DE102006028461B4

DE102006028461B4 - Positioniervorrichtung mit einem Führungsschlitten

Info

Publication number: DE102006028461B4
Application number: DE102006028461.5A
Authority: DE
Inventors: Dirk Bahr
Original assignee: Bahr Modultechnik GmbH
Current assignee: Bahr Modultechnik GmbH
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2026-06-22
Also published as: DE102006028461A1

Abstract

Positioniervorrichtung (1) mit einem Führungsschlitten (3), der in einer senkrecht zu einer Vorschubrichtung gesehen C-förmig profilierten Führungsschiene (5) geführt ist und auf dem ein Montagetisch (7) angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten (3) Motorwicklungen (9) und die Führungsschiene (5) Permanent-Feldmagnete (11) neben den Motorwicklungen (9) innen an der Führungsschiene (5), abschnittsweise in Vorschubrichtung (13) mit wechselnder Polarität auf die Motorwicklungen (9) gerichtet und in ihrer Längenausdehnung (15P) jeweils etwa derjenigen (15M) der Motorwicklungen (9) entsprechend, umfaßt, wobei der Führungsschlitten (3) mittels einer ersten und einer zweiten Reihe (271, 272) von in Vorschubrichtung (13) hintereinander angeordneten Laufrollen (17) entlang der Führungsschiene (5) verfahrbar ist und die Motorwicklungen (9) in dem Führungsschlitten (3) zwischen den beiden Laufrollenreihen (271, 272) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus einem senkrecht zur Vorschubrichtung (13) stranggepreßten Profilmaterial mit Aufnahmeöffnungen für die Laufrollen (17) und die Motorwicklungen (9) hergestellt ist, wobei die Permanent-Feldmagnete (11) an einem mittigen, inneren Bodenabschnitt (21) der C-Form in dessen Erstreckungsebene befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung mit einem Führungsschlitten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er im wesentlichen aus DE 201 21 319 U1 bekannt ist.
Weitere Liniearführungsvorrichtungen sind aus DE 100 08 700 A1 , JP H03-98457 A und JP S57-177266 A bekannt. Nachteilig ist hierbei, daß die Primär- bzw. Sekundärteile vertikal angeordnet sind und dadurch eine relativ große Bauhöhe bedingen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positioniervorrichtung anzugeben, die einen einfach aufgebauten und kompakten Führungsschlitten mit niedriger Bauhöhe umfaßt.
Diese Aufgabe wird durch eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugt ist bei einer C-förmigen Führungsschiene innenseitig an jedem Ende der C-Form einen obere Führungsstange angeordnet, der jeweils eine untere Führungsstange zugeordnet ist, die innenseitig an einem Boden der C-Form befestigt ist, wodurch eine Führung für die Laufrollen gebildet ist.
Die Führungsstangen weisen bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Die Laufrollen weisen bevorzugt eine umlaufende Vertiefung passend zu dem Querschnitt der Führungsstangen auf.
Bevorzugt ist der Führungsschlitten aus einem in Vorschubrichtung vorderen und hinteren Führungsschlittenabschnitt gefügt.
Vorteilhaft ist in dem Führungsschlitten ein Hohlraum gebildet, der einen Schmiermittelvorrat zur Nachschmierung enthält, der über ein Auftragsmittel auftragbar ist.
Bevorzugt ist der Führungsschlitten vollständig in der Führungsschiene aufgenommen.
Vorteilhaft ist die Führungsschiene aus einem in Vorschubrichtung stranggepreßten Profilmaterial hergestellt.
Vorteilhaft ist bzw. sind der Führungsschlitten und/oder die Führungsschiene aus einem Leichtmetall hergestellt.
Vorteilhaft weist der Führungsschlitten mindestens eine Kabelverteilerdose und mindestens eine Kabeldurchführung auf, um eine elektrische Verbindung von den Motorwicklungen zu mindestens einer Steckkupplung des Montagetischs herzustellen, wobei die Steckkupplung zur Verbindung mit einer elektronischen Steuerung des Führungsschlittens dient. Ein in die Steckkupplung zur Verbindung mit der elektronischen Steuerung des Führungsschlittens gestecktes Kabel ist vorteilhaft in einer Energiekette geführt.
Vorteilhaft ist der Führungsschlitten aus mehreren Führungsschlittenmodulen zusammengesetzt, die jeweils mindestens eine Motorwicklung und mindestens zwei Laufrollen umfassen.
Folgend wird eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung, bei der ein Teil einer Führungsschiene der Positioniervorrichtung weggebrochen ist, um einen inneren Aufbau der Positioniervorrichtung darzulegen;
2 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der der 1, jedoch in einer Explosionsansicht;
3 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der 1, jedoch ohne einen Montagetisch der Positioniervorrichtung der 1; und
4 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der 3, jedoch ohne die Führungsschiene der Positioniervorrichtung der 3.
Grundsätzlich sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung denkbar. Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
Eine Positioniervorrichtung 1 in den 1 und 2 umfaßt einen Führungsschlitten 3, der in einer Führungsschiene 5 geführt ist und auf den ein Montagetisch 7 aufgesetzt ist. Der Führungsschlitten 3 ist entlang oder entgegen einer Vorschubrichtung 13 in der Führungsschiene 5 verfahrbar.
Die Führungsschiene 5 weist in einem Querschnitt senkrecht zur Vorschubrichtung 13 im wesentlichen eine C-Form auf. An jedem inneren Ende der C-Form der Führungsschiene 5 ist eine obere Führungsstange 23 angeordnet, der eine untere Führungsstange 25 gegenüberliegt, die an einem Boden 19 der Führungsschiene 5 angeordnet ist.
Auf einem mittigen, inneren Bodenabschnitt 21 der C-förmigen Führungsschiene 5 sind Permanent-Feldmagnete 11 angeordnet.
Die Permanent-Magnete 11 weisen eine Längenausdehnung 15P, die senkrecht zur Vorschubrichtung 13 verläuft. Benachbarte Permanent-Feldmagnete 11 weisen eine wechselnde Polarität auf, wie insbesondere in den 1 und 4 dargestellt.
Der Führungsschlitten 3 besteht vorliegend aus einem vorderen und hinteren Führungsschlittenabschnitt 31v, 31h, die über Verbindungsschrauben 43 miteinander verbunden sind, siehe 2.
In dem Führungsschlitten 3 sind mehrere Motorwicklungen 9 angeordnet, die eine Längenausdehnung 15M aufweisen, die ebenfalls senkrecht zur Vorschubrichtung 13 ist, wie insbesondere in 3 und 4 dargestellt. Dadurch, daß die Längenausdehnung 15M der Motorwicklungen 9 der Längenausdehnung 15P der Permanent-Feldmagnete 11 entspricht, kann eine optimale Kopplung zwischen den Motorwicklungen 9 und den Permanent-Feldmagneten 11 erreicht werden.
Der Führungsschlitten 3 weist ferner Laufrollen 17 auf, die in einer ersten und in einer zweiten Reihe 271, 272 von Laufrollen 17 parallel zur Vorschubrichtung 13 angeordnet sind.
Die Laufrollen 17 weisen jeweils eine Achse auf, die über einen Exzenter in einer Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung 13 (in 3 nach oben und unten) verschiebbar ist, um die Laufrollen 17 so einzustellen, daß diese an der oberen oder unteren Führungsstange 23, 25 anliegen. Typischerweise liegen die Laufrollen 17 alternierend an der oberen oder unteren Führungsstange 23, 25 an. Allgemein ist jede beliebige Anordnung möglich, so können z. B. nur die äußeren vier Laufrollen 17 (in jeder der vier Ecken des Führungsschlittens 3) an der oberen Führungsstange 23 anliegen, und die dazwischen angeordneten Laufrollen 17 an der unteren Führungsstange 25 anliegen.
Die Laufrollen 17 weisen jeweils eine umlaufende Vertiefung 29 auf, mit der sie an der oberen oder unteren Führungsstange 23, 25 anliegen und diese mindestens abschnittsweise umgreifen. Die umlaufende Vertiefung 29 und die Führungsstangen 23, 25 weisen einen kongruenten Querschnitt senkrecht zur Vorschubrichtung 13 auf, vorliegend einen kreisförmigen Querschnitt. Auf diese Weise ist insbesondere die seitliche Führung des Führungsschlittens 3 in der Führungsschiene 5 verbessert.
Der Führungsschlitten 3 weist vier Hohlräume 33 (einen in jeder der vier Ecken des Führungsschlittens 3) auf, die einen Schmiermittelvorrat (nicht dargestellt) enthalten. Dieser wird aus dem Hohlraum 33 mit Hilfe eines Auftragsmittels 35, das in 4 dargestellt ist, auf die Führungsstangen 23, 25 aufgetragen. Vorliegend ist das Auftragsmittel 35 ein Filzstreifen, der den Hohlraum 33 verschließt und der auf den Führungsschlitten 3 geklebt ist.
Ein Kabel 45 ist von jeder Motorwicklung 9 durch eine Kabeldurchführung 39 in eine Kabelverteilerdose 37, die in einer Mitte des Führungsschlittens 3 gebildet ist, geführt, wobei die Kabel 45 von dort in eine Steckkupplung 41 geführt sind, die an dem Montagetisch 7 ausgebildet ist. Vorliegend sind an dem Montagetisch 7 zwei Steckkupplungen 41 ausgebildet, die über die Kabel 45 jeweils entweder mit dem vorderen oder dem hinteren Führungsschlittenabschnitt 31v, 31h in Verbindung stehen.
Durch die Kabel 45 kann ferner ein Strom für einen Encoder geleitet werden, der als Positionsmeßsystem dient, um die Position des Führungsschlittens 3 in der Führungsschiene 5 zu messen.
Die Steckkupplungen 41 dienen zur Verbindung mit einer elektronischen Steuerung des Führungsschlittens 3, durch die den Motorwicklungen 9 zu einem bestimmten Zeitpunkt ein elektrischer Strom einer bestimmten Stärke zugeführt wird, wodurch die Motorwicklungen 9 mit den Permanent-Feldmagneten 11 induktiv in Wechselwirkung treten, wodurch eine Verschiebung des Führungsschlittens 3 in der Führungsschiene 5 gesteuert vorgenommen wird.
Die Führungsstangen 23, 25 sind vorliegend gezogene Stahlstangen, um eine optimale Führung für die Laufrollen 17 bereitzustellen.
Die Führungsschiene 5 ist vorliegend aus einem in Vorschubrichtung 13 stranggepreßten Profilmaterial hergestellt, wobei diese auch aus einem gezogenen Profilmaterial hergestellt sein kann. Die Führungsschiene 5 besteht bevorzugt aus einem Leichtmetall.
Der Führungsschlitten 3 besteht vorliegend aus einem senkrecht zur Vorschubrichtung stranggepreßten Profilmaterial, das bereits die Aufnahmeöffnungen für die Laufrollen 17 und die Motorwicklungen 9 enthält. Alternativ kann der Führungsschlitten 3 aus einem Vollmaterial gebildet sein, in das Aufnahmeöffnungen für die Motorwicklungen 9 und Laufrollen 17 gefräst werden. Der Führungsschlitten 3 besteht bevorzugt ebenfalls auf einem Leichtmetall. Eine hintere Verbindungssufe 47h des hinteren Führungsschlittenabschnitts 31h und eine vordere Verbindungsstufe 47v des vorderen Führungsschlittenabschnitts 31v zur mechanischen Verbindung der beiden Führungsschlittenabschnitten 31v, 31h sind bevorzugt aus dem jeweiligen Führungsschlittenabschnitt 31v, 31h ausgefräst.
Der Führungsschlitten 3 ist in einer alternativen Ausführungsform modulartig aufgebaut. Jedes Modul enthält mindestens eine Motorwicklung 9 und eine geeignete Anzahl von Laufrollen 17, um das Modul in der Führungsschiene 5 zu verfahren. Die einzelnen Module können über lösbare Steckverbindungen miteinander verbunden werden, wobei miteinander verbundene Module auch elektrisch miteinander verbunden sind. Die elektrische Verbindung kann über ein Stecker- und Kupplungselement erfolgen, das jeweils integral mit der lösbaren Steckverbindung oder unabhängig von dieser gebildet ist.
Zur Verbindung der Motorwicklungen 9 mittels Kabeln 45 mit einer Steckkupplung 41 des Montagetischs 5 enthält ein Modul, das Verbindungsmodul, die Kabelverteilerdose 37. Dieses Verbindungsmodul kann entweder eine geeignete Anzahl von Laufrollen 17 zum Verfahren in der Führungsschiene 5 aufweisen oder keine Laufrollen 17 umfassen, so daß das Verbindungsmodul lediglich Steck- und Kupplungselemente, zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit den Modulen, und die Kabelverteilerdose 37 aufweist. Das Verbindungsmodul kann optional mindestens eine Motorwicklung 9 aufweisen.
Die elektronische Steuerung der Positioniervorrichtung 1 erkennt die Anzahl der Module und der Motorwicklungen 9 des durch die zusammengesteckten Module gebildeten Führungsschlittens 3 und führt diesen zu geeigneten Zeitpunkten einen Strom bestimmter Stärke zu, um den Führungsschlitten 3 geeignet in der Führungsschiene 5 zu verfahren.
Ein aus derartigen Modulen aufgebauter Führungsschlitten 3 ist somit sowohl in seiner Länge wie auch in seiner Leistung variabel.
Bezugszeichenliste

1: Positioniervorrichtung
3: Führungsschlitten
5: Führungsschiene
7: Montagetisch
9: Motorwicklung
11: Permanent-Feldmagnet
13: Vorschubrichtung
15M: Längenausdehnung der Motorwicklung
15P: Längenausdehnung der Permanent-Feldmagnete
17: Laufrolle
19: Boden der C-Form der Führungsschiene
21: mittiger, innerer Bodenabschnitt der C-Form der Führungsschiene
23: obere Führungsstange
25: untere Führungsstange
271: erste Reihe von Laufrollen
272: zweite Reihe von Laufrollen
29: umlaufende Vertiefung
31v: vorderer Führungsschlittenabschnitt
31h: hinterer Führungsschlittenabschnitt
33: Hohlraum
35: Auftragsmittel
37: Kabelverteilerdose
39: Kabeldurchführung
41: Steckkupplung des Montagetisches
43: Verbindungsschraube
45: Kabel
47h: hintere Verbindungsstufe des hinteren Führungsschlittenabschnitts
47v: vordere Verbindungsstufe des vorderen Führungsschlittenabschnitts

Claims

Positioniervorrichtung (1) mit einem Führungsschlitten (3), der in einer senkrecht zu einer Vorschubrichtung gesehen C-förmig profilierten Führungsschiene (5) geführt ist und auf dem ein Montagetisch (7) angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten (3) Motorwicklungen (9) und die Führungsschiene (5) Permanent-Feldmagnete (11) neben den Motorwicklungen (9) innen an der Führungsschiene (5), abschnittsweise in Vorschubrichtung (13) mit wechselnder Polarität auf die Motorwicklungen (9) gerichtet und in ihrer Längenausdehnung (15P) jeweils etwa derjenigen (15M) der Motorwicklungen (9) entsprechend, umfaßt, wobei der Führungsschlitten (3) mittels einer ersten und einer zweiten Reihe (271, 272) von in Vorschubrichtung (13) hintereinander angeordneten Laufrollen (17) entlang der Führungsschiene (5) verfahrbar ist und die Motorwicklungen (9) in dem Führungsschlitten (3) zwischen den beiden Laufrollenreihen (271, 272) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus einem senkrecht zur Vorschubrichtung (13) stranggepreßten Profilmaterial mit Aufnahmeöffnungen für die Laufrollen (17) und die Motorwicklungen (9) hergestellt ist, wobei die Permanent-Feldmagnete (11) an einem mittigen, inneren Bodenabschnitt (21) der C-Form in dessen Erstreckungsebene befestigt sind.
Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innenseitig an jedem Ende der C-Form eine obere Führungsstange (23) angeordnet ist, der jeweils eine untere Führungsstange (25) zugeordnet ist, die innenseitig an einem Boden (19) der C-Form befestigt ist, wodurch eine Führung für die Laufrollen (17) gebildet ist.
Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (23, 25) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Positioniervorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen eine umlaufende Vertiefung (29) passend zu dem Querschnitt der Führungsstangen (23, 25) aufweisen.
Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus einem in Vorschubrichtung (13) vorderen und hinteren Führungsschlittenabschnitt (31v, 31h) gefügt ist.
Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Führungsschlitten (3) ein Hohlraum (33) gebildet ist, der einen Schmiermittelvorrat zur Nachschmierung enthält, der über ein Auftragsmittel (35) auftragbar ist.
Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) vollständig in der Führungsschiene (5) aufgenommen ist.
Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (5) aus einem in Vorschubrichtung (13) stranggepreßten Profilmaterial hergestellt ist.
Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) und/oder die Führungsschiene (5) aus einem Leichtmetall hergestellt ist bzw. sind.
Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) mindestens eine Kabelverteilerdose (37) und mindestens eine Kabeldurchführung (39) aufweist, um eine elektrische Verbindung von den Motorwicklungen (9) zu mindestens einer Steckkupplung (41) des Montagetischs (7) herzustellen, wobei die Steckkupplung (41) zur Verbindung mit einer elektronischen Steuerung des Führungsschlittens (3) dient.
Positioniervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus mehreren Führungsschlittenmodulen zusammengesetzt ist, die jeweils mindestens eine Motorwicklung und mindestens zwei Laufrollen umfassen.