Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk mit einem Zapfenkreuz, dessen vier Lagerzapfen paarweise längs zweier rechtwinklig zueinander verlaufender Achsen angeordnet und in Anschlußkonstruktionen drehbar gelagert sind, wovon eine Anschlußkonstruktion für zwei längs einer Achse angeordnete Lagerzapfen als klauenförmige Gabel ausgebildet ist.

Hintergrund der Erfindung Ein derartiges Kreuzgelenk ist beispielsweise aus der DE-AS 16 25 791 vorbekannt. Die paarweise angeordneten Zapfen sind über je zwei Wälzlager von je einer Gabel aufgenommen. Derartige auch als Kardangelenk bezeichnete Kreuzgelenke werden bevorzugt in der Kraftfahrzeugindustrie für die Übertragung von Drehmomenten eingesetzt.

Nachteilig dabei ist, daß derartige Kreuzgelenke für spezielle Anwendungsfälle im Werkzeugmaschinenbau nicht geeignet sind. Beim Auftreten von Zug-oder Druckkräften weisen sie eine zu geringe Steifigkeit auf. Das bedeutet, daß das Zapfenkreuz durch Zug-oder Druckkräfte deformiert werden kann, so daß ein Werkzeugträger nicht immer mit der erforderlichen Präzision geführt wird.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kreuzgelenk hoher Steifigkeit zu entwickeln, das einen möglichst großen Schwenkwinkel zu ! äßt und sich für den linear verschiebbaren Einbau in einer Werkzeugmaschine eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlußkonstruktion für die beiden längs der anderen Achse angeordneten Lagerzapfen als Führungswagen einer Linearführung ausgebildet ist, der an einer Führungsschiene längsverschieblich abgestützt ist. Auf diese Weise täßt sich das Kreuzgelenk für Bearbeitungsmaschinen und Handhabungssysteme verwenden, bei welchen die Kombination einer linearen Führung und einer gelenkigen Führung beispielsweise eines Werkzeuges ermöglicht werden soll.

Derartige Maschinen sind unter der Bezeichnung"parallele Kinematiken" bekannt. Bei einer solchen Kombination einer Linearführung mit einem Gelenk ist das Gelenk in dem Führungswagen integriert. Außer dem Baugrößenvorteil ergeben sich dadurch die Vorteile eines definierten Mittelpunktes des Gelenkes zu der Linearführung und einer höheren Steifigkeit.

Der Führungswagen kann über Wälzkörper an der Führungsschiene längsverschieblich abgestützt sein. Außerdem kann die Linearführung für die Längsverschiebung des Führungswagens relativ zu der Führungsschiene einen Antrieb aufweisen. Hier ist ein mit einem elektromagnetischen Feld arbeitender berührungsloser Linearmotor denkbar. Der Antrieb kann aber auch mit einer Gewindespindel, beispielsweise als Rollen-oder Kugelgewindespindel ausgeführt werden, welche parallel zu der Führungsschiene verlaufend an dieser axial gehalten und drehbar gelagert sowie von einer in dem Führungswagen befestigten Gewindemutter umgeben ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Figur 1 ein erfindungsgemäßes Kreuzgelenk in einem eine gemeinsame Achse zweier Lagerzapfen enthaltenden Längsschnitt ;

Figur 2 das Kreuzgelenk in einem die andere gemeinsame Achse zweier weiterer Lagerzapfen enthaltenden Längsschnitt gemäß Linie ll-ll der Figur 1 ; Figur 3 ein Kreuzgelenk gemäß Figur 1, welches zusätzlich mit einem Antrieb in der Form eines Linearmotors versehen ist ; Figur 4 ein Kreuzgelenk gemäß Figur 1, welches zusätzlich mit einem Antrieb in der Form einer von einer Gewindemutter umgebenen Gewindespindel versehen ist ; Figur 5 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Ein in den Figuren 1und 2 dargestelltes erfindungsgemäßes Kreuzgelenk 1 setzt sich aus drei Hauptbestandteilen zusammen, nämlich einem Zapfenkreuz 2, einer ersten Anschlußkonstruktion, die als Führungswagen 3 einer Linearführung ausgebildet ist, und einer zweiten Anschlußkonstruktion, die die Form einer klauenförmigen Gabel 4 aufweist.

Das Zapfenkreuz 2 enthält ein erstes Paar von mit gemeinsamer Achse 6 hintereinander angeordneten Lagerzapfen 7 und 8. Rechtwinklig zur Achse 6 des ersten Zapfenpaares erstreckt sich entlang einer Achse 10 ein zweites Zapfenpaar mit hintereinander angeordneten koaxialen Lagerzapfen 11 und 12. Zwischen den Lagerzapfen 7 und 8 weist das Zapfenkreuz 2 ein Mittelteil 9 auf, das kreisförmig ausgestaltet ist.

Der als erste Anschlußkonstruktion ausgebildete Führungswagen 3 besitzt zwei voneinander beabstandete Vorsprünge 13 und 14, die durch ein Mittelteil 17 miteinander verbunden sind, welches eine halbkreisförmige Ausnehmung

18 aufweist. Der Führungswagen 3 ist über Wälzkörper 22 an einer Führungsschiene 23 längsverschieblich abgestützt. Mit Befestigungsschrauben 5 kann die Führungsschiene 23 an einer weiteren Anschlußkonstruktion, beispielsweise an dem Gestell einer Werkzeugmaschine, festgelegt werden.

Die Wälzkörper 22 sind als Rollen ausgebildet, welche in vier endlosen Umlaufen in dem Führungswagen 3 gehalten sind. Jeder Umlauf weist einen Tragbereich mit an der Führungsschiene 23 abrollenden Wälzkörpern 22, einen in einer Bohrung 19 des Führungswagens 3 befindlichen Rücklaufbereich und zwei Umlenkbereiche auf, die jeweils den Tragbereich mit dem Rücklaufbereich verbinden.

Das Zapfenkreuz 2 ist mit seinen Lagerzapfen 7 und 8 über je ein Wälzlager 20 in Bohrungen 15 der Vorsprünge 13 und 14 schwenkbar gelagert. Außerdem ist das Zapfenkreuz 2 mit seinen Lagerzapfen 11 und 12 über zwei Wälzlager 21 in Bohrungen 16 der Gabel 4 aufgenommen, wobei die Gabel beidseitig in Richtung der Vorsprünge 13 und 14 schwenkbar ist. Sie besteht aus zwei voneinander in einem Abstand angeordneten, nicht näher bezeichneten Teilstücken, die das Mittelteil 9 des Zapfenkreuzes 2 umschließen und mit einem Kompaktteil vereint sind. Dabei faßt sich der Kompaktteil aus einer senkrechten Neutralstellung in Figur 1 um die Achse 10 um einen Schwenkwinkel von je 45 in Richtung des Vorsprunges 13 oder 14 verschwenken. Der gesamte Schwenkwinkel der Gabel 4 beträgt somit 90 Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten erfindungsgemäßen Kreuzgelenke sind grundsätzlich ebenso aufgebaut, wie das Kreuzgelenk 1 gemäß den Figuren 1 und 2, so daß für gleiche Teile dieselben Bezugszahlen verwendet sind. Diese Kreuzgelenke weisen zusätzlich Antriebe auf, mit welchen jeweils der Führungswagen längs der Führungsschiene verschoben werden kann.

Figur 3 zeigt ein Kreuzgelenk 31, zwischen dessen Führungswagen 32 und Führungsschiene 33 als Antrieb ein Linearmotor 34 eingebaut ist. Dieser arbeitet mit einem elektromagnetischen Feld, wobei im Antriebsbereich eine

mechanische Berührung zwischen der Führungsschiene 33 und dem Führungswagen 32 nicht erfolgt.

Figur 4 zeigt ein Kreuzgelenk 35, dessen Führungswagen 36 relativ zu der Führungsschiene 37 von einer Gewindespindel 38 bewegt wird, die an der Führungsschiene 37 axial gehalten und drehbar gelagert ist. Sie ist von einer an dem Führungswagen 36 befestigten Gewindemutter umgeben, wobei dieser Gewindetrieb mit einem reinen Schraubgewinde oder mit einer Rollen-oder Kugelgewindespindel ausgeführt sein kann.

Die Führungsschiene 23,33 bzw. 37 des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes 1,31 bzw. 35 kann an einer Werkzeugmaschine angeschraubt werden, bei welcher eine Werkzeugaufnahme in jede gewünschte Position im Raum bewegt werden kann. Figur 5 zeigt eine solche, jedoch ohne Linearführungen für Kreuzgelenke ausgebildete Werkzeugmaschine 24. Diese ist mit mehreren je aus ineinander eingesteckten Rohren 25,26 gebildeten Teleskoparmen 27 versehen, welche jeweils mit einem Ende an einem Rahmen 28 und mit dem anderen Ende an einer Werkzeugaufnahme 29 angelenkt sind. Die Werkzeugaufnahme 29 ist mit einem nicht näher dargestellten Werkzeug versehen, das von einem Motor 30 angetrieben wird. Durch Ein-bzw.

Ausfahren eines oder mehrerer Teleskoparme 27 faßt sich die Werkzeugaufnahme 29 in jede gewünschte Position im Raum bewegen.

Bei einer entsprechend angepaßten Werkzeugmaschine können die erfindungsgemäßen Kreuzgelenke auf einer Linearschiene geführt werden, die mittels der Befestigungsschrauben 5 am Rahmen sicher fixiert wird. Durch die Verschiebbarkeit auf der Linearachse kann auf Teleskoparme verzichtet werden ; die Streben können somit als Stäbe mit festen Längen ausgeführt werden. Durch die Steifigkeit der Kreuzgelenke, also durch die spezielle Ausbildung beispielsweise des Kreuzgelenkes 1 mit einem Mittelteil 9, sind die Kreuzgelenke sowohl in Zug-als auch in Druckrichtung über die klauenförmige Gabel 4 besonders beanspruchbar, ohne daß unerwünschte Biegungen auftreten.

Bezugszahlen 1 Kreuzgelenk 2 Zapfenkreuz 3 Führungswagen 4 klauenförmige Gabel 5 Befestigungsschraube 6 Achse 7 Lagerzapfen 8 Lagerzapfen 9 Mittelteil 10 Achse 11 Lagerzapfen 12 Lagerzapfen 13 Vorsprung 14 Vorsprung 15 Bohrung 16 Bohrung 17 Mittelteil 18 Ausnehmung 19 Bohrung 20 Wälzlager 21Walzlager<BR> 22! zkörper 23 Führungsschiene 24 Werkzeugmaschine 25 Rohr 26 Rohr 27 Teleskoparm 28 Rahmen 29 Werkzeugaufnahme

30 Motor 31 Kreuzgelenk 32 Führungswagen 33 Führungsschiene 34 Linearmotor 35 Kreuzgelenk 36 Führungswagen 37 Führungsschiene 38 Gewindespindel F Kraftkomponente