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Antriebsvorrichtung zur mehrdimensionalen Bewegung eines Punktes Die
Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zur mehrdimensionalen Bewegung eines
Punktes relativ zu einer gegebenen Fläche, wobei für mindestens eine Koordinatenrichtung
jeweils ein gesondert antreibbarer Grob- und Feinantrieb vorgesehen ist.
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Eine solche Antriebsvorrichtung ist insbesondere zur Bewegung des
Zeichenstiftes eines Koordinaten-Zeichentisches gedacht.
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Bekannte Vorrichtungen dieser Art, mit welchen z. B. ein Zeichenstift
zweidimensional durch ein Programm gesteuert mechanisch verstellt werden kann, benutzen
hierfür bewegliche Schlitten, welche durch rotierende Spindeln verstellt werden.
Der Drehantrieb der Spindeln wird dabei durch einen Steuerungsmechanismus beeinflußt,
der seinerseits von Lochstreifen, Lochkarten od. dgl. nach einem Programm gesteuert
wird.
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Derartige Antriebsvorrichtungen lassen zahlreiche Variationen zu.
So kann man z. B. Stufengetriebe, welche während des Laufens schnell in der Gangart
verstellt werden können, verwenden. Die Verwendung solcher Stufengetriebe hat den
großen Vorteil, daß eine digitale Steuerung möglich ist, insbesondere eine digitale
Steuerung durch Programmträger, wie z. B. Lochstreifen.
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Bekannte Antriebsvorrichtungen zur mehrdimensionalen Bewegung eines
Punktes relativ zu einer gegebenen Fläche weisen zwar bereits für mindestens eine
Koordinatenrichtung jeweils einen gesondert antreibbaren Grob- und Feinantrieb auf.
Dabei handelt es sich aber entweder darum, daß eine Bewegung in dieser Koordinatenrichtung
von Hand erzeugt wird, während zur Nachführung schwerer Massen eine weitere Bewegung
von einem maschinellen Antrieb her erfolgt, oder sowohl den Grob- als auch den Feinantrieb
von einer maschinellen Quelle der Bewegungsenergie her anzutreiben, wobei aber ebenfalls
eine Abhängigkeit des Grob- und des Feinantriebes insofern gegeben ist, als der
Grobantrieb mit Hilfe einer sogenannten Nachlaufsteuerung stets nur dazu verwendet
wird, die schweren Massen den beispielsweise durch einen programmgesteuerten Feinantrieb
bewegten Teilen nachzuführen. Es ist in diesen Fällen also stets nur. ein Steuerprogramm
gegeben, welches zur Beeinflussung des Feinantriebes dient, während der Grobantrieb
zwangläufig in Abhängigkeit von der Steuerung des Feinantriebes bewegbar ist.
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Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung
der eingangs geschilderten Art besonders einfach auszubilden und trotz dieser Einfachheit
eine besonders vielseitige Anwendbarkeit zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß mindestens ein gleichgerichteter Grob- und Feinantrieb von einander
unabhängig programmgesteuert sind.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung für einen in einer beweglichen
Halterung ein Werkzeug oder einen Zeichenstift tragenden Kreuzschlitten besteht
dabei darin, daß der Feinantrieb zur Verschieberichtung des auf einem Quersupport
angeordneten Kreuzschlittens parallel verlaufende erste Seilzüge aufweist, deren
eines Ende je mit einer festen und deren anderes Ende je mit einer beweglichen Halterung
verbunden ist und daß Steuerpunkte eines die Halterung des Werkzeuges bzw. Zeichenstiftes
tragenden Hebelsystems je von einem dieser ersten Seilzüge umschlungen werden, wobei
eine weitere vorteilhafte Ausführungsform darin besteht, daß die Halterungen dieser
ersten Seilzüge auf dem Quersupport angeordnet sind.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die beweglichen
Halterungen aus schwenkbar auf dem Quersupport gelagerten Hebeln bestehen.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung für einen
in einer beweglichen Halterung ein Werkzeug oder einen Zeichenstift tragenden Kreuzschlitten
sind zweite verstellbare Seilzüge vorgesehen, die je eine Rolle umschlingen, welche
auf schwenkbar auf dem Quersupport gelagerten Hebeln angeordnet sind.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß diese zweiten
Seilzüge an ihrem einen Ende ortsfest gehalten sind.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist es, daß
das Hebelsystem am Kreuzschlitten einen ersten, schwenkbar gelagerten, federbelasteten
Hebel aufweist, an dessen einem Hebelarm neben einer in eine Seilschlaufe eingreifenden
ersten Rolle
ein zweiter schwenkbarer und federbelasteterHebel gelagert
ist, der an seinem einen Hebelamt eine in eine weitere Seilschlaufe eingreifende
zweite Rolle und an seinem anderen Hebelarm die Halterung für das Werkzeug oder
den Zeichenstift trägt.
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Noch eine andere bevorzugte Ausfültungsform der Erfindung besteht
darin, daß die Halterung des Werkzeuges oder Zeichenstiftes auf dem Kreuzschlitten
normal zu seiner Verschieberichtung beweglich angeordnet ist, daß das Hebelsystem
am Kreuzschlitten zwei federbelastete schwenkbar am Kreuzschlitten gelagerte Hebel
aufweist, welche jeweils an ihrem einen Hebelarm ein in je eine Seilschlaufe eingreifende
Rolle tragen, und daß der andere Hebelarm des ersten Hebels mit dem Gewinde einer
Leitspindel. des Grobantriebes im Eingriff steht, während der andere Hebelarm des
zweiten Hebels an der Halterung des Werkzeuges oder Zeichenstiftes gelenkig befestigt
ist.
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Nach einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung für einen in
.einer beweglichen Halterung ein Werkzeug oder einen Zeichenstift tragenden Kreuzschlitten
umfaßt der Feinantrieb mindestens zwei im Kreuzschlitten angeordnete Mehrkantwellen,
welche verschiebbar mindestens je ein Getriebeelement tragen, deren eines mit dem
Antrieb des Kreuzschlittens und deren anderes mit der Halterung des Werkzeuges oder
Zeichenstiftes in Wirkverbindung steht.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der Quersupport
ortsfest und der Zeichentisch bzw. die Werkstückaufspatinf(äche normal zur Führungsrichtung
des Kreuzschlittens beweglich am Maschinengestell gelagert ist.
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Schließlich .erweist es sich noch als vorteilhaft, wenn der Grob-
und oder der Feinantrieb von je einem gesonderten, an sich bekannten Stufengetriebe
hergeleitet ist.
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An Hand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele der Erfindung ist diese näher erläutert. Es zeigt F i g. 1
schematisch eine Draufsicht auf die Schlitten eines Zeichentisches mit einer erfindungsgemäßen
Feineinstellung für einen Zeichenstift, F i g. 2 schematisch eine Draufsicht auf
den Koordinatenschlitten nach F i g. 1, F i. g. 3 -eine neuere spezielle Ausführungsform
der Erfindung, F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, F i g. 5 schematisch
eine Draufsicht auf die Getriebeverbindungen für einen Zeichentisch nach F i g.
4, F i g. 6 eine Ansicht der Getriebekonstruktion für einen Zeichentisch nach der
Linie VI-VI der F i g. 5. Ein Kreuzschlitten 1 (F i g. 1) ist an einem Quersupport
2 in der einen Koordinatenrichtung in Pfeilrichtung A verschiebbar geführt. Der
Quersupport 2
ist in der Pfeilrichtung B in einer am Zeichentisch ortsfesten
Führung 3 verschiebbar geführt. Der eigentliche Antrieb (Grobantrieb) beider Schlitten
erfolgt in bekannter Weise z. B. mittels Leitspindeln und ist daher nicht näher
veranschaulicht.
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Der Kreuzschlitten 1 trägt eine Halterung 4a (F i g. 2) für einen
Zeichenstift, die mittels eines ,erfindungsgemäßen Feinantriebes gesteuert ist.
Zu diesem Zweck ist die Halterung 4a an dem einen Ende eines Hebels 4 angeordnet,
der um einen Zapfen 5 a
eines Hebels 5 schwenkbar ist und an seinem anderen
Ende eine Rolle 6 trägt. Der Hebel 5 ist um einen an dem Kreuzschlitten 1 festen
Zapfen 7 schwenkbar gelagert und trägt an seinem freien Ende eine Rolle B. Beide
Hebel 4 und 5 sind mittels Federn 9 bzw. 10
belastet.
Der den Hebel 4 tragende Zapfen 5 a liegt auf dem die Rolle 8 tragenden Hebelarm
des Hebels 5.
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Die Mittelachsen der Rollen 6 und 8 sind in Richtung der Pfeile C
bzw. D bewegbar, so daß die Halterung 4a je nach Bewegung der einen oder
der anderen Rolle 6 bzw. 8 in einer der Pfeilrichtungen des Pfeilkreuzes E bewegbar
ist.
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Der Kreuzschlitten 1 trägt ferner drei Rollen 11, 12 und 13. Um die
Rollen 6 und 11 ist ein Seilzug 14 unter Bildung einer die Rolle 6 aufnehmenden
Seilschlaufe 14a geführt, während über die Rollen 12, 8 und 13 ein weiterer Seilzug
15 geführt ist, der eine Seilschlaufe 15 a bildet, in der die Rolle 8 ruht. Der
Seilzug 14 ist bei 14b und der Seilzug 15 bei 15 b am Quersupport 2 ortsfest gehalten,
das freie Ende der Seilzüge ist bei 14c bzw. 15c in Längsrichtung bewegbar gehalten,
wie weiter unten näher erläutert.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Der Schlitten 1
wird durch die Drehbewegung einer Leitspindel, die in F i g. 2 durch ihre Achse
16 schematisch angedeutet ist, längs dem Führungsarm 2a des Quersupports 2 direkt
verschoben. Dabei rollen die Rollen 11, 12 und 13 an den Seilzügen ab, und die Rollen
6 und 8 laufen in den zugeordneten Seilschlaufen, die unter der Einwirkung der Federn
9 bzw. 10 gespannt gehalten werden. Eine Verlagerung des freien Endes 14 c bzw.
15 c des einen oder anderen Seilzuges in Längsrichtung der Seile bewirkt eine Verkürzung
oder eine Verlängerung der einen oder der anderen Seilschlaufe 14a bzw.
15a, so daß der eine oder der andere Hebel 4 bzw. 5 verschwenkt wird.
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Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise die Halterung 4 a in oder
entgegen der Vorschubrichtung oder unter einem beliebigen Winkel gegen die Vorschubrichtungen
des Schlittens 1 und des Quersupports 2 relativ bewegbar ist, sobald eine Änderung
der Lage der Endpunkte 14 c und/oder 15 c der Seilzüge erfolgt.
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Zu diesem Zweck sind die Enden 14 c und 15 c an Hebeln 17 bzw. 18
(F i g.1) befestigt, die an dem Quersupport 2 schwenkbar und gegebenenfalls selbst
federbelastet gelagert sind. Die Hebel 17 und 18 tragen je eine Rolle 19 bzw. 20,
die in Seilschlaufen von Seilzügen 23 bzw. 24 ruhen, die über an dem Quersupport
2 ortsfeste Rollenpaare 21 bzw. 22 geführt sind. Diese Seilzüge sind mit ihren Enden
bei 25 ortsfest an dem Zeichentisch gehalten, während ihre anderen Enden an Seiltrommeln
26 bzw. 27 befestigt sind, die von gesonderten Getrieben 28 bzw. 29 für jede Koordinatenrichtung
antreibbar sind. Diese Getriebe können z. B. als Stufengetriebe ausgebildet sein
und werden unabhängig von der Grobsteuerung der Schlitten gesteuert. Die Wirkungsweise
der Seilzüge 23, 24 auf die Rollen 19, 20 ist ähnlich der oben beschriebenen für
die Seilzüge 14 und 15.
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Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungbeispiel ist der Schlitten
31 nicht direkt an der Leitspindel 46 geführt, wie dies beim Schlitten 1 und der
Leitspindel 16 der Fall ist, sondern über eine von einem Hebel 34 getragene Gewindemuffe
34a. Der
Hebel 34 ist an einem am Schlitten 31 ortsfesten Zapfen
34b schwenkbar gelagert und trägt an seinem freien Ende eine Rolle 36, die in einer
Seilschlaufe 44a eines Seilzuges 44 ruht, der über eine am Schlitten ortsfeste Rolle
41 geführt ist.
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Ein Hebel 35 ist um einen am Schlitten 31 ortsfesten Zapfen 37 schwenkbar
und trägt an seinem einen Ende eine Rolle 39, die in einer Seilschlaufe
45a eines Seilzuges 45 hängt, der über an dem Schlitten ortsfeste Rollen
42 und 43 geführt ist. Das andere Ende des Hebels 35 greift an einem Schlitten 30
an, der in Pfeilrichtung F verschiebbar in Führungsrollen 49 des Schlittens 31 gelagert
ist und eine Halterung 30 a für den Zeichenstift trägt.
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Die Hebel und Seilzüge entsprechen in ihrer Wirkungsweise etwa denen
des Ausführungsbeispieles nach F i g. 1 und 2. Durch die Anordnung nach F i. g.
3 wird jedoch eine genauere, und zwar geradlinige Führung der Halterung des Zeichenstiftes
in den beiden Koordinatenrichtungen erzielt.
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F i g. 4 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Feinverstellung,
bei welcher Seilzüge aus Genauigkeitsgründen vermieden sind und die Relativbewegungen
des Zeichenstiftes über rotierende Spindeln gesteuert werden. Der Kreuzschlitten
51., im Schnitt gezeichnet, ist durch Führungsrollen 53 auf einem Quersupport
52 a über einem Zeichentisch 50 geführt. An dem Schlitten 51 sind Hebel 54
mit ihrer Achse 55 im Schlitten drehbar gelagert und tragen in ihren beiden Schenkeln
Rollen 56, welche in einend Ring einer Mutter 57 geführt sind, die auf der Leitspindel
58 läuft.
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Zur Grobverstellung wird in bekannter Weise die Spindel 58 gedreht.
Die Feinverstellung in Richtung der Spindelachse erfolgt durch relatives Drehen
der Mutter 57. Diese ist über Zahnräder 59, 59a und 60 von einer Vierkantwelle
61 angetrieben, auf der das Zahnrad 60 zusammen mit dem Schlitten 51 in Achsrichtung
verschiebbar gelagert ist.
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Die Feinverstellung des Zeichenstiftes 62 quer zur Bewegungsrichtung
des Schlittens 51 erfolgt, ähnlich wie gemäß F i g. 3, über einen Querschlitten
63, welcher mittels Rollen 64 quer zum Schlitten 51 verschiebbar ist. Die Verstellung
erfolgt über eine am Querschlitten 63 angeordnete Zahnstange 65 und Zahnräder 66,
67, 68. Das Zahnrad ist wiederum auf einer Vierkantwelle 69 gleitend gelagert.
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F i g. 5 und 6 zeigen schematisch eine beispielsweise Ausführungsform
des Antriebes für einen Zeichentisch 50 mit einem Schlitten entsprechend F i g.
4. Hierbei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Um die verschiedenen Spindeln möglichst direkt antreiben zu können,
empfiehlt es sich, die bekannte Konstruktion zu verwenden, bei der der Schlitten
51 in der einen Koordinatenrichtung und der Zeichentisch 50 in der anderen Koordinatenrichtung
verschiebbar sind. Der Schlitten 51 wird durch die Spindel 58 grob und durch die
Mutter 57 fein verstellt. Der Zeichentisch wird durch eine Mutter 70 und eine Spindel
71 verstellt. Der Antrieb der Spindel 71- erfolgt über Kegelräder
72 und die Welle 73. Die beiden Grobantriebe 58 und 73 werden durch Stufengetriebe
74 angetrieben. Die Feinantriebswellen 61 und 69 werden durch ein gesondertes Stufengetriebe
75 angetrieben.
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Es empfiehlt sich, für diese Konstruktion eine sternförmige Anordnung
der Getriebestufen zu verwenden, wie in F i g. 6 angedeutet. Da die Steuerung für
jede der beiden Koordinatenrichtungen in Grob-und Feinantrieb unterteilt ist, braucht
jedes der vier Getriebe nur wenig Stufen. Im in F i g. 6 gezeigten Beispiel sind
drei Dual- bzw. Tertialstufen gewählt. Dabei können je die beiden Grobgetriebe um
einen gemeinsamen Antriebskern und die beiden Feingetriebe um einen kleinen gemeinsamen
Antriebskern angeordnet werden. Das Getriebe 74 ist das Grobgetriebe mit den Abtrieben
58 und 73. Das Feingetriebe 75 kann und muß demgegenüber wesentlich kleiner ausgeführt
werden. Es hat die beiden Abtriebe 61 und 69.
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Das Feingetriebe kann auf Grund seiner kleinen Maße erheblich häufiger
schalten als das Grobgetriebe. Aus Steuergründen sind feste Zahlenverhältnisse zwischen
beiden erforderlich. Besonders zu empfehlen ist das Verhältnis der Schaltzahlhäufigkeit
1: 2 bzw. 1: 4. Ebenso ist es vorteilhaft, sowohl das Feingetriebe als auch das
Grobgetriebe für Vor-und Rückwärtsläufe einzurichten.