CN105284041A - 用于提升对象的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于沿垂直方向移动对象的装置和方法，具有多个在激活时沿方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器(1)，并且还具有液压传动装置(3)，其将压电执行器的压力转换成用于使对象逆向于重力方向移动的垂直压力并且以一定传动比传动所述压力。在该垂直压力已经超过弹簧系统的逆向作用的弹簧力之后，实现对象的提升。

Description

用于提升对象的装置和方法

本发明涉及一种用于沿垂直方向移动对象的装置和方法。

为了提升和相对精确地定位负载如卡盘，使用驱动器，其应该快速和精确地定位负载或对象。

传统上使用主轴驱动器并且对于较小的负载专门使用具有铰链传动装置的压电驱动器。对于定位运动，具有液压提升传动装置的压电驱动器作为内部的现有技术是已知的。在内部已经使用多级液压提升传动装置，其中为了提升对象，多个驱动器被平行连接，以便能够相应地快速地定位对象物体。这种内部的现有技术然而具有这样的缺点，即各驱动器必须精确地相互协调。另一个缺点在于，同样在精确调节时由于制造公差而只是非常难实现并联的压电液压系统的均衡提升。

本发明所要解决的技术问题在于，这样提供一种用于沿垂直方向、尤其逆向于重力方向移动对象的装置和方法，使得对象可以快速地以较小的冲程并且精确地被提升。例如在50克至1000克的物体应当能够在毫秒范围以较大的定位精确度被提升。例如质量为100克至1000克的对象应该在大约5毫秒内提升0.5至5毫米并具有好于10μm的定位精度。所述装置的调节应该简单并且应该有效降低对象倾翻的可能性。

所述技术问题通过按照独立权利要求的装置和按照并列独立权利要求的方法解决。

按照第一方面提供一种用于沿垂直方向移动对象的装置，其具有多个在激活时沿一定方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器(Piezoaktoren)，并且具有液压传动装置，该液压传动装置将压电执行器的压力转换成用于使对象逆向于重力方向移动的垂直压力并且以一定传动比传动所述压力。

传动比表示一个系数，所述压力以该系数转化成垂直的压力。该系数例如由输出横截面面积除以输入横截面面积的商得出。

按照第二方面，提供一种用于沿垂直方向移动对象的方法，该方法具有这些步骤：激活多个沿一定方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器，并且借助通过液压传动装置将压电执行器的压力转化和传动为垂直压力，使得对象逆向于重力方向运动。

在此使用具有至少一个单级液压提升传动装置的压电执行器。借助按照本发明的方法，多个压电执行器的冲程通过共同的液压装置作用至对象，以便以该方式提升该对象。按照本发明使用多个压电执行器，它们可以相互任意地组合并且共同使用一个液压提升传动装置。

其他有利的技术方案结合从属权利要求说明。

按照一种有利的技术方案，弹簧系统在待移动的对象和液压传动装置之间可以借助其弹簧力反作用于液压传动装置的垂直压力。相应地多个压电执行器的冲程通过一个共同的液压系统输出给弹簧系统，以便以该方式提升对象。

按照另一种有利的技术方案，液压传动装置在各个压电执行器的作用侧面上分别具有可移动的压电执行器壳套(Piezoaktorbalg)，其中所有压电执行器壳套均包含共同的液体，所述液体能够借助管道系统传输到和传输进可垂直移动的并且提供垂直压力的中央壳套中。

按照另一种有利的技术方案，管道系统可以将从压电执行器壳套延伸出来的管道部段连接至共同的通向中央壳套的垂直管道中。

按照另一种有利的技术方案，压电执行器、压电执行器壳套、管道系统和中央壳套可以构建成相对共同的垂直管道的垂直主对称轴对称。

按照另一种有利的技术方案，压电执行器可以基本上沿两个水平平面、上下等面积叠置地延伸，并且尤其可以设置四个压电执行器。

按照另一种有利的技术方案，具有所属的压电执行器壳套的压电执行器被固定在外部保持套筒和内部保持套筒之间，外部保持套筒和内部保持套筒相对该垂直主对称轴旋转对称，其中从压电执行器壳套延伸出来的管道部段水平地并且穿过内部保持套筒延伸。

按照另一种有利的技术方案，弹簧系统具有基本上水平延伸的第一弹簧元件，其支承在内部保持套筒的平的上端部上，其中内部保持套筒高于外部保持套筒。

按照另一种有利的技术方案，待移动的对象可以放置在相对该垂直主对称轴旋转对称的主保持套筒的平的上端部上，该主保持套筒在待移动的对象下方包含第一弹簧元件并且固定在其上。

按照另一种有利的技术方案，弹簧系统可以具有基本上水平延伸的第二弹簧元件，其在压电执行器下方借助内部保持套筒被支承并且被主保持套筒包围并且固定在其上。

按照另一种有利的技术方案，第一和第二弹簧元件相对垂直的主对称轴旋转对称，并且尤其是弹簧圈、尤其是铬弹簧圈或者膜片弹簧。

按照另一种有利的技术方案，中央壳套借助设置在中央壳套和第一弹簧元件之间的提升传动元件、尤其是相对垂直的主对称轴对称的弓架、将垂直压力传递至第一弹簧元件。

按照另一种有利的技术方案，待移动的对象是卡盘板或者支承板。

按照另一种有利的技术方案，压电执行器为了激活而可以借助控制装置单独地和任意组合地控制。

本发明结合实施例参照附图进一步说明。在附图中：

图1示出按照本发明的装置的第一实施例；

图2示出按照本发明的装置的第二实施例；

图3示出按照本发明的方法的实施例。

图1示出按照本发明的装置的第一实施例。其中示出多个在激活时沿水平方向延伸的并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器1。这些压电执行器1在此被包封的或者设置在壳体2中。液压传动装置3将压电执行器1的压力转换成垂直的压力用以使对象逆向于重力方向运动。液压传动装置3在每个压电执行器1的作用侧面上分别具有可移动的压电执行器壳套5，其中所有的压电执行器壳套5均包含共同的液体7，其借助管道系统9传输至和传输进在激活时可垂直运动和提供垂直压力的中央壳套11。管道系统9将从压电执行器壳套5水平向外延伸的管道部段与共同的垂直管道(其延伸进中央壳套)相连。

压电执行器1、压电执行器壳套5、管道系统9和中央壳套11被设成相对共同的垂直管道13的垂直主对称轴对称。按照图1的实施形式，压电执行器1基本上沿两个水平平面延伸并且上下等面积地叠置。例如可以设置四个压电执行器1。图1示出了具有液压传动装置的压电执行器系统。

图2示出按照本发明的第二实施例。在此，图1的组件完全被包含在按照图2的视图中。相同的附图标记表示相同结构的特征。按照图2具有各自所属的压电执行器壳套5的压电执行器1被固定在外部保持套筒15和内部保持套筒17之间，它们相对共同的垂直管道13的垂直主对称轴旋转对称。从压电执行器壳套5延伸出来的管道部段水平地延伸并且穿过内部保持套筒17。弹簧系统具有基本上水平延伸的第一弹簧元件19，第一弹簧元件19被支承在内部保持套筒17的上端部上，其中内部保持套筒17高于外部保持套筒15。待移动的对象在此是支承板21，其放置在相对于垂直的主对称轴旋转对称的主保持套筒23的上端部上，该主保持套筒23在待移动的对象下方包含第一弹簧元件19并且固定在其上。附加地弹簧系统具有基本上水平延伸的第二弹簧元件25，第二弹簧元件25在压电执行器1下方借助内部保持套筒17被支承并且被主保持套筒23包围并且固定在其上。第一和第二弹簧元件19、25在此设计为弹簧圈。备选地弹簧元件可以设计为膜片弹簧。中央壳套11将垂直压力借助设置在中央壳套11和第一弹簧元件19之间的、相对于垂直的主对称轴对称的弓架27传递至第一弹簧元件19。为了激活，这些压电执行器1可以被单独地和可任意组合地借助控制装置控制。支承板21备选地可以是卡盘板。第一弹簧元件19和第二弹簧元件25的弹簧圈在激活压电执行器时引起逆向于重力方向引导的偏移。弓架27能够实现在中央壳套11和第一弹簧元件19的弹簧圈之间的均衡的提升传动。被液体7填充的中央壳套11可以用作液压传动器。水平的管道和垂直管道13实现了液体7在压电执行器壳套5和中央壳套11之间的传输。压电执行器1可以分别被包封。保持套筒同样可以实施为保持圈。借助内部保持套筒17可以提供内部的弹簧元件支承。主保持套筒23可以用作第一弹簧元件19和第二弹簧元件25和支承板21的保持装置。图2示出例如用于卡盘板的垂直驱动装置。这例如可在制造电子元件和设备时使用。

图3示出按照本发明的方法的实施例。通过第一步骤S1激活多个沿方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器。在第二步骤S2，借助通过液压传动装置将压电执行器的压力转化和传动为垂直压力()，实现对象逆向于重力方向的运动。为了提供受引导的偏移，液压传动装置的垂直压力作用在弹簧系统上。因此在垂直提升的压力大于弹簧系统的逆向作用的弹簧力之后可以实现快速地提升对象。在超过相应的阈值时，该对象以较大的速度被提升。

本发明涉及一种用于沿垂直方向移动对象的装置和方法，具有多个在激活时沿方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器1，并且具有液压传动装置3，其将压电执行器的压力转换成用于使对象逆向于重力方向移动的垂直压力并且以一定传动比传动所述压力。在该垂直压力已经超过弹簧系统的逆向作用的弹簧力之后，实现对象的提升。

Claims (20)

1.一种用于沿垂直方向移动对象的装置，该装置具有：

-多个压电执行器(1)，它们在激活时沿一定方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力；

-液压传动装置(3)，其将所述压电执行器的压力转换成用于使对象逆向于重力方向移动的垂直压力，并且将所述压电执行器的压力以一定传动比传动成垂直压力。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在待移动的对象和液压传动装置之间，弹簧系统借助其弹簧力反作用于液压传动装置的垂直压力。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，液压传动装置在各个压电执行器的作用侧面上分别具有可移动的压电执行器壳套(5)，所有压电执行器壳套包含共同的液体(7)，所述液体能够借助管道系统(9)传输到和传输进可垂直移动的并且提供所述垂直压力的中央壳套(11)中。

4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，管道系统将从压电执行器壳套延伸出来的管道部段连接至共同的通向中央壳套的垂直管道(13)中。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，压电执行器、压电执行器壳套、管道系统和中央壳套被构建成相对于共同的垂直管道的垂直主对称轴对称。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，压电执行器基本上沿两个水平平面、上下等面积叠置地延伸，并且尤其设置四个压电执行器。

7.按照权利要求5或6所述的装置，其特征在于，具有所属的压电执行器壳套的压电执行器被固定在外部保持套筒(15)和内部保持套筒(17)之间，所述外部保持套筒(15)和内部保持套筒(17)相对于所述垂直主对称轴旋转对称，其中从压电执行器壳套延伸出来的管道部段水平地并且穿过内部保持套筒延伸。

8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，弹簧系统具有基本上水平延伸的第一弹簧元件(19)，该第一弹簧元件被支承在内部保持套筒的平的上端部上，其中内部保持套筒高于外部保持套筒。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，待移动的对象被放置在相对于所述垂直主对称轴旋转对称的主保持套筒(23)的平的上端部上，该主保持套筒在待移动的对象下方包含第一弹簧元件并且固定在其上。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，弹簧系统具有基本上水平延伸的第二弹簧元件(25)，该第二弹簧元件在压电执行器下方借助内部保持套筒被支承并且被主保持套筒包围并且固定在其上。

11.按照权利要求8至10之一所述的装置，其特征在于，第一弹簧元件和/或第二弹簧元件是相对于所述垂直主对称轴旋转对称的，并且尤其是弹簧圈，特别地铬弹簧圈，或者是膜片弹簧。

12.按照权利要求8或11所述的装置，其特征在于，中央壳套借助设置在中央壳套和第一弹簧元件之间的提升传动元件，尤其是相对于所述垂直主对称轴对称的弓架(27)，将所述垂直压力传递至第一弹簧元件。

13.按照权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于，待移动的对象是卡盘板或者支承板(21)。

14.按照权利要求1至13之一所述的装置，其特征在于，为了所述激活，所述压电执行器能够被单独地和以组合的方式借助控制装置控制。

15.一种用于借助按照前述权利要求之一所述的装置、沿垂直方向移动对象的方法，该方法具有以下步骤：

-激活多个沿一定方向延伸并且与此同时在作用侧面上产生压力的压电执行器；

-借助通过液压传动装置将压电执行器的压力转换和传动为垂直压力，使得对象逆向于重力方向运动。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，在待移动的对象和液压传动装置之间，弹簧系统借助其弹簧力反作用于液压传动装置的垂直压力。

17.按照权利要求15或16所述的方法，其特征在于，液压传动装置在各个压电执行器的作用侧面上分别具有可移动的压电执行器壳套，其中，所有压电执行器壳套包含共同的液体，所述液体借助管道系统传输到和传输进可垂直移动的并且提供所述垂直压力的中央壳套中。

18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，中央壳套借助设置在中央壳套和第一弹簧元件之间的提升传动元件，尤其是相对于所述垂直主对称轴对称的弓架，将所述垂直压力传递至第一弹簧元件。

19.按照权利要求15至18之一所述的方法，其特征在于，为了所述激活，将所述压电执行器单独地和以组合的方式借助控制装置控制。

20.按照前述权利要求11至14之一所述的装置或者按照权利要求15至19之一所述的方法用于移动对象的应用，其中将质量为100克至1000克的对象沿逆向于重力方向的垂直方向在1至10毫秒内提升0.5至5毫米并且定位精度小于10μm。