DE19622413A1 - Linearantrieb, insbesondere für Anschlußköpfe von Laserbearbeitungsanlagen - Google Patents

Description

Zum Umsetzen einer Drehbewegung z. B. eines Elektromotors, eines Hy­ draulikmotors oder eines Pneumatikmotors in eine lineare Bewegung kommen üblicherweise Gewindespindeln oder Ritzel-Zahnstangen-An­ ordnungen als Übertragungselemente zum Einsatz. Nachteilig bei diesen Antriebsarten ist die Tatsache, daß sich mechanische Teile aufeinander bewegen, was zu Verschleißerscheinungen führt. Darüber hinaus müssen Ungenauigkeiten durch Fertigungstoleranzen bei der Auslegung des An­ triebs berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb zu schaf­ fen, bei dem sich mechanische Fertigungsfehler nicht mehr nachteilig auswirken, und der praktisch verschleißfrei arbeitet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe findet sich im Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung wird als Linearantrieb eine Vorrichtung zur linearen Bewegung eines an einer Halterung geführten Körpers mittels einer an der Halterung drehbar gelagerten Seiltrommel zur Verfügung gestellt, um die ein Seil herumgewickelt ist, das unmittelbar zwischen in Bewegungsrich­ tung gegenüberliegenden Enden des Körpers gespannt ist.

Wird die Seiltrommel in der einen oder anderen Richtung gedreht, so nimmt sie infolge von Reibschluß das Seil mit, was zu einer entsprechen­ den Verschiebung des Körpers führt, mit dem die Seilenden verbunden sind. Der Antrieb arbeitet praktisch verschleißfrei, da das Seil auf der Seil­ trommel lediglich auf- bzw. abgewickelt wird. Infolgedessen können sich auch Fertigungstoleranzen im Bereich von Seil bzw. Seiltrommel nicht mehr nachteilig auf die Genauigkeit des Antriebs auswirken.

Da das Seil unmittelbar zwischen den Enden des Körpers gespannt ist, sind keine weiteren Antriebs- bzw. Umlenkelemente oberhalb und unter­ halb des Körpers vorhanden, was zu einer relativ geringen Bauhöhe führt. Der Verschiebeweg des Körpers wird lediglich durch die seitlich liegende Seiltrommel begrenzt, was aber bei Linearantrieben mit geringem Hub zu keinen weiteren Problemen führt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Seiltrom­ mel Umfangsnuten zur Seilführung auf. Hierdurch läßt sich verhindern, daß bei Drehung der Seiltrommel die sich auf- bzw. abwickelnden Seilbe­ reiche aneinander reiben können.

Die Seiltrommel ist vorzugsweise über ein Untersetzungsgetriebe antreib­ bar, um eine möglichst exakte und leistungsarme Positionierung des Kör­ pers vornehmen zu können. Dabei kann zum Antrieb der Seiltrommel ein Elektromotor zum Einsatz kommen, der an der Halterung montiert ist. Er kann z. B. über einen Riemenantrieb mit dem Untersetzungsgetriebe ge­ koppelt sein.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind Halterung und Körper zylin­ drisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet. Dadurch wird ein relativ kompakter Linearantrieb erhalten. Er läßt sich z. B. zur Linearver­ schiebung eines Anschlußkopfs einer Laserbearbeitungsanlage verwen­ den. Dabei wird der Anschlußkopf am Körper befestigt. Der Anschlußkopf einer Laserbearbeitungsanlage kann z. B. eine Optik zur Fokussierung ei­ nes ihn durchlaufenden Laserstrahls enthalten, strahlausgangsseitig mit einer Düse mit Abstandsmeßelektrode verbunden sein, und dergleichen. Ein derartiger Anschlußkopf ist allgemein bekannt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Körper zwei in Bewegungsrichtung voneinander beabstandete Endringe auf, die plattenartig ausgebildet sein können und die über parallele Führungs­ stangen miteinander verbunden sind, welche ebenfalls in Bewegungsrich­ tung verlaufen und in zylindrischen Führungen der Halterung geführt sind.

Hierdurch wird einerseits ein Linearantrieb mit relativ geringem Gewicht erhalten, während es andererseits einfacher ist, nunmehr das Seil zwi­ schen den Endringen zu spannen und die Seiltrommel im Bereich zwi­ schen den Endringen bzw. leicht seitlich davon anzuordnen. Dies führt ebenfalls zu einer verbesserten Kompaktheit des gesamten Linearan­ triebs.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich eine Spanneinrichtung zum Spannen des Seils vorhanden sein. So kann die Spanneinrichtung aus einer mit einem Ende des Seils fest verbundenen Buchse mit Innengewinde bestehen, in die eine vom Körper gehaltene Schraube einschraubbar ist. Die Spannung des Seils läßt sich somit ge­ zielt einstellen oder nach längerer Betriebszeit des Linearantriebs nach­ stellen, so daß immer eine vorbestimmte Reibkraft zwischen Seil und Seil­ trommel gewährleistet ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Seiltrommel aber auch mit einer Klemmeinrichtung zur Seilklemmung versehen sein. Dadurch wird ein Rutschen des Seils auf der Seiltrommel vollständig verhindert.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Teilschnitts; und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in einer um 90° gegen­ über der Fig. 1 gedrehten Stellung.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 enthält die erfindungsgemäße Vorrich­ tung eine hohlzylindrisch ausgebildete bzw. hülsenartige Halterung 1, de­ ren Mittelachse das Bezugszeichen 2 trägt. Koaxial zur Mittelachse 2 und innerhalb der Halterung 1 befindet sich ein Körper 3, der in Richtung der Mittelachse 2 verschiebbar ist.

Der Körper 3 weist zwei plattenförmige Endringe 4 und 5 auf, die jeweils in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Mittelachse 2 steht. Dabei sind die Endringe 4 und 5 in Richtung der Mittelachse 2 voneinander beabstandet. Beide Endringe 4 und 5 sind über Führungsstangen 6 miteinander ver­ bunden, die parallel zur Mittelachse 2 verlaufen. Im vorliegenden Fall sind in Umfangsrichtung der Endringe 4 und 5 drei Führungsstangen 6 unter etwa gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet. Die Führungsstangen 6 ragen in Ausnehmungen 7 der jeweiligen Endringe 4 und 5 hinein und sind dort mit Hilfe von Madenschrauben 8 oder Gewindestiften befestigt, die durch radiale Umfangsöffnungen in den End­ ringen 4 und 5 hindurchgeführt sind und gegen die Führungsstangen 6 drücken.

Die zum Körper 3 gehörenden und zylindrisch ausgebildeten Führungs­ stangen 6 sind in zylindrischen Führungen 9 gleitend gelagert, welche an der Innenseite der Halterung 1 befestigt sind. Dabei erstrecken sich die zy­ lindrischen Führungen 9 nur so weit in Richtung der Mittelachse 2, daß noch ein gewünschter Hub des Körpers 3 in Richtung der Mittelachse 2 möglich ist. Die Verschiebung des Körpers 3 in der Halterung 1 erfolgt im wesentlichen spielfrei, da jeweils eine Führungsstange 6 mit zugehöriger Führung 9 z. B. eine Passung bilden können. Möglich ist es aber auch, zwi­ schen Führungsstange 6 und Führung 9 noch eine zylindrische Kunst­ stoffhülse 10 als Gleitführung vorzusehen.

Zum Antrieb des Körpers 3 innerhalb der Halterung 1 dient ein Seil 11, das ein Stahlseil sein kann. Dieses Seil 11 ist in seinem oberen Bereich in Fig. 2 mit einem zylindrischen Ansatz 12 fest verbunden. Dieser zylindri­ sche Ansatz 12 ruht in einer entsprechenden Ausnehmung an der oberen Stirnseite des Endrings 4, wobei sich diese Ausnehmung in Richtung zur unteren Stirnseite des Endrings 4 so weit verjüngt, daß nur noch das Seil 11 hindurchtreten kann. Um das Seil 11 und den Ansatz 12 in die Ausneh­ mung des Endrings 4 einführen zu können, kann dieser mit einem radialen und von seiner Innenseite ausgehenden Schlitz 13 versehen sein, dessen Breite dem Durchmesser des Seils 1 1 entspricht. Mit anderen Worten kann somit das Seil 11 mit seinem Ansatz 12 in den Endring 4 eingehängt wer­ den.

Das Seil 11 ist um eine Seiltrommel 14 z. B. über einen Umschlingungs­ winkel von 360° herumgewickelt und mit seinem anderen Ende am End­ ring 5 befestigt. Die Befestigung des Seils 11 am Endring 5 erfolgt über ei­ ne Spanneinrichtung 15. Zu dieser Spanneinrichtung 15 gehört eine zylin­ drische Buchse 16, die an ihrem einen bzw. oberen Ende das Seil 11 fest aufnimmt. An dem dem Endring 5 zugewandten Ende weist die Buchse 16 ein Innengewinde auf, in das eine Schraube 17 eingeschraubt ist. Diese Schraube 17 durchragt den Endring 5 und stützt sich mit ihrem Schrau­ benkopf an diesem ab. Wird sie in das Innengewinde der Buchse 16 hinein­ geschraubt, so zieht sie die Buchse 16 in Richtung zum Endring 5 und ggf. in eine im Endring 5 vorgesehene Ausnehmung 18 hinein, so daß sich auf diese Weise das Seil 11 spannen läßt.

Die Seiltrommel 14 ist seitlich zwischen den Endringen 4 und 5 gelagert, und zwar an der Halterung 1. Dabei verläuft eine Drehachse 19 der Seil­ trommel 14 senkrecht zur Längsrichtung 2 bzw. tangential zur hülsenför­ migen Halterung 1. Die Drehachse 19 der Seiltrommel 14 ist die antriebs­ seitige Welle eines Untersetzungsgetriebes 20, das antriebsseitig durch ei­ nen Elektromotor 21 angetrieben wird, und zwar über einen Zahnriemen 22. Eine Welle 23 des Elektromotors 21 und eine antriebsseitige Welle 24 des Untersetzungsgetriebes 20 liegen dabei parallel zueinander.

Das Untersetzungsgetriebe 20 und der Elektromotor 21 sind in einem Ge­ häuse 25 gelagert, das seinerseits an der Halterung 1 befestigt ist, etwa über Schrauben 26.

Um ein vollständiges Rutschen des Seils 11 auf der Seiltrommel 14 zu ver­ hindern, kann, sofern dies erforderlich ist, eine Klemmschraube 27 radial in die Seiltrommel 14 hineingeschraubt sein, um mit dem Kopf der Klemm­ schraube 27 das Seil 11 zu fixieren. Dies kann bei relativ großer Masse ei­ nes zu bewegenden Anschlußkopfs im Falle von Laserbearbeitungsanla­ gen sinnvoll sein. Bei weniger großen Massen reicht im allgemeinen die Reibkraft zwischen Seil 11 und Seiltrommel 14 für eine spielfreie Positio­ nierung aus.

Bereiche des Körpers 3, die nach unten aus der Halterung 1 herausragen, können durch eine weitere Hülse 28 abgedeckt sein, die sich auf die Halte­ rung 1 aufschrauben läßt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur linearen Bewegung eines an einer Halterung (1) ge­ führten Körpers (3) mittels einer an der Halterung (1) drehbar gelagerten Seiltrommel (14), um die ein Seil (11) herumgewickelt ist, das unmittelbar zwischen in Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Enden des Körpers (3) gespannt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommel (14) Umfangsnuten (14a) zur Seilführung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommel (14) über ein Untersetzungsgetriebe (20) antreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Seiltrommel (14) ein Motor (21) an der Halterung (1) montiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Halterung (1) und Körper (3) zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (3) zwei in Bewegungsrichtung voneinander beabstandete Endringe (4, 5) aufweist, die über parallele Führungsstangen (6) miteinander ver­ bunden sind, welche in zylindrischen Führungen (9) der Halterung (1) ge­ führt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (11) zwischen den Endringen (4, 5) gespannt und die Seiltrommel (14) im Bereich zwischen den Endringen (4, 5) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zusätzlich eine Spanneinrichtung (15) zum Spannen des Seils (11) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (15) aus einer mit einem Ende des Seils (11) festverbun­ denen Buchse (16) mit Innengewinde besteht, in die eine am Körper (3) ge­ haltene Schraube (17) einschraubbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seiltrommel (14) mit einer Klemmeinrichtung (27) zur Seilklemmung versehen ist.

11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Antrieb des Anschlußkopfs einer Laserbearbeitungsanlage.