DE3528901C2 - Kreuzschlitten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kreuzschlitten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein häufig verwendeter Typ einer Montagemaschine besitzt einen koordinatenmäßig bewegbaren Kreuzschlitten, wobei eine Verarbeitungs­ maschine, wie z. B. eine Einsetzvorrichtung, oberhalb der Oberfläche des Tisches positioniert ist. Maschinen dieses Typs werden z. B. dazu ver­ wendet, Anschlußstifte oder andere Teile an vorbestimmten Stellen in Schaltungsplatten einzusetzen. Der Kreuzschlitten wird nach Maßgabe eines Computerprogramms oder gemäß den Anweisungen von einem Mikroprozessor bewegt, um die für das einzusetzende Teil erforderliche Stelle unterhalb der Verarbeitungsmaschine zu positionieren. Danach wird die Maschine betätigt, um das Teil in das Werkstück einzutreiben.

Aus der Druckschrift DE-A1-29 51 456 ist ein gattungsgemäßer Kreuzschlitten mit einer Gleitführungseinrichtung an Arbeitsmaschinen bekannt, der einen X-Y-Koordinatenantrieb auf­ weist. Bei diesem herkömmlichen Koordinatenantrieb mit übereinander angeordneten Schlitten wird sowohl für die X-Achse als auch für die Y-Achse jeweils ein Spindeltrieb verwen­ det, bei dem die Antriebsspindel drehbar gelagert und mit einem Motor angetrieben wird.

Aus der Druckschrift DE-A1-32 36 526 ist eine Linearbewegungsein­ richtung für Maschinen bekannt, die zum Antreiben eines Werkzeug­ maschinenschlittens in einer Koordinatenrichtung dient. Bei dieser be­ kannten Vorrichtung ist eine Gewindespindel an beiden Enden in je einem Lagerbock auf einem Bett gehaltert. Auf der Gewindespindel sitzt eine Spindelmutter, die im Bereich zwischen den Lagerböcken bewegbar und mit dem Rotor eines Motors verbunden ist. Durch Betätigen des Motors wird die Spindelmutter in eine Drehbewegung versetzt und er­ zeugt auf der Gewindespindel eine hin- oder hergehende Linearbewe­ gung.

Kreuzschlitten wie vorstehend beschriebene sind im allgemeinen zufriedenstellend, doch für manche Arten von Vor­ gängen sind sie relativ voluminös, wie z. B. bei Vorgängen, wo Teile in eine relativ kleine Schaltungsplatte eingesetzt werden, und die bekannten Maschinen sind somit für den Zweck, für den sie in vielen Fällen ver­ wendet werden, überdimensioniert.

Die der Anmeldung zugrundeliegende technische Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung eines relativ kom­ pakten Kreuzschlittens mit vereinfachter Konstruktion, die insbesondere für Vorgänge wie das Einsetzen von Teilen in eine Schaltungsplatte ge­ eignet ist. Diese Aufgabe wird durch einen Kreuzschlitten mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildun­ gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Kreuzschlitten zeichnet sich dadurch aus, daß die Y-Spindel an einem ortsfesten Basisrahmen undrehbar und unbewegbar gehaltert ist. Ein Y-Schlitten ist an dem Basisrahmen derart gehaltert, daß er eine Bewegung parallel zu der Y-Spindel ausführen kann, und die Y-Spindel­ mutter ist an dem Y-Schlitten drehbar befestigt und auf die Y-Spindel aufgeschraubt. Ein X-Achsen-Rahmen ist an dem Y-Schlitten gleitend verschiebbar gehaltert, wobei die X-Spindel an dem X-Achsen-Rahmen nicht drehbar gehaltert ist und die X-Spindelmutter an dem Y-Schlitten drehbar befestigt ist. Der X-Spindelmotor und der Y-Spindelmotor sind beide an dem Y-Schlitten befestigt und mit der X-Spindel bzw. mit der Y-Spindel gekoppelt. Der koordinatenmäßig bewegbare Träger bzw. Tisch ist an dem X-Achsen-Rahmen angebracht, so daß eine Rotations­ bewegung der Y-Spindelmutter eine Bewegung des X-Schlittens und des X-Achsen-Rahmens in der Y-Richtung hervorruft. Eine Rotationsbewe­ gung der X-Spindelmutter verursacht eine lineare Bewegung der X-Spin­ del und des X-Achsen-Rahmens in der X-Richtung. Der bewegbare Träger wird dadurch in der X-Richtung und in der Y-Richtung bewegt.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Verarbei­ tungsmaschine, speziell einer Einsetzvorrichtung zum Einsetzen von Teilen in eine Schaltungsplatte;

Fig. 2 eine fragmentarische Perspektivansicht, in der der Kreuz­ schlitten-Betätigungsmechanismus für die in Fig. 1 gezeigte Maschine sowie die Art und Weise veranschaulicht sind, in der der Kreuzschlitten mit dem Betätigungsmechanismus verbunden ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Betätigungsmechanismus, in der Bereiche der Verarbeitungsmaschine gezeigt sind und in der der Werkstückstützblock in seiner inaktiven Stellung dargestellt ist; und

Fig. 4 eine teilweise geschnittene, fragmentarische Seitenansicht entlang der Linien 4-4, gesehen in der Richtung der Pfeile 4-4 der Fig. 2.

Eine Verarbeitungsmaschine 2 umfaßt eine Einsetz­ vorrichtung oder dergleichen, die in einem Gehäuse 12 enthalten ist, das oberhalb einer Auflagefläche 10 eines Kreuzschlittens 8 positioniert ist. Bei dem offenbarten Ausführungsbeispiel liegt das Werkstück 6 in Form einer gedruckten Schaltungsplatte vor, und bei der Einsetzvorrichtung kann es sich um eine des Typs handeln, der zum Einsetzen von in einem Trägerstreifen 4 aus Kunststoff getragenen Anschlußstiften in die Schal­ tungsplatte 6 dient. Die gesamte Vorrichtung ist auf einer Maschinenba­ sis 14 gehalten, die eine in Fig. 2 gezeigte obere Fläche 16 aufweist, über der der Kreuzschlitten-Betätigungsmechanismus und der Kreuz­ schlitten positioniert sind.

Der Kreuzschlitten-Mechanismus 18 besitzt eine Y-Spindel 20, die zwi­ schen Y-Achsen-Führungsstangen 22 positioniert ist. Das erste Ende 24 der Y-Spindel und die entsprechenden Enden der Führungsstangen 22 sind in einer ersten senkrechten Rahmenplatte 26 gehaltert, die sich von der Fläche 16 wegerstreckt. Das zweite Ende 28 der Y-Spindel und die entsprechenden Enden der Führungsstangen 22 sind in ähnlicher Weise in einer zweiten Rahmenplatte 30 befestigt. Die Rahmenplatten 26, 30 und die Führungsstangen 22 dienen als ortsfester Basisrahmen 29 für einen Y-Schlitten 32, der in der Y-Richtung zwischen den Enden 24 und 28 der Y-Spindel bewegbar ist. Die Spindel erstreckt sich frei durch den Schlitten 32 hindurch, und der Schlitten ist durch die Führungsstangen 22 geführt und auf diesen gleitend verschiebbar.

Eine Y-Spindelmutter 34 ist auf der Y-Spindel 20 gehaltert und in einer Ausnehmung in dem Y-Schlitten 32 drehbar befestigt. Die Art, in der die Mutter in dem Schlitten montiert ist, wird im folgenden unter Be­ zugnahme auf Fig. 4 sowie unter Bezugnahme auf eine X-Spindel 50 beschrieben. Die Mutter wird mittels eines Riemens 36 verdreht, der sich zu einem Y-Spindelmotor 38 erstreckt, der in einer Platte 40 gehal­ tert ist, die mittels Trägern 42 an dem Schlitten 32 befestigt ist. Es ist offensichtlich, daß bei einer Rotationsbewegung des Motors die Y- Spindelmutter 34 relativ zu der nicht drehbaren Schraube gedreht wird und der Schlitten sich somit in der Y-Richtung bewegt.

Eine X-Spindel 44 erstreckt sich frei durch den Schlitten 32 hindurch, und X-Achsen-Führungen 46 erstrecken sich derart durch den Schlitten, daß dieser gleitend verschiebbar ist. X-Spindel-Rahmenplatten 48 sind an den Enden der Führungsstangen 46 und der Schraube 44 befestigt, so daß die Führungsstangen und die Rahmenplatten mittels einer X-Spindel­ mutter 50 relativ zu dem Schlitten 32 bewegbar sind. Die Mutter 50 besitzt eine einstückig mit mit dieser ausgebildeten Hülse 52, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist; die Hülse 52 erstreckt sich in eine Ausnehmung in dem Schlitten 32 und ist mittels Kugellageranordnungen 54 drehbar gelagert. Die Mutter 50 ist mittels eines Riemens 56 mit einem X-Spin­ delmotor 58 gekoppelt, der mittels einer Halteplatte oder eines Befesti­ gungsarms 60 unterhalb des Schlittens 32 gehaltert ist. Eine Rotations­ bewegung des Motors 58 veranlaßt somit die X-Spindel 44 zu einer Bewegung relativ zu dem Schlitten 32 in der X-Richtung.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, erstreckt sich zwischen den X- Spindel-Rahmenplatten 48 eine querverlaufende Rahmenplatte 62, die an ihren Enden an den Rahmenplatten 48 befestigt ist. Der Kreuzschlitten 64 ist vor dieser konsolenartigen Konstruktion bzw. in Bezug auf Fig. 2 links von dieser konsolenartigen Konstruktion positioniert und mittels einer Stange 68 von der Platte 62 getragen. Der Kreuzschlitten 64 be­ sitzt Ansätze 66, durch die sich die Stange 68 hindurcherstreckt, und die Enden der Stange sind in äußeren Endbereichen 70 der Rahmenplatten 48 schwenkbar gelagert. Hebel oder Arme 72 sind an den Enden der Stange 66 festgekeilt, und es sind Federn 74 vorgesehen, die die Stange in Bezug auf Fig. 2 im Uhrzeigersinn vorspannen. Die exakte Position der Stange 68 wird durch einstellbare Anschläge bestimmt, die durch die Platte 62 geschraubt sind und die gegen Arme 76 drücken, die an der Stange 68 festgekeilt oder in einer anderen Weise an dieser befestigt sind.

Die Anschlagschrauben 77 sind derart eingestellt, daß der Kreuzschlitten 64 in einer horizontalen Ebene liegt und seine Oberfläche senkrecht zu dem Werkzeug 90 an der im folgenden beschriebenen Einsetzvorrichtung 88 verläuft. Die schwenkbare Befestigung des Kreuzschlittens 64 ist aus dem Grund vorgesehen, daß er dann, falls eine Kraft auf ihn ausgeübt werden sollte, lediglich über einen sehr geringen Kreisbogenbereich nach unten geschwenkt wird, bis er gegen die Oberfläche 16 des Basisrah­ mens stößt. Diese Anordnung verhindert somit eine Beschädigung des Kreuzschlittens für den Fall, daß eine solche Kraft auf den Kreuzschlit­ ten ausgeübt wird.

Es ist wünschenswert, eine Abstützung für das Werkstück vorzusehen, wenn der Montagevorgang, wie z. B. der Stifteinsetzvorgang, mittels des an dem Ende einer Ramme 88 der Verarbeitungsmaschine 12 vorgesehe­ nen Werkzeugs 90 ausgeführt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein amboßartiger Block 80 vorgesehen, der sich unmittelbar unterhalb des Werkzeugs 90 befindet und der unter dem Einfluß eines Steuerflächen­ gliedes 84, das an einer Rolle 82 an dem unteren Ende des amboßartigen Blocks angreift, aus der in Fig. 3 gezeigten Position in Richtung nach oben bewegbar ist. Das Steuerflächenglied 84 wird dabei mittels einer pneumatischen Kolben- und Zylinderanordnung 86 aus der gezeigten Position in Richtung nach links bewegt. Da der Kreuzschlitten in Form eines offenen rechteckigen Gestells vorgesehen ist, stört der amboßartige Block die X-Y-Bewegung des Tisches nicht, wenn er sich in seiner unteren oder inaktiven Position gemäß Fig. 3 befindet.

In Übereinstimmung mit bekannten Konstruktionsprinzipien für Kreuz­ schlitten handelt es sich bei den Motoren 38, 58 vorzugsweise um Motoren mit gedruckten Schaltungen oder Schrittmotoren, wobei diese Motoren von einem Mikroprozessor oder einer ähnlichen Informations­ quelle gesteuert werden. Somit kann der Mikroprozessor derart program­ miert werden, daß er dem Werkzeug 90 verschiedene Stellen des Werk­ stücks sequentiell präsentiert, so daß die Teile an diesen Stellen an der Schaltungsplatte montiert werden.

Im Betrieb werden die Motoren 38, 58 derart aktiviert, daß sie die Y- Spindelmutter 34 und die X-Spindelmutter 50 in einem derartigen Aus­ maß drehen, daß der Schlitten zu einer Stelle bewegt wird, in der der gewünschte Teil oder Bereich des Werkstücks unmittelbar unterhalb des Werkzeugs 90 der Ramme 88 positioniert ist. Da beide der Motoren von dem Schlitten 32 getragen sind, kann man beide Muttern gleichzeitig in Rotationsbewegung versetzen, so daß sich der Schlitten in der Y-Rich­ tung bewegen kann, während sich der X-Achsen-Rahmen und somit der Kreuzschlitten 64 in der X-Richtung bewegen.

In der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen ist man willkürlich von der Annahme ausgegangen, daß es sich bei der Spindel 20, die an dem Basisrahmen gehaltert ist und an der der Schlitten 32 angebracht ist, um die Y-Achsen-Schraube handelt, und zwar aus dem Grund, daß diese Schraube tatsächlich die Y-Spindel ist, wenn ein Be­ trachter vor der Maschine steht. Dieselbe Spindel 20 würde zu der X- Spindel werden, wenn ein Betrachter die Maschine von einer ihrer Seiten ansehen würde. Von diesen Annahmen ging man im Interesse der Klar­ heit und Einfachheit aus, und es ist nicht beabsichtigt, daß diese An­ nahmen zu einer Einschränkung des Umfangs der Ansprüche führen. Mit anderen Worten heißt das, daß sich der Betrachter einer erfindungsge­ mäßen Maschine immer in eine derartige Position stellen kann, daß die feststehend gehalterte Spindel 20 die Y-Spindel darstellt.

Ein Kreuzschlitten sowie eine Kreuzschlitten-Verarbeitungsmaschine des vorstehend beschriebenen Typs beinhalten mehrere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Tischbewegungsmechanismen und Verarbeitungsge­ räten, und zwar bezüglich der Größe und der Masse der Teile sowie bezüglich der Kosten, die bei der Herstellung entstehen. Der maximale Betriebsbereich, d. h. der maximale Flächenbereich, innerhalb dessen das Werkzeug 90 positioniert werden kann, ist definiert durch die Länge der X-Spindel und der Y-Spindel abzüglich der Abmessungen des Y-Schlit­ tens. Mit anderen Worten heißt das, daß der Tisch 64 über eine Bewe­ gungsstrecke bewegt werden kann, die der Länge der X-Spindel 20 abzüglich der Breite des Schlittens 32 gemessen in Längsrichtung der Y- Achse gleich ist. In ähnlicher Weise kann der Tisch 64 in der X-Rich­ tung über eine Bewegungsstrecke bewegt werden, die der Länge der X- Spindel 44 abzüglich der in der X-Richtung gemessenen Länge des Schlittens 32 gleich ist. Die Y-Achsen-Führungen 22 und die X-Achsen- Führungen 46 brauchen nicht länger zu sein als die entsprechenden Spindeln 20, 44. Das Volumen der Maschine ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Kreuzschlitten beträchtlich reduziert, da es bei der Maschine nicht notwendig ist, einen separaten Halter für die X-Spindel oder für die Y-Spindel vorzusehen, und zwar unabhängig von der Tatsache, welche der beiden Schrauben in der vorstehend beschriebenen Maschine diejenige Schraube ist, die an einer feststehenden Halterung gehaltert ist.

Claims (3)

1. Kreuzschlitten, mit

• a) einem ortsfesten Basisrahmen (29), an dem eine Spindel (20) in Y-Richtung angeordnet ist,
• b) einem Y-Schlitten (32) mit einer Y-Spindelmutter (34), der an dem Basisrahmen (29) mittels einer Führung (22) und einem Antriebsmotor (38) in Y-Richtung verschiebbar ist,
• c) einem X-Schlitten (48), an dem eine Spindel (44) in X-Richtung angeordnet ist, und der mittels einer Führung (46), einer am Y- Schlitten (32) angeordneten X-Spindelmutter (50) und einem Antriebsmotor in X-Richtung verschiebbar ist, und
• d) einem mit dem X-Schlitten (48) verbundenen Träger (64),
  dadurch gekennzeichnet, daß
• e) der X-Schlitten (48) als ein den Y-Schlitten umgreifender Rahmen ausgebildet ist,
• f) beide Spindeln (20, 44) undrehbar befestigt sind und sich durch den Y-Schlitten (32) erstrecken,
• g) beide Antriebsmotoren am Y-Schlitten (32) befestigt sind und
• h) je eine der drehbar gelagerten Spindelmuttern (34, 50) antrei­ ben.

2. Kreuzschlitten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß zwei Y-Achsen-Tragführungen (22) sowie zwei X-Achsen- Tragführungen (46) vorgesehen sind, und
• b) daß die Spindel (20) in Y-Richtung sowie die Spindel (44) in X-Richtung jeweils zwischen den Y-Achsen-Tragführungen (22) bzw. zwischen den X-Achsen-Tragführungen (46) angeordnet sind und parallel zu diesen verlaufen.

3. Kreuzschlitten nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß der X-Schlitten (48) einen Fortsatz (64, 66) aufweist, der sich jenseits von der Spindel (20) in Y-Richtung von dem X- Schlitten (48) wegerstreckt, und
• b) daß der Träger (64) an dem Fortsatz (64, 66) angebracht ist.