DE19540303C1 - Positioniereinrichtung - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei automatisierten Fertigungsabläufen ist vielfach eine
Kombination einer Bewegung innerhalb einer Ebene mit einer
Drehung erforderliche. Dies ist zum Beispiel der Fall,
wenn-Werkstücke bzw. Maschinenteile zu beschriften oder zu
numerieren sind. Bei den herkömmlichen X-Y-Positionierein
heiten wäre denkbar, diese noch mit einer zusätzlichen Dre
heinheit auf der oberen Trägerplatte zu versehen. Dadurch
würde sich die von der ersten Lineareinheit zu bewegende
Masse erheblich erhöhen und die Arbeitsgeschwindigkeit ein
schränken. Außerdem benötigt eine solche Anordnung, insbe
sondere in der auf der X-Y-Ebene senkrecht stehenden verti
kalen Richtung einen erheblichen Platzbedarf. Zusätzlich
werden durch die vertikale Anordnung, die beim Bearbeitungs
vorgang auftretenden Kräfte als Momente weitergegeben, wo
durch die Mechaniken erheblich beansprucht werden, was sich
langfristig auf die Genauigkeit der Vorrichtung auswirkt.
Aus DE 41 07 881 A1 ist ein verstellbarer Tisch bekannt, der
einen auf einem kreisförmigen Flansch angeordneten Arbeitstisch
aufweist, wobei der Flansch mittels dreier Antriebseinheiten
innerhalb eines kreisförmigen Bereiches verfahrbar und in einem
bestimmten Winkelbereich drehbar ist. Der Flansch befindet sich
in einer kreisförmigen Öffnung einer festen Platte und ist mit
tels eines speziellen Lagers, beispielsweise eines Rollenlagers,
das sowohl Linearbewegungen als auch Drehbewegungen des Flan
sches zuläßt, gelagert. Die Linearbewegungen des Flansches sind
durch die Größe der kreisförmigen Öffnung, in der sich der
Flansch befindet, begrenzt. Nachteilig bei einer derartigen
Vorrichtung ist der relativ kleine Bereich, innerhalb dessen der
Flansch und damit der Arbeitstisch verstellt werden kann, sowie
der komplizierte Aufbau des Lagers, das sowohl Linearbewegungen
als auch Drehbewegungen des Flansches zulassen muß.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine in einer X-Y-Ebene
verschiebbare und drehbare Positioniereinrichtung mit großem
Verstellbereich zu schaffen, die eine geringe vertikale
Ausdehnung besitzt, die schnell auf geänderte
Arbeitsvorgaben einstellbar ist, die außerdem einfach und
kostengünstig herstellbar ist und die trotzdem eine hohe
Präzision im Langzeitbetrieb aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebe
nen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen darauf, daß drei Linea
reinheiten innerhalb einer Ebene so angeordnet sind, daß je
zwei äußere Lineareinheiten parallel zueinander verlaufende
Antriebsrichtungen aufweisen und eine mittlere Lineareinheit
eine hierzu senkrecht stehende Antriebsrichtung aufweist.
Jeder einzelne Schlitten der Lineareinheiten ist außerdem
drehbar mit einer Schwalbenschwanzführung verbunden. Auf den
Schwalbenschwanzführungen ist eine gemeinsame Trägerplatte
montiert. Die Trägerplatte ist somit in der X-Y-Ebene
dreh- und positionierbar. Auf der Trägerplatte können verschiedene
Bearbeitungsvorrichtungen angebracht werden.
Eine derartige Positioniereinheit, die von einer Steuerein
heit gesteuert wird, läßt sich in sehr vorteilhafter Weise
zur Positionierung bzw. Steuerung von Antriebsmitteln, z. B.
von Druckstöcken, Stempeln oder dergleichen Beschriftungs
einheiten in eine Fertigungsstraße integrieren.
Die bei dem Bearbeitungsvorgang auftretenden Kräfte werden
durch die Lineareinheiten in einfacher Weise aufgenommen.
Mit dieser Positioniereinheit kann leicht eine Drehbewegung
mit bekannten Lineareinheiten erzeugt werden. Durch den Ab
stand der beiden äußeren Lineareinheiten von der eigentli
chen Drehachse läßt sich die Drehbewegung mit einer hohen
Genauigkeit steuern. Sie ist zusätzlich durch den hohen Be
wegungsspielraum der Trägerplatte für die verschiedensten
Aufgaben einsetzbar. Hierfür muß nur die Programmierung der
Steuereinheit entsprechend geändert werden und eventuell
eine neue Bearbeitungsvorrichtung aufgesetzt werden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Positionierein
heit in einer Ausgangsposition,
Fig. 1a Seitenansicht gemäß Fig. 1 in schematischer Darstel
lung,
Fig. 2 Seitenansicht gemäß Fig. 1, in schematischer Dar
stellung, teilweise geschnitten entlang der Linie
IV-IV nach Fig. 1,
Fig. 3 Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Positionierein
heit in einer gegenüber der Ausgangsposition nach
Fig. 1 bzw. 2 gedrehten Position ohne Trägerplatte.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Positioniereinheit 5 in
einer Ausgangsposition dargestellt. Die Positioniereinheit 5
weist drei identische Lineareinheiten 1, 2 und 3 auf. Im
folgenden ist zuerst die Lineareinheit 1 anhand der Fig. 1a
näher beschrieben. Die Lineareinheit 1 weist einen Grundkör
per 20 auf, der auf einer Grundplatte 10 montiert ist. Auf
dem Grundkörper 20 ist ein Schlitten 30 in Richtung der Ach
se X1 linear verschiebbar. In vorteilhafter Weise wird der
Schlitten 30 von zwei Führungsschienen geführt und über eine
Spindel angetrieben, die beide in der Zeichnung nicht dar
gestellt sind. Auf der Oberseite 32 des Schlittens 30 ist
mittig ein Lagerzapfen 34 eingelassen. Der Lagerzapfen 34
greift in eine Bohrung 36 eines Schwalbenschwanzunterteils
40 ein. Das Schwalbenschwanzunterteil 40 weist an seiner
Oberseite eine senkrecht zur Zeichenebene (in Y-Richtung)
verlaufende Schwalbenschwanzfeder 42 auf, die in eine
Schwalbenschwanznut 44 eines Schwalbenschwanzoberteils 50
eingreift. Das Schwalbenschwanzunterteil 40 und das
Schwalbenschwanzoberteil 50 bilden eine Schwalbenschwanzfüh
rung 55 (Fig. 2). Auf dem Schwalbenschwanzoberteil 50 ist
eine Trägerplatte 60 befestigt. Der Lagerzapfen 34 definiert
eine Drehachse Z1, um die das Schwalbenschwanzunterteil 40
drehbar gelagert ist. Der Durchtrittspunkt dieser Drehachse
Z1 durch die Trägerplatte 60 legt einen Bezugspunkt P1 fest.
An der einen Stirnseite des Grundkörpers 20 ist eine
Antriebsvorrichtung 70 angebracht, die von einer Motorein
heit 75 antreibbar ist. Die Motoreinheit 75 ist in platz
sparender Weise auf der Unterseite 12 der Grundplatte 10
angeordnet. Damit ist die Ausdehnung der Lineareinheit 1
bzw. Positioniereinheit in X1-Richtung sehr gering.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Posi
tioniereinheit 5. Auf der Oberseite IG der Grundplatte 10
sind drei Lineareinheiten 1, 2 und 3 montiert. Die Bezugs
zeichen der Teile der beiden Lineareinheiten 2 und 3 sind
jeweils um 200 bzw. 300 gegenüber den entsprechenden Teilen
der Lineareinheit 1 erhöht. Die Trägerplatte 60 ist mit den
Schwalbenschwanzoberteilen 50, 250 und 350 mit Hilfe von in
der Zeichnung nicht dargestellten Schrauben verschraubt. Die
beiden Lineareinheiten 1 und 2, die beide entlang der Achse
X1 bzw. X2 verfahrbar sind, sind symmetrisch bzgl. einer
Achse X3 zueinander angeordnet. Die Antriebsvorrichtungen 70
und 270 ragen jeweils durch Ausnehmungen 14 bzw. 214 in der
Grundplatte 10. Zwischen den beiden Lineareinheiten 1 und 2
ist eine dritte Lineareinheit 3, die in Y-Richtung verfahr
bar ist, angeordnet. Die Antriebsvorrichtung 370 ragt durch
eine Ausnehmung 314 der Grundplatte 10.
Die drei Lineareinheiten 1, 2 und 3 befinden sich in Fig. 1
bzw. Fig. 2 in ihren Ausgangspositionen, so daß ihre Lager
zapfen 34, 234 und 334 und damit die Bezugspunkte P1, P2 und
P3 über auf den jeweiligen Grundkörpern gedachten Nullpunk
ten NL1, NL2 und NL3 liegen. In Fig. 2 ist der räumliche
Abstand dieser Punkte anhand des Punktepaares P3, NL3 bes
ser erkennbar. Die Schwalbenschwanzführungen 55, 255 sind in
dieser Ausgangsposition nach Fig. 2 in der Zeichenebene (in
Y-Richtung), die Schwalbenschwanzführung 355 senkrecht zur
Zeichenebene (in X3-Richtung) ausgerichtet.
Auf der Trägerplatte 60 sind zwei Haltezapfen 62, die zur
Aufnahme z. B. eines Antriebsmittels für Druckstöcke dienen,
angebracht. Die drei Motoreinheiten 75, 275 und 375 sind
über Steuerleitungen mit einer Steuereinheit verbunden (in
der Zeichnung nicht dargestellt). Die Steuereinheit ist pro
grammierbar.
Im folgenden ist die Funktionsweise der Positioniereinheit 5
näher erläutert. Zur Verschiebung der Trägerplatte 60 in
+X-Richtung (Fig. 1) müssen die beiden Schlitten 30 und 230 um
die gleiche Wegstrecke S in +X-Richtung verfahren werden.
Hierzu werden die Antriebsvorrichtungen 70 und 270 über die
Motoreinheiten 75 und 270 (in Fig. 1 nicht dargestellt) ent
sprechend betätigt. Die Steuerung erfolgt durch die gemein
same Steuereinheit. Durch die Schwalbenschwanzführung 355 in
X3-Richtung geführt, verfährt das Schwalbenschwanzoberteil
350 selbständig um dieselbe Wegstrecke S in +X-Richtung. Ein
Ansteuern der Lineareinheit 3 ist hierfür nicht notwendig.
Die Position der Trägerplatte 60 nach dem Verfahrvorgang ist
in der Zeichnung nicht dargestellt. Für eine Verschiebung
der Trägerplatte 60 in +Y-Richtung wird der Schlitten 330
durch die Antriebsvorrichtung 370 in +Y-Richtung verfahren.
Gleichzeitig verfahren die beiden Schwalbenschwanzoberteile
50 und 250 selbständig in ihren Schwalbenschwanzführungen 55
und 255 in +Y-Richtung. Die Position der Trägerplatte 60
nach dem Verfahrvorgang ist ebenfalls nicht dargestellt. Für
eine Drehung der Trägerplatte 60 um die Achse Z3, die in der
Ausgangsposition durch den Punkt NL3 geht, müssen die beiden
Schlitten 30 und 230 in entgegengesetzte Richtungen verfah
ren werden. Hierbei wird der Schlitten 30 in +X1-Richtung
verfahren und der Schlitten 230 um dieselbe Wegstrecke in -
X2-Richtung. Bei dem Verfahrvorgang erfolgt eine Drehung der
Schalbenschwanzoberteile 50, 250 und 350 um die durch die
Lagerzapfen 34, 234 und 334 definierten Drehachsen Z1, Z2
und Z3 (Fig. 2). Gleichzeitig verschieben sich die
Schwalbenschwanzoberteile 50 und 250 in den Schwalben
schwanzführungen 55 und 255 in Richtung zur Drehachse Z3
hin. Die Position der Trägerplatte 60 nach dem Verfahrvor
gang ist in Fig. 3 dargestellt. Die Punkte P1 und P2 auf der
Trägerplatte 60 bewegen sich dabei auf einem Kreis K um den
Mittelpunkt P3 und entfernen sich gleichzeitig langsam von
der Achse X1 bzw. X2. Diese Bewegung wird durch die Schwal
benschwanzführungen 55 bzw. 255 kompensiert. In der gedreh
ten Position der Trägerplatte 60 nach Fig. 3 kann diese zu
sätzlich, wie bereits oben beschrieben, in X bzw. in Y-Rich
tung beliebig verfahren werden. Die Trägerplatte 60 kann so
in fast jede vorgegebene Position verfahren werden. Die Trä
gerplatte 60 dient mit den Haltezapfen 62 zur Aufnahme eines
Werkstücks oder einer Bearbeitungsvorrichtung mit beispiels
weise einem Druckstock zum Bedrucken von Oberflächen. Das
Werkstück bzw. der Druckstock sind somit ebenfalls beliebig
in der X-Y-Richtung ausrichtbar. Die Positioniereinheit 5
läßt sich in einfacher Weise in Fertigungsstraßen integrie
ren. Zur Herstellung von Aufdrucken bzw. Beschriftungen ist
eine Beschriftungsvorrichtung mit einem Druckstock auf die
Trägerplatte 60 aufzusetzen. Der Druckstock läßt sich dann
mit Hilfe der Steuereinheit in exakter Weise zu einem Werk
stück ausrichten. In dieser Stellung erfolgt dann der
Druckvorgang. Die zu bedruckende Fläche kann beliebig an
geordnet sein. Auch können mehrere verschiedene Flächen an
einem Werkstück, die unterschiedlich ausgerichtet sind, ein
fach mit demselben Druckstock an einer Bearbeitungsstation
bedruckt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, unter
schiedlich angeordnete Flächen bei verschiedenen Werk
stücken, die nacheinander über die Fertigungsstraße die Bearbei
tungsstation erreichen, ebenfalls mit demselben Druckstock
zu bedrucken. Hierzu muß nur die Steuereinheit entsprechend
programmiert werden. Aufgrund des geringen Gewichts der Po
sitioniereinheit 5 läßt sich diese sehr schnell verfahren,
so daß eine hohe Taktfrequenz in der Fertigung möglich ist,
wobei die Werkstücke immer exakt an der gleichen Stelle be
druckt werden.
Claims (12)
1. Positioniereinheit für Werkstücke oder Werkzeuge mit mindestens
einer ersten Lineareinheit (1), die einen auf einem ersten Grundkörper (20)
in einer ersten Antriebsrichtung (X1) linear ver
schiebbaren ersten Schlitten (30) aufweist, und einer
zweiten Lineareinheit (3), die einen auf einem zweiten
Grundkörper (320) in einer zweiten Antriebsrichtung (Y)
verschiebbaren zweiten Schlitten (330) aufweist, wobei
der erste Schlitten (30) und der zweite Schlitten (330)
jeweils über eine Antriebseinheit mit einer Motoreinheit
verbunden sind und die erste Antriebsrichtung (X1) und
die zweite Antriebsrichtung (Y) senkrecht zueinander
stehen sowie einer dritten Linea
reinheit (2), die einen auf einem dritten Grundkörper
(220) in einer dritten Antriebsrichtung (X2) linear ver
schiebbaren dritten Schlitten (230) aufweist, derart
angeordnet ist, daß die erste Antriebsrichtung (X1) und
die dritte Antriebsrichtung (X2) parallel zueinander
verlaufen, wobei die Grundkörper (20, 220, 320) auf einer
gemeinsamen Grundplatte (10) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die drei Lineareinheiten (1, 2, 3) senkrecht zu den jeweiligen An
triebsrichtungen (X1, X2, Y) verlaufende Führungen (55,
255, 355) aufweisen, die um senkrecht zu den Antriebsrichtungen und
Führungen verlaufende Achsen drehbar auf den entsprechenden
Schlitten (30, 230, 330) montiert sind und die jeweils mit
einer gemeinsamen Tragplatte (60) verbunden sind, daß die zweite
Lineareinheit (3) etwa mittig zwischen der ersten Linea
reinheit (1) und der dritten Lineareinheit (2) angeordnet
ist, so daß in einer Ausgangsposition der Positionier
einheit (5) die erste Lineareinheit (1) und die dritte
Lineareinheit (2) spiegelsymmetrisch bezüglich einer
durch die zweite Lineareinheit (3) gehenden Ebene ist,
die senkrecht zu der zweiten Antriebsrichtung (Y) steht,
und daß die zweite Lineareinheit (3) in der Ausgangs
position spiegelsymmetrisch bezüglich einer Ebene ist,
die senkrecht zu der ersten Antriebsrichtung (X1) bzw. zu
der zweiten Antriebsrichtung (X2) steht.
2. Positioniereinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen
(55, 255, 355) an ihren Unterseiten je eine Bohrung (36, 236, 336)
aufweisen, in die auf den jeweiligen Ober
seiten (32, 232, 332) der Schlitten (30, 230, 330) angebrachte
Lagerbolzen (34, 234, 334) eingreifen.
3. Positioniereinheit nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen
(55, 255, 355) als Schwalbenschwanzführungen mit einem
Schwalbenschwanzunterteil (40, 240, 340) und einem Schwal
benschwanzoberteil (50, 250, 350) ausgebildet sind.
4. Positioniereinheit nach einem der vorhergehenden An
spruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10)
auf der die drei Lineareinheiten (1, 2, 3) montiert sind,
Ausnehmungen (14, 214, 314) aufweist, in die Antriebsvor
richtungen (70, 270, 370) ragen, die mit jeweils auf der
Unterseite (12) der Grundplatte (10) angeordneten Motor
einheiten (75, 275, 375) verbunden sind.
5. Positioniereinheit nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinheiten
(75, 275, 375) über Steuerleitungen mit einer Steuereinheit
verbunden sind.
6. Positioniereinheit nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trägerplatte
(60) Haltezapfen (62) zur Aufnahme eines Werkstücks oder
einer Bearbeitungsvorrichtung angeordnet sind.
7. Positioniereinheit nach einem der vorhergehenden An
spruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper
(20, 220, 320) Führungsschienen zur Führung der Schlitten
(30, 230, 330) aufweisen.
8. Positioniereinheit nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten
(30, 230, 330) über Spindeln mit den Antriebseinheiten (70, 270, 370)
verbunden sind.
9. Positioniereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Bearbeitungsvorrichtung eine Beschrif
tungsvorrichtung ist.
10. Positioniereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beschriftungsvorrichtung einen Druck
stock aufweist.
11. Positioniereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beschriftungsvorrichtung einen Stempel
aufweist.
12. Positioniereinheit nach einem der Ansprüche 5-11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit
programmierbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995140303 DE19540303C1 (de) | 1995-10-28 | 1995-10-28 | Positioniereinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995140303 DE19540303C1 (de) | 1995-10-28 | 1995-10-28 | Positioniereinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19540303C1 true DE19540303C1 (de) | 1997-03-13 |
Family
ID=7776112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995140303 Expired - Fee Related DE19540303C1 (de) | 1995-10-28 | 1995-10-28 | Positioniereinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19540303C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1216787A1 (de) * | 2000-12-21 | 2002-06-26 | Liechti Engineering AG | Positioniervorrichtung |
DE102006005073B4 (de) * | 2006-02-03 | 2013-06-06 | Itw Morlock Gmbh | Tampondruckanlage |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4107881A1 (de) * | 1990-03-13 | 1991-09-19 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Verstellbarer tisch |
-
1995
- 1995-10-28 DE DE1995140303 patent/DE19540303C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4107881A1 (de) * | 1990-03-13 | 1991-09-19 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Verstellbarer tisch |
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DE102006005073B4 (de) * | 2006-02-03 | 2013-06-06 | Itw Morlock Gmbh | Tampondruckanlage |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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