DE4413342A1 - Druckmittelbetätigte Lineareinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Lineareinheit für Werkstücktransport und Handlingaufgaben gemäß Gattungs­ begriff des Anspruchs 1.

Die auf dem Markt befindlichen Lineareinheiten dieser Art besitzen einen Schlitten, der über eine oder zwei Führungs­ stangen gleitet.

Sie bewegen Werkstücke oder andere Teile entweder nur am Um­ fang oder nur axial.

Wird der Schlitten zwecks Durchführung von Kabeln und Schläu­ chen hohl gestaltet, so schabt sich die Wandung der Bohrung an die durch sie geführte Kabel, Schläuche und dergleichen Gegen­ stände und beschädigt diese.

Weiterhin besitzen diese Lineareinheiten anhand ihrer Bauweise keine nennenswerte Biege- und Torsionssteifigkeit, so daß sie für Aufgaben, bei denen die Lineareinheit einseitig befestigt werden muß, nicht oder nur beschränkt angewendet werden kön­ nen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lineareinheit derart hohl, biege- und torsions­ steif auszugestalten, daß die durch die Lineareinheit geführ­ ten Kabel, Schläuche und andere Instrumente keine Relativbewe­ gung zum Schlitten erfahren und somit nicht beschädigt werden, und daß sie sowohl zum Werkstück- und Werkzeugtransport am radialen Umfang als auch axial geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 ange­ gebenen Merkmalen gelöst.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dar.

Zufolge der Ausbildung der Kolben- und Führungsstangen als ein Käfig, bestehend aus mindestens einem Rohr, das durch wenig­ stens zwei räumlich angeordnete Führungsstangen umgeben ist, ist mit einfachen Mitteln eine Querschnittsverbreiterung der Führungs- und Halteorgane der Lineareinheit erreicht. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Schlitten auf den Stangen gleitet oder sich an diese anlehnt. Durch diese Anordnung ist eine exakte Führung des Schlittens ermöglicht, der seinerseits wiederum den Stangen eine zusätzliche Quer- und Biegesteifig­ keit verleitet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Kolbenrohr oder die Führungsstangen durch die endseitig der Stangen oder der Rohre angeordnete Befestigungs­ platten oder Flansche vorgespannt werden. Dabei können entwe­ der die Stangen auf Druck und das Kolbenrohr auf Zug oder umgekehrt, d. h. das Kolbenrohr auf Druck und die Stangen auf Zug vorgespannt werden. Wechselweise mit Zug und Druck vor­ gespannte Führungsstangen ermöglichen eine ebenso biege- und torsionsstabile Konstruktion, bei der das Kolbenrohr unbela­ stet bleiben kann. Durch diese Vorspannung wird eine erhebli­ che Biege- und Torsionsstabilitätssteigerung des Käfigs er­ reicht.

Um eine Vorspannung der Stangen auf Zug oder Druck zu errei­ chen, können diese hohl ausgestaltet sein. Dabei kann die Vorspannung durch eine in den hohlen Stangen steckende vor­ gespannte Gewindestange erreicht werden.

Eine Käfigkonstruktion mit nur einem Kolbenrohr und zwei Füh­ rungsstangen ist ebenfalls möglich. Diese sind dann räumlich so angeordnet, daß deren Achsen im Querschnitt die Ecken eines Dreiecks bilden. Das Kolbenrohr bildet gemeinsam mit den bei­ den Führungsstangen und den endseitigen Befestigungsplatten eine geschlossene biege- und torsionsstabile Käfigkonstruk­ tion.

Die Bewegung des Schlittens relativ zu den Führungsstangen wird mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung erzielt. Dabei ist im Käfig mindestens ein feststehendes Kolbenrohr angeordnet, welchem ein mit dem Schlitten beweglicher Zylinder zugeordnet ist.

Der Kolben ist hohl und vorzugsweise ringförmig und ist eben­ falls vorzugsweise mit dem Kolbenrohr ortsfest verbunden. Die Zylinderdeckel sind vorzugsweise mit dem Schlitten befestigt und bewegen sich relativ zum Kolbenrohr. Eine kinematische Umkehrung dieser Anordnung ist ebenfalls möglich aber nicht sinnvoll, da hierdurch das Bauvolumen vergrößert wird. Dabei ist der Kolben mit dem Zylinder befestigt und die Zylinder­ deckel sind mit dem Kolbenrohr ortsfest verbunden.

Die Druckmittelzuleitung zum beweglichen Zylinder kann durch die hohle Mitte des Kolbenrohrs erfolgen. Um diesen Platz jedoch für andere Aufgaben freizuhalten, wird das Druckmittel über die hohl ausgebildeten Führungsstangen in die Arbeits­ räume der Zylinder-Kolben-Einheit zu- und abgeführt.

Der Schlitten besitzt zusätzlich zu der Zylinderbohrung mehre­ re offene und/oder geschlossene Längsbohrungen, die zur Auf­ nahme von Lagern, Führungsstangen, Befestigungsstangen, Stoß­ dämpfern, Anschlagstiften, Dauermagneten, Näherungsschaltern, Welle-Nabe-Verbindungselementen und dergleichen Maschinen- und Konstruktionselementen dienen. Er läßt sich vorzugsweise als Profil, insbesondere als Strangpreßprofil sehr kostengünstig herstellen.

Der Zylinderraum kann beim Pressen des Profils direkt im Pro­ fil des Schlittens erzeugt werden. Er kann auch durch nach­ trägliches Einsetzen eines Rohres oder eines Profils in das Profil des Schlittens geschaffen werden, wobei die Form des Arbeitszylinders genauso wie die äußere Form des Schlittens und die Form des Kolbenrohres nahezu jede beliebige geometri­ sche Form, rund, eckig, oval, verzahnt, Keilwellenförmig, polygonförmig u. a. Formen annehmen kann.

Die endseitig der Führungsstangen angeordneten Befestigungs­ platten oder Flansche sind vorzugsweise aus demselben Profil wie der Schlitten. Sie können zwecks Befestigung an andere Bauteile oder Flansche auf diese darangesetzt und hiermit zusätzlich befestigt werden. Die Anschlußbohrungen für Druck­ mittelzufuhr durch die hohlen Führungsstangen sind vorzugs­ weise am Flansch entweder axial oder radial angeordnet, so daß sich die Anschlußverschraubungen und die Schläuche nicht bewe­ gen, während sich der Schlitten bewegt. Die endseitigen Befe­ stigungsplatten der Führungsstangen dienen gleichzeitig zur Befestigung der Lineareinheit mit dem Gestell. Sie beinhalten weitere Bohrungen oder Senkungen zur Durchführung oder zur Befestigung von Lagern, Stangen, Rohren, Stoßdämpfern, Senso­ ren, Näherungsschaltern und andere Maschinen- und Konstruk­ tionselementen.

Somit lassen sich nahezu alle Teile der erfindungsgemäßen Lineareinheit aus demselben Profil kostengünstig fertigen.

Die Zug- oder Druckstangen müssen nicht gleichzeitig eine Führungsaufgabe übernehmen. Sie können teilweise oder aus­ schließlich der Stabilität der Käfigkonstruktion dienen.

Die Anbringung mehrerer Schlitten mit ihren zugehörigen Kol­ benrohren und Führungsstangen nebeneinander zwischen zwei endseitigen Befestigungsplatten zu einer kompakten Einheit als ein Käfig ist für verschiedene Montage- und Handlingaufgaben genauso sinnvoll wie die Tandemanordnung zweier Schlitten auf einem Kolbenrohr mit zwei Kolben.

Die Führungsstangen und Zug- oder Druckanker können auch durch die Zylinderdeckel und durch die Arbeitsräume der Zylinder- Kolben-Einheit geführt werden.

Durch einseitige oder beidseitige Führung von Stangen oder anderen Befestigungselementen durch die Bohrungen der beidsei­ tigen Befestigungsplatten der Käfigkonstruktion und verstell­ bare Befestigung dieser Stangen mit dem Schlitten der Line­ areinheit läßt sich aus der erfindungsgemäßen Lineareinheit eine Vorschubeinheit bauen, deren Arbeitshub durch die Line­ areinheit verstellbar und deren Arbeitsbereich durch die ver­ stellbare Befestigung der Stangen am Schlitten der Linearein­ heit variabel ist. An den Enden dieser Stangen können mittels eines oder zweier Flansche einseitig oder beidseitig Greifvor­ richtungen oder andere Vorrichtungen angebracht werden, die einen Körper durch die hohle Mitte der Vorschubeinheit schrittweise hindurch schieben.

Die Befestigung der Stangen, die durch die endseitigen Befe­ stigungsplatten bis zum Schlitten hindurch ragen, mit dem Schlitten erfolgt vorzugsweise durch im Schlitten integrierte Spannringe.

Durch das Lösen der Spannringe können die Lage dieser Stangen relativ zum Schlitten und somit der Arbeitsbereich der äußer­ sten Flansche und der Arbeitsbereich der Endeffektoren beim gleichen Arbeitshub stufenlos verstellt werden.

Befestigt man an den beiden Flanschen von mindestens einer durch die beidseitigen Befestigungsplatten durchgehenden und mit dem Schlitten der Lineareinheit befestigten Stange zwei Innen- und Außengreifer, so kann diese Einheit sowohl Stangen und Masten hochsteigen als auch an einer Rohrwandung zur In­ spektions- oder Reparaturzwecken hochklettern.

Sind die Stangen elastisch verformbar, beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff, so kann diese Einheit auch durch gekrümmte Rohre wandern.

Die Erfindung stellt somit eine vielseitig anwendbare durch­ gehend hohle Lineareinheit dar, die nicht nur am Umfang ihres Schlittens Werkstücke und Werkzeuge tragen kann, sondern auch beidseitig axial.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf schema­ tisch dargestellte Figuren näher erläutert.

Kinematisch einander entsprechende oder äquivalente Glieder sind mit gleichen Bezugsnummern versehen.

Die alphabetischen Indizes kennzeichnen dasselbe Teil in ande­ rer gestalterischen Ausführungsform.

Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lineareinheit,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Lineareinheit mit einer einseitig axial befestigten zusätzlichen Flanschplatte,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Lineareinheit mit zwei axial befestigten Werkzeug- oder Werkstückträgern,

Fig. 4 ein Profil der erfindungsgemäßen Lineareinheit.

Gemäß Fig. 1 sind mehrere, mindestens zwei, Stangen 1 an ihren beiden Enden mittels Befestigungsplatten 2 parallel zum Kol­ benrohr 3 derart befestigt, daß sie zusammen einen geschlosse­ nen, biege- und torsionssteifen Käfig bilden. Über dem Kolben­ rohr 3 und über oder zwischen den Stangen 1 gleitet der Schlitten 4. Im Schlitten 4 befinden sich mehrere Längsbohrun­ gen, die als Profil in Form von Stangenmaterial vorgefertigt sind. In einer dieser Bohrungen befindet sich das Kolbenrohr 3. Das Kolbenrohr ist zweckmäßigerweise beidseitig in die Ringe 5 eingesetzt. Es wird durch die Führungsstangen 1 und Befestigungsplatten 2 mittels Schrauben 6 auf Druck vorge­ spannt.

Auf dem Kolbenrohr 3 befindet sich der Ringkolben 7, der mit­ tels Sicherungsringen 8 gegenüber dem Kolbenrohr 3 axial gesi­ chert und mit dem Dichtungsring 9 abgedichtet ist. Auf dem Ringkolben 7 befindet sich eine Dichtung 10, die den Zylin­ derraum des Schlittens in zwei Arbeitskammern 11a und 11b teilt.

Die Arbeitskammer 11a und 11b des Schlittens werden nach außen jeweils durch die Zylinderdeckel 12 begrenzt, die je eine Dichtung 13 und einen Abstreifer 14 beherbergen. Die Zylin­ derdeckel 12 besitzen am äußeren Umfang Schrägen, über der ein O-Ring 15 zwecks Abdichtung gegen die Zylinderwandung des Schlittens liegt. Die Zylinderdeckel 12 sind durch die Siche­ rungsringe 16 nach außen gesichert. Nach innen liegen sie mit ihrer Schrägen an den O-Ringen 15, die ihrerseits an einem Schrägen Absatz der Zylinderwandung anliegen.

Der Schlitten 4 besitzt am Umfang Befestigungsbohrungen, Befe­ stigungsnuten und Befestigungsrippen, die in Form von Profil vorgefertigt sind. Die endseitigen Befestigungsplatten 2 der Führungsstangen 1 sind vorzugsweise aus demselben Profil abge­ schnitten, wie der Schlitten 4. In den Bohrungen des Schlit­ tens 4, durch die die Führungsstangen 1 hindurch ragen, befin­ den sich Gleit- oder Wälzlager 17 mit Dichtungen und/oder Abstreifern, die auch kombiniert sein können. Diese Lager 17 verleihen den Stangen 1 und dem Käfig eine zusätzliche Stabi­ lität, da sich die Führungsstangen innerhalb ihrer Lager 17 nicht biegen können.

Das Druckmittel, gasförmig oder flüssig, gelangt über die im Flansch 20 angeordnete Anschlußbohrungen 21 durch die durch­ bohrten Schrauben 6b und durch die hohlen Führungsstangen 1 in die Räume 22 zwischen den geschlossen Bohrungen des Schlittens 4 und den Führungsstangen 1. Von dort gelangt das Druckmittel über die Querbohrungen 23 des Schlittens in die Arbeitskammern 11a und 11b.

Die Profilbohrungen der beidseitigen Befestigungsplatten 2 beinhalten zwecks Aufnahme der Führungsstangen 1 jeweils Füh­ rungsringe 18.

Dichtungsringe 19 dichten die Führungsstangen 1 nach außen ab. Zwischen der flanschseitigen Befestigungsplatte 2b und dem Flansch 20 dienen die Dichtungen 24 zum Abdichten.

Geschlossene oder offene Bohrungen 25 des Profils 2, 4 dienen der Aufnahme von Schrauben 26, Anschlagstifte 27, Stoßdämpfern 28, Näherungsschalter-Befestigungsschienen, nicht dargestellt, sowie Magnethalter, nicht dargestellt.

Der Hub des Schlittens 4 kann beidseitig mittels Anschlag­ stifte 27 und Stoßdämpfern 28 stufenlos eingestellt werden. Der Anschlagstift 27 ist geschlitzt. Seine geschlitzten Hälf­ ten werden durch die Gewindestifte 29 gegen die teiloffene Nutwandung des Schlittens auseinander gedrückt und hiermit kraftschlüssig geklemmt.

Am Umfang des Schlittens können radial mehrere Werkzeuge oder Lineareinheiten befestigt werden. Hierfür besitzt das Profil 4 Befestigungsrippen und -nuten.

Gemäß Fig. 2 befinden sich in den geschlossenen 22 oder teil­ offenen Bohrungen 25, nicht dargestellt, des Schlittens 4 Stangen 31, die mittels Klemmschrauben 32 und Spannringen 33 mit dem Schlitten 4 der Lineareinheit befestigt sind und in ihrer Lage relativ zum Schlitten 4 stufenlos verstellbar sind. Die Stangen 31 sind durch die endseitige Befestigungsplatte 2a und Führungsringe 18 axial nach außen geführt. An den Enden der Stangen 31, mindestens eine, befindet sich die Flanschplatte 30, die zur Aufnahme von anderen Lineareinhei­ ten, Werkstücken, Werkzeugen oder Greifern dient. Die Flansch­ platte 30 ist ebenso wie die gesamte Lineareinheit und der Flansch 20 durchgehend hohl gestaltet.

Gemäß Fig. 3 ragen die Stangen 31 durch beide endseitigen Spannplatten 2a und 2b der Führungsstangen 1 hindurch. Sie sind beidseitig mit den Flanschplatten 30a, 30b befestigt. Der Arbeitsbereich der Flanschplatten 30a, 30b wird durch die Anschlagstifte 27 (Fig. 1) und deren Arbeitslage durch die relative Lage der Stangen 31 zum Schlitten 4 stufenlos ver­ stellt.

Gemäß Fig. 4 besitzt das Profil des Schlittens der Linearein­ heit mehrere geschlossene 22 und teiloffene 25, 34 Bohrungen und Nuten, die zur Aufnahme von Kolbenrohren, Stangen, Stoß­ dämpfern, Anschlagstiften, Werkzeugen, Lineareinheiten, Befe­ stigungsflanschen, Näherungsschaltern, Magnethaltern und ande­ ren Elementen dienen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli­ chung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merk­ male sind erfindungswesentlich.

Claims (6)

1. Druckmittelbetätigte Lineareinheit für Werkstücktransport und Handlingaufgaben mit mindestens zwei Führungsstangen 1, einem Schlitten 4, der auf oder an den Führungsstangen 1 glei­ tet sowie zwei endseitig der Führungsstangen 1 befestigten Platten 2a, 2b und einer hohlen Zylinder-Kolben-Betätigungs­ einheit 3, 4, 7, 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenrohr 3 der Zylinder-Kolben-Betätigungseinheit 3, 4, 7, 12 zwischen zwei Befestigungsplatten 2a, 2b angeordnet ist, die endseitig der Führungsstangen 1 mit diesen befestigt sind und daß sich das Kolbenrohr 3 relativ zu den endseitigen Befestigungsplatten 2a, 2b der Führungsstangen 1 nicht bewegt.

2. Lineareinheit nach oder insbesondere nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die endseitigen Befestigungsplatten 2a, 2b der Führungsstangen 1 das Kolbenrohr 3 der Betätigungs­ einheit auf Zug oder Druck spannen.

3. Lineareinheit nach oder insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitig der Führungsstangen 1 angeordneten Befestigungs­ platten 2a, 2b und der Schlitten 4 der Lineareinheit aus ein und demselben Strangpreßprofil sind.

4. Lineareinheit nach oder insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse 21 für Druckmittelzufuhr in den endseitigen Befestigungsplatten 2a, 2b der Führungsstangen 1 untergebracht sind, und daß das Druckmittel über hohle Stangen (1) in die Arbeitskammer 11a, 11b der Zylinder-Kolben-Betätigungseinheit gelangt, wobei die Stangen (1) mit mindestens einer der beid­ seitigen Befestigungsplatten 2a, 2b der Führungsstangen 1 befestigt sind.

5. Lineareinheit nach oder insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Stange 31 am Schlitten 4 der Lineareinheit befestigt ist, die mindestens eine der endseitig der Führungs­ stangen angeordneten Befestigungsplatten 2a, 2b durchdringt und die Bewegung des Schlittens axial nach außen verlagert.

6. Lineareinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die endseitige Befestigungsplatte 2a, 2b der Führungsstan­ gen 1 durchdringende Stange 31 am Schlitten 4 verstellbar befestigt ist.