DE19830365C1 - Hubdrehantrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hubdrehantrieb mit einer Hubantriebseinheit, die mit einer Drehantriebseinheit gekoppelt ist, wobei die Hubantriebseinheit einen in einem Hubantriebsgehäuse (1) angeordneten Getriebemotor zum Hubantrieb einer Gewindespindel (2) und die Drehantriebseinheit einen in einem Drehantriebsgehäuse (3) angeordneten Getriebemotor zum Drehantrieb einer Abtriebswelle (4) umfaßt, die durch eine Kopplungseinheit (6) miteinander verbunden sind, die ein mit dem Drehantriebsgehäuse (3) und dem Hubantriebsgehäuse (4) fest verbundenes Gehäuse (5) umfaßt, in dem das in dieses hineinragende Ende der axial verstellbaren Abtriebswelle (4) zwischen einer Schulter (12) und einer Mutter (9) axial spielfrei eingespannt eine Wälzlageranordnung (15) trägt, die eine mit der Gewindespindel verbundene Hülse (16) lagert, die verdrehfest in dem Gehäuse (5) aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubdrehantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hubdrehantriebe werden beispielsweise in Robotern verwendet, um ein Werkzeug oder ein Werkstück in einem vorbestimmten Raumbereich zwischen beliebigen Positionen in vorprogrammierter Weise zu bewegen, beispielsweise ein Werkstück an einem Ort aufzunehmen, entlang eines vorbestimmten Weges zu bewegen und an einem anderen Ort abzulegen. Hierbei kommt es je nach Anwendungsfall auf eine sehr präzise und dynamische Bewegung an.

Gleiches gilt entsprechend für Zylinderkurvenschrittgetriebe, sogenannte Schrittantriebe für Dreh- und Hubbewegungen, die allerdings derzeit sehr groß, schwer und wegen einer Bauform mit seitlichem Motor integrationsunfreundlich sind. Die Kurven sind für immer festgelegt und können nicht an den Bedarfsfall angepaßt werden.

Aus DE 40 37 773 A1 ist ein Hubdrehantrieb bekannt, bei dem ein Elektromotor über ein Getriebe eine Gewindespindel antreibt, deren Drehbewegung auf eine Pinole derart übertragen wird, daß diese eine Hubbewegung ausübt. Ein weiterer Elektromotor versetzt die Pinole in eine Drehbewegung. Hierdurch ergibt sich eine mehrere, zueinander paralelle Achsen umfassende, aufwendige und wenig integrationsfreundliche Konstruktion.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hubdrehantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der in einfacher Weise eine sehr genaue und dynamische Bewegung ermöglicht und integrationsfreundlich ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß ein derartiger Hubdrehantrieb eine Hub- und eine Drehantriebseinheit umfaßt, die praktisch spielfrei miteinander gekoppelt sind, läßt sich dieser in eine kleine, schlanke Bauform bringen, die montagefreundlich, platzsparend, geräuscharm, hochdynamisch und positioniergenau ist, wobei alle Bewegungsachsen beliebig vorgegeben und auch verändert werden können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der . nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in Seitenansicht einen Hubdrehantrieb.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Kopplungseinheit für den Hubdrehantrieb von Fig. 1.

Der dargestellte Hubdrehantrieb umfaßt eine in einem zylindrischen Hubantriebsgehäuse 1 angeordnete Hubantriebseinheit, die einen in dem Hubantriebsgehäuse 1 angeordneten Getriebemotor (nicht dargestellt) umfaßt, der zum linearen Antrieb einer Gewindespindel 2 in deren Achsrichtung dient. Ferner umfaßt der Hubdrehantrieb eine in einem zylindrischen Drehantriebsgehäuse 3 angeordnete Drehantriebseinheit, die einen im Drehantriebsgehäuse 3 angeordneten Getriebemotor (nicht dargestellt) umfaßt, der eine als Profilwelle ausgebildete Abtriebswelle 4 antreibt. Das Hub- und das Drehantriebsgehäuse 1, 3 beinhalten vorzugsweise einen Ringmotor mit Resolver und gegebenenfalls einer Bremse, beispielsweise einen AC-Servo-Ringmotor, der jeweils in Axialrichtung hinter dem Getriebe für die Gewindespindel 2 bzw. die Antriebswelle 4 angeordnet sind.

Die Hub- und die Drehantriebseinheit sind über eine die beiden Bewegungen koppelnde, in einem glockenförmigen Gehäuse 5 angeordnete Kopplungseinheit 6 miteinander verbunden. Das Gehäuse 5, dessen Länge in Axialrichtung den Hub der Gewindespindel 2 bestimmt, ist hierbei mit dem Hubantriebsgehäuse 1 und dem Drehantriebsgehäuse 3 über Flansche 7 und Schraubverbindungen 8 verbunden.

Die Gewindespindel 2 ragt in das Gehäuse 5 und trägt endseitig eine Mutter 9 mit einem hülsenförmigen, mit Außengewinde versehenen Ansatz 10. Die Mutter 9 ist einseitig geteilt und über eine senkrecht zu ihrer Achse verlaufende Schraube 11 axial spielfrei auf die Gewindespindel 2 geklemmt.

Die mit der Gewindespindel 2 axial fluchtende Abtriebswelle 4 ragt ebenfalls mit einem Ende in das Gehäuse 5 und ist endseitig mit einem Gewindeabschnitt 12 und mit Abstand hierzu mit einer Schulter 13 versehen. Auf den Gewindeabschnitt 12 ist eine Mutter 14 aufgeschraubt, über die ein Kugellager 15 bzw. eine Wälzlageranordnung gegebenenfalls als Axiallageranordnung zwischen dieser und der Schulter 13 eingespannt wird. Hierdurch wird das Kugellager 15 axial spielfrei zu der Abtriebswelle 4 gehalten. (Die Mutter 14 kann gegebenenfalls mittels einer weiteren Mutter gekontert sein, die einseitig geteilt und über eine senkrecht zu ihrer Achse verlaufende Schraube mit Klemmgewinde auf der Abtriebswelle 4 angeordnet ist.)

Auf dem mit Außengewinde versehenen Ansatz 10 der Mutter 9, der die Muttern 14 umgibt und sich an dem Kugellager 15 abstützt, ist eine Hülse 16 aufgeschraubt, die sich mit ihrem Bund 17 an der dem Ansatz 10 abgekehrten Seite des Kugellagers 15 abstützt.

Die Hülse 16 ist in wenigstens einem, insbesondere zwei oder vier um 90° umfangsmäßig zueinander versetzten Axialschlitzen 18 verdrehfest axial geführt, so daß ein Hub H hiervon ermöglicht wird.

Dementsprechend läßt sich die sich drehende Abtriebswelle 4 axial als auch in Drehrichtung spielfrei in Richtung ihrer Achse über die Gewindespindel 2 bewegen. Dies ist zur präzisen Bewegung beispielsweise eines mit der Abtriebswelle 4 verbundenen Roboterarms 19, der ein Werkzeug und/oder Werkstück beispielsweise in Form eines Saugers 20 tragen und durch Schwenken und translatorisches Bewegen innerhalb eines bestimmten Raumbereichs in eine beliebige Position bringen kann, notwendig. Hierbei kann das Werkzeug über die zweckmäßigerweise in Längsrichtung durchbohrte Gewindespindel 2 und die ebenso vorzugsweise in Längsrichtung durchbohrte Abtriebswelle 4 versorgt werden, beispielsweise im Falle eines Saugers 20 mit Druckluft bzw. Luft und Vakuum.

Wenn die Gewindespindel 2 und die Abtriebswelle 4 zur Druckluft- bzw. Vakuumbeaufschlagung verwendet werden, ist zwischen dem Ansatz 10 und der Gewindespindel 2 eine Dichtung 21 vorzusehen.

Die Getriebemotoren der Hub- und der Drehantriebseinheit sind insbesondere solche, wie sie in der EP 0 674 122 A1 beschrieben sind, bei denen eine drehbare Hohlwelle in dem zugehörigen, insbesondere einen Ringmotor enthaltenden Getriebemotorgehäuse vorgesehen ist, wobei zwischen der Hohlwelle und dem Getriebemotorgehäuse ein Wolfrom-Planetengetriebe angeordnet ist, wobei das Planetengetriebe über ein mit dessen Planetenrädern in Eingriff stehendes, vom Ringmotor angetriebenes Hohlritzel antreibbar ist.

Claims (6)

1. Hubdrehantrieb mit einer Hubantriebseinheit, die mit einer Dreh­ antriebseinheit gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubantriebseinheit einen in einem Hubantriebsgehäuse (1) angeordneten Getriebemotor zum Hubantrieb einer Gewindespindel (2) und die Drehantriebseinheit einen in einem Drehantriebsgehäuse (3) angeordneten Getriebemotor zum Drehantrieb einer Abtriebswelle (4) umfaßt, die koaxial zueinander angeordnet und durch eine Kopplungseinheit (6) zum Übertragen des Hubs auf die Abtriebswelle (4) miteinander verbunden sind, die ein mit dem Drehantriebsgehäuse (3) und dem Hubantriebsgehäuse (4) fest verbundenes Gehäuse (5) umfaßt, in dem das in dieses hineinragende Ende der axial verstellbaren Abtriebswelle (4) zwischen einer Schulter (13) der Abtriebswelle (4) und einer auf der Gewindespindel (2) befestigten Mutter (9) axial spielfrei eingespannt eine Wälzlageranordnung (15) trägt, die eine mit der Mutter (9) verbundene Hülse (16) lagert, die verdrehfest in dem Gehäuse (5) axial geführt ist.

2. Hubdrehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) mit der auf der Gewindespindel (2) sitzenden Mutter (9) verschraubt ist, zwischen denen die Wälzlageranordnung (15) eingespannt ist.

3. Hubdrehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Gewindespindel (2) sitzende Mutter (9) eine Klemmgewindemutter ist.

4. Hubdrehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (16) in wenigstens einem Axialschlitz (18) im Gehäuse (5) axial geführt ist.

5. Hubdrehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewindespindel (2) und die Abtriebswelle (4) hohl sind.

6. Hubdrehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubantriebseinheit und die Drehantriebseinheit einen Ringmotor umfassen.