CN1993874A - 用于连接线性马达转子与线性导向机构的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于连接线性马达转子(1)与线性导向机构的装置，它具有一个支承板(2)，在该支承板上可固定住线性马达转子(1)；还具有至少两个导向构件(5)，利用它们可以使支承板(2)与线性导向机构进行作用，以便可以沿着线性导向机构在一个运动方向上可活动地导向，所述装置具有至少一个第一种类型的平衡构件(3)，通过此平衡构件使支承板(2)旋转铰接地、并横向于运动方向弹性地支承在所述至少两个导向构件(5)中的一个导向构件上；并且具有至少一个第二种类型的平衡构件(4)，通过此平衡构件使支承板(2)旋转铰接地支承在所述至少两个导向构件(5)中的一个导向构件上。通过设置两种类型的平衡构件(3，4)，一方面使支承板(2)的力矩和侧向力不传递到线性导向机构的支承机构上，而且另一方面抑制了支承板(2)的起振。

Description

用于连接线性马达转子与线性导向机构的装置

本发明涉及一种用于连接线性马达转子与线性导向机构的装置，尤其是在一种用于给基板组装元器件的装配装置中。

这样一种装置例如在DE-19842384中已经公开。该装置包括一个移动小车，在该移动小车上直接固定两个导向小车，该导向小车支承在对应的设于一个固定的导向外壳上的导向轨道上；还包括一个线性马达转子，它在导向小车之间直接固定在移动小车上。在导向外壳里设有一个线性马达定子，它与线性马达转子相对置。

由于在线性马达的转子和定子之间磁性吸引力大、以及在线性马达工作时发热也大，因此可能造成线性马达转子和移动小车的伸长与弯曲。因而有大的力和力矩作用在线性导向机构的轴承上，这可能导致导向小车、轨道和导向外壳的提前磨损。除此之外导向轨道必须满足对平行度的严格要求，因为当轨道不是精确地平行的话，就会在线性导向机构中产生大的应力。因为这种线性马达的连接也应用在装配技术中，在那里对于定位精度提出很高的要求，因此线性导向机构的变形是很不受人欢迎的。虽然为了避免这种变形可以使支承板、导轨底和导向机构设计得更厚、更重，但这样会加大安装空间和所要移动的质量，伴随着对于自动装配设备来说有相应的缺点。

因此本发明的任务是提出一种用于连接线性马达转子与线性导向机构的装置，它可以提高装配精度，并提高线性导向机构的轴承的寿命。

此任务通过具有权利要求1的特征的装置来解决。

按照本发明，可移动的安装部件在一侧通过第一种类型的平衡构件旋转铰接地并横向于运动方向有弹性的地(或者可移动地)支承在导向构件上，而在另一侧则通过第二种类型的平衡构件旋转铰接并侧向固定地支承在导向构件上。第一种类型的平衡构件因此既承受侧向力又承受力矩(尤其是振动力矩，但也可能是捣实力矩和偏摆力矩)，第二种类型的平衡构件只承受力矩。因此就使由于安装部件的热伸长或者热弯曲以及由于线性马达构件之间高的磁性力所引起的、作用在线性导向机构的轴承上的侧向力、应力和力矩大大的减小。因为安装部件只在一侧横向于运动方向弹性地进行支承，而在另一侧侧面固定地支承住，因而阻碍了：装配部件由于在加速和制动时的惯性力而横向于运动方向引起起振。安装部件在一个垂直于运动平面的方向上的起振被大的磁性力所阻碍，该运动平面由线性导向机构的轨道来确定，而该磁性力则作用于线性马达的转子和定子之间。

对于作用在线性导向机构的力和力矩进行减小，这防止了线性导向机构或者导向构件的提前磨损，并因此防止了装配精度的逐渐恶化。另外支承板和导向构件可以设计得更轻，这对于高动态的应用来说有优越性。此外对于线性导向机构的轨道来说可以接受较大的加工公差，因为即使是由于略有弯曲的、并不理想地平行的轨道所引起的侧向力也由平衡构件来承受。

本发明的优选设计方案见从属权利要求。

在本发明的按照权利要求2的设计方案中，旋转铰接的支承设计成有弹性的，因此使安装部件更加稳定地固定在其位置上。通过适合地确定平衡构件的尺寸，可以使弹簧硬度适应于要求和所作用的力。

按照权利要求3所述的本发明的另一种设计方案这样来布置平衡构件，使这些配属于平衡构件的导向构件能够与线性导向机构的两个平行轨道作用嵌合，这样使所述装置可以沿着两个轨道移动。

在按照权利要求4的设计方案中总共设有四个平衡构件，其中分别有一对平衡构件是相同类型的，也就是说具有相同的结构型式和轴承特性，而且每个平衡构件分别配设一个导向构件。准确地说，支承板通过第一种类型的一对平衡构件旋转铰接地并横向于运动方向弹性地进行支承、而通过另一对第二种类型的平衡构件仅是旋转铰接地进行支承。

在本发明的权利要求5中所要求保护的设计方案中，平衡构件如此设置：使支承板在每个轨道的侧面各配有一对相同类型的平衡构件。由于支承板在一个轨道侧面上通过第一种类型的一对平衡构件旋转铰接地并侧面弹性地(也就是说横向于运动方向可有弹性地进行移动)进行支承，而在另一个轨道侧面上则通过一对第二种类型的平衡构件旋转铰接地并侧向固定地进行支承，因此能够可靠地承受力矩和侧向力，但侧面的支承足够坚硬，从而阻止了安装部件的起振。

在按照权利要求6所述的本发明的另一种优选设计方案中，在安装部件的侧面上设有平衡构件。这可以使平衡构件的结构形状简单而紧凑。此外安装部件的整个表面可以被用于固定其它将要运动的部件，例如装配头，而不必通过平衡构件对表面的一些部分进行加载。

在按照权利要求7的本发明的设计方案中，在可移动的安装部件里设有凹槽，平衡构件可以装入在这些凹槽里。如果由于位置原因不可能使平衡构件设置于侧面上，那么这种实施方式是特别有利的。

按照权利要求8所述的本发明的优选设计方案，由一个工件例如通过铣削或者浇铸来制成平衡构件和安装部件。这首先是当平衡构件设置于安装部件的侧面上时才这样。

按照权利要求9所述的本发明的另外一种设计方案，所述平衡构件具有一个底座，用此底座将它们固定在导向构件上。因此阻止了：使力成点状传入到导向构件里、并因此出现过高的表面压力。

以下根据附图对本发明的两种优选的设计方案进行详细说明，其中：

图1：表示了本发明的第一种设计方案的横截面简图；

图2：表示了图1所示的本发明的第一种设计方案的一个俯视简图；

图3：表示了本发明的第一种平衡构件的第一种型式的横截面简图；

图4：本发明的第二种平衡构件的第一种型式的横截面简图；

图5：本发明的第二种设计方案的横截面简图；

图6：图5所示的本发明的第二设计方案的俯视简图；

图7：本发明的第一种平衡构件的第二种型式的横截面简图；

图8：本发明的第二种平衡构件的第二种型式的横截面简图。

在图1和2中表示了按照本发明的装置的第一种优选的实施例。线性电机转子(1)固定在一个可移动的安装部件(2)的底面上，此处为一个矩形的支承板(2)。作为可移动的安装部件(2)例如也可以考虑是一个支承臂或者装配头。支承板(2)在其转角部位通过第一种类型的平衡构件(3)的第一种型式和第二种类型的平衡构件(4)的第一种型式与第四个导向构件(5)或者导向小车(5)连接。导向小车(5)与一个线性导向机构的平行轨道(6)作用嵌合，以使沿着图2中用箭头所示的运动方向进行运动。轨道(6)固定在一个轨道基底(7)上，该基底由一个金属板构成。线性导向机构由轨道(6)和轨道基底(7)组成。线性电机转子(1)位于一个集成在轨道基底(7)里的线性电机定子(未示出)对面，间隔着小的间距。

如由图1和2可见那样，在支承板(2)里设有凹槽，第一和第二种类型的四个平衡构件(3，4)插入在这些凹槽里，并在那里通过焊接或螺钉连接而固定在支承板(2)上。在这种情况下，在每个轨道的侧面上(在图1和2中线性电机转子(1)的左侧和右侧)各设有一对同样类型的平衡构件(3)。平衡构件(3，4)具有一个底座，用此底座可使它们与导向小车(5)进行螺钉连接或焊接。这两种类型的平衡构件的构造和工作原理以下将按图3和4详加说明。

第一种类型的平衡构件(3)的第一种型式简略表示于图3中，在图1和2中设于支承板(2)左侧的一对平衡构件对应于图3所示的平衡构件(3)。第一种类型的所述第一种型式的平衡构件(3)具有一种双“T”形横截面，在此截面中两个横梁在中间通过一个垂直梁相互连接起来。下横梁在此是一个底座用于安装在导向小车上。在上横梁的支腿端部可以分别设有指向下的悬垂部分，在该悬垂部分处第一种类型的第一种型式的平衡构件(3)安装在支承板(2)上。上横梁对应于一个有弹性的旋转铰链(图3中用箭头表示)，其中旋转点相当于垂直梁与上横梁的交点。垂直梁设计得相对较窄(例如5mm)并因此具有小的侧向刚性，因此上横梁对于装配底座在图3中用箭头所示的方向上横交于运动方向可以弹性地进行移动。因此支承板(2)弹性旋转铰接地并侧向弹性可移动地支承在图3中所示的第一种类型的第一种型式的平衡构件(3)上，从而可以由这个平衡构件(3)来承受侧向力和力矩。

第二种类型的第一种型式的平衡构件(4)简略表示于图4中，在图1和2中设于支承板(2)右侧的成对平衡构件相对于上述平衡构件(4)。所述第二种类型的第一种型式的平衡构件(4)具有基本为双“T”形的横截面。垂直梁设计得短(例如2mm)和宽(例如10mm)并因此具有高的侧向刚性，因此使上横梁相对于下横梁侧向不能移动，该下横梁在这里也是用于安装在导向小车上的底座。支承板(2)固定在上横梁的侧向端面上，该上横梁设计得相对较长(例如34mm)并且较薄(例如5mm)。在此，上横梁相当于一个有弹性的旋转铰链(图4中用箭头表示)，其中旋转点相当于垂直梁与上横梁的交点。支承板(2)弹性旋转铰接地并且侧向固定地支承在图4所示的第二种类型的第一种型式的平衡构件(4)上，因此由该平衡构件(4)只能承受力矩，但不能承受侧向力。

如上所述，在图1和2中设于支承板(2)左侧的平衡构件相当于图3所示的第一种类型的第一种型式的平衡构件(3)，而设于支承板(2)右侧的平衡构件相当于图4所示的第二种类型的第一种型式的平衡构件(4)。通过上面对第一和第二种类型的第一种型式的平衡构件(3，4)的说明表明了：在图1和2中所示的支承板(2)在左侧旋转铰接地并横向于运动方向弹性地进行支承，而在右侧旋转铰接并侧向固定地进行支承。由于支承板(2)的热伸长而引起的侧向力由左平衡构件(3)来承受，从而使线性导向机构的轴承横向于运动方向而卸载。由于第二种类型的平衡构件(4)在支承板(2)的右侧然而具有高的侧向刚度，因此避免了支承板(2)的起振，正如它在一种对于板太软的侧向支承时可能出现的那样。但所有四个平衡构件(3，4)起到有弹性的旋转轴承的作用，从而使得由于热扭曲引起的力矩(主要是振动力矩，但也可能捣实力矩和偏摆力矩)由平衡构件(3，4)来承受，并且不传递至线性导向机构。通过平衡构件(3，4)的各个支腿或梁的相应的尺寸设计可以使弹簧刚度匹配于相应的要求。

按图5和6描述了第二种优选的实施例。相同的元件采用了相同的附图标记。

图5和6所示的本发明的实施例具有第一和第二种类型的第二种型式的平衡构件(3，4)。平衡构件(3，4)通过焊接或螺钉连接固定在支承板(2)的侧壁上，并沿着在图6中通过箭头所表示的运动方向在支承板(2)的整个长度上延伸。因此可以利用可移动安装部件(2)的整个面积用来固定一个要运动的功能部件、例如一个装配头。在每个平衡元件(3，4)上分别设置两个导向小车，它们与线性导向机构的轨道(5)相互作用。平衡构件(3，4)将在下面按图7和8更准确地加以说明。

图7表示了第一种类型的第二种型式的平衡构件(3)的横截面，在图5和6中设置于支承板(2)的左侧处的平衡构件(3)对应于该平衡构件。第一种类型的第二种型式的平衡构件(3)具有一个底座，用于固定在导向小车(5)上；并具有一个设计得窄的具有小的侧向刚性的垂直梁(例如5mm)。在一端处水平的支腿可能具有一个短的垂直的悬垂部分，用这个悬垂部分使平衡构件(3)固定在支承板(2)上。由第一种类型的第二种型式的平衡构件(3)既可承受力矩又可承受侧向力。所述在支承板(2)的热伸长时所产生的侧向力通过水平支腿相对于底座的一种侧向有弹性的移动来承受，正如在图7中用一个箭头所表示的那样。通过上水平支腿围绕着所述与垂直梁的交点的旋转来承受力矩(在图7中同样也通过箭头来表示)。

在图8中所示的第二种类型的第二种型式的平衡构件(4)的横截面对应于在图5和6中设于支承板(2)右侧的平衡元件(4)。该平衡构件(4)具有一个底座，用于固定在导向小车上；还有一个设计得短的(例如2mm)和宽的(例如10mm)垂直梁和一个纵长的水平支腿(例如17mm长和5mm厚)，支承板(2)固定在该支腿的端面上。由第二类型的第二种型式的平衡构件(4)只能承受力矩。短而宽的垂直梁具有高的侧向刚度，从而将支承板(2)在侧向方向上固定地支承住。上水平支腿起到旋转铰链的作用。在支承板(2)热扭曲时所产生的力矩这里也通过水平支腿的旋转来接受，正如在图8中用箭头所示那样。

因为第一和第二种类型的第二种型式的平衡构件(3，4)侧面设置于支承板(2)上，因此这些平衡构件(3，4)具有紧凑的结构并能更方便地制造。而且支承板(2)不必在一个附加工序里进行预加工(例如凹槽)，用于承受平衡构件(3，4)，正如在第一种型式的平衡构件(3，4)中必需的那样。最后可以由一个工件制成支承板(2)和所述第二种型式的平衡构件(3，4)，因此就不需要附加的构件3。即使对于第一和第二种类型的第二种型式的平衡构件(3，4)来说，也可以使运动的梁或者支腿的弹簧刚度通过相应的尺寸设计而满足要求。

在图5和6所示的第二实施例中，支承板(2)具有两个平衡构件(3，4)，在这些平衡构件上分别设有两个导向小车。但也可以设有四个平衡构件(3)，其中对于每个轨道(5)来说，各具有一个导向小车(4)的相同类型的两个平衡构件(3)设置在支承板(2)上。

附图标记列表

1.线性马达转子

2.可移动的安装部件/支承板

3.第一种类型的平衡构件

4.第二种类型的平衡构件

5.导向构件/导向小车

6.轨道

7.轨道基底

Claims (9)

1.用于将一个线性马达转子(1)连接于一个线性导向机构的装置，尤其在一种用于给基板装配元器件的装配装置里，它具有

-一个可移动的安装部件(2)，线性马达转子(1)可固定在该安装部件上；

-至少两个导向构件(5)，用该导向构件可以使可移动的安装部件(2)与线性导向构件相互作用，以便可以沿着线性导向机构在一个运动方向上可活动地进行导向，

其特征在于，

-设置至少一个第一种类型的平衡构件(3)，通过该平衡构件使可活动的安装部件(2)旋转铰接地并横向于运动方向弹性地支承于所述至少两个导向构件(5)中的一个导向构件上，而且

-设置至少一个第二种类型的平衡构件(4)，通过该平衡构件使可活动的安装部件(2)旋转铰接地支承于所述至少两个导向构件(5)的另外一个导向构件上。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转铰接的支承沿着旋转方向是有弹性的。

3.按权利要求1至2中之一所述的装置，其特征在于，平衡构件(3，4)如此布置，使所述装置可以沿着线性导向机构的两个轨道(6)运动地进行导向。

4.按权利要求1至3所述的装置，其特征在于，设置两对同样类型的平衡构件(3，4)，其中每个平衡构件(3，4)设有一个导向构件(5)。

5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，针对线性导向机构的每个轨道(6)而言，分别在支承板(2)上设置一对相同类型的平衡构件(3，4)。

6.按权利要求1至5中之一所述的装置，其特征在于，平衡构件(3，4)固定在可移动的安装部件(2)的侧面上。

7.按权利要求1至5中之一所述的装置，其特征在于，在可移动的安装部件(2)上设有相应的凹槽，平衡构件(3，4)可以插入到该凹槽里。

8.按权利要求1至7中之一所述的装置，其特征在于，平衡构件(3，4)和可移动的安装部件(2)做成一体。

9.按权利要求1至8中之一所述的装置，其特征在于，平衡构件(3，4)具有一个底座，利用此底座使它们固定在导向构件(5)上。

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