DD216288A1 - Fuehrungs- und antriebselement fuer translationsachsen von industrierobotern - Google Patents

Abstract

Das Fuehrungs- und Antriebselement findet vorzugsweise bei Industrierobotern Anwendung, wo ueber ein Ritzel in Verbindung mit einer Zahnstange eine Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung umgewandelt werden soll. Es ist gleichfalls zur Loesung analoger Probleme im Geraete- und Maschinenbau einsetzbar. Waehrend das Ziel in einer Erhoehung der Gebrauchswerteigenschaften, insbes. in der Verbesserung des Masse-Leistungsverhaeltnisses zu sehen ist, besteht die Aufgabe darin, ein Fuehrungs- und Antriebselement der gattungsgemaessen Art zu schaffen, mit dem eine Waelzlagerung realisiert, eine Kraftuebertragung in axialer Richtung ermoeglicht sowie ein Verdrehen der Rundfuehrungssaeule verhindert werden. Dieses wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass eine an sich bekannte Rundfuehrungssaeule mit integrierter Zahnstange in einem Linearkugellager gelagert ist, wobei das Linearkugellager im Gehaeuse verdrehsicher angeordnet ist und eine der Kugelreihen sich mittig ueber der integrierten Zahnstange befindet.

Description

]?ührungs- und Antriebselement für Translationsachsen von Industrierobotern ' . *

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei Translationsachsen von Industrierobotern. Sie ist gleichfalls einsetzbar bei analogen Führungs- und Antriebselementen des Geräte- und Maschinenbaues, wo über ein Ritzel die Ro- ι tations— in eine Translationsbewegung umgewandelt werden soll«

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen '

Bekannt sind zylindrische glatte Rundführungssäulen in Linearkugellagern gelagert. Diese Rundführungssäulen h,aben keine integrierte Zahnstange und können, da sie nicht als Element eines Zahnstangenradpaares wirken, keine axialwirkende kraftübertragende Antriebsfunktion der Translationsachsen übernehmen.

Des weiteren ist bekannt, daß Rundführungssäulen mit integrierter Zahnstange in geschlitzten Pührungsbuchsen gleitgelagert sind, z.B. in einer Säulenbohrmaschine, vgl. DE-OS 3.019.941. Der Nachteil dieser Kombination ist die Gleitlagerung mit ihrem Stick-Slip-Effekt und dem etwa 100-fach größeren Reibfaktor gegenüber Wälzlagerung. Dieser Nachteil kann durch eine hohe Antriebsleistung ausgeglichen werden, wobei aber das Masse-Leistungsverhältnis sehr ungünstig beeinflußt wird.

Des weiteren wird.in bekannten Lösungen offenbart, drehmomentaufnehmende axial verschiebbare Lagerungen von Wellen einzusetzen, vgl. hierzu DE-OS 2.834.209, DD-AP 146991 und DD-AP 141340. Bei diesen Lösungen sind die Wellen inaxia- _έ ler Richtung nicht als Elemente eines Zahnstangenradpaares ausgebildet und somit als kraftübertragende Antriebselemente für Translationsbewegungen nicht einsetzbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Führungs- und Antriebselement, bestehend aus der Kombination einer Rundführungssäule mit integrierter Zahnstange mit einem Linearkugellager so auszubilden, daß neben einer Erhöhung der Gebrauchswerteigenschaften vor allem eine Verbesserung des Masse-Leistungsverhältnisses erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Führungs- und Antriebselement zu schaffen, mit dem eine Wälzlagerung realisiert und eine Kraftübertragung in axialer Richtung ermöglicht, sowie ein Verdrehen der Rundführungssäule verhindert wird»

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte Rundführungssäule mit integrierter Zahnstange in einem Linearkugellager gelagert ist, wobei sich das Linearkugellager in dem Gehäuse verdrehsicher auf der Rundführungssäule befindet. Mit diesen Maßnahmen wird neben einer reibungs- und wartungsarmen sowie stick-slip freien Lagerung der Rundführungssäule gleichzeitig über die integrierte Zahnstange auf die Rundführungssäule in axialer Richtung eins kraftübertragende Antriebsfunktion ausgeübt. Durch den Eingriff des Ritzels in die Zahnstange wird -zugleich ein Verdrehen der Rundführungssäule verhindert, wodurch zusätzliche Sicherungen gegen Verdrehen nicht notwendig sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist das durch die Kombination mögliche günstige Masse-Leistungsverhältnis im Vergleich zu Lösungen des Standes der Technik. Durch die gewählte Anordnung wird insbesondere ein Verschmelzen der einzelnen Effekte zu einem Gesamteffekt erreicht.

Die Wälzkreislinie der integrierten Zahnstange bildet mit der Ebene I-I der Rundführungssäule eine Parallele, Der. Winkel·^, der die maximale Zahnbreite b der integrierten.

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Zahnstange bestimmt, beträgt bei einem Linearkugellager mit sechs Kugelreihen max. 110 .

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an'einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung der Rundführungssäule samt Linearkugellager

Figur 2 den Halbschnitt des Führungs- und Antriebselementes.

Das Linearkugellager 1, im Ausführungsbeispiel mit sechs Kugelreihen 2 ausgeführt, wird so in das Gehäuse 3 eingesetzt, daß die Wälzkreislinie 4 der integrierten Zahnstange 5 zur Ebene I-1 eine Parallele bildet. Bei Belastung der Rundführungssäule 6 wird diese von den symmetrischangeordneten fünf Kugelreihen aufgenommen, die obere Kugelreihe bleibt dabei unbelastet

Der Winkel *f beträgt bei diesem Beispiel max. 110 , wodurch die maximale Zahnstangenbreite b ebenfalls bestimmt ist. Ein Verdrehen der Rundführungssäule 6 wird durch den Eingriff des Ritzels 7 in die integrierte Zahnstange verhindert. Bei Einsatz eines Linearkugellagers mit fünf Kugelreihen beträgt der Winkelf 155 »Die integrierte Verzahnung der Rundführungssäule ist beim Einbau so angeordnet, daß sie bei der Krafteinleitung in das Linearkugellager an der k.rafteinleitungs-abgewandten Seite liegt.

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Claims (4)

• - 4 - . Erfindungsanspruch ..

1. Führungs- und Antriebselement für Translationsachsen von Industrierobotern, bestehend aus der Kombination einer an sich bekannten Rundführungssäule mit integrierter Zahnstange mit einem oder mehreren Linearkugellagern (1)i wobei das Linearkugellager verdrehsicher im Gehäuse angeordnet ist und eine der Kugelreihen sich

. ' mittig über der integrieten Zahnstange (5) der Rundführungssäule (6) befindet.

2. Führungs- und Antriebselement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wälzkreislinie (4) der integrierten Zahnstange (5) mit der Ebene I-I der Rundführungssäule (6) eine Parallele bildet. .

3. Führungs- und Antriebselement nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel«^ , der die maximale Zahnbreite b der Zahnstange (5) bestimmt, bei einem Linearkugellager (1) mit sechs Kugelreihen max. 110° beträgt.

4. Führungs- und Antriebselement nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein Antriebsritzel (7) in die Zahnstange (5) eingreift. ,

Hierzu 1 Seite Zeichnung

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