DE4123410A1

DE4123410A1 - Linear positioner for industrial automation application - has slide winched along taut wire wrapped round drum of drive motor secured to slide

Info

Publication number: DE4123410A1
Application number: DE19914123410
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1993-01-21

Abstract

Secured at one end (3) is a flexible wire or band (7) which is wrapped round a drum (8) on the shaft of a stepping motor (9) secured by a slide (13,17). The slide (17) is guided along the length of the positioner by guides (11,12) and so the positioner is capable of self creating linear movements. The other end of the wire is connected to the opposite end plate (4) using a tensioning spring (28). Rotation of the motor winches the slide to a desired position under control of signals from a scale and displacement transducer. USE/ADVANTAGE - Can be applied to machine tools and work handling equipment. Simple, low-cost system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Transportelement für Industrie automation oder zu Förderzwecken.The invention relates to a transport element for industry automation or for promotional purposes.

Aus dem DE-GM 87 07 147 ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Transportband längs einem länglichen Grundkörper endlos in zwei Ebenen umläuft, wobei am einen Ende ein Schrittmotor vorgesehen ist, der eine (der beiden) Umlenk rolle(n) antreibt.An arrangement is known from DE-GM 87 07 147, at which is a conveyor belt along an elongated body endlessly revolves in two levels, with one end at one Stepper motor is provided, the one (of the two) deflection roller (s) drives.

Es gibt viele Anwendungen, wo eine einfachere,billiger herstellbare gattungsgemäße Vorrichtung gefragt ist. U.U. können dann Anforderungen an die Lebensdauer, Über tragungskräfte, Genauigkeit geringer sein, Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ins besondere ein einfach herstellbares, auf unterschiedliche Längendimensionen für flexible Herstellung günstigeres Transportband zu konzipieren.There are many applications where simpler, cheaper producible generic device is required. Possibly. can then meet lifetime requirements, about load capacities, accuracy may be lower, The present application is based on the task special an easy to manufacture, on different Length dimensions for flexible manufacturing cheaper Conceive conveyor belt.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln des Anspruchs 1 gelöst. Unteransprüche zeigen weitere Ausgestaltungen.The object is achieved with the means of claim 1. Subclaims show further refinements.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen zwei Ausführungs- bzw. Anwen dungsbeispiele der Erfindung. Figs. 1 to 4 show two exemplary embodiments of the invention and appli cation.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo ein starrer Längsträger ortsfest an seinen Enden abgestützt und der Schlitten mit Motor beweg lich ist. Fig. 1 shows an embodiment of the invention, where a rigid longitudinal beam is supported at its ends and the carriage is movable with a motor Lich.

Fig. 2 zeigt die Sicht in Richtung des Pfeiles II, während Fig. 2 shows the view in the direction of arrow II, while

Fig. 3 eine Anwendung zeigt, bei der der Schlitten orts fest gehalten ist und der Längsträger hin und her bewegbar ist, z. B. an der einen Endplatte ein Greifwerkzeug aufweist, jedoch auch an bei den Enden Werkzeuge, z. B. alternierend im Ein satz, denkbar sind. Fig. 3 shows an application in which the carriage is held in place and the side member is movable back and forth, for. B. has a gripping tool on one end plate, but also on tools at the ends, e.g. B. alternately in a set, are conceivable.

Fig. 4 zeigt die Ansicht gemäß Pfeil IV. Fig. 4 shows the view according to arrow IV.

Die Fig. 1 zeigt Endplatten 3, 4 an den Enden der Transport strecke A-E. Zwischen diesen Endplatten spannen sich linear zwei parallele Stahlzylinder 1, 2. So wird der Längsträger gebildet. Ein Schlittengrundkörper 17 mit Längsführun gen 11, 12 wird auf diesen Zylindern 1, 2 geführt. Prak tisch können dazu Längslaufbuchsen verwendet werden, bei denen bekanntlich Kugeln in Längsrichtung in einer Hohl zylinderfläche angeordnet sind, so daß eine Linearbewegung an einer zylindrischen Außenfläche spielfrei geschehen kann. Auf dem Schlittengrundkörper 17 befindet sich eine Arbeitsplatte 13, von der aus Handhabungs- oder Bearbei tungsvorgänge vorgenommen werden können, indem dort Werk stückträger für Zuführaufgaben in Transportstrecken auf genommen oder Bearbeitungswerkzeuge fixierbar sind. Auf dem Schlittengrundkörper 17 ist ein rotatorischer Schritt motor 9 mit einer koaxialen Antriebsrolle 8 vorgesehen, deren Umlauffläche etwa tangential in eine Ebene des ge spannten, flexiblen Elements 7 einlaufend liegt. Fig. 1 shows end plates 3 , 4 at the ends of the transport route AE. Two parallel steel cylinders 1 , 2 stretch linearly between these end plates. This is how the side member is formed. A carriage base body 17 with longitudinal guides 11 , 12 is guided on these cylinders 1 , 2 . Practically, longitudinal bushings can be used, in which balls are known to be arranged in the longitudinal direction in a hollow cylinder surface, so that a linear movement can take place on a cylindrical outer surface without play. On the carriage base body 17 there is a worktop 13 , from which handling or machining operations can be carried out by workpiece carriers for feeding tasks in transport routes or machining tools can be fixed there. On the carriage base body 17 , a rotary step motor 9 is provided with a coaxial drive roller 8 , the circumferential surface of which is approximately tangential in a plane of the ge tensioned, flexible element 7 .

Das biegsame, zugfeste Element 7 ist z. B. ein Stahldraht von 1,2 mm ⌀ oder ein Federband, für eine ausreichende, evtl. nur teilweise Umschlingung auf der Antriebsrolle 8 vorgesehen. Die u. U. auch dort mehrfache Umschlingung auf der Antriebsrolle 8 kann im Falle eines Stahldrahtes z. B. auch dadurch bewerkstelligt werden, daß er in Gewin derillen 27 läuft. Das Winkelmaß ϕ der Umschlingung ist im praktischen Fall anzupassen: die Rutschfestigkeit wächst proportional e ϕ.The flexible, tensile element 7 is such. B. a steel wire of 1.2 mm ⌀ or a spring band, for a sufficient, possibly only partially wrapping on the drive roller 8 is provided. The u. U. there also multiple wrapping on the drive roller 8 can in the case of a steel wire z. B. also be accomplished by running derillen 27 in thread. In practice, the angle Um of the wrap must be adjusted: the slip resistance increases proportionally e ϕ.

Die Enden eines Federstahldrahtes 7 sind an den End platten 3, 4 unter Zwischenschaltung einer wendelförmigen Zugfeder 28 befestigt.The ends of a spring steel wire 7 are attached to the end plates 3 , 4 with the interposition of a helical tension spring 28 .

Muß eine stärkere Kraft übertragen werden, ist eine stär kere Umschlingung sinnvoll. Benötigt man schlupffrei eine genaue Position ist auch Federstahlband, das auf dem Um fang der Antriebsrolle 8 befestigt ist und diese evtl. mehrfach umschlingt und sich also schichtenweise ge wickelt überlagert, denkbar. Dabei ist das Bandende an einem Endpunkt z. B. bei A fixiert, während das andere Ende auf der Antriebsrolle 8 fixiert ist. Dann sollte aber zum anderen Ende z. B. E hin, zwischen den Schlitten 17 und der anderen Endplatte z. B. 4, eine Federvorspannung z. B. durch eine Zugfeder vorgesehen werden, die auf dem Schlitten eine axiale Vorspannkraft dorthin ausübt. Die Umschlingung der Antriebsrolle 8 mit einem flexiblen Band ergibt u. U. eine extrem genaue lineare Position, besonders wenn man der Antriebsrolle einen größeren Durchmesser gibt und nur eine Schicht vorsieht. Wenn ein Ende des Bandes (Drahtes) am Umfang dem Antriebs rolle fixiert ist, geschieht die Übertragungskraft natür lich nicht per Reibungskoeffizient bzw. Rutschfestigkeit, sondern sie tritt als Zugbelastung des Drahtes oder Bandes 7 auf, (In den Figuren ist eine solche Ausführung nicht darge stellt.)If a stronger force has to be transmitted, a stronger wrap makes sense. If you need a precise position without slippage, spring steel strip is also attached to the order of the drive roller 8 and may wrap around it several times and thus be layered overlapping layers, conceivable. The end of the tape is at an end point z. B. fixed at A, while the other end is fixed on the drive roller 8 . Then, however, to the other end z. B. E, between the carriage 17 and the other end plate z. B. 4 , a spring preload z. B. can be provided by a tension spring, which exerts an axial biasing force there on the slide. The wrapping of the drive roller 8 with a flexible band gives u. U. An extremely accurate linear position, especially if you give the drive roller a larger diameter and only provide one layer. If one end of the band (wire) is fixed to the periphery of the drive roller, the transmission force does not occur naturally by means of a coefficient of friction or slip resistance, but rather occurs as a tensile load on the wire or band 7 (such an embodiment is not shown in the figures) poses.)

Der rotatorische Schrittmotor 9 ist mit dem Schlitten Grundkörper 17 fest verbunden. Es ist auch ein Stellungs sensor vorgesehen, mit dem die Linearposition abgefragt werden kann. Der Sensor 24 (z. B. optisch) bewegt sich linear mit dem Schlitten. Er kann gemäß einer (z. B. hell dunkel) markierten Meßgeberlatte 29 die an einem Weg entlang ortsfest vorgesehen ist, Positionssignale erzeugen, die in einen Regelkreis zum Betrieb des antreibenden Schrittmotors gegeben werden, oder auch (einfacher) an bestimmten mar kierten Wegpunkten Signale (z. B. zur Motorsteuerung) er zeugen.The rotary stepper motor 9 is fixedly connected to the slide base body 17 . A position sensor is also provided, with which the linear position can be queried. The sensor 24 (e.g. optically) moves linearly with the carriage. He can according to a (z. B. light dark) marked transducer batten 29 which is provided on a path along stationary, generate position signals that are given in a control loop for operating the driving stepping motor, or (more simply) signals at certain marked waypoints (e.g. for engine control) he testify.

Die Energie zum Motor 9 und evtl. auch die Sensor- Zuführung wird über ein flexibles Verbindungskabel 15 gegeben, das sich z. B. wendelartig um die Stahlwelle 1 zwischen dem einen festen Ende A der Transportstrecke mit dem festen Kabelanschluß 23 und dem Schlitten 17 erstreckt, Die Fig. 2 zeigt die Seitenansicht auf das Ausführungs beispiel gemäß Fig. 1. Der Federstahldraht (oder Draht seil) 7 wird am Ende E unter Zwischenschaltung einer Zug feder 28 an der Endplatte 4 fixiert.The energy to the motor 9 and possibly also the sensor supply is given via a flexible connecting cable 15 , which is, for. B. extends helically around the steel shaft 1 between the one fixed end A of the transport route with the fixed cable connection 23 and the carriage 17. FIG. 2 shows the side view of the embodiment example according to FIG. 1. The spring steel wire (or wire rope) 7 is fixed at the end E with the interposition of a train spring 28 on the end plate 4 .

Die Fig. 3 und 4 zeigen wie Fig. 1 und 2 unterschiedliche Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels bei dem je doch der Schlitten-Grundkörper 37 ortsfest ist (ebenso der Motor 39, auf dessen Hinterseite ein Geber 34, z. B. ein Steuerungsprogramm zum Motor 39 leitet.) In diesem Fall ist die Einspannung des flexiblen Elements 7 an einem oder an beiden Enden der Transportstrecke A-E wie oben beschrieben in gleicher Weise wie bei Fig. 1/2 gegeben, jedoch fährt in diesem Fall der ganze Längs träger mit den Stahlwellen 1/2 und deren Endplatten 3/4 zwischen den Endpositionen je nach Bedarf in be liebiger Weise, hin und her. Die gesamte Transportstrecke beträgt also (nach jeder Seite von der ortsfesten Grund platte 37 aus) etwa die Distanz E-A, wenn man die Schlit tendimension und die notwendigen Anschlagspositionen ab zieht. An der Platte 3 ist ein pneumatischer Greifer 36 vorgesehen, der seine Druckluftzuführung über einen Luftspiralschlauch 35 erhält, der sich um die Zylinder 1/2 windet, und sich dabei zwischen der zentra len Versorgungsplatte, d. h. dem "Schlitten" 37, und dieser Endplatte 3 erstreckt. FIGS. 3 and 4 as shown in FIGS. 1 and 2, different views of a second embodiment in which each but the carriage base body is stationary 37 (as well as the motor 39, on whose rear side an encoder 34 z. B. a control program for engine 39 conducts.) In this case, the clamping of the flexible element 7 at one or both ends of the transport path AE as described above is given in the same way as in Fig. 1/2, but in this case the entire longitudinal member travels with the steel shafts 1/2 and their end plates 3/4 between the end positions as required in any way, back and forth. The entire transport route is (on each side of the fixed base plate 37 ) about the distance EA if you pull the slide dimension and the necessary stop positions. On the plate 3 , a pneumatic gripper 36 is provided, which receives its compressed air supply via an air spiral hose 35 , which winds around the cylinder 1/2, and between the central supply plate, ie the "slide" 37 , and this end plate 3 extends.

In den Fig. 3/4 haben die nicht-bezifferten und die gleich-bezifferten Teile die gleiche Funktion wie in den Fig. 1/2.In Fig. 3/4 the non-numbered and the same-numbered parts have the same function as in Fig. 1/2.

Der im Anspruch 1 genannte rotatorische Schrittmotor kann ein bekannter Elektromotor oder ein hydraulisch oder pneumatisch wirkender Rotationsantrieb, vorzugsweise ein in Weg-oder- Winkel-stufenprogrammierbarer, sein.The rotary mentioned in claim 1 Stepper motor can be a known electric motor or a hydraulic or pneumatic one Rotary drive, preferably one in way-or- Angle step programmable.

Claims

1. Transportelement für Industrieautomation oder zu Förderzwecken für eine beliebige, bidirektionale Linearbewe gung zwischen zwei Endstationen, mit einem starren Längsträger, dadurch gekennzeichnet, daß im einen Endbereich (z. B. bei E) des starren Längs trägers (1 bis 4) das eine Ende eines biegsamen, zugfesten flexiblen Elements (Faden oder Band 7) unter Umschlingung einer zwischen den Endbe reichen angeordneten Antriebsrolle (8) eingespannt ist, wobei ein rotatorischer Schrittmotor (9), mit einem Schlitten (13, 17) fest verbunden, diese Antriebsrolle antreibt, so daß zwischen dem über eine Längsführung (11, 12) entlang dem Längsträger geführten Schlitten (17) und dem Längsträger (1, 2) selbst die Linearbewegung erzeugt wird.1. Transport element for industrial automation or for promotional purposes for any bidirectional linear movement between two end stations, with a rigid longitudinal member, characterized in that in one end region (e.g. at E) of the rigid longitudinal member ( 1 to 4 ) one The end of a flexible, tensile element (thread or band 7 ) is clamped around a drive roller ( 8 ) which is arranged between the ends, and a rotary stepper motor ( 9 ), firmly connected to a slide ( 13 , 17 ), drives this drive roller , so that the linear movement is generated between the slide ( 17 ) guided along the longitudinal beam via a longitudinal guide ( 11 , 12 ) and the longitudinal beam ( 1 , 2 ) itself.

2. Transportelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß im anderen Endbereich (z. B. bei A), das andere Ende des flexiblen Elements (7) einge spannt ist.2. Transport element according to claim 1, characterized in that in the other end region (z. B. at A), the other end of the flexible element ( 7 ) is clamped.

3. Transportelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das flexible Element (7) mit seinem anderen Ende auf den Umfang der Antriebsrolle (8) fixiert ist.3. Transport element according to claim 1, characterized in that the flexible element ( 7 ) with its other end on the circumference of the drive roller ( 8 ) is fixed.

4. Transportelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß eine mehrfache Umschlin gung vorgesehen ist.4. Transport element according to one of claims 1 to 3, there characterized in that a multiple Umschlin supply is provided.

5. Transportelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element, vorzugsweise ein Stahldraht (7), über Gewinderillen (27) auf dem Umfang der Transportrolle (8) läuft. 5. Transport element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flexible element, preferably a steel wire ( 7 ), runs over threaded grooves ( 27 ) on the circumference of the transport roller ( 8 ).

6. Transportelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibles Band, vorzugs weise unter mehrfach gewickelter Schichtung, an der Antriebsrolle fixiert vorgesehen ist.6. Transport element according to claim 3 or 4, characterized characterized that a flexible tape, preferred instruct under multi-layering the drive roller is provided fixed.

7. Transportelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger von zwei parallelen Stahlzylindern (1/2) mit zwei an deren Stirnseiten senkrecht zu den Stahlzylindern angeordneten, sie verbindenden Endplatten (3, 4) gebildet ist.7. Transport element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the longitudinal beam is formed by two parallel steel cylinders (1/2) with two end plates ( 3 , 4 ) arranged on their end faces perpendicular to the steel cylinders, connecting them.

8. Transportelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (1, 2, 3, 4) ortsfest und der Schlitten (13, 17) zwischen Enden (A, E) beweglich ist.8. Transport element according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the longitudinal beam ( 1 , 2 , 3 , 4 ) is stationary and the carriage ( 13 , 17 ) is movable between ends (A, E).

9. Transportelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten orts fest und der Längsträger beiderseits des Schlittens herausragend linear beweglich angeordnet ist.9. Transport element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sled is in place firm and the side member on both sides of the slide is outstandingly linearly movable.

10. Transportelement nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß an einem Ende des Trägers, (im Be reich einer der Endplatten (3, 4), ein Greifer ( ) vorgesehen ist, wobei die Steuer und Energie zuleitung als Schlauchwendel (35), um einen Stahl zylinder (1, 2) des Längsträgers geführt ist.10. Transport element according to claim 9, characterized in that at one end of the carrier, (in the loading area of one of the end plates ( 3 , 4 ), a gripper () is provided, the control and energy supply as a hose coil ( 35 ), is guided around a steel cylinder ( 1 , 2 ) of the side member.

11. Transportelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Stahlzylinder je drei Kugellager in Längsrichtung auf je einem der selben ablaufend so vorgesehen sind, daß die Zylin derachsen in den unter einem Winkel von etwa 30° bis 120° zueinander stehenden Rotationsebenen der Kugellager liegen.11. Transport element according to one of the preceding Claims, in particular according to claim 7, characterized characterized in that for each steel cylinder three ball bearings in the longitudinal direction on each of the same expiry are provided so that the Zylin derachsen in the at an angle of about 30 ° to Rotation planes of 120 ° to each other Ball bearings are.