DE1675117A1

DE1675117A1 - Kardanische Kupplung fuer bewegliche Schlitten

Info

Publication number: DE1675117A1
Application number: DE19681675117
Authority: DE
Inventors: Terracciano Benny John; Miller George Peter
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1967-03-13
Filing date: 1968-02-22
Publication date: 1970-01-29
Also published as: US3464283A; JPS4832684B1; CH482128A; GB1165492A; NL6803416A

Description

PATENTANWÄLTE DlpWng. MARTIN LICHT

PATINTANWXlTf UCHT, HANIMANN, HIIIMANN HrINHOlD SCHMIDT

MONC»· THimiiNSTiAiii3> Dfcl-WktaMi«. AXEL HANSMANN

1675117 Dipt-Phy* SEIASTIAN HERRMANN

22. Februar 1968

Ihr Ζ·Μ*» Umw ZMdM*

Κθ/0θ

TIE BüTIKüH-HAMO COHPOMTIOII Canoga Park,'JCalifornian Fnllbroolc Avanua 8433 7. St. A.

"Kartln.niachc Kupplung für bewegliche Schlittern·¹

Di ο r,r£indung bezieht aich ganz allgemein auf aino kardanioche ICtippliingsvorrichtung und betrifft insbesondere eine Vorrichtung dar /janrjinton Gattung, die sich zum Ankuppeln einea bovrogliohen Schlittens an elften Stellantrieb, bei- · ,

eplolaweiea oine Fülirunssopindel, eignet.

Bewegliche Schlitten oind bakanntennafleh wesentliche / ä

Elemento boi verachiodenen Arten von Abteet- und fältigungevorriohtungen. Derartig^ bewegliohe Schlitten laufen im allgemeinen n\\f zwei parallelen Schienenwegen, die auf einer starren Grundplatte befestigt sind. Sine Bau-, art dieser Schlitten kann wiederum zwei orthogonale, parallele Schienenwege tragen, auf denen ein zweiter bewagliohor SchlittGU gelagert aoin kanr:_f der dann eine Abtaetbeweg^n^ Hker die

dar Grundplatte

!.-Ii>(j. Mortb lia%±, tAfA^WufttKAng. Αχ«! Ησιιΐηιοοη, ϊ%1 Phys. 3--sbc??■--n

.^^ fe». ?ί!Νί1ί; * _;'r-i4:.,

BADORiQINAL

vorrichtung zur Bewegung dieser Schlitten dionon oft cino o:ler mehroro FUhrungsspindeln, dio nit den beweglichen Schlitten in unabhüngigar Betriebeverbindung otahen unJ sie, wann nia durch einen mit Gewinde verschonen, auf dor fjminlplatta faatligr-endon Support hinrturchgedreht wordoa, ontlan^ ihror jntspr3chondon Schienanwogo antreibon.

Dio Parallelität der Bewegung der FUhriUVriapindoliautter in Bozug auf die Bewegung des Schlittens, den sie antreibt;,

φ ist bei der Konstruktion oiner PrUziaionsmeßnaochine oder oin^r ähnlichen Stellvorrichtung, die ein linear geführtes, durch einen geeigneten linearantrieb betätige Tail aufweist, ein sehr kritischer Punkt. In praktischen Fall ist eine wirklichksitsgetreue un1 sogar ndäcumts Parallelität dieser Bawegung aufgrün 1 der Abweichungen der verschiedenen Teile von der genauen oiler exakten geforderten Geometrie fast unmöglich zu erreichen. 3inige bei dian bekannten. Vorrichtungen dieser ' \ Art vorhandene Abweichungen sind dio Fehlausrichtuns der JFUh-

^ rungsspindel ir. Bezug auf die Bewegiingsetreckan, die Exzentrizität der Führungsspindel bezüglich ihres Icwinieeupportes oder ihres lagere, die Exzentrizität des die Ftihrungespindal tragenden lagers, die zwischen r⁷en a tfainandorpaßBendkm Obarfltlchen der Haltoriuigeeinrichtung des Antriebes und der Antriabsteile nicht vorhandene Parall3lit?lt, dio DrohbQW3guns das Schlittens aufgrund der nicht g5.rcto.cn Auhrichtung \inc1 lLangelndor; P-^vallelität der BeweguncsTb&}ine;i_f I:'..■■. der T Btniktion eig-nien Tnrohbieg:mgⁿv u.r:t3? st&'iEohor und ynr~ mische:.:¹ y l.~. ^: :γ; and die durch dio Ver^chin-it.;;..;;£; cor La.ißr

BADORlGiNAL

um! Führmi 'Cob*rflä3hen nit Staub und Paaertoilchon verurcachtaii 3^w-,TUBgcf ohlar.

Di;:se Fehler beeinträchtigen ctändig die Genauigkeit der !."aLchiii¹., ihren leichten 5r~i£ oier ihre geringe Heibung und iiirü Ic ich+r Estricbswaise ur : verkürzen ihre Lebensdauer. ".μ ils kritischen •"eile der Fränisicnsvorrichtungen no ntabii wie- Eöfiieh rein rcüsssn, führt joc.3 Abwsichung von der wirklichen o5er genauen Geometrie oder jede Neigung 2ur Relativ- ^ boweguni? der kritischen "!¹SiIe zu erwünschten Spannungen und Beanspruchungen, die die !faschini deformieren und dadurch ihre fräsision aarßtörer. und die Lagerflächen in unzulässiger ¥aiße balasten, ao äaß sin 'annötiger Verschleiß hervor-,-erufeii unö die Zeitnpanne, in dar die Maschine mit der gewünschten Genauigkeit arbeitet, verkürzt wird. '

Die 3rfinlung hat siel: z-ur Aufgabe gemacht, alle die Nachteile fisr bekannten Vorrichtungen zu beseitigen. Dies geschieht dadurch, daß eine kardanische Vorrichtung zur JEupp- f lung einer Führungsspindel an einen beweglichen Schlitten geschaffen wird, cie es dem beweglichen Schlitten ermöglicht, eine Winkelbewegung un eine erste und eine zweite Achse auszuführen, die senkrecht au der Achse der Führungsspindel verlaufen. Dazu kcamt, daß die kardanieche Vorrichtung mit Lager·* stützen versehen ist, die in Antriebsrichtung unnachgiebig sind, jedoch freie Drehung und Längsbewegung um und entlang ihrer Achsen su lassen. Somit sind, obgleich die Kupplung

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BAD

der Führungsspindel mit dom Schlitten in Antriebsrichtung starr ißt, alle Abweichungen der verschiedenen Teile von der verlangten genauen Geometrie möglich, ohne daß dadurch die Genauigkeit 4er Faschine beeinträchtigt wird. Dazu kommt, daß der Erfindungsgegenstand eine Kupplungsvorrichtung für eine Antriebsführung eines beweglichen Schlittensystems schafft, bei der sich der Sinbau des Antriebesystems auf ein bloßes lüinsetzen und Befestigen von feilen beschränkt, während früher ein kompliziertes Kessen und Anpassen von Hand erforderlich war.

Weitere Vorteile und Einzelheiten dos srfindungsgegenstandes sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, die sich auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht. In der Zeichnung zeigern

Figur 1 eine Seitenansicht einer Schlittenkonstruktion, ⁽ bei der der Erfindungsgegenstand verwendbar ist» Figur 2 eine Draufsicht einer derartigen Schlittenkonatruk-

»tion.

Figur 3 eine vergrösserte ßchnittaneicht der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig» 2, *

Figur 4 eine Querschnittansicht der in Figur 3 geeeigtta * ^ Kupplunge vorrichtung in Richtung der Pfeile 4-4 in figur 3#

Figur 5, eine Querschnittansicht des hin- und herbeweglichen, in die Kupplungsvorrichtung eingebauten Lagere und j

Figur 6 eine Stirnansicht des Lager« in Sichtung der ff eile 6-6 in Figur 5. , f "" ^f

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BAD ORIGINAL»

Figur 1 zeigt einen Teil eines Abtast- oder. Bedruckungstischoo, bei dem der Erfindungsgegenstand Yarwandung finden kann. "Der ^misch weist eine starre Grundplatte 10 auf, auf der zv/ii Y-Hichtungsschienen 12 befestigt sini. Auf diesen Y-Richtungsschienen ist ein erster Schlitten 14 gelagert, der in Y-Richtung beweglich iat. Auf dem beweglichen Schlitten 14 wiederum sind zwei X-Riehtungaschienen 16 befestigt, auf denen ein beweglicher Schlitten 18 läuft. Die Bezugslagen und Ausrichtungen der verschiedenen Schienen und Schlitten läßt sich besser anhand von Figur 2 erkennen, die den Tisch 10, die Schienen 12 und 16 und die Schlitten 14 und 18 zeigt.

Der Schlitten 18 wird von einer Führungsspindel 20 angetrieben, die in einem Radial- und Drucklager 22 gelagert ist. Die Führungsspindel 20 ist mit Hilfe der neuartigen Kupplungsvorrichtung, die im folgenden nüher beiohrieben wird, an den Sohlitten 18 gekuppelt. In gleioher Weise wird der Schlitten 14 von einer FUhrungeepindel 26 angetrieben, die in einem Radial- und DpUcklager 28 geführt wird, Die fuhrungsepindeln 20 und 26 sind mit Hilfe der neuartigen Kupplungsvorrichtung 24, die in Figur 3 1» Detail aargVrf-UlVt» iö^_f mit de» beweg» liehen Schlitten 14 verbunden. · \

Aus Figur 3, die eine Queraohnittaaasioht der neuartigen f-Kupplunge vorrichtung zeigt, geht bervi>r>| d&S die F'ihningsapindel 26 "bsiapiolassise mit eiaaa» A'oSsfagsMuae JO öer

BAD ORlQtNAL

vorrichtung 24 über die Glieder 32 und 34 und Lager 36 und 36' gekoppelt ist, wobei daa Außengehäuae 30 wiederum an dem beweglichen Schlitten 14 befestigt ist. Wie aus ien Figuren 3 und 4 zu entnshmen ist, kann sich Hs Führungsspindel 26 innerhalb eines Mutterkörpers 38 ürs inn3rjn Kardanelementes 32 frei um ihre eigene Achoe drehen, wird jedoch an einer translatorischen Bewegung entlang ihrer Achse rlurch die Lager 28 gehindert. Somit kann sich lie Führungsspindel 26 frei um ihre eigene Achse drehen und steht gleichseitig mit dem Schlitten 14 in starrer Verbindung, so laß sie ihn auf den Schienen 12 in T-Hichtung verschieben kann.

Der Körper 38 steht mit Hilfe der eine Hin- unä Rarbewegung ermöglichenden Lager 36 mit einem 31led 42 eines zweiten Kardanelementes oder äußeren KardanbUgels 34 in Verbindung und wird in diesem Glied drehbar gelagert. Das Glied 42 des Äußeren KardanbUgels 34 steht seinerseits durch die Lager 36* mit dem Außengehäuee 30 der Kupplungsvorrichtung 24 in Verbindung, Indem es drehbar gelagert witfd. Daraus getyt hervor, dafl sich - die ?ührungsspindel mit Hilfe des inneren KardanbUgels 32 und < des äußeren iardanbügels 34 frei um die 3-Achse und die X-Aöhße (wie gezeigt) senkrecht zu der PÜhrungsspindelachse

(Y-Aobse) verachwnken und dadurch die verschiedenen, obon erwähnten, den genauen Betrieb beeintriiclitigenden Faktoren aus-

. gleichen kann.

nd die far^anbUrel 3? u&ä 34 Winkrletowe'-öhuiig'-an ..ar i 26 in Bezug auf daa Schlitten ₄i und unga-

BAD ORIGINAL

kehrt ausgleichen, sind auch I.'ittel vorhanden, mit lenen '"ranelat? «nsfehlsr, alec Fehler cig nicht durch eine Drehbewegung non "em iurch eine Längs "be wagung verursacht werden, in von £er JLntrieheriehtung abweichender Sichtung ausgeglichen wer-ien könnan. Zu iisseni Zweck wird ein bei 36 und 36' gezeigter l&gertyj) vorwarft, der eine Hin-und He !"bewegung oriiö_r?licht, ßo daß sich die KaröanbUgel 32 und 34 in einer beliebigen lich*:mfj senkrecht sur Achse der Spindel 26, o.h. alßc in I- unc Z-Hichtui:,~, bswegsn sowie sich zur Veränderung der Antriobsepind.elwinkel einstellen können. Wie den Figuren 3, 5 und 6 eh entnehmen ist, weist das Lager 36 eine innere Hülse 44 auf, die aurch eis Lagerhalterungsachraube 46 mit ösra Glied 42 od-2r iora t'uttarnkörp^r 38 in Verbindung eteht. Daß Lager 36* besitzt eins fiußare Hülse und Lagerplatte 48, lie an dem Außengehfiuse 30 öer Kupplungsvorrichtung 24 oder im Falle des Lagere 36 »it den Glied 42 des Kar danbügelt. 34 verbunden is-fi. Das Lager 36 i^t neuartig in der Hinsicht, als es keinen mit dem gewöhnlichen Kugellager vergleichbaren Laufring besitzt. Die Lagaroberflächen der Hülsen 44 uni 48 einä zylindrisch f und die Kugeln sind so gemessen, daß sie eine Vorspannung erzeugen- Weil das Lager 36 einen zylindrischen Laufring hat, kann es sich, obgleich es kein freies Spiel senkrecht zu seiner Achse besi-tfct, frei um seine Achse drehen und längs seiner Achse verschieben«

SoKit sind die Lager 36, wenn sie ia der Kupplungsvorrichtung

24 verwendet werden, in Antriebsrichtung (T-Richtung) sehr steif,

in dor X- unfl Z-Hichtung jedoch sehr anpassungsfähig. Alle fr'jw:.ea, auf den Schlitten. 14 einwirkenden Kräfte beschränken ■ sich auf die rollende Reibung der in den Lagern 36 sitzenden Kugeln. Die Lager 36 sind mit Sicherungsringen 50 ausgestattet, die als Anschläge für die translatorische Bewegung der Kugeln dienen. Die Kugeln können frei rollen, bis sie gegen einen der Sicherungsringe 50 stossen, und jede weitere Bewegung kann dann nur stattfinden, wenn die innere Hülse 44 und die äußere Hülse 48 auf der Oberfläche der Lagerkugeln gleiten. Die Sicherungsringe 50 dienen dazu, die Lageranordnung zusammenzuhalten.

Die im obigen beschriebene,besondere Auoführungsform des Srfinrüungsgegenstandes soll nur aln Beispiel verstanden werden, an dem mancherlei Abänderungen vorgenommen werden können, ohne daß üer Schutzumfang der Erfindung überschritten wird.

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Claims

Pat ο nt aiime 1 dung: "Karl aiii a cho Kupplung für bewegliche Schlitten" PATENTANSPRUCH.:;

1. Kardanischa Kupplung für bewegliche Schlitten, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (32) zur Aufnahme eines Antriebselementes (26), die um eine erste, im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Antriebselementes verlaufende Achse drehbar ist; eine zweite Einrichtung (34), die die erste Einrichtung (32) trägt und um sine zweite, im wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse und der Achse des Antriebselementes (26) verlaufende Achse drehbar istj und Kittel (36, 36·, 44, 46) zur drehbaran Abstützung und Kupplung der 2v,'3iter. Einrichtung (34) an einen beweglichen Körper (14), wobei -".is Stützein??ichtung und f.io zweite Einrichtung (34) dem Antriebskörper (26) zwei getrennte "Drahfreiheitsgrade bietet.

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Oii>--!..ς \V^it,r litt,'., D>p^: - W^: * Φ ing

ivi.c , Ώ^:, 'hvs. Sebcs'ian Hemnonn

BAD ORIQINAU

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch {»el· ennzeichnoi, ^Ίε die Antriebneinrichtung (26) eine Führungsspindel und der bewqg-iche Körper (14) ein beweglicher Schiitton Bin?..

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, da .lurch rjoka

daß die ernte Sinrichtung (32) dor Antriebseinrichtung (25) eine Drehbewegung un ihre Achse ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß :1er bewegliche Schlitten (14) auf zwei parallelen Schie nen (12) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (32) und die zweite Hinrichtung (34) ein erster bzw. ein zweiter EnrJ.aribü^l sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, leruroh gekennzeichnet, daß die Kardanbügel (32, 34) in Stiitzeir.iiohtur.gon (36, 36·) gelagert sind, mit denen Drehbev/c -r-aigen ur. die Achsen und Verschiebungen entlang der Achs on äor Zar -anbü^il ir.öglioh sind

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutζeinrichtung (36, 36') Kugellager sind, dia innere und äußere Hülsen (44, 46) aufweisen, sv/ischaz. f.^n-Γα! e Kugeln sitzen und die mit glatten, ^^lin^.risch-sn "oerflächer zur >---'.vefl.^:ohen la^on¹:.-; ■.-.■:- Tr;.. -"er"-3 h 3 η ^ir.I.

BAD ORIGINAL

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß <?.i<3 innere Hülse (44) Bewegungen in Bezug auf die äußere HUIne (48) durch Abrollen dir Zugein der Lager (36, 36') überträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, "aß die Ia_L:er (36, 36') mit Sicherungselementen (5") verschon sinT;, 'ie die Rcllbewe^mf; -er Lagerkugeln nach einer f 2s-tr-¹Io,-1 en Strecke --.or translatorischen Eew^funr bohindorn.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß diu Kugellager (36, 36') dor Antridsbeinrichtung (26) zwei unabhängige translatorische Preiheitsgre.de erteilen.

11. Vorrichtung zur Kupplung eines Antriebsolementes an einen beweglichen Körper, mit einem inneren, auf dem beweglichen Körper getragenen Kardanbügel und einen äußeren, auf dem inneren Körper getragenen Kardanbügel, gekennzeichnet durch erste Kugellager (36), die den inneren Kardanbügel (32) mit dem äußeren KardanbUgel (34) verbinden und ihn drehbar lagern; und zweite Kugellager (36'), die den äußeren Kardanbügel (34) mit dem beweglichen Körper (14) verbinden und ihn drehbar lagern, wodurch die ersten und zweiten Kugellager mit dem äußeren Kardanbügel (34) so zusammenarbeiten, daß das Antriebselement (26) mit zwei getrennten Rotationsfreiheitsgraden ausgestattet ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten und zweiten Zugellager (36» 36') innere und äußere Hülsen (44, 48) aufweist, die zwischen sich die I-r.gerkugelii einschließen, .und daß die Hülsen (44, 48) mit einander gegenüberliegenden, mit Abstand getrennten, platten, zylindrischen Oberflächen zur beweglichen Lagerung der Kugeln versehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, φ daß an den beiden /3n3.cn jeder äußeren Hülse (40), in einem fixen Abstand voneinander getrennt Sicherungselement (50) vergesehen sind, die in den Kaum zwischen den gegenüberliegenden zylindrischen Oberflächen hineinragen, um die Kugeln nach einer bestimmten Strecke der translatorisehen Bewegung zurückzuhalten.

14· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die.äußeren Hülsen (48) mit Befestigungsschrauben (46)

»an dem äußeren Zardanbügel (34) befestigt sind, und daß die inneren Hülsen (44) mit Befestigungsschrauben (46) an dem inneren Eardanbügöl (32) befestigt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet* c.aß zwischen den gegenüberliegenden Lageroberflächen Raum genug für wenigstens zwei dieser Kugellager ist, die nebeneinander liegen und mit den gegenüberliegenden Lagerflächen in' .'. rollender Berührung stehen.

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