der in der Verschiebungsrichtung rückwärtige Mitnehmerbolzen gerade aus der zugehörigen zweiten Antriebsnut der einen Zylinderwalze austritt, wenn der vordere Mitnehmerbolzen in die zugeordnete erste Antriebsnut der in Schlitten-Verschiebungsrichtung nächstfolgenden Zylinderwalze eintritt. Die Anordnung zweier zueinander versetzte Antriebsnuten in den verwendeten Zylinderwalzen und die Zuordnung von aufeinanderfolgend wirksam werdenden Mitnehmerbolzen am vorderen und rückwärtigen Ende des Schlittens zu jeweils einer der Antriebsnuten er-Starting from a device of the type mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention in that in the longitudinal direction of the displacement path of the carriage at a distance from one another, at least two cylinder rollers are rotatably mounted in the frame in a rotationally fixed manner, coupled at a distance from one another, in each of which two drive grooves offset from one another in the circumferential direction are provided, that the carriage has two driving pins spaced apart from one another in the longitudinal direction, each associated with one of the two drive grooves of the cylinder rollers, the distance and arrangement of which on the carriage is selected such that the driving pin at the front in the displacement direction just emerges from the associated first drive groove when the second driving pin at the rear in the displacement direction enters the associated second drive groove, and that the distance between two cylinder rollers following one another in the frame in the displacement direction is selected such that the driving pin at the rear in the displacement direction just emerges from the associated second drive groove of one cylinder roller when the front driving pin enters the associated first drive groove of the in the carriage displacement direction the next cylinder roller. The arrangement of two drive grooves offset from one another in the cylinder rollers used and the assignment of successively effective driver bolts at the front and rear end of the carriage to one of the drive grooves each
laubt es - bezogen auf die Länge der jeweiligen Zylinderwalze - den doppelten Schlittenhub zu verwirklichen und durch die beabstandete Hintereinanderschaltung von drehfest gekoppelten Zylinderwalzen können praktisch unbegrenzte Hub- oder Schlitten-Transportwege verwirklicht werden, wobei die Möglichkeit der exakten Schlittenpositionierung in den Stillstandspositionen und der Wahl vorgegebener optimaler Geschwindigkeits-/Beschleunigungs-Charakteristik erhalten bleibt.allows - based on the length of the respective cylinder roller - to achieve double the carriage stroke and by connecting the rotationally coupled cylinder rollers in series at a distance from one another, practically unlimited stroke or carriage transport paths can be achieved, while the possibility of precise carriage positioning in the standstill positions and the selection of predetermined optimal speed/acceleration characteristics is retained.
Eine Bedingung ist dabei aber zu erfüllen. Die beiden Antriebsnuten der gleichen Zylinderwalze dürfen sich nicht schneiden. Um dies zu erreichen, sind die vom Abstand der Mitnehmerbolzen am Schlitten abhängige Länge der Zylinderwalzen und ihr Durchmesser zweckmäßig derart aufeinander abgestimmt, daß die den Mitnehmerzapfen jeweils zugeordnete Antriebsnut zumindest in den konstanter Schlittenantriebs-Geschwindigkeit zugeordneten Abschnitten in Umfangsrichtung der Zylinderwalze im wesentlichen um 180° versetzt angeordnet sind. Dann verbleibt in Umfangsrichtung zwischen den beiden Antriebsnuten hinreichend Platz, um bei einer der Antriebsnuten auch solche Nutverläufe abschnittsweise zu verwirklichen, bei denen eine Beschleunigungs- oder Abbrems- oder Stillstands-Charakteristik erzielt wird.However, one condition must be met. The two drive grooves of the same cylinder roller must not intersect. To achieve this, the length of the cylinder rollers, which depends on the distance between the drive pins on the carriage, and their diameter are appropriately matched to one another in such a way that the drive groove assigned to the drive pins is arranged offset by essentially 180° in the circumferential direction of the cylinder roller, at least in the sections assigned to the constant carriage drive speed. There is then sufficient space in the circumferential direction between the two drive grooves to enable one of the drive grooves to also have groove profiles in sections that achieve acceleration, braking or standstill characteristics.
Die Zylinderwalzen weisen vorzugsweise an ihren vorderen und rückwärtigen Stirnflächen jeweils einen Lagerzapfen auf, die drehbar im Gestell gelagert sind, wobei die einander zugewandten Lagerzapfen aufeinanderfolgender Zylinderwalzen dann durch jeweils eine Welle drehfest gekoppelt werden können. Die - gegenüber dem Stand der Technik ohnehin verkürzten Zylinderwalzen werden also jeweils gesondert an beiden Enden drehbar gelagert, wodurch die Gefahr von Durchbiegungen im Vergleich zu längeren Zylinderwalzen wesentlich vermindert wird. Die Zylinderwalzen können mit geringerem Durchmesser und somit auch leichter bemessen werden, was wieder vorteilhaft bezüglich ihrer Massenträgheit ist. D.h. ein einem Stillstand zugeordneter, d.h. in Umfangsrichtung verlaufender Abschnitt einer Antriebsnut kann deshalb kürzer gehalten wer-The cylinder rollers preferably have a bearing journal on their front and rear end faces, which are rotatably mounted in the frame, whereby the bearing journals of successive cylinder rollers facing each other can then be coupled in a rotationally fixed manner by a shaft. The cylinder rollers - which are already shorter than in the prior art - are therefore each rotatably mounted separately at both ends, which significantly reduces the risk of deflection compared to longer cylinder rollers. The cylinder rollers can be designed with a smaller diameter and thus also lighter, which is again advantageous in terms of their mass inertia. This means that a section of a drive groove that is assigned to a standstill, i.e. that runs in the circumferential direction, can therefore be kept shorter.
den, weil die Abbremsung des Antriebs aufgrund der geringeren Massenträgheit der Zylinderwalzen auf einer entsprechend geringeren Länge des radial verlaufenden Nutabschnitts verwirklichbar ist.because the braking of the drive can be achieved over a correspondingly shorter length of the radially extending groove section due to the lower mass inertia of the cylinder rollers.
Der Antriebsmotor kann dann am freien Lagerzapfen der in Schlitten-Verschiebungsrichtung ersten oder letzten Zylinderwalze angekoppelt sein.The drive motor can then be coupled to the free bearing journal of the first or last cylinder roller in the carriage displacement direction.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is explained in more detail in the following description of an embodiment in conjunction with the drawing, which shows:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer mit einer in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Schritt-Anriebsvorrichtung ausgerüsteten Hub-Säule; Fig. 1 is a front view of a lifting column equipped with a step drive device designed in the manner according to the invention;
Fig. 2 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1; undFig. 2 is a sectional view taken in the direction of arrows 2-2 in Fig. 1; and
Fig. 3 eine Ansicht der Hub-Säule, gesehen in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 2.Fig. 3 is a view of the lifting column, seen in the direction of arrows 3-3 in Fig. 2.
Die in den Zeichnungsfiguren gezeigte, in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Hub-Säule weist einen im wesentlichen von einem senkrecht auf einer Bodenplatte 12 angeordneten H-Profilträger 14 gebildetes und zweckmäßig durch eine Blechverkleidung an drei Seiten geschlossenes langgestrecktes Gestell auf. Auf den - in Fig. 2 rechten - freien Enden von zwei nach der gleichen Richtung vom Steg vortretenden Schenkeln des Profilträgers 14 sind Führungsschienen 18 für einen - in Fig. 1 in der unteren und in Fig. 2 sowohl in der unteren als auch in der oberen Endstellung dargestellten - Hubschlitten 20 gehaltert, der mittels - nicht gezeigter - Gleit- oder Rollenführungen auf den Führungsschienen 18 in senkrechter Richtung verschieblich geführt ist. In den vom Steg und den die Führungsschienen 18 tragenden Schenkeln des Profilträgers 14 ge-The lifting column shown in the drawings, designated in its entirety by 10, has an elongated frame formed essentially by an H-profile support 14 arranged vertically on a base plate 12 and conveniently closed on three sides by a sheet metal covering. On the free ends - on the right in Fig. 2 - of two legs of the profile support 14 protruding in the same direction from the web, guide rails 18 are held for a lifting carriage 20 - shown in Fig. 1 in the lower and in Fig. 2 in both the lower and upper end position - which is guided in a vertical direction on the guide rails 18 by means of sliding or roller guides (not shown). In the legs of the profile support 14 supported by the web and the guide rails 18,
bildeten langgestreckten Zwischenraum 22 der Hub-Säule 10 sind mit Abstand voneinander zwei Zylinderwalzen 24 in Lagerböcken 26 drehbar gelagert, welche auf der Stegfläche des Profilträgers 14 befestigt sind. Die Zylinderwalzen 24 sind durch eine Welle 28 drehfest miteinander gekoppelt, wobei die in den Zeichnungsfiguren 1 und 2 untere Zylinderwalze 24 über eine weitere Welle 30 mit dem Abtrieb eines Untersetzungsgetriebes 32 gekoppelt ist, welches eingangsseitig den - von einem Elektro- oder einem Hydraulikmotor gebildeten - Antriebsmotor 34 trägt. In der zylindrischen Umfangsflache der Zylinderwalze 24 sind jeweils zwei Antriebsnuten 25a, 25b eingefräst, die sich spiralähnlich über die Länge der Zylinderwalzen 24 erstrecken, wobei die beiden Antriebsnuten 25a, 25b jeder Zylinderwalze in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, so daß sie sich nicht schneiden. Von der dem Zwischenraum 22 zugewandten Unterseite des Hubschlittens 20 treten am vorderen und rückwärtigen Ende je ein Mitnehmberbolzen 36, 38 vor, wobei einer der Mitnehmerbolzen 36, 38 jeweils in eine der zugeordneten Antriebsnuten 25a, 25b eingreift.In the elongated intermediate space 22 of the lifting column 10, two cylinder rollers 24 are mounted at a distance from one another in bearing blocks 26, which are fastened to the web surface of the profile support 14. The cylinder rollers 24 are coupled to one another in a rotationally fixed manner by a shaft 28, whereby the lower cylinder roller 24 in drawing figures 1 and 2 is coupled via a further shaft 30 to the output of a reduction gear 32, which carries the drive motor 34 - formed by an electric or hydraulic motor - on the input side. Two drive grooves 25a, 25b are milled into the cylindrical circumferential surface of the cylinder roller 24, which extend in a spiral-like manner over the length of the cylinder rollers 24, whereby the two drive grooves 25a, 25b of each cylinder roller are offset from one another in the circumferential direction so that they do not intersect. From the underside of the lifting carriage 20 facing the intermediate space 22, a driving pin 36, 38 protrudes at the front and rear ends, with one of the driving pins 36, 38 engaging in one of the associated drive grooves 25a, 25b.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist nun klar, daß ein Antrieb des Hubschlittens 20 von der - in Fig. 1 und 2 gezeigten - unteren Hubstellung in die - nur in Fig. 2 zusätzlich dargestellte - obere Hubstellung ohne Unterbrechung der auf den Hubschlitten einwirkenden Antriebskraft erfordert, daß der Abstand a der beiden Mitnehmerbolzen 36, 38 voneinander gleich der Länge der Zylinderwalzen bezogen auf den Abstand zwischen der Austritts- und Eintrittsposition der Mitnehmerbolzen aus bzw. in die zugehörige Antriebsnut ist, und daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zylinderwalzen 24 wiederum gleich dem Abstand a sein muß. Daraus folgt weiter, daß sich mit zwei Zylinderwalzen 24 der wirksamen Länge a ein Hub von 4.a erzielen läßt. Bei Verwendung von drei hintereinandergeschalteten Zylinderwalzen 24 kann dann ein Hub 6.a verwirklicht werden usw. D.h. die Länge, der Durchmesser und das Gewicht der einzelnen Zylinderwalzen 24 läßt sich gering halten, wodurch es sinnvoll werden kann, auch solche Hübe, die an sich noch mit der bekannten Vorrichtung mit ei-From the above description it is now clear that driving the lifting carriage 20 from the lower lifting position - shown in Fig. 1 and 2 - to the upper lifting position - only additionally shown in Fig. 2 - without interrupting the drive force acting on the lifting carriage requires that the distance a between the two driving pins 36, 38 from each other is equal to the length of the cylinder rollers in relation to the distance between the exit and entry position of the driving pins from or into the associated drive groove, and that the distance between two consecutive cylinder rollers 24 must in turn be equal to the distance a. It further follows from this that a stroke of 4.a can be achieved with two cylinder rollers 24 of the effective length a. When using three cylinder rollers 24 connected in series, a stroke 6.a can be achieved, etc. This means that the length, diameter and weight of the individual cylinder rollers 24 can be kept low, which makes it sensible to also implement strokes that are still possible with the known device with a
ner Zylinderwalze beherrschbar wären, in der erfindungsgemäßen Weise mit zwei -(oder mehr) Zylinderwalzen zu verwirklichen, da die Kosten für die Herstellung und Bearbeitung sowie zusätzliche Lagerung und Kopplung durch Wellen zweier kürzerer und leichterer Zylinderwalzen günstiger liegen können als die für eine längere und massivere Zylinderwalze.one cylinder roller, can be implemented in the manner according to the invention with two (or more) cylinder rollers, since the costs for the manufacture and processing as well as additional storage and coupling by shafts of two shorter and lighter cylinder rollers can be cheaper than those for a longer and more massive cylinder roller.
Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel sind am oberen Ende des Hubschlittens 20 - in an sich bekannter Weise - über Rollen 40, 42 geführtes Zugorgan 44 in Form von Ketten oder Seilen angeschlossen, welche an ihren anderen Enden ein Ausgleichsgewicht 46 tragen, dessen Gewicht zweckmäßig so gewählt ist, daß es das Gewicht des Hubschittens 20 und ein Teil des Gewichts der anzuhebenden Werkstücke ausgleich. In the embodiment shown in the drawing, traction elements 44 in the form of chains or ropes guided over rollers 40, 42 are connected to the upper end of the lifting carriage 20 - in a manner known per se - which carry a balancing weight 46 at their other ends, the weight of which is expediently selected so that it balances the weight of the lifting carriage 20 and part of the weight of the workpieces to be lifted.
Die erfindungsgemäße Schritt-Antriebsvorrichtung ist vorstehend in Anwendung als Antrieb des Hubschlittens einer Hub-Säule erläutert, bei welcher der Hubschlitten senkrecht verfahren wird. Es ist jedoch klar, daß im Rahmen der Erfindung auch Anwendungen verwirklichbar sind, bei welchen der Schlitten horizontal - oder geneigt - verfahren wird.The step drive device according to the invention is explained above in its application as a drive for the lifting carriage of a lifting column, in which the lifting carriage is moved vertically. However, it is clear that within the scope of the invention, applications can also be implemented in which the carriage is moved horizontally or at an angle.
Claims (4)
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| DE9200462U DE9200462U1 (en) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Step drive device |
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| DE9200462U DE9200462U1 (en) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Step drive device |
Publications (1)
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| DE9200462U1 true DE9200462U1 (en) | 1992-03-05 |
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Family Applications (1)
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