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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Dreh-Hub-Antrieb sowie einen
Bestückkopf zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen.
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In
der Technik gibt es eine Vielzahl von Anwendungen, für
die Elektromotoren zur Realisierung translatorischer oder rotatorischer
Bewegungen eingesetzt werden. In einigen Fällen, beispielsweise
für Positionierungsaufgaben, ist es auch notwendig, beide
Bewegungsarten gleichzeitig zur Verfügung zu stellen. Hierbei
werden oft separate Antriebe für die Dreh- und die Verfahrbewegung
verwendet. Alternativ werden die Achsen mit einem gemeinsamen Antrieb über
Zwischengetriebe betrieben. Beide Möglichkeiten sind jedoch
aufwändig, teuer zu realisieren und benötigen
aufgrund ihrer Bauweise einen vergleichsweise großen Bauraum.
Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet derartiger Dreh-Hub-Antriebe
ist beispielsweise die Bestücktechnik.
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Aus
der Patentschrift
EP
1240813 B1 ist eine Vorrichtung zum Anordnen von Bauteilen
auf einem Träger bekannt, die eine Welle aufweist, deren
eines Ende zum Aufnehmen eines Bauelements ausgebildet ist. Die
Welle ist dabei derart gelagert, dass sie mittels einer Dreheinrichtung
um ihre Mittellinie drehbar ist sowie mittels einer Verschiebeeinrichtung
entlang dieser Mittellinie linear verschiebbar ist. Mit Hilfe dieser
Vorrichtung kann ein Bauteil entlang einer Achse linear bewegt werden
sowie um diese Achse hinsichtlich seiner Winkellage gedreht werden.
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Ferner
ist aus der Patentschrift
EP
0482321 A1 ein Antrieb bekannt, welcher einen Linearabschnitt
und einen Rotationsabschnitt in einem gemeinsamen Gehäuse
aufweist, wobei der Linearabschnitt einen Linear-Schrittmotor, und
der Rotationsab schnitt einen Rotations-Schrittmotor beinhaltet. Weiterhin
weist der Antrieb eine gemeinsame Welle für die beiden
Schrittmotoren auf, die von dem Linear-Schrittmotor in eine axiale
Bewegung und von dem Rotations-Schrittmotor in eine Drehbewegung versetzt
werden kann. Die konstruktive Ausgestaltung dieses kombinierten
Antriebs ist jedoch aufwändig in der Herstellung und damit
in der Realisierung entsprechend teuer. Weiterhin erfordert ein
derart gestalteter Antrieb aufgrund der Anordnung der einzelnen
Antriebskomponenten einen vergleichsweise großen Bauraum.
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Die
zu lösende Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
einen Dreh-Hub-Antrieb sowie einen Bestückkopf bereitzustellen,
welche sich durch eine kompakte Bauweise bei gleichzeitig hoher
Genauigkeit auszeichnen.
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Diese
Aufgabe wird durch den Dreh-Hub-Antrieb sowie durch den Bestückkopf
gemäß den unabhängigen Ansprüchen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße, elektrische Dreh-Hub-Antrieb
umfasst ein Primärteil sowie ein Sekundärteil,
welches einen Permanentmagneten aufweist und relativ zum Primärteil
um eine Drehachse drehbar sowie in einer Verschieberichtung um eine
Hubstrecke verschiebbar gelagert ist. Mit Hilfe eines oder mehrerer
Antriebe ist das Primärteil relativ zum Sekundärteil
sowohl um die Drehachse drehbar als auch um die Hubstrecke verschiebbar.
Der Permanentmagnet ist dabei in eine als Hohlwelle ausgebildete
Aufnahme eingesetzt und gemeinsam mit dieser drehbar und verschiebbar.
Die Hohlwelle weist dabei über die gesamte Hubstrecke einen
konstanten Außendurchmesser auf und ist in mindestens einem
Lager, welches zur Führung der Hohlwelle sowohl in axialer
als auch in radialer Richtung ausgebildet ist, geführt.
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Die
Ausbildung der Motorwelle des Dreh-Hub-Antriebs als Hohlwelle bietet
mehrere Vorteile: Da der Permanentmagnet in eine Hohlwelle eingesetzt
und nicht auf eine Welle aufgesteckt wird, kann das Lager zur Führung
der Hohlwelle in axialer und radialer Richtung im Durchmesser deutlich
größer dimensioniert werden, bei annähernd
gleichen Bauraumabmessungen des Dreh-Hub-Antriebs. Die dabei auftretenden
Lagerkräfte sind aufgrund der größeren
Lagerfläche deutlich geringer, was sich vorteilhaft auf
das Verschleißverhalten des Lagers auswirkt. Umgekehrt
folgt daraus, dass der Dreh-Hub-Antrieb bei gleichen Lagerkräften
deutlich kompakter gehalten werden kann. Um den Permanentmagneten
auf einfache Art und Weise in der Hohlwelle zu fixieren kann dieser
beispielsweise in die Hohlwelle eingeklebt werden. Darüber
hinaus kommen jedoch auch alternative Befestigungsmöglichkeiten
in Betracht. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Lagersitz des Lagers
auf der Welle nicht eigens bearbeitet werden muss, sondern bereits
durch die Herstellung und Bearbeitung des Außendurchmessers der
Hohlwelle realisiert ist. Ferner ist durch die Hohlwelle auch eine
Gehäuse- und Schutzfunktion für die innenliegenden
Antriebskomponenten realisierbar.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Dreh-Hub-Antriebs ist der
Permanentmagnet aus mehreren Einzelmagneten aufgebaut, welche in
der Verschieberichtung aufeinander folgend in der Hohlwelle angeordnet
sind und unterschiedlich magnetisiert sind. Das Primärteil
weist dabei mehrere Spulenpakete auf, welche mit den mehreren Einzelmagneten
derart zusammenwirken, dass hieraus sowohl eine Verschiebung als
auch eine Rotation des Sekundärteils relativ zum Primärteil
resultiert.
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In
dieser Ausführungsform können beliebige Anordnungen
der Einzelmagnete in der Hohlwelle realisiert werden. Die Einzelmagnete
sind dabei unterschiedlich magnetisiert, je nachdem ob sie zur Realisierung
der Drehbewegung oder der Hubbewegung vorgesehen sind. Beispielsweise
ist es möglich, einen quer zur Drehachse (D) magnetisierten
Einzelmagneten für die Rea lisierung des Drehantriebs zur Drehung
des Sekundärteils vorzusehen, welcher mit einem hierfür
vorgesehenen Spulenpaket des Primärteils zusammenwirkt.
Ein weiterer Einzelmagnet, welcher längs zur Drehachse
(D) magnetisiert ist, kann mit einem weiteren Spulenpaket zur Realisierung
des Hubantriebs zusammenwirken, welcher die Verschiebebewegung des
Sekundärteils realisiert. Somit weist der Dreh-Hub-Antrieb
einen ersten Einzelantrieb zum Drehen des Sekundärteils
um seine Drehachse, sowie einen zweiten Einzelantrieb zum Verschieben
des Sekundärteils in der Verschieberichtung auf. Diese
sind in Abhängigkeit der an den Dreh-Hub-Antrieb gestellten
Anforderungen hinsichtlich Hubkraft und Drehmoment skalierbar, so
dass hiermit auf einfachste Art und Weise verschiedene Kombinationen
realisiert werden können.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Dreh-Hub-Antriebs weist das
Primärteil ein mehrphasiges Spulenpaket in Form eines zylindrischen
Hohlkörpers auf. Der Permanentmagnet ist zumindest abschnittsweise
innerhalb des zylinderförmigen Hohlkörpers angeordnet
und quer zur Drehachse magnetisiert. Weiterhin weist der Dreh-Hub-Antrieb
eine Steuereinrichtung auf, welche mit dem Primärteil gekoppelt
ist und mittels der der Strom durch das Spulenpaket hinsichtlich
Amplitude und Phasenrichtung derart steuerbar ist, dass das durch
den Strom verursachte Magnetfeld des Primärteils mit dem
Magnetfeld des Permanentmagneten wechselwirkt und dadurch sowohl
eine Verschiebung als auch eine Rotation des Sekundärteils
relativ zum Primärteil bewirkt.
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Für
diese Ausführungsform ist zur Realisierung der Drehbewegung
sowie der Verschiebebewegung des Sekundärteils nur ein
einziges, mehrphasiges Spulenpaket erforderlich, wodurch sowohl
die Komplexität als auch das Gewicht des Antriebs deutlich
reduziert werden können. Der erste Einzelantrieb zum Drehen
des Sekundärteils und der zweite Einzelantrieb zum Verschieben
des Sekundärteils sind dabei zu einer Baugruppe zusammengefasst.
Durch die hieraus resultierende geringere Anzahl der benötigten
Baugruppen kann ein derartiger Antrieb auch vergleichsweise einfach
und kostengünstig hergestellt und montiert werden. Durch
die Ausführung des Spulenpakets als zylindrischer Hohlkörper
kann der Dreh-Hub-Antrieb vergleichsweise kompakt gehalten werden,
was einen Einsatz in einer räumlich begrenzten Arbeitsumgebung
erleichtert bzw. diese Anwendung überhaupt erst ermöglicht.
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Zur
Realisierung einer gemeinsamen Dreh- und Hubbewegung für
einen derartigen Dreh-Hub-Antrieb ist ein Permanentmagnet erforderlich,
welcher eine Magnetisierung aufweist, die quer zur Drehachse verläuft.
Weiterhin weist das mehrphasige Spulenpaket eine Wicklungsgeometrie
auf, die über ausreichend Windungsanteile sowohl in axialer
Richtung als auch in Umfangsrichtung verfügt. Vorteilhafter
Weise werden hiefür Schrägwicklungen oder Rautenwicklungen
eingesetzt. Indem der Strom durch das Spulenpaket sowohl hinsichtlich
der Amplitude als auch der Phase beeinflusst wird, wechselwirkt
das durch den Strom verursachte Magnetfeld derart mit dem Permanentmagneten,
dass hieraus sowohl eine Kraft in Verschieberichtung als auch eine Kraft
in Drehrichtung des Permanentmagneten resultiert.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Dreh-Hub-Antriebs ist das
Lager als Gleitlager oder Kugelbuchse ausgebildet.
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Ein
Gleitlager oder auch eine Kugelbuchse stellen gängige sowie
einfach zu realisierende Ausführungsformen zur Lagerung
der Hohlwelle dar.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Dreh-Hub-Antriebs ist das
Lager als Luftlager ausgebildet.
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Die
Ausbildung des Lagers als Luftlager bietet einerseits den Vorteil,
dass dieses per se spielfrei ist, so dass hiermit hohe Genauigkeiten
realisierbar sind. Weiterhin arbeitet ein Luftlager berührungslos und
somit annähernd verschleißfrei, so dass der Wartungsaufwand
deutlich reduziert wird. Voraussetzung für den Einsatz
von Luftlagern ist jedoch, dass der Außendurchmesser der
Hohlwelle hochgenau bearbeitet ist. Die geforderte Genauigkeit kann
beispielsweise durch Präzisionsschleifen des Außendurchmessers
erreicht werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Dreh-Hub-Antriebs
ist zumindest eine weitere Baueinheit fest mit der Hohlwelle verbunden.
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Die
weitere Baueinheit kann ein Aktor oder Sensor bzw. eine Aktor- oder
Sensorkomponente, beispielsweise ein Sensor zur Erfassung der aktuellen
Hubposition oder des aktuellen Drehwinkels, sein. Die weitere Baueinheit
kann aber auch jede andere Funktionsbaugruppe sein, beispielsweise
eine Medienschnittstelle, welche zur Übertragung von Energie,
Information oder Druckluft ausgebildet ist. Ferner kommt hierfür
jede Art von Markierung, beispielsweise optische oder magnetische
Markierungen, in Betracht.
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Die
weitere Baueinheit kann dabei sowohl außen als auch innen
an der Hohlwelle angeordnet sein: die Anordnung im Inneren der Hohlwelle
bietet dabei den Vorteil, dass die Hohlwelle für die weitere Baueinheit,
beispielsweise einen Sensor oder eine Sensorkomponente, als Gehäuse
dient, so dass für die weitere Baueinheit kein eigenes
Gehäuse erforderlich ist. Die äußere
Zylindermantelfläche der Hohlwelle kann dabei vollständig
als „Lagersitz”, vorteilhafter Weise für
ein Luftlager, ausgebildet sein, wodurch auf einfache Art und Weise
ein größerer Hub in z-Richtung realisiert werden
kann.
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Ferner
ergibt sich der Vorteil, dass die als Hohlwelle ausgebildete Motorwelle
als abgeschlossene Baugruppe hergestellt werden kann, die alle für den
späteren Einsatz erforderlichen Komponenten bereits beinhaltet.
Damit kann der Aufwand sowohl für die Montage als auch
für einen – beispielsweise wartungsbedingten – Wechsel
der Welle deutlich reduziert werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Dreh-Hub-Antrieb
eine Halteeinrichtung zum Aufnehmen und Halten eines Bauteils auf,
wobei die Halteeinrichtung fest an einem Ende der Hohlwelle angeordnet
ist.
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Mit
Hilfe der Halteeinrichtung zum Aufnehmen eines Bauteils kann der
Dreh-Hub-Antrieb beispielsweise für Handhabungs- und/oder
Positionieraufgaben eingesetzt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Dreh-Hub-Antriebs
ist die Halteeinrichtung als Sauggreifer ausgebildet, welcher das
aufzunehmende Bauteil mittels Unterdruck ansaugt. Dabei ist die weitere
Baueinheit als pneumatische Schnittstelle ausgebildet, welche zur
Versorgung des Sauggreifers mit Unterdruck dient und fest an der
Hohlwelle angeordnet ist.
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Die
Ausbildung der Halteeinrichtung als Sauggreifer bietet den Vorteil,
dass das Bauteil auf einfache Art und Weise aufgenommen und wieder abgesetzt
werden kann, ohne dass hierfür spezielle Greifbewegungen
erforderlich wären. Gerade bei sehr empfindlichen oder
schwer zu greifenden Bauteilen, beispielsweise aufgrund ihrer Geometrie,
stellt der Sauggreifer eine einfache und kostengünstige
Alternative zu mechanisch bewegbaren Greifersystemen dar.
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Der
erfindungsgemäße Bestückkopf zum Bestücken
von Substraten mit Bauelementen weist zumindest einen Dreh-Hub-Antrieb
nach einem der obigen Ansprüche auf.
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Der
Bestückkopf zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen
wird bei heutigen Bestückautomaten meist mit Hilfe eines
Positioniersystems zwischen einem ersten Bereich des Bestückautomaten,
in dem die Bauteile bereitgestellt werden, und einem zweiten Bereich,
indem die Bauteile auf dem Substrat, beispielsweise eine Leiterplatte,
positioniert werden, hin und herbewegt. Dabei treten hohe Beschleunigungen
und infolgedessen hohe dynamische Kräfte auf. Aufgrund
seiner kompakten und gewichtsreduzierten Bauweise ist der Dreh-Hub-Antrieb
für einen Einsatz in der Bestücktechnik besonders
geeignet, da gerade bei den hohen Beschleunigungen, wie sie beim
Verfahren des Bestückkopfs auftreten, aufgrund der reduzierten
beschleunigten Masse auch die daraus resultierenden dynamischen
Kräfte geringer ausfallen. Dies spiegelt sich in einem
reduzierten Energieaufwand, geringerem Verschleiß sowie
einer höheren Positioniergenauigkeit wider.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele des elektrischen
Dreh-Hub-Antriebs unter Bezug auf die beigefügten Figuren
näher erläutert. In den Figuren sind:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
des Dreh-Hub-Antriebs
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2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Dreh-Hub-Antriebs
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Daher wird jedes Teil nur
einmal beschrieben, wobei die jeweilige Beschreibung für
alle Figuren der Zeichnung gilt, in denen das betreffende Teil ebenfalls
dargestellt ist.
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In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Dreh-Hub-Antriebs 13 schematisch dargestellt. Der prinzipielle
Aufbau besteht aus einem stationären Primärteil,
welcher ein Spulenpaket 19 beinhaltet, wobei das Spulenpaket 19 mehrphasig
ausgebildet und in einem Gehäuse (nicht dargestellt) des
Dreh-Hub-Antriebs fest angeordnet ist. Weiterhin verfügt
der Dreh-Hub-Antrieb 13 über ein Sekundärteil,
welches einen Permanentmagneten 14 aufweist und welches
relativ zum Primärteil um eine Drehachse D drehbar sowie
in einer Verschieberichtung z um eine Hubstrecke Δz verschiebbar
gelagert ist. Der Permanentmagnet 14 ist dabei in einer
Hohlwelle 15 fest angeordnet und quer zu seiner Drehachse
D magnetisiert.
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Das
mehrphasig ausgebildete Spulenpaket 19 weist eine Wicklungsgeometrie
auf, die ausreichend Windungsanteile sowohl in axialer Richtung als
auch orthogonal dazu in Umfangsrichtung aufweist, um damit sowohl
die Drehbewegung als auch die Hubbewegung des Permanentmagneten 14 und damit
des Sekundärteils adäquat realisieren zu können.
Als mögliche Ausgestaltungsformen für die Windungsgeometrie
kommen beispielsweise Schrägwicklungen oder Rautenwicklungen
in Betracht. Das mehrphasig ausgebildete Spulenpaket 19 ist
mit einer Steuereinrichtung 20 elektrisch gekoppelt, mit deren
Hilfe der Strom durch das Spulenpaket 19 derart steuerbar
ist, dass das hierdurch erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld des
Permanentmagneten 14 wechselwirkt, woraus sowohl eine translatorische Kraft
parallel zur Drehachse D in Verschieberichtung z als auch eine rotatorische
Kraft um die Drehachse D resultiert. Auf diese Weise kann das Sekundärteil über
den Permanentmagneten 14 sowohl in der Verschieberichtung
z verschoben, als auch um seine Drehachse D gedreht werden.
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Zum
Erzeugen einer Verschiebekraft zum Bewegen des Sekundärteils
in der Verschieberichtung z ist es bei dem hier vorstellten Antriebskonzept zwingend
erforderlich, dass der Permanentmagnet 14 mit dem mehrphasig
ausgebildeten Spulenpaket 19 nur teilweise überlappt.
In diesem Fall kann – ausgehend von einer Gleichgewichtslage – bei
einer Erhöhung der Amplitude des durch das Spulenpaket 19 fließenden
Spulenstroms durch die Wechselwirkung der beiden Magnetfelder eine
Kraft erzeugt werden, welche den Permanentmagneten 14 in
das Spulenpaket 19 hineinzieht. Hierfür sind diejenigen
Richtungsanteile des Spulenstroms verantwortlich, die in Umfangsrichtung – senkrecht
zur Drehachse D – verlaufen. Durch eine Reduzie rung der
Amplitude wird diese Kraft wieder reduziert, so dass der Permanentmagnet 14 bzw.
das Sekundärteil mittels einer, beispielsweise durch eine
Feder aufgebrachte, Rückstellkraft wieder in Richtung der
Gleichgewichtslage verschoben wird. Insgesamt ist hierbei jedoch
zu beachten, dass der Permanentmagnet 14 niemals vollständig
in das Spulenpaket 19 eintaucht bzw. vollständig
aus dem Spulenpaket 19 heraustritt, da sich in diesem Fall
die in axialer Richtung wirkenden Kräfte vollständig
aufheben, so dass eine Variation des Spulenstroms keinerlei Auswirkung
mehr auf eine translatorische Lageveränderung des Permanentmagneten 14 hätte.
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Einer
Variation des Phasenwinkels des Spulenstroms durch das mehrphasige
Spulenpaket 19 erzeugt eine rotatorische Kraftkomponente,
die auf den Permanentmagneten 14 und damit auf das Sekundärteil
wirkt und diese in eine Drehbewegung um die Drehachse D versetzt.
Verantwortlich hierfür sind diejenigen Richtungsanteile
des Spulenstroms, die parallel zur Drehachse D verlaufen.
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Die
Hohlwelle 15 weist über ihre gesamte Länge
einen konstanten Außendurchmesser auf und ist in zwei Lagern 16 sowohl
linear als auch rotatorisch geführt. Dies hat den Vorteil,
dass kein spezieller Lagersitz auf der Welle ausgebildet werden
muss; die Bewegung der Hohlwelle in der Verschieberichtung z wird
hierdurch nicht beeinflusst. Am unteren Ende der Hohlwelle ist eine
Halteeinrichtung 10 befestigt, die zum Aufnehmen eines
Bauteils 3 ausgebildet ist. Hierbei können sowohl
mechanische Greifer als auch Sauggreifer zum Einsatz kommen. Um das
Magnetfeld des Permanentmagneten 14, der vorteilhafter
Weise in die Hohlwelle 15 eingeklebt ist, nicht zu beeinflussen,
ist die Hohlwelle selbst aus einem Material gefertigt, dessen ferromagnetische
Eigenschaften diesbezüglich vernachlässigbar sind.
In der Hohlwelle 15 können neben dem Permanentmagneten 14 auch
weitere Baueinheiten angeordnet werden. Falls die Halteeinrichtung 10 als
Sauggreifer ausgebildet ist, kann beispielsweise eine pneumatische
Schnittstelle 17 integriert werden, über die der Sauggreifer
mittels einer pneumatischen Leitung 18 mit Unterdruck bzw.
Vakuum versorgt wird. Weiterhin können auch Sensoren oder
Sensorbaugruppen – beispielsweise zur Ermittlung einer
Drehlage oder einer z-Koordinate, welche eine Verschiebung oder eine
Drehung des Sekundärteils relativ zum Primärteil
referenziert – in die Hohlwelle 15 integriert
werden.
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Die
beiden Lager 16 ermöglichen sowohl eine Rotation
als auch eine Linearbewegung der Hohlwelle 15 und können
als Gleitlager oder Kugelbuchsen ausgebildet sein. Für
Anwendungen mit einer hohen Lastspielzahl in der Verschieberichtung
z, d. h. mit einer hohen Anzahl an Hüben, ist es jedoch vorteilhaft,
die Lager 16 als Luftlager auszubilden. Dies hat den Vorteil,
dass die Hohlwelle 15 berührungslos geführt
wird, wodurch im Vergleich zu Gleitlagern oder Kugelbuchsen das
Verschleißverhalten deutlich reduziert ist. Für
eine Lagerung mittels Luftlagern muss jedoch der Außendurchmesser
der Hohlwelle exakt auf den Innendurchmesser der Luftlager abgestimmt
werden. Eine entsprechende Bearbeitung kann beispielsweise durch
Schleifen des Außendurchmessers erfolgen. Ferner haben
Luftlager den Vorteil, dass sich in Abhängigkeit des äußeren Lastangriffs
sowie des Luftdrucks ein Arbeitsluftspalt einstellt. Bei geringen
oder konstanten Querkräften ändert sich dieser
Arbeitsluftspalt so gut wie nicht, so dass die Lagerung somit quasi
spielfrei arbeitet. Dies ist gerade für hochpräzise
Anwendungen, beispielsweise beim Positionieren von Bauelementen
in der Bestücktechnik, von großer Bedeutung.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Dreh-Hub-Antriebs schematisch dargestellt. Dieses unterscheidet
sich vom ersten, in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch,
dass das Antriebskonzept zum Drehen und Verschieben des Sekundärteils
nicht mittels eines einzigen Spulenpakets 19 realisiert
ist, sondern für die Drehbewegung sowie für die
Verschiebebewegung getrennte Spulenkörper verwendet werden,
die separat und unabhängig von einander angesteuert werden
können. Der hierzu erforderliche Permanentmagnet 14 ist
aus mehreren Einzelmagneten aufgebaut, die in der Verschieberichtung
z hintereinander in der Hohlwelle 15 angeordnet sind. In
diesem Ausführungsbeispiel entspricht der untere Teil des
Permanentmagneten 14, welcher der Halteeinrichtung 10 am
nächsten angeordnet ist, dem in 1 dargestellten
Permanentmagneten 14 des ersten Ausführungsbeispiels.
Dieser untere Abschnitt des Permanentmagneten 14 ist quer
zur Drehachse D magnetisiert und wechselwirkt mit einem um den Magneten herum
angeordneten Spulenpaket 19, welches einen hohen Windungsanteil
parallel zur Drehachse D aufweist. Dieser untere Abschnitt ist für
die Drehbewegung des Sekundärteils vorgesehen.
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Oberhalb
des unteren Abschnitts sind mehrere Einzelmagnete angeordnet, welche
parallel zur Drehachse D magnetisiert sind. Diese können
entweder unmittelbar oder in der Verschieberichtung z etwas beabstandet
zu dem unteren, quer magnetisierten Abschnitt des Permanentmagneten 14 angeordnet
sein. Um die Einzelmagnete herum sind mehrere Spulenpakete 19 angeordnet,
welche eine Wicklungsgeometrie mit einem hohen Windungsanteil in Umfangsrichtung
der Hohlwelle 15 aufweisen. Aus deren Wechselwirkung mit
den parallel zur Drehachse D magnetisierten Einzelmagneten resultiert
eine Kraft in der Verschieberichtung z, welche zur Verschiebung
des Sekundärteils vorgesehen ist. Es ist jedoch ebenso
möglich, die mehreren für die Hubbewegung des
Sekundärteils vorgesehenen Einzelmagnete durch einen einzigen,
entsprechend magnetisierten Einzelmagneten zu ersetzten. Ebenso
ist es möglich, die mehreren für die Hubbewegung
benötigten Spulenpakete 19 durch ein einziges
Spulenpaket 19 zu ersetzen. Dies ist jedoch bei gleicher
Bauhöhe mit einer reduzierten Hubstrecke Δz verbunden.
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Wie
auch schon im ersten Ausführungsbeispiel, so ist es auch
bei dem im zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten Antriebskonzept
möglich, zumindest eine weitere Baueinheit in die Hohlwelle 15 zu
integrieren. Dabei kann es sich wiederum um einen Sensor oder bestimmte
Sensorkomponenten, aber auch um eine pneumatische Schnittstelle 17 handeln,
welche zur Versorgung einer am unteren Ende der Hohlwelle 15 angeordneten
und als Sauggreifer ausgebildeten Halteeinrichtung 10 über
eine pneumatische Leitung 18 mit Unterdruck bzw. Vakuum
benötigt wird.
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- 3
- Bauteil
- 10
- Halteeinrichtung
- 13
- Dreh-Hub-Antrieb
- 14
- Permanentmagnet
- 15
- Hohlwelle
- 16
- linear-rotatives
Lager
- 17
- pneumatische
Schnittstelle
- 18
- pneumatische
Leitung
- 19
- Spulenpaket
- 20
- Steuereinrichtung
- D
- Drehachse
- z
- Verschieberichtung
- Δz
- Hubstrecke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1240813
B1 [0003]
- - EP 0482321 A1 [0004]