DE9200462U1 - Schritt-Antriebsvorrichtung - Google Patents

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.

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- und

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.

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.

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-

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.

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.

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-

den, weil die Abbremsung des Antriebs aufgrund der geringeren Massenträgheit der Zylinderwalzen auf einer entsprechend geringeren Länge des radial verlaufenden Nutabschnitts verwirklichbar ist.

Der Antriebsmotor kann dann am freien Lagerzapfen der in Schlitten-Verschiebungsrichtung ersten oder letzten Zylinderwalze angekoppelt sein.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer mit einer in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Schritt-Anriebsvorrichtung ausgerüsteten Hub-Säule;

Fig. 2 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1; und

Fig. 3 eine Ansicht der Hub-Säule, gesehen in Richtung der Pfeile 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-

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.

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-

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.

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.

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.

Claims (4)

Ansprüche

1. Lineare Schritt-Antriebsvorrichtung mit einem Schlitten, der durch einen Schrittantrieb mit einer vorgegebenen Geschwindigkeits-ZBeschleunigungs-Charakteristik zwischen zwei Endstellungen 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 Umfangsflache vorgesehener Antriebsnut aufweist, in welche ein mit dem Schlitten verbundener Mitnehmerbolzen eingreift,

dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Verschiebungswegs des Schlittens (20) mit Abstand voneinander wenigstens zwei Zylinderwalzen (24) drehfest gekoppelt drehbar im Gestell (14) gelagert sind, in denen jeweils zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzte Antriebsnuten (25a, 25b) vorgesehen sind, daß der Schlitten (20) zwei in Längsrichtung zueinander beabstandete jeweils einer der beiden Antriebsnuten der Zylinderwalzen (24) zugeordnete Mitnehmberbolzen (36, 38) aufweist, deren Abstand und Anordnung am Schlitten (20) so gewählt ist, daß der in Verschiebungsrichtung vordere Mitnehmerbolzen (36) gerade aus der zugeordneten ersten Antriebsnut (25a) austritt, wenn der in Verschiebungsrichtung rückwärtige zweite Mitnehmerbolzen (38) in die zugeordnete zweite Antriebsnut (25b) eintritt, und

daß der Abstand zwischen zwei im Gestell (14) in Verschiebungsrichtung aufeinanderfolgenden Zylinderwalzen (24) so gewählt ist, daß der in Verschiebungsrichtung rückwärtige Mitnehmerbolzen (38) gerade aus der zugehörigen zweiten Antriebsnut (25b) der einen Zylinderwalze (24) austritt, wenn der vordere Mitnehmerbolzen (36) in die zugeordnete erste Antriebsnut (25a) der in Schlitten-Verschiebungsrichtung nächstfolgenden Zylinderwalze (24) eintritt.

2. Schritt-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Abstand (a) der Mitnehmerbolzen (36, 38) am Schlitten (20) abhängige Länge der Zylinderwalzen (24) und ihr Durchmesser derart aufeinander abgestimmt sind, daß die den Mitnehmerbolzen (36, 38) jeweils zugeordneten Antriebsnuten (25a, 25b) zumindest in den konstanter Schlitten-Antriebsgeschwindigkeit zugeordneten Abschnitten in Umfangsrichtung der Zylinderwalze (24) im wesentlichen um 180° versetzt angeordnet sind.

3. Schritt-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwalzen (24) an ihren vorderen und rückwärtigen Stirnflächen jeweils einen Lagerzapfen aufweisen, die drehbar im Gestell gelagert sind, und daß die einander zugewandten Lagerzapfen aufeinanderfolgendenr Zylinderwalzen (24) durch jeweils eine Welle (30) drehfest gekoppelt sind.

4. Schrittantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (34) am freien Lagerzapfen der in Schlitten-Verschiebungsrichtung ersten oder letzten Zylinderwalze (24) angekoppelt ist.