DE4200923A1 - Zweiachsiger linearantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zweiachsigen Linearantrieb mit einem langge­ streckten Führungsprofil, einem an diesem in Längsrichtung verschiebbaren ersten Schlitten, einem im Inneren des Führungsprofils angeordneten er­ sten, an beiden Enden des Profils umgelenkten Antriebsriemen, der mit dem ersten Schlitten verbunden ist, und einem ersten Antriebsmotor zum Antrei­ ben des ersten Antriebsriemens.

Herkömmliche Linearantriebe, die Bewegungen in zwei der drei Achsen X, Y und Z ermöglichen, werden dadurch erstellt, daß zwei Linearantriebe in ge­ eigneter Weise miteinander gekoppelt werden. Dadurch ergeben sich relativ sperrige Konstruktionen. Ein besonderer Nachteil besteht darin, daß der er­ ste Linearantrieb den zweiten Linearantrieb in seiner Gesamtheit bei jeder Bewegung beschleunigen und verzögern muß. Dadurch sind der Arbeitsge­ schwindigkeit Grenzen gesetzt, und es ergibt sich ein relativ hoher Energie­ verbrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweiachsigen Linearantrieb der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der relativ kompakt ausgebildet ist und bei dem bewegte Massen gering gehalten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Linearantrieb der obigen Art gelöst, der gekennzeichnet ist durch einen an dem ersten Schlitten senkrecht zu dessen Bewegungsbahn verschiebbar geführten zweiten Schlit­ ten, einen im ersten Schlitten geführten zweiten Antriebsriemen zur Ver­ schiebung des zweiten Schlittens, eine innerhalb des ersten Antriebsriemens in Längsrichtung des Führungsprofils gelagerte Antriebswelle, mit der der zweite Antriebsriemen über ein längsverschiebbares und drehfestes auf der Welle angebrachtes Antriebsrad in Antriebseingriff steht, und einen zweiten Antriebsmotor zur Drehung der Antriebswelle.

Bei dieser Lösung sind beide Motoren für beide Antriebe fest an dem statio­ nären Führungsprofil angebracht. Die zu beschleunigenden Massen bei Betäti­ gung des Antriebs in der zweiten Achse verringern sich daher erheblich. We­ sentliche Teile der beiden Antriebe sind so ineinander verschachtelt, daß insgesamt eine äußerst kompakte Konstruktion entsteht.

Vorzugsweise ist der zweite Antriebsmotor an dem Führungsprofil außerhalb des ersten Antriebsriemens angebracht und mit der Antriebswelle über einen dritten Antriebsriemen verbunden, dessen Bahn mit der Bahn des ersten An­ triebsriemens verschachtelt ist. Der dritte Antriebsriemen kann entweder zwischen die Trums des ersten Antriebsriemens eintreten oder eines dieser Trums umschlingen.

Der zweite Antriebsriemen, der den zweiten Schlitten antreibt und sich im wesentlichen über die Lage des ersten Schlittens erstreckt, wird mit einem Trum um das auf der Antriebswelle längsverschiebbare Antriebsrad herumge­ führt. Zu diesem Zweck sind in der Bahn des Trums zwei Umlenkrollen vor­ gesehen, zwischen denen dieses Trum in Richtung des Antriebsrades umge­ lenkt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweiachsigen Linearantriebs.

Innerhalb eines insgesamt nur gestrichelt angedeuteten Führungsprofils 10, das beispielsweise ein extrudiertes Aluminium-Hohlprofil ist, befindet sich ein in dessen Längsrichtung verlaufender erster Riementrieb mit einem er­ sten Antriebsriemen 12, insbesondere in der Form eines stahlarmierten Zahnriemens. Der Antriebsriemen 12 läuft an einem Ende des Riementriebs um ein Antriebsrad 14 um, das fest auf der Ausgangswelle eines quer zum Führungsprofil 10 gerichteten ersten Antriebsmotors 16 angebracht ist. Am anderen Ende des Führungsprofils 10 läuft der Antriebsriemen 12 um ein oder zwei Umlenkräder 18, 20. Der erste Antriebsmotor 16 ist ein Getriebe­ motor mit umkehrbarer Drehrichtung.

An dem Antriebsriemen 12 ist ein erster Schlitten 22 befestigt, der je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 16 über nicht gezeigte Führungen in Längs­ richtung des Führungsprofils 10 verschoben werden kann. Der erste Schlit­ ten 22 weist eine langgestreckte Form auf und besitzt nicht gezeigte, über die Längsrichtung verlaufende Führungen für einen zweiten Schlitten 24, der somit über die Länge des zweiten Schlittens 22 und damit quer zum Führungsprofil 10 bewegt werden kann. Wesentlicher Gesichtspunkt der Erfin­ dung ist der Antrieb des zweiten Schlittens 24.

Im Inneren des Führungsprofils 10 ist zwischen den beiden Trums des er­ sten Antriebsriemens 12 eine Antriebswelle 26 in Lagern 28, 30 gelagert. Die Antriebswelle 26 ist beispielsweise eine Keilwelle oder eine in anderer Weise im Querschnitt unrunde Welle. Die Antriebswelle 26 ist mit Hilfe eines zwei­ ten Antriebsmotors 32 drehbar, gegebenenfalls ein umkehrbarer Getriebemo­ tor. Auf der nicht bezeichneten Ausgangswelle des zweiten Antriebsmotors 32 befindet sich ein Antriebszahnrad 34, um das ein Antriebsriemen 36 umläuft, der im weiteren Verlauf auch als dritter Antriebsriemen bezeichnet wird. Dieser Antriebsriemen, vorzugsweise wiederum ein Zahnriemen, umschlingt im übrigen ein weiteres Rad 38, das fest auf der Antriebswelle 26 angebracht ist. Im dargestellten Beispiel tritt der geschilderte Riementrieb 34, 36, 38 von der Seite des Führungsprofils her zwischen die beiden Trums des ersten An­ triebsriemens 12 ein. Bei einer alternativen, in der Zeichnung nicht gezeig­ ten Ausführungsform befindet sich der Antriebsmotor 32, bezogen auf die Zeichnung, an der Oberseite des Führungsprofils, und der Antriebsriemen 36 umschlingt das obere Trum des ersten Antriebsriemens 12. In jedem Falle sind die beiden Riementriebe ineinander verschachtelt, so daß sich eine raumsparende und kompakte Konstruktion herstellen lt.

Auf der Antriebswelle 26 befindet sich im übrigen ein längsverschiebbares, jedoch drehfestes Antriebsrad 40, das mit der Antriebswelle 26 über eine Keilverzahnung oder dergleichen in Eingriff steht und somit in jeder Längs­ position der Antriebswelle 26 durch diese drehbar ist. Das Antriebsrad 40 ist in nicht gezeigter Weise derart an dem ersten Schlitten 22 festgelegt, daß es bei dessen Verschiebung über die Länge des Führungsprofils 10 mitgenom­ men wird. Um das Antriebsrad 40 läuft ein weiterer Antriebsriemen 42, vor­ zugsweise Zahnriemen um, der auch als zweiter Antriebsriemen bezeichnet wird. Der wesentliche Teil dieses zweiten Antriebsriemens 42 verläuft durch den ersten Schlitten 22 in dessen Längsrichtung und wird in den beiden Endbereichen des ersten Schlittens über Umlenkräder 44, 46 geführt. Im Be­ reich des in der Zeichnung oben liegenden, dem Antriebsrad 44 zugewand­ ten Trums sind zwei dicht beieinander liegende Umlenkrollen 48, 50 in dem ersten Schlitten 22 gelagert, die bewirken, daß der zweite Antriebsriemen 42 nur im Zwischenraum zwischen den beiden Umlenkrollen 48, 50 nach oben um das Antriebsrad 40 herumgeführt wird. Der Antriebsriemen 42 kann daher in einen verhältnismäßig schmalen, nicht gezeigten, bezogen auf die Zeichnung an der Unterseite des Führungsprofils 10 befindlichen Längs­ schlitz eintreten und auf diese Weise das Antriebsrad 40 erreichen. Der in der Zeichnung unterhalb des ersten Schlittens liegende zweite Schlitten 24 ist an dem unteren Trum des Antriebsriemens 42 mit Hilfe von Klemmein­ richtungen 52, 54 befestigt. Entsprechende Klemmeinrichtungen 56, 58 ver­ binden den ersten Antriebsriemen 12 mit dem ersten Schlitten 22.

Es wurde erwähnt, daß der zweite Antriebsriemen 42 mit der in Richtung des Antriebsrades 40 vorspringenden Ausbuchtung durch einen nicht gezeig­ ten Längsschlitz in das Innere des Führungsprofils 10 eintritt. Dieser Längs­ schlitz wird durch das untere Trum des ersten Antriebsriemens 12 in jeder Position des ersten Schlittens 22 abgedeckt. Im Bereich zwischen den bei­ den Klemmeinrichtungen 56, 58 ist der erste Antriebsriemen 12 unterbro­ chen, so daß hier der zweite Antriebsriemen 42 eintreten kann.

Es ist erkennbar, daß bei Drehung der Antriebswelle 26 das Antriebsrad 40 mitgenommen wird und damit der Antriebsriemen 42 in die eine oder ande­ re Richtung gezogen wird. Dadurch bewegt sich der zweite Schlitten 24 über die Länge des ersten Schlittens 22.

Der Antriebsmotor 32, der Riementrieb 34, 36, 38 und die Antriebswelle 26 sind stationär in oder an dem Führungsprofil 10 angeordnet, verbleiben also bei den Bewegungen der beiden Schlitten 22, 24 in ihrer Position, so daß es nicht erforderlich ist, die entsprechenden Massen bei den Bewegungen der beiden Schlitten jeweils zu beschleunigen und zu verzögern.

Claims (8)

1. Zweiachsiger Linearantrieb mit einem langgestreckten Führungsprofil (10), einem an diesem in Längsrichtung verschiebbaren ersten Schlitten (22), einem im Inneren des Führungsprofils angeordneten, an beiden Enden des Profils umgelenkten ersten Antriebsriemen (12), der mit dem ersten Schlitten (22) verbunden ist, und einem ersten Antriebsmotor (16) zum An­ treiben des ersten Antriebsriemens, gekennzeichnet durch einen an dem er­ sten Schlitten (22) senkrecht zu dessen Bewegungsbahn verschiebbar geführ­ ten zweiten Schlitten (24), einen im ersten Schlitten geführten zweiten An­ triebsriemen (42) zur Verschiebung des zweiten Schlittens (24), eine inner­ halb des ersten Antriebsriemens (12) in Längsrichtung des Führungsprofils (10) gelagerte Antriebswelle (26), mit der der zweite Antriebsriemen (42) über ein längsverschiebbares, drehfestes, auf der Welle angebrachtes An­ triebsrad (40) in Antriebseingriff steht, und einen zweiten Antriebsmotor (32) zur Drehung der Antriebswelle (26).

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antriebsmotor (32) an dem Führungsprofil (10) außerhalb des ersten An­ triebsriemens (12) angebracht ist und mit der Antriebswelle (26) über einen dritten Antriebsriemen (36) verbunden ist, dessen Bahn mit der Bahn des er­ sten Antriebsriemens (12) verschachtelt ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Antriebsriemen (36) seitlich zwischen die Trums des ersten Antriebsriemens (12) eintritt.

4. Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Antriebsriemen (36) ein Trum des ersten Antriebsriemens (12) umschlingt.

5. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Trum des zweiten Antriebsriemens (42) zwischen zwei Umlenkrollen (48, 50) um das auf der Antriebswelle (26) längsverschieb­ bare Antriebsrad (40) herumgeführt ist.

6. Linearantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten Schlitten (22) verbundene Trum des ersten Antriebsriemens (12) im Bereich des ersten Schlittens (22) unterbrochen ist, und daß der zweite Antriebsriemen (42) im Bereich der Unterbrechung in Richtung des Antriebsrades (40) geführt ist.

7. Linearantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten Schlitten (22) verbundene Trum des ersten Antriebsriemens (12) einen über die Länge des Führungsprofils (10) laufenden, den Eintritt des zweiten Antriebsriemens (42) in das Führungsprofil gestattenden Längs­ schlitz abdeckt.

8. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebsriemen Zahnriemen sind.