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WO2001070453A1 - Handhabungsgerät mit einem auf einem drehlager montierten linearmodul - Google Patents

Handhabungsgerät mit einem auf einem drehlager montierten linearmodul Download PDF

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WO2001070453A1
WO2001070453A1 PCT/EP2001/001614 EP0101614W WO0170453A1 WO 2001070453 A1 WO2001070453 A1 WO 2001070453A1 EP 0101614 W EP0101614 W EP 0101614W WO 0170453 A1 WO0170453 A1 WO 0170453A1
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WO
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handling device
linear module
drive
guide rail
bearing
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/001614
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tomasz Gardolinski
Original Assignee
INA Wälzlager Schaeffler oHG
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 INA Wälzlager Schaeffler oHG filed Critical INA Wälzlager Schaeffler oHG
Publication of WO2001070453A1 publication Critical patent/WO2001070453A1/de

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    • F16C29/0638—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls
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    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041—Cylindrical coordinate type
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    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General buildup of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • the invention relates to a handling device with an actuating member, which is mounted so that it can move in a straight line in a drive block and is connected to a linear drive.
  • Such a handling device which is also known as a polar table, makes it possible to carry out the movement of the actuating member in one plane. Thanks to its different mode of operation compared to two-axis tables, assembly of the handling device is simplified and manufacturing costs are reduced. At the same time, there are areas of application for its use where the use of two-axis tables would be too expensive.
  • the published patent application DE 41 11 551 A1 shows a linear guide unit known as a linear module.
  • a guide rail is mounted in an elongated guide housing.
  • the guide housing can be made of a light metal, while the guide rail is a steel rail.
  • a carriage is relatively smaller along the guide rail Length dimension and thus low mass slidably mounted.
  • the invention has for its object to provide a handling device in which the costs are reduced, which are associated with the realization of movements of the actuator in one plane.
  • the drive block is designed as a linear module with a guide housing, a guide rail fastened therein and a carriage having the actuating member, which is supported on the guide rail and is mounted to be movable along the latter.
  • the drive block can be held by a shaft which is rotatably supported by a bearing for rotary movements in a fixed base housing or within the drive block.
  • the linear module with a drive wheel mounted there at a free end and to connect it to a rotary drive.
  • very high positioning accuracies can be achieved by choosing a large radius of the rolling path of the drive wheel.
  • Figure 1 is suitable for a handling device according to the invention
  • Figure 2 shows a handling device in cross section of a linear module used therein
  • FIG. 3 schematically shows a side view of a linear module which is connected at one longitudinal end to a bearing for rotary movements;
  • Figure 4 shows a linear module as shown in Figure 3, but with a drive wheel which is mounted on the free longitudinal end facing away from the bearing for rotary movements.
  • a handling device contains an approximately U-shaped guide housing 1 in cross-section, an axially parallel guide rail 2 arranged in the interior of the guide housing 1 and a carriage 3 which is supported on the guide rail 2 and can be displaced along the guide housing 1.
  • a rotating toothed belt 4 acts on the carriage 3 as part of a drive mechanism with its two ends.
  • the carriage 3 has a storage area 5, with which it partially surrounds the guide rail 2.
  • 3 roller bearing tracks 6 are provided in the carriage for longitudinal guidance with roller bodies designed as balls, the other straight tracks of which are located on the guide rail 2 are located.
  • Rolling bearing raceways 7 are also provided in the bearing area 5 for the non-load-transmitting, returning rolling elements.
  • the carriage 3 is formed as a one-piece component with the bearing area 5, a receiving area 8 for the ends of the toothed belt 4 and a connecting area acting as an actuating member 9, to which a linearly moving connecting part can be attached.
  • the bearing area 5 merges directly into the receiving area 8 located above it within the guide housing 1, while the actuating member 9 which immediately adjoins the receiving area 8 protrudes upward from the guide housing 1 which is approximately U-shaped in cross section.
  • the guide rail 2 is placed on an upper bottom wall 10 of the guide housing 1 and fastened there with the aid of a plurality of screws 11 arranged one behind the other in the axial direction.
  • these screws are screwed directly into threaded holes in the upper bottom wall.
  • the guide housing 1 can, for example, be an extruded profile made of a light metal, while the guide rail 2 with the rolling element raceways can be a steel part.
  • the guide rail 2 With the aid of the screwed-in screws 11, the guide rail 2 is securely fixed rigidly, since the upper bottom wall 10 extends in two webs to the side walls 12 of the guide housing 1.
  • a lower bottom wall 13 is formed at a distance on the guide housing 1, so that there is a chamber 14 for receiving the toothed belt in the guide housing 1.
  • the toothed belt 4 which is driven on at least one axial end of the guide housing 1, is protected from the outside. It is also possible to use the guide housing with only one bottom wall instead of one To run a toothed belt with a threaded spindle as the drive element for the carriage 3 with the actuator 9.
  • a linear module 15 designed in this way with the longitudinally movable actuating element 9 is an essential part of the handling device and can be connected to other parts in a simple manner, since its guide housing 1 has T-profile grooves 16 on the outer surfaces into which fastening screws are inserted can be.
  • the actuating member 9 also has such T-profile grooves 16 in FIG. 1 of the exemplary embodiments. It is located outside the guide housing 1 and projects beyond end faces 17 of its side walls 12. At the two longitudinal ends of the guide housing 1 there are deflection roller housings 18 in which the toothed belt 4 runs over deflection rollers.
  • a housing 19 is provided on one of the two deflecting roller housings 18, in which a linear drive for the toothed belt 4 and the actuating member 9 connected to it is arranged.
  • the further essential component of the handling device is formed by a fixed base housing 20, on which a bearing 21 for rotary movements is arranged.
  • the linear module 15 is connected to the base housing 20 via a shaft 22 rotatably held in the bearing 21.
  • the shaft 22 has a connecting flange 23, to which the guide housing 1 of the linear module 15 is screwed with one longitudinal end. Therefore, the linear module 15 and with it the actuating member 9 sweeps a circular area when the shaft 22 rotates.
  • the actuator 9 moves radially on this during its longitudinal movement in the linear module 15.
  • the invention thus makes it possible to move the actuator 9 to any point on the circular surface in a simple manner.
  • a rotary drive for the linear module 15 can act on the shaft 22, for example.
  • a special drive wheel 24 for this purpose which on the free end 25 facing away from the bearing 21 for rotary movements of the linear module 15 is mounted and arranged to be unrolled on a flat support surface.

Landscapes

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Abstract

Ein Handhabungsgerät mit einem Betätigungsorgan (9), welches in einem Antriebsblock geradlinig bewegbar gelagert und mit einem Linearantrieb verbunden ist, wobei der Antriebsblock von einer Welle (22) gehalten ist, die über ein Lager (21) für Drehbewegungen in einem festen Basisgehäuse (20) gelagert ist, weist erfindungsgemäß als Antriebsblock ein Linearmodul (15) mit einem Führungsgehäuse (1), einer darin befestigten Führungsschiene (2) und einem das Betätigungsorgan (9) aufweisenden Laufwagen (3) auf. Der Laufwagen (3) ist an der Führungsschiene (2) abgestützt und längs dieser verfahrbar gelagert.

Description

HANDHABUNGSGERÄT MIT EINEM AUF EINEM DREHLAGER MONTIERTEN LINEARMODUL
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät mit einem Betätigungsorgan, welches in einem Antriebsblock geradlinig bewegbar gelagert und mit einem Line- arantrieb verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein solches Handhabungsgerät, welches auch unter der Bezeichnung Polar- tisch bekannt ist, ermöglicht es, die Bewegung des Betätigungsorgans in einer Ebene durchzuführen. Dank seiner gegenüber Zwei-Achsen-Tischen andersartigen Funktionsweise sind bei dem Handhabungsgerät die Montage vereinfacht und die Herstellkosten verringert. Gleichzeitig ergeben sich für seinen Einsatz Anwendungsgebiete dort, wo die Anwendung von Zwei-Achsen-Tischen zu teuer sein würde.
Aus der Patentschrift DE 30 48 572 C2 ist ein Handhabungsgerät der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem das Betätigungsorgan von einem längsbeweglichen Arm gebildet wird. Bei der Ausführung einer Arbeit muss die ge- samte Masse des Armes für die geradlinige Bewegung jeweils beschleunigt bzw. abgebremst werden, so dass für den Linearantrieb ein hoher Energiebedarf erforderlich ist.
Die Offenlegungsschrift DE 41 11 551 A1 zeigt eine unter der Bezeichnung Linearmodul bekannte Linearführungseinheit. Bei dieser ist in einem länglichen Führungsgehäuse eine Führungsschiene montiert. Das Führungsgehäuse kann aus einem Leichtmetall bestehen, während die Führungsschiene eine Stahlschiene ist. Längs der Führungsschiene ist ein Laufwagen relativ geringer Längenabmessung und somit geringer Masse verschiebbar gelagert.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Handhabungsgerät zu schaffen, bei welchem die Kosten verringert sind, die mit der Realisierung von Bewegungen des Betätigungsorgans in einer Ebene verbunden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Antriebsblock als Linearmodul mit einem Führungsgehäuse, einer darin befestigten Führungsschiene und einem das Betätigungsorgan aufweisenden Laufwagen ausgebildet ist, der an der Führungsschiene abgestützt und längs dieser verfahrbar gelagert ist. Der Antriebsblock kann von einer Welle gehalten sein, die über ein Lager für Drehbewegungen in einem festen Basisgehäuse oder inner- halb des Antriebsblocks drehbar gelagert ist. Auf diese Weise ergibt sich ein Polartisch oder Handhabungsgerät, bei welchem zwei wesentliche Elemente, nämlich das Linearmodul mit dem Betätigungsorgan und das Lager für Drehbewegungen der Welle zu einer baulichen Einheit verbunden sind. Dabei kann die Drehbewegung des Linearmoduls dadurch erzeugt werden, dass die Welle mit einem Drehantrieb verbunden ist. Es ist aber auch möglich, das Linearmodul an einem freien Ende mit einem dort gelagerten Antriebsrad zu versehen und dieses mit einem Drehantrieb zu verbinden. In diesem Fall kann man durch die Wahl eines großen Radius der Abwälzbahn des Antriebsrades sehr hohe Positioniergenauigkeiten erreichen.
Die ganze Anlage kann auch bei großen Arbeitsflächen in einfacher Weise transportabel sein, weil praktisch nur die Länge der Linearführung über die Transportmöglichkeiten entscheidet. Bewegungen des Betätigungsorgans in vertikaler Ebene können dadurch realisiert werden, dass das Handhabungsge- rät mit waagerechter Achse der Welle und des Lagers für Drehbewegungen angeordnet wird. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 ein für ein erfindungsgemäßes Handhabungsgerät geeignetes
Linearmodul in perspektivischer Darstellung;
Figur 2 ein Handhabungsgerät im Querschnitt eines darin verwendeten Linearmoduls;
Figur 3 schematisch einen Seitenansicht eines Linearmoduls, welches an einem Längsende mit einem Lager für Drehbewegungen verbunden ist;
Figur 4 ein Linearmodul wie in Figur 3 dargestellt, jedoch mit einem Antriebsrad, welches an dem freien, von dem Lager für Drehbewegungen abgewandten Längsende gelagert ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Ein erfindungsgemäßes Handhabungsgerät enthält ein im Querschnitt etwa U-förmiges Führungsgehäuse 1 , eine im Inneren des Führungsgehäuses 1 angeordnete achsparalle Führungsschiene 2 und einen Laufwagen 3, der sich an der Führungsschiene 2 abstützt und längs des Führungsgehäuses 1 verschiebbar ist. Zu diesem Zweck greift an dem Laufwagen 3 als Teil eines Antriebsmechanismus ein umlaufender Zahnriemen 4 mit seinen beiden Enden an.
Der Laufwagen 3 weist einen Lagerbereich 5 auf, mit dem er die Führungsschiene 2 teilweise umgibt. Hier sind in dem Laufwagen 3 Wälziagerlaufbah- nen 6 für die Längsführung mit als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern vorgesehen, deren andere geradlinige Laufbahnen sich an der Führungsschiene 2 befinden. In dem Lagerbereich 5 sind außerdem Wälzlagerlaufbahnen 7 für die nicht lastübertragenden, rücklaufenden Wälzkörper vorgesehen.
Der Laufwagen 3 ist mit dem Lagerbereich 5, einem Aufnahmebereich 8 für die Enden des Zahnriemens 4 und einem als Betätigungsorgan 9 wirkenden Verbindungsbereich, an dem ein linear zu bewegendes Anschlußteil befestigt werden kann, als einstückiges Bauteil ausgebildet. Dabei geht der Lagerbereich 5 unmittelbar in den darüber befindlichen Aufnahmebereich 8 innerhalb des Führungsgehäuses 1 über, während das sich an den Aufnahmebereich 8 unmittel- bar anschließende Betätigungsorgan 9 aus dem im Querschnitt etwa U-förmigen Führungsgehäuse 1 nach oben herausragt.
Die Führungsschiene 2 ist auf eine obere Bodenwand 10 des Führungsgehäuses 1 aufgesetzt und dort mit Hilfe mehrerer in Achsrichtung hintereinander angeordneter Schrauben 11 befestigt. Diese Schrauben sind im Ausführungsbeispiel unmittelbar in Gewindebohrungen der oberen Bodenwand eingeschraubt. Das Führungsgehäuse 1 kann beispielsweise ein Strangpressprofil aus einem Leichtmetall sein, während die Führungsschiene 2 mit den Wälzkörperlaufbahnen ein Stahlteil sein kann. Mit Hilfe der eingeschraubten Schrau- ben 11 ergibt sich eine sichere starre Befestigung der Führungsschiene 2, da die obere Bodenwand 10 sich jeweils in zwei Stegen zu den Seitenwänden 12 des Führungsgehäuses 1 hin erstreckt. Es ist aber auch möglich, die Schrauben 11 von der Unterseite der Bodenwand 10 aus durch Bohrungen der Bodenwand hindurchzustecken und in Gewindebohrungen der Führungsschiene 2 einzuschrauben.
Unterhalb der oberen Bodenwand 10 ist in einem Abstand an dem Führungsgehäuse 1 eine untere Bodenwand 13 ausgebildet, so dass sich eine Kammer 14 zur Aufnahme des Zahnriemens in dem Führungsgehäuse 1 ergibt. Auf die- se Weise ist der an mindestens einem axialen Ende des Führungsgehäuses 1 angetriebene Zahnriemen 4 von außen geschützt untergebracht. Es ist auch möglich, das Führungsgehäuse mit nur einer Bodenwand und statt mit einem Zahnriemen mit einer Gewindespindel als Antriebsorgan für den Laufwagen 3 mit dem Betätigungsorgan 9 auszuführen.
Ein in dieser Weise ausgebildetes Linearmodul 15 mit dem darin längsbewegli- chen Betätigungsorgan 9 ist ein wesentlicher Bestandteil des Handhabungsgerätes und läßt sich in einfacher Weise mit weiteren Teilen verbinden, da sein Führungsgehäuse 1 an den äußeren Oberflächen T-Profilnuten 16 aufweist, in welche Befestigungsschrauben eingesetzt werden können. Auch das Betätigungsorgan 9 weist in Figur 1 der Ausführungsbeispiele solche T-Profilnuten 16 auf. Es befindet sich außerhalb des Führungsgehäuses 1 und überragt Endflächen 17 von dessen Seitenwänden 12. An den beiden Längsenden des Führungsgehäuses 1 sind Umlenkrollengehäuse 18 angebracht, in welchen der Zahnriemen 4 über Umlenkrollen läuft. An einem der beiden Umlenkrollengehäuse 18 ist ein Gehäuse 19 vorgesehen, in welchem ein Linearantrieb für den Zahnriemen 4 und das mit diesem verbundene Betätigungsorgan 9 angeordnet ist.
Der weitere wesentliche Bestandteil des Handhabungsgerätes wird von einem festen Basisgehäuse 20 gebildet, an welchem ein Lager 21 für Drehbewegun- gen angeordnet ist. Über eine in dem Lager 21 drehbar gehaltene Welle 22 ist das Linearmodul 15 mit dem Basisgehäuse 20 verbunden. Die Welle 22 weist einen Verbindungsflansch 23 auf, an welchem das Führungsgehäuse 1 des Linearmoduls 15 mit einem Längsende angeschraubt ist. Daher überstreicht das Linearmodul 15 und mit ihm das Betätigungsorgan 9 bei Drehung der Welle 22 eine Kreisfläche. Auf dieser bewegt sich das Betätigungsorgan 9 bei seiner Längsbewegung in dem Linearmodul 15 radial.
Die Erfindung ermöglicht es somit, das Betätigungsorgan 9 in einfacher Weise an jeden beliebigen Punkt der Kreisfläche zu bewegen. Ein Drehantrieb für das Linearmodul 15 kann beispielsweise an der Welle 22 angreifen. Es ist aber auch möglich, hierfür ein besonderes Antriebsrad 24 zu verwenden, welches an dem von dem Lager 21 für Drehbewegungen abgewandten freien Ende 25 des Linearmoduls 15 gelagert und auf einer ebenen Stützfläche abrollbar angeordnet ist.
Bezugszahienliste
Führungsgehäuse
Führungsschiene
Laufwagen
Zahnriemen
Lagerbereich
Wälzlagerlaufbahn
Wälzlagerlaufbahn
Aufnahmebereich
Betätigungsorgan obere Bodenwand
Schraube
Seitenwand untere Bodenwand
Kammer
Linearmodul
T-Profilnut
Endfläche
Umlenkrollengehäuse
Gehäuse für Linearantrieb
Basisgehäuse
Lager für Drehbewegungen
Welle
Verbindungsflansch
Antriebsrad freies Ende

Claims

Patentansprüche
1. Handhabungsgerät mit einem Betätigungsorgan (9), welches in einem Antriebsblock geradlinig bewegbar gelagert und mit einem Linearantrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsblock als Linearmodul (15) mit einem Führungsgehäuse (1), einer darin befestigten Führungsschiene (2) und einem das Betätigungsorgan (9) aufweisenden Lauf- wagen (3) ausgebildet ist, der an der Führungsschiene (2) abgestützt und längs dieser verfahrbar gelagert ist.
2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsblock von einer Welle (22) gehalten ist.
3. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) über ein Lager (21) für Drehbewegungen in einem festen Basisgehäuse (20) gelagert ist.
4. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle über ein Lager für Drehbewegungen innerhalb des Antriebsblocks drehbar gelagert ist.
5. Handhabungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) mit einem Drehantrieb verbunden ist.
6. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Linearmodul (15) an einem freien Ende (25) ein dort gelagertes Antriebsrad (24) aufweist, welches mit einem Drehantrieb verbunden ist.
PCT/EP2001/001614 2000-03-22 2001-02-14 Handhabungsgerät mit einem auf einem drehlager montierten linearmodul WO2001070453A1 (de)

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