EP3325222A1 - Hochgeschwindigkeitsportalsystem mit linearantrieb - Google Patents

Hochgeschwindigkeitsportalsystem mit linearantrieb

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Publication number
EP3325222A1
EP3325222A1 EP16726300.3A EP16726300A EP3325222A1 EP 3325222 A1 EP3325222 A1 EP 3325222A1 EP 16726300 A EP16726300 A EP 16726300A EP 3325222 A1 EP3325222 A1 EP 3325222A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cross carriage
carriage
movement
plates
construction plates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16726300.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg MATTHEUS
Thomas Kollmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fibro Laepple Technology GmbH
Original Assignee
Fibro Laepple Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fibro Laepple Technology GmbH filed Critical Fibro Laepple Technology GmbH
Publication of EP3325222A1 publication Critical patent/EP3325222A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B25J9/0012—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases making use of synthetic construction materials, e.g. plastics, composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023—Cartesian coordinate type
    • B25J9/026—Gantry-type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/14—Arm movement, spatial
    • Y10S901/16—Cartesian, three degrees of freedom

Definitions

  • the invention relates to a cross carriage for a portal system for moving workpieces, loads and the like at high speed, as well as a corresponding gantry system, which is equipped with a cross carriage.
  • Two-axis gantry systems with cross carriage are already known in the prior art. Such gantry systems serve to guide and drive a cross carriage equipped with a Z-axis.
  • the known in the art drives operates either electrically or pneumatically.
  • the cross carriages are between end stops along z.
  • Known cross carriage consist of reasons of intrinsic and dimensional stability typically from a stable and therefore heavy metal construction and therefore have high inertial masses, which can bring disadvantages in operation.
  • portal systems are everywhere, where movements must be performed relatively quickly and accurately, such as handling equipment, machine feeders, assembly equipment, magazine loads, palletizers, stacker cranes, gantry loaders, modular robots and positioning systems with special task.
  • the well-known large-scale portal systems (ie systems with dimensions of a few meters and more) can be z. B. no speeds of about 10 m / s with a high acceleration of about 20 m / s 2 (preferably from
  • the invention is therefore based on the object to overcome the aforementioned disadvantages and an improved portal system and an improved To provide cross carriage, which can be moved at high speed and high acceleration.
  • a first basic idea of the invention consists in the constructive implementation of a lightweight construction of a cross carriage.
  • a cross carriage for a gantry system for moving workpieces, loads and the like from a plurality of arranged in adjacent parallel planes construction plates is formed, see between at least two of the adjacent construction plates longitudinal and / or transverse hollow profiles are arranged and preferably more or all Construction plates and / or hollow profiles are formed predominantly of a plastic material, preferably a CFRP material.
  • the construction plates are preferably almost completely to completely made of a plastic material, preferably a fiber-reinforced plastic material such. B. CFK trained. Less preferred, but also conceivable is an embodiment only partially made of plastic.
  • a plastic material preferably a fiber-reinforced plastic material such. B. CFK trained.
  • Plastic material and its additives or fillers are determined. Particularly advantageous is therefore a structural design in which at least partially or preferably completely can be dispensed with heavy metal structures and metallic components and fasteners.
  • two or more of the arranged in parallel planes construction plates are connected to each other mechanically using a plurality of spacers at a defined distance.
  • a plastic material such as a fiber reinforced plastic material can be formed.
  • metal sleeves can be provided or a mixed assembly can be attached.
  • the spacers or bushes for fixing the position of the construction plates in the parallel planes are formed with plate holding means.
  • the construction plates are arranged in three parallel planes. Each front and back plane is spanned by an outer structural panel, while a third (middle) plane is spanned by an intermediate structural panel.
  • Each construction plate may also be formed of two plate parts divided in the middle or of a plurality of surface-spanning plate elements.
  • profiles are embedded.
  • the profiles are introduced in the areas of force introduction points.
  • one or more in each case in the direction of movement of the cross carriage protruding front impact absorbers are arranged to protect in particular the cross carriage in collision with other components from major damage.
  • a safety shock absorber is arranged at the end of the gantry system to ensure that the damage in the event of a collision at the respective tail of the horizontal X-axis of the gantry system is mitigated.
  • the cross carriage according to the invention also has a up-and-down (vertical) Z-axis driven by a linear motor, impact absorbers are also frontally top and bottom on the o.
  • G. Plate stack of construction plates, thus arranged along horizontally extending end faces of the construction plates.
  • the cross carriage further comprises a vertically oriented, substantially over the height of the cross carriage mounted adapter plate for mounting a linear drive (or a primary part of a linear drive) in the direction of a preferably vertical axis of movement Z of the portal system.
  • the adapter plate is preferably made of a good heat-conducting material, preferred example of aluminum or a light metal alloy formed.
  • the cross carriage has a horizontally mounted substantially over the length of the cross carriage further adapter plate for mounting a further linear drive (or a primary part of a linear drive) in the direction of a preferably horizontal axis of movement X of the portal system. Accordingly, the cooperating with the primary parts of the linear drive secondary parts of the linear drives along the X or Z axis are arranged.
  • the cross carriage can be designed such that one or more air supply channels are provided for cooling linear drives mounted on the cross carriage or parts thereof, which each have at least one air inlet opening at one end of the channel oriented in or against the horizontal direction of the cross carriage. are and whose other open channel end is directed to a position on the cross carriage, which is designed as intended for mounting a Linearantriebtei- les. It is further preferred if a respective upper and lower cooling channel is mounted corresponding to each direction of movement.
  • a gantry system with a cross carriage as described above comprising a stand system comprising at least one stand on which a longitudinal guide profile is fastened, which forms a horizontal movement axis X, along which the cross carriage can be moved back and forth.
  • the gantry system is designed to move the cross carriage with at least one linear drive.
  • a plurality of guide carriages are provided on the cross carriage, on which an arm movable up and down in the vertical direction of movement Z is mounted.
  • FIG. 1 shows a perspective side view of an embodiment of a gantry system
  • FIG. 3 shows a perspective view of a part of a cross carriage
  • FIG. 5 shows a perspective partial view of FIG. 3, shown in "transparency representation"
  • Fig. 6 is another "partially transparent" perspective view of a part of a cross carriage
  • FIG. 1 shows an exemplary side view of an exemplary embodiment of a portal system 50 according to the invention and FIG. 2 shows a representation along the section axis AA from FIG.
  • the portal system 50 in the present embodiment has an extent in the x-direction of about 12 m.
  • the portal system 50 comprises a stand system 51 consisting of three stands 51.1.
  • a hollow profile 52 extends along the stator 51.1 in the x-direction.
  • a guide profile 53 which is shown in detail in FIG. 2 in its geometrical configuration (in a mirrored view), is again arranged on the hollow profile 52.
  • connection 53.2 for the stand 51.1 is formed on a vertically extending profile wall of the guide profile 53. Furthermore, paragraphs 53.3 (respectively above and below) are provided at the connection 53.2 of the guide profile 53. On the top and bottom of the guide profile are Ausfrä- 53.1 for the leadership of the later to be described cross carriage 1. On the, the connection 53.2 opposite end face of the guide profile 53 is a cutout 53.4 for the secondary part of the linear motor 43, the is mounted along the x-axis of the portal system 50.
  • the crosscarriage 1 has an arm 54 which can be moved up and down in the z direction of the portal system 50, on whose end-side lower end 55.1 an exemplary tool 55 is shown.
  • the arm 54 can be aligned over a vertically aligned
  • the cross carriage 1 has an upper and lower roller block 2.1 and 2.2, on which the rollers 2.3 of the cross carriage 1 are attached.
  • the cross carriage 1 can be driven by a first linear motor 43 from a respective first end stop can be moved back and forth along the x-axis to an opposite end stop of the portal system 50, while at the same time the arm 54 can be moved up and down by a second linear drive.
  • security shock absorbers 56 are located on the portal system 50 at the stops.
  • the primary plates 43. 1 and the secondary plates 43. 2 of the linear motor 43 are also indicated by way of example.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a part of a cross carriage 1.
  • the cross carriage 1 is constructed as a plate stack of arranged in three adjacent parallel planes construction plates 10, 11, 12th
  • the construction plates 10, 1 1, 12 form on the outer circumference of the cross carriage 1 each end side edges 10.1, 1.1, 12.1, which are partially closed with a side wall 4.
  • the front outer structural plate 10 shown in Fig. 3 is formed of two plate parts 10.2. Between the two plate parts 10.2 of the construction plate 0 is a partially open area with a view of the middle construction plate 1 1.
  • the recess 10.3 shown serves to receive a secondary part 43.1 of a linear motor 43 for driving in the X direction.
  • support blocks 10.4 are respectively attached to the edge of the cross carriage 1 at the edge.
  • FIG. 3 front side in and opposite to the x direction along the front side edges 10. 1, 11. 1, 12. 1 of the construction plates 10, 11, 12 are a side wall plate 4, in which a multiplicity of openings 4 are provided by cross carriage components.
  • FIGS. 3 to 7 show various types of sleeves 32, 33, 34 which were used according to the invention in order to realize the selected plate stack construction on the one hand and to attach add-on parts to the cross carriage on the other hand.
  • the parallel planes are accomplished using the plurality of spacers.
  • On the spacers 32, 33 are plate holding means 32.1 as shown schematically in Fig. 8, is provided.
  • the spacers 32, 33 or bushes are used to fix the position of the construction plates 10, 11, 12 in the parallel planes by means of Plattenhalte- medium 32.1, which are designed here as grooves and paragraphs or support and collar, as also shown in FIG 8 is schematically recognizable by showing the edge lines.
  • dowel sleeves 34 are provided for attachment of attachments on the cross carriage 1.
  • the rear construction panel 12 in FIG. 1 also has, in the present exemplary embodiment, a recess which is comparable to the recess 10.3, but in the vertical direction. This is mounted approximately in the middle between the illustrated air supply channels 14.1. This recess also serves to receive a primary part 43.1 of a linear drive 43 together with an adapter plate 40 provided for passive cooling.
  • an active cooling with a cooling device 14th in addition to the passive cooling by the adapter plates 40, an active cooling with a cooling device 14th
  • the cooling device 14 is formed in the present embodiment by air supply channels 14.1, 14.2, which are arranged on opposite outer sides of the cross carriage 1 and the respective arranged there direct drive 43 are assigned.
  • air supply channels 14.1, 14.2 For each channel 14.1 and 14.2 an air inlet opening 14.3 is provided.
  • the air inlet opening 14.3 is provided by an air pipe 14.5.
  • two air supply ducts 14.1 and 14.2 are each connected to a common air duct 14.5, wherein the air duct has a respective left-side and right-side air inlet opening 14.3 and thus acts as a Y distributor, so to speak.
  • Via each air inlet opening 14.3, an air flow is directed to the open channel end 14.4 respectively via the associated air supply channel 14.1 or 14.2.
  • the open channel end 14.4 is aligned at a position on the cross carriage 1 in the direction of the linear drive 43 provided there.
  • an air stub 14.5 with associated air supply channels 14.1 or 14.2 is provided for each of the two directions of movement of the cross carriage (X direction and Z direction) in each case and in the opposite direction, so that depending on the direction of movement in each case an air flow is passed through the air inlet openings 14.3 to the linear drives 43 and the linear drives are cooled accordingly.
  • FIG. 6 shows another schematic view in the form of a likewise partially open perspective view of a part of the cross carriage 1.
  • the impact cushions 3 protrude from the front side edges 10.1, 11.1, 12.1 of the construction plates respectively in the x or z movement direction from the end faces of the cross carriage 1.
  • the impact absorbers 13 are formed by a plurality of mutually superimposed damper plates 13.1, wherein in the present embodiment, an additional damper material 13.2 is further inserted between the damper plates 13.1 13.2 is preferably an energy absorbing damper material.
  • a plastically deformable material can be introduced between the damper plates 13.1.
  • Fig. 7 is a rear also partially open view of the representation of the cross carriage 1 of FIG. 6 is shown. Between two retaining plates 44 sockets 45 are mounted with rollers 46.
  • an exemplary mounting bushing 32 is shown.
  • a tensile force is introduced into the cross carriage 1 on the bottom.
  • the force is transmitted to the surrounding plastic bushing 32.2 and creates a closed power flow.
  • the plastic bush 32.2 has a lower stop 32.1, against which the lower construction plate 12 can be supported.
  • the middle construction plate 1 1 engages in groove-shaped recesses 32.1 of the surrounding plastic bushing 32.2.
  • the plastic bush 32.2 can be advantageously designed as a bushing with anti-rotation means 32.3.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kreuzlaufwagen (1) für ein Portalsystem (50) sowie ein Protalsystem zum Bewegen von Werkstücken, Lasten und dergleichen, ausgebildet aus mehreren in benachbarten Parallelebenen angeordnete Konstruktionsplatten (10, 11, 12), wobei zwischen wenigstens zwei der Konstruktionsplatten (10, 11, 12) längs und/oder querverlaufende Hohlprofile (30, 31) angeordnet sind und wobei mehrere oder alle Konstruktionsplatten (10, 11, 12) und/oder Hohlprofile (30, 31) überwiegend aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem CFK-Material ausgebildet sind.

Description

Hochgeschwindigkeitsportalsystem mit Linearantrieb
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Kreuzlaufwagen für ein Portalsystem zum Bewegen von Werkstücken, Lasten und dergleichen mit hoher Geschwindigkeit, sowie ein entsprechendes Portalsystem, welches mit einem Kreuzlaufwagen ausgestattet ist. Im Stand der Technik sind bereits Zwei-Achsen-Portalsysteme mit Kreuzlaufwagen bekannt. Solche Portalsysteme dienen zum Führen und Antreiben eines Kreuzlaufwagens, der mit einer Z-Achse ausgestattet ist. Die im Stand der Technik bekannten Antriebe funktioniert wahlweise elektrisch oder pneumatisch. Typischerweise werden die Kreuzlaufwägen zwischen Endanschlägen entlang z. B. einer Zahnstange in einer Bewegungsrichtung hin- und her beweglich gelagert. Bekannte Kreuzlaufwagen bestehen aus Gründen der Eigen- und Formstabilität typischerweise aus einer stabilen und daher schweren Metallkonstruktion und weisen demzufolge hohe Trägheitsmassen auf, was im Betrieb Nachteile mit sich bringen kann.
Einsatzmöglichkeiten solcher Portalsysteme gibt es überall dort, wo Bewegungen verhältnismäßig schnell und präzise ausgeführt werden müssen, wie zum Beispiel bei Handlingsgeräten, Maschinenbeschickungsvorrichtungen, Montageanlagen, Magazinbeschickungen, Palettierautomaten, Regalbediengeräten, Portalladern, modularen Robotern sowie Positioniersystemen mit spezieller Aufgabenstellung.
Bei zunehmender Größe der Portalsysteme und insbesondere bei Systemen mit hohen zurückzulegenden Distanzen (von z. B. 10 Meter und mehr) und zum Bewegen von hohen Massen treten eine Vielzahl von technischen Problemen auf. Hohe Massen der beweglichen Teile können mit den im Stand der Technik bekannten schweren Konstruktionsiösungen nicht mit ausreichend hoher Geschwindigkeit, insbesondere aus dem Stand weg beschleunigt und mit der entsprechenden Genauigkeit bewegt und wieder gestoppt werden.
Wünschenswert ist es, auch bei großen Portalsystemen, wie Hallenportalsys- temen in Fertigungshallen, die Geschwindigkeiten zum Verfahren von Werkzeugen zu erhöhen.
Die bekannten großformatigen Portalsysteme (d. h. Systeme mit Abmessungen von einigen Metern und mehr) lassen z. B. keine Geschwindigkeiten von etwa 10 m/s mit einer hohen Beschleunigung von über 20 m/s2 (bevorzugt von
26m/s2) zu. Ein weiterer begrenzender Faktor stellen bekannte Antriebssysteme solcher Portalsysteme dar.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und ein verbessertes Portalsystem sowie einen verbesserten Kreuzlaufwagen bereitzustellen, welcher mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung bewegt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Kreuzlaufwagen mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Portalsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 1 gelöst. Ein erster Grundgedanke der Erfindung besteht in der konstruktiven Umsetzung einer Leichtbauplattenkonstruktion eines Kreuzlaufwagens. Erfindungsgemäß wird hierzu vorgesehen einen Kreuzlaufwagen für ein Portalsystem zum Bewegen von Werkstücken, Lasten und dergleichen aus mehreren, in benachbarten Parallelebenen angeordneten Konstruktionsplatten auszubilden, wobei zwi- sehen wenigstens zwei der benachbarten Konstruktionsplatten längs und/oder querverlaufende Hohlprofile angeordnet sind und wobei vorzugsweise mehrere oder alle Konstruktionsplatten und/oder Hohlprofile überwiegend aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem CFK-Material ausgebildet sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Konstrukti- onsplatten vorzugsweise nahezu vollständig bis vollständig aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem faserverstärkten Kunststoffmaterial wie z. B. CFK ausgebildet. Weniger bevorzugt, aber auch denkbar ist eine Ausgestaltung nur teilweise aus Kunststoff. Hierbei ist unter„vollständig" bis„nahezu vollständig" zu verstehen, dass die konstruktiven Eigenschaften, wie Form, Festigkeit, Verformbarkeit und Eigenstabilität überwiegend bis vollständig durch das
Kunststoffmaterial und dessen Additive oder Füllstoffe bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist daher eine konstruktive Ausgestaltung, bei der zumindest teilweise oder bevorzugt vollständig auf schwere Metallkonstruktionen und metallische Bauteile und Verbindungselemente verzichtet werden kann. Andererseits ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen elektrischen Linearantrieb sowohl für die horizontale Bewegung (X-Achse) als auch die vertikale Bewegung (Z-Achse) vorzusehen, wobei die Primärplatten des Linearantriebes in zueinander orthogonaler Orientierung jeweils an gegenüberliegenden Außenseiten des Kreuzlaufwagens bzw. auf oder zwischen den außenliegenden Konstruktionsplatten vorgesehen werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung, können auch durch den Linearantrieb auftretende Querkräfte (aufgrund der Anziehungskräfte) nahezu vollständig abgefangen werden, so dass eine Durchbiegung des Kreuzlaufwagens oder der im Konstruktionspaket beteiligten Konstruktionsplatten praktisch ausgeschlossen ist. Selbst bei großformatigen Abmessungen (wie z. B. in etwa 1 m Plattenlänge und/oder Plattenbreite) lassen sich Durchbiegungen des Kreuzlaufwagens in Querrichtung von kleiner 0,05 mm erzielen.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwei oder mehrere der in Parallelebenen angeordneten Konstruktionsplatten unter Verwendung einer Vielzahl von Distanzhülsen miteinander mechanisch in einem definierten Abstand verbunden sind. Bevorzugt werden hierzu ein oder mehrteilige Distanzhülsen und/ oder Buchsen verwendet, wobei weiter bevorzugt, ein oder alle Verbindungsteile der Hülsen und Buchsen aus einem Kunst- stoffmaterial, wie z. B. einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet werden. Alternativ können auch Metallhülsen vorgesehen werden oder eine Mischbestückung angebracht werden.
Mit Vorteil ist hierzu vorgesehen, dass die Distanzhülsen oder Buchsen zum Fixieren der Lage der Konstruktionsplatten in den Parallelebenen mit Platten- haltemitteln ausgebildet sind. Hierzu können die Distanzhülsen und/oder Buchsen z. B. mit Nuten, Absätzen, Auflager oder Kragen als Anschlag und Lagerauflage ausgestattet werden.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn mindestens zwei der jeweils in Parallelebenen angeordneten Konstruktionsplatten eine in etwa gleiche Länge L in Richtung einer ersten vorzugsweise horizontalen Bewegungsachse X des Portalsystems und weiter vorzugsweise eine in etwa gleiche Höhe H in Richtung einer zweiten vertikalen Bewegungsachse Z des Portalsystems aufweisen bzw. eine entsprechende Hüllkontur eines Quaders mit gleicher Kantenlänge in X- und Z- Richtung aufspannen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Konstruktionsplatten in drei Parallelebenen angeordnet. Eine jeweils vordere und hintere Ebene wird von einer äußeren Konstruktionsplatte aufgespannt, während eine dritte (mittlere) Ebene von einer dazwischen liegenden Konstruktionsplatte aufgespannt wird. Jede Konstruktionsplatte kann auch aus zwei in der Mitte geteilten Plattenteilen oder aus mehreren, eine Fläche aufspannende Teilplattenelementen gebildet werden.
Zwischen je zwei in benachbarten Parallelebenen angeordneten Konstruktions- platten sind Profile, vorzugweise Hohlprofile eingebettet. Vorzugsweise werden die Profile in den Bereichen von Krafteinleitungspunkten eingebracht.
Es ist weiter mit Vorteil vorgesehen, dass ein oder mehrere jeweils in Bewegungsrichtung des Kreuzlaufwagens stirnseitig hervorstehende Aufpralldämpfer angeordnet werden, die insbesondere den Kreuzlaufwagen bei Kollision mit anderen Bauteilen vor größeren Beschädigungen schützen sollen. Ergänzend ist jeweils am Ende des Portalsystems ein Sicherheitsstoßdämpfer angeordnet, um sicherzustellen, dass der Schaden bei einer Kollision am jeweiligen Bahnende der horizontal verlaufenden X-Achse des Portalsystems abgemildert wird. Da der erfindungsgemäße Kreuzlaufwagen auch eine über einen Linear- motor angetriebene auf- und ab bewegliche (vertikale) Z-Achse aufweist, sind somit auch Aufpralldämpfer stirnseitig oben und unten am o. g. Plattenstapel der Konstruktionsplatten, somit entlang von horizontal verlaufender Stirnseiten der Konstruktionsplatten angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kreuzlaufwagen ferner eine vertikal orientierte, im Wesentlichen über die Höhe des Kreuzlaufwagens angebrachte Adapterplatte zur Montage eines Linearantriebes (bzw. eines Primärteiles eines Linearantriebes) in Richtung einer vorzugsweise vertikalen Bewegungsachse Z des Portalsystems aufweist. Die Adapterplatte ist bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Material, Vorzugs- weise aus Aluminium oder einer Leichtmetalllegierung gebildet.
Darüber hinaus kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass der Kreuzlaufwagen eine horizontal im Wesentlichen über die Länge des Kreuzlaufwagens angebrachte weitere Adapterplatte zur Montage eines weiteren Linearantriebes (bzw. eines Primärteiles eines Linearantriebes) in Richtung einer vorzugsweise horizontalen Bewegungsachse X des Portalsystems aufweist. Entsprechend sind die mit den Primärteilen des Linearantriebes zusammenwirkenden Sekundärteile der Linearantriebe entlang der X- bzw. Z-Achse angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft, neben der zuvor ge- nannten passiven Kühlung des Linearmotors, die aktive Kühlung mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung des Linearmotors. Hierzu kann der Kreuzlaufwagen so ausgebildet sein, dass ein oder mehrere Luftzufuhrkanäle zum Kühlen von am Kreuzlaufwagen montierten Linearantrieben oder Teilen davon vorgesehen sind, die jeweils an einem Kanalende wenigstens eine Lufteintrittsöff- nung besitzen, die in oder entgegen der Horizontalrichtung des Kreuzlaufwagens orientiert ist bzw. sind und deren anderes offenes Kanalende zu einer Position am Kreuzlaufwagen gerichtet ist, die zur Montage eines Linearantriebtei- les bestimmungsgemäß ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn ein jeweils oberer und unterer Kühlkanal entsprechend jeder Bewegungsrichtung an- gebracht ist.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Portalsystem mit einem wie zuvor beschriebenen Kreuzlaufwagen vorgesehen, umfassend ein Ständersystem aus wenigstens einem Ständer, an dem ein Längsführungsprofil befestigt ist, welches eine horizontale Bewegungsachse X, entlang derer der Kreuzlaufwagen hin- und her bewegbar ist, ausbildet.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Portalsystem zur Bewegung des Kreuzlaufwagens mit wenigstens einem Linearantrieb ausgebildet ist. Weiter ist mit Vorteil vorgesehen, wenn am Kreuzlaufwagen die Laufrollen über CFK-Buchsen oder Kunststoffbuchsen an seitlich auskragenden
Buchsenplatten angebracht sind.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass am Kreuzlaufwagen mehrere Führungswagen vorgesehen sind, an denen ein in vertikaler Bewegungsrichtung Z auf und ab bewegbarer Arm gelagert ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
Fig.1 eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Portalsystems;
Fig.2 eine Schnittansicht durch das Portalsystem der Figur 1 entlang der
Achse A - A,
Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Kreuzlaufwagens;
Fig.4 eine Ansicht von der Seite und von Oben auf den dargestellten
Teil des Kreuzlaufwagens aus Figur 3,
Fig.5 eine in„Transparenzdarstellung" gezeigte perspektivische Teilansicht der Figur 3,
Fig.6 eine weitere„teiltransparente" perspektivische Ansicht eines Teils eines Kreuzlaufwagens;
Fig.7 eine rückwärtige perspektivische Ansicht der Figur 6 und
Fig.8 eine Schnittansicht durch eine Befestigungsbuchse. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 8 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen. In der Figur 1 ist eine beispielhafte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Portalsystems 50 und in der Figur 2 eine Darstellung entlang der Schnittachse A-A aus Figur 1 gezeigt. Das Portalsystem 50 hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Erstreckung in x-Richtung in etwa von 12 m. Das Portalsystem 50 umfasst ein Ständersystem 51 aus drei Stän- dem 51.1. In x-Richtung erstreckt sich entlang der Ständer 51.1 ein Hohlprofil 52. Am Hohlprofil 52 ist wiederum ein Führungsprofil 53 angeordnet, welches in der Detailansicht der Fig. 2 in seiner geometrischen Ausgestaltung detailliert (in einer gespiegelten Ansicht) gezeigt ist.
An einer vertikal verlaufenden Profilwand des Führungsprofils 53 ist die Anbin- dung 53.2 für den Ständer 51.1 ausgebildet. Ferner sind Absätze 53.3 (jeweils oben und unten) bei der Anbindung 53.2 des Führungsprofils 53 vorgesehen. Jeweils an der Ober- und Unterseite des Führungsprofils befinden sich Ausfrä- sungen 53.1 für die Führung des später noch zu beschreibenden Kreuzlaufwagens 1. Auf der, der Anbindung 53.2 gegenüberliegenden Stirnseite des Führungsprofils 53 befindet sich eine Ausfräsung 53.4 für das Sekundärteil des Linearmotors 43, der entlang der x-Achse des Portalsystems 50 montiert ist.
Es ist ferner in Fig. 2 erkennbar, dass der Kreuzlaufwagen 1 einen in z- Richtung des Portalsystems 50 auf und ab bewegbaren Arm 54 aufweist, an dessen stirnseitigem unteren Ende 55.1 ein beispielhaftes Werkzeug 55 darge- stellt ist. Der Arm 54 lässt sich über einen in Vertikalrichtung ausgerichteten
Linearmotor 43 auf und ab bewegen. Der Kreuzlaufwagen 1 weist einen oberen und unteren Laufrollenbock 2.1 bzw. 2.2 auf, an dem die Laufrollen 2.3 des Kreuzlaufwagens 1 befestigt sind. Der Kreuzlaufwagen 1 kann angetrieben von einem ersten Linearmotor 43 von einem jeweils ersten endseitigen Anschlag entlang der x-Achse zu einem gegenüberliegenden endseitigen Anschlag des Portalsystems 50 hin und her bewegt werden, während gleichzeitig der Arm 54 durch einen zweiten Linearantrieb auf und ab bewegt werden kann. Endseitig befinden sich am Portalsystem 50 jeweils an den Anschlägen Sicherheitsstoß- dämpfer 56.
In der Fig. 2 sind ferner beispielhaft die Primärplatten 43.1 und die Sekundärplatten 43.2 des Linearmotors 43 angedeutet.
In den Figuren 3 bis 7 wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kreuzlaufwagens 1 näher beschrieben. Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Kreuzlaufwagens 1. Der Kreuzlaufwagen 1 ist aufgebaut als Plattenstapel von in drei benachbarten Parallelebenen angeordneten Konstruktionsplatten 10, 11 , 12.
Die Konstruktionsplatten 10, 1 1 , 12 bilden am Außenumfang des Kreuzlaufwa- gens 1 jeweils Stirnseitenkanten 10.1 , 1 1.1 , 12.1 aus, die teilweise mit einer Seitenwand 4 geschlossen sind.
Die in der Fig. 3 gezeigte vordere außenliegende Konstruktionsplatte 10 ist aus zwei Plattenteilen 10.2 ausgebildet. Zwischen den beiden Plattenteilen 10.2 der Konstruktionsplatte 0 befindet sich ein teiloffener Bereich mit Blick auf die mittlere Konstruktionsplatte 1 1. Die gezeigte Aussparung 10.3 dient der Aufnahme eines Sekundärteils 43.1 eines Linearmotors 43 für den Antrieb in X-Richtung. Zur Auflage einer den Linearmotor 43 kühlenden Adapterplatte 40 sind jeweils Auflageböcke 10.4 randseitig am Kreuzlaufwagen 1 angebracht.
Zwischen den Konstruktionsplatten 10 und 1 sowie zwischen den Konstruktionsplatten 1 1 und 12 sind jeweils in den Zwischenräumen längs- bzw. querver- laufende Hohlprofile 30, 31 angeordnet. Zur Sichtbarmachung der Hohlprofile 30, 31 wurde der Kreuzlaufwagen 1 in den Figuren 5 bis 7 in einer„teiltransparenten" Darstellung gezeigt, wobei die außenliegende Konstruktionsplatte „transparent" dargestellt ist, um das Innere des Kreuzlaufwagens 1 sichtbar zu machen.
Wie weiter in Fig. 3 zu sehen ist, befinden sich stirnseitig in und entgegen der x- Richtung entlang der Stirnseitenkanten 10.1 , 11.1 , 12.1 der Konstruktionsplat- ten 10, 11 , 12 eine Seitenwandplatte 4, in der eine Vielzahl von Öffnungen 4.1 zur Befestigung von Kreuzlaufwagen-Bauteilen vorgesehen sind. Femer sind in den Figuren 3 bis 7 verschiedene Hülsentypen 32, 33, 34 dargestellt, die erfindungsgemäß verwendet wurden, um die gewählte Plattenstapelkonstruktion einerseits zu realisieren und um andererseits Anbauteile an dem Kreuzlaufwa- gen befestigen zu können. Die Parallelebenen werden unter Verwendung der Vielzahl von Distanzhülsen bewerkstelligt. An den Distanzhülsen 32, 33 sind Plattenhaltemittel 32.1 wie schematisch in Fig. 8 dargestellt, vorgesehen.
Die Distanzhülsen 32, 33 bzw. Buchsen dienen dem Fixieren der Lage der Konstruktionsplatten 10, 11 , 12 in den Parallelebenen mittels der Plattenhalte- mittel 32.1 , die hier als Nuten und Absätze bzw. Auflager und Kragen ausgebildet sind, wie dies ebenfalls in der Fig. 8 schematisch durch Darstellung der Kantenlinien erkennbar ist.
Ferner sind Passhülsen 34 zur Befestigung von Anbauteilen am Kreuzlaufwagen 1 vorgesehen. Die in Figur 1 hintere Konstruktionsplatte 12 weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls eine zur Aussparung 10.3 vergleichbare Aussparung jedoch in Vertikalrichtung auf. Diese ist in etwa in der Mitte zwischen den dargestellten Luftzufuhrkanälen 14.1 angebracht. Diese Aussparung dient ebenfalls der Aufnahme eines Primärteils 43.1 eines Linearantriebs 43 samt einer zur passiven Kühlung vorgesehenen Adapterplatte 40.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben der passiven Kühlung durch die Adapterplatten 40 eine aktive Kühlung mit einer Kühlvorrichtung 14.
Die Kühlvorrichtung 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch Luftzufuhrkanäle 14.1 , 14.2 ausgebildet, die auf jeweils gegenüberliegenden Außenseiten des Kreuzlaufwagens 1 angeordnet sind und dem jeweiligen dort ange- ordneten Direktantrieb 43 zugeordnet sind. Für jeden Kanal 14.1 und 14.2 ist eine Lufteintrittsöffnung 14.3 vorgesehen. Die Lufteintrittsöffnung 14.3 wird von einem Luftstutzen 14.5 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils zwei Luftzufuhrkanäle 14.1 und 14.2 mit einem gemeinsamen Luftstutzen 14.5 verbunden, wobei der Luftstutzen eine jeweils linksseitige und rechts- seitige Lufteintrittsöffnung 14.3 aufweist und damit sozusagen als Y- Verteiler wirkt. Über jede Lufteintrittsöffnung 14.3 wird jeweils über den zugeordneten Luftzufuhrkanal 14.1 bzw. 14.2 ein Luftstrom zum offenen Kanalende 14.4 geleitet. Das offene Kanalende 14.4 ist an einer Position am Kreuzlaufwagen 1 in Richtung des dort vorgesehenen Linearantriebes 43 ausgerichtet. Wie ferner in der Figur 5 gut zu erkennen ist, ist für beide Bewegungsrichtungen des Kreuzlaufwagens (X-Richtung und Z-Richtung) jeweils in dieser und in entgegengesetzter Richtung jeweils ein Luftstutzen 14.5 mit zugeordneten Luftzufuhrkanälen 14.1 bzw. 14.2 vorgesehen, sodass je nach Bewegungsrichtung jeweils ein Luftstrom durch die Lufteintrittsöffnungen 14.3 zu den Linearantrie- ben 43 geleitet wird und die Linearantriebe entsprechend gekühlt werden.
Die Figur 6 zeigt eine andere schematische Ansicht in Form einer ebenfalls „teiloffenen" perspektivischen Ansicht eines Teils des Kreuzlaufwagens 1. In dieser Darstellung sind ferner mehrere Aufpralldämpfer 13 gezeigt. Die Aufpralldämpfer 3 ragen von den Stirnseitenkanten 10.1 , 11.1 , 12.1 der Konstruk- tionsplatten jeweils in x- bzw. z-Bewegungsrichtung von den Stirnseiten des Kreuzlaufwagens 1 hervor. Die Aufpralldämpfer 13 sind durch mehrere, im Abstand übereinander gelagerte Dämpferplatten 13.1 ausgebildet, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen den Dämpferplatten 13.1 ferner ein zusätzliches Dämpfermaterial 13.2 eingebracht ist. Das Dämpfermaterial 13.2 ist bevorzugt ein energieaufzehrendes Dämpfermaterial. So kann z.B. ein plastisch verformbares Material zwischen die Dämpferplatten 13.1 eingebracht werden. Denkbar ist auch das Einbringen eines lediglich elastisch verformbaren Materials als Dämpfermaterial 13.2 oder eine Kombination der zuvor genannten Materialien. Ferner sind, wie in Fig. 6 ersichtlich, Führungswagen 47 am Kreuzlaufwagen 1 vorgesehen, die der Schienenführung für die z-Achse dienen.
In x-Richtung sind jeweils links und rechts der Stirnseitenkanten des Kreuzlaufwagens 1 drei Aufpralldämpferl 3 angeordnet, während in z-Richtung jeweils ein nach oben und nach unten gerichteter Aufpralldämpfer 13 vorgesehen ist. Wie weiter zu erkennen ist, liegen hinter den Befestigungspunkten 13.3 der Aufpralldämpfer 13 jeweils horizontal angeordnete Hohlprofile 30, die mit den Konstruktionsplatten 10, 1 1 , 12 die Festigkeit und Steifigkeit des Kreuzlaufwagens 1 mitbestimmen.
In der Fig. 7 ist eine rückwärtige ebenfalls teiloffene Ansicht der Darstellung des Kreuzlaufwagens 1 aus Fig. 6 dargestellt. Zwischen zwei Halteplatten 44 sind Buchsen 45 mit Laufrollen 46 befestigt.
In der Fig. 8 ist eine beispielhafte Befestigungsbuchse 32 gezeigt. Mittels einer Schraube wird eine Zugkraft in den Kreuzlaufwagen 1 auf der Unterseite eingeleitet. Über den Bund 32.1 wird die Kraft in die umgebende Kunststoffbuchse 32.2 übertragen und ein geschlossener Kraftfluss entsteht.
Die Kunststoffbuchse 32.2 weist einen unteren Anschlag 32.1 auf, gegen den sich die untere Konstruktionsplatte 12 abstützen kann. Die mittlere Konstruktionsplatte 1 1 greift in nutförmige Ausnehmungen 32.1 der umgebenden Kunststoffbuchse 32.2 ein. Die Kunststoffbuchse 32.2 kann mit Vorteil als eine Buch- se mit Verdrehsicherungsmitteln 32.3 ausgebildet sein. Als
Verdrehsicherungsmittel 32.3 ist hier eine Sechskantausgestaltung vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen in wenigstens einer Konstruktionsplatte 10, 1 1 , 12 eingreift. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Ansprüche
Kreuzlaufwagen (1) für ein Portalsystem (50) zum Bewegen von Werkstücken, Lasten und dergleichen, ausgebildet aus a. mehrere in benachbarten Parallelebenen angeordnete Konstruktionsplatten (10, 1 1 , 12), wobei b. zwischen wenigstens zwei der Konstruktionsplatten (10, 1 1 , 12) längs und/oder querverlaufende Hohlprofile (30, 31) angeordnet sind und c. wobei mehrere oder alle Konstruktionsplatten (10, 11 , 12)
und/oder Hohlprofile (30, 31) überwiegend aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem CFK-Material ausgebildet sind.
Kreuzlaufwagen (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsplatten (10, 1 1 , 12) nahezu vollständig bis vollständig aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem faserverstärkten Kunst- stoffmaterial bestehen.
Kreuzlaufwagen (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere der in Parallelebenen angeordnete Konstruktionsplatten (10, 1 1 , 12) unter Verwendung einer Vielzahl von Distanzhülsen (32, 33) miteinander mechanisch verbunden sind.
Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhülsen (32, 33) zum Verbinden von in Parallelebenen angeordneten Konstruktionsplatten (10, 1 1 , 12) mit Plattenhaltemitteln (32a, 33a) oder Distanzmitteln ausgebildet sind.
5. Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der jeweils in Parallelebenen angeordneten Konstruktionsplatten ( 0, 11 , 12) eine in etwa gleiche Länge L in Richtung einer ersten vorzugsweise horizontalen Bewegungsachse (X) des Portalsystems (50) und weiter vorzugsweise eine in etwa gleiche Höhe H in Richtung einer zweiten vertikalen Bewegungsachse (Z) des Portalsystems (50) aufweisen.
6. Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang von vertikal und /oder horizontal verlaufender Stirnseiten (10.1 , 11.1 , 12.1) der Konstruktionsplatten (10, 1 1 , 12) ein oder mehrere hervorstehende Aufpralldämpfer ( 3) angeordnet sind.
7. Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzlaufwagen 1 ferner eine vertikal orientierte im Wesentlichen über die Höhe des Kreuzlaufwagens angebrachte Adapterplatte (40) zur Montage eines Linearantriebes (43) in Richtung einer vorzugsweise vertikalen Bewegungsachse (Y) des Portalsystems (50) aufweist.
8. Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzlaufwagen ferner eine horizontal im Wesentlichen über die Länge des Kreuzlaufwagens angebrachte Adapterplatte (41) zur Montage eines Linearantriebes (43) in Richtung einer vorzugsweise horizontalen Bewegungsachse (X) des Portalsystems (50) aufweist.
9. Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzlaufwagen (1) mit einer aktiven Kühlvorrichtung (14) ausgebildet ist.
10. Kreuzlaufwagen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Luftzufuhrkanäle (14.1 , 14.2) zum Kühlen von am Kreuzlaufwagen (1) montierten Linearantrieben (43) oder Teilen davon vorgesehen sind, die jeweils an einem Kanalende (14.3) wenigstens eine Lufteintrittsöffnung besitzen, die in oder entgegen der Horizontalrichtung (X) des Kreuzlaufwagens (1) orientiert ist und deren anderes offenes Kanalende (14.4) zu einer Position am Kreuzlaufwagen (1) gerichtet ist, die zur Montage eines Linearantriebteiles bestimmungsgemäß ausgebildet ist.
1 1. Portalsystem (50) mit einem Kreuzlaufwagen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Ständersystem (51) an dem ein Längsführungsprofil (52) befestigt ist, welches eine horizontale Bewegungsachse (X), entlang derer der Kreuzlaufwagen (1 ) hin- und her bewegbar ist, ausbildet.
12. Portalsystem (50) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Portalsystem zur Bewegung des Kreuzlaufwagens (1) mit wenigstens einem vorzugsweise zwei Linearantrieben (43) für jede Bewegungsrichtung (X bzw. Z) ausgebildet ist.
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