DE102018110274A1

DE102018110274A1 - drive unit

Info

Publication number: DE102018110274A1
Application number: DE102018110274.7A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hesse; Michael Katzschmann; Hans-Ulrich Mohr; Christoph Schäffel
Original assignee: Dentacon GmbH
Current assignee: Dentacon GmbH
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (01) mit einem Oszillator (06), der zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung von einem ersten Aktor (08) entlang einer Längsachse antreibbar ist, und mit einem Kompensator (07), der zur Erzeugung einer gegenphasigen Kompensationsbewegung von einem zweiten Aktor (09) entlang der Längsachse antreibbar ist. Weiterhin ist eine Führungseinheit vorgesehen, welche den Oszillator (06) in einer ersten Luftführung (11) und den Kompensator (07) in einer zweiten Luftführung (13) axial beweglich führt. Die Antriebseinheit umfasst außerdem einen Lagesensor, welcher ein Lagesignal liefert, das repräsentativ ist für die Abweichung der Längsachse von der Horizontalen. Eine Steuereinheit steuert den ersten und den zweiten Aktor, um den Oszillator (06) und den Kompensator (07) mit derselben Frequenz aber gegensinniger Phase in Bewegung zu setzen, unter Berücksichtigung des Lagesignals, sodass die durch die Kompensationsbewegung erzeugten Kompensatorimpulse unabhängig von der Raumlage der Längsachse betragsmäßig gleich der durch die Oszillationsbewegung des Oszillators erzeugten Oszillatorimpulse sind.

The invention relates to a drive unit (01) having an oscillator (06) which can be driven along a longitudinal axis by a first actuator (08) to produce an oscillatory movement, and a compensator (07) which generates a counterphase compensation movement from a second one Actuator (09) along the longitudinal axis is driven. Furthermore, a guide unit is provided, which guides the oscillator (06) axially movably in a first air guide (11) and the compensator (07) in a second air guide (13). The drive unit also includes a position sensor that provides a position signal that is representative of the deviation of the longitudinal axis from the horizontal. A control unit controls the first and the second actuator to set the oscillator (06) and the compensator (07) at the same frequency but opposite phase in motion, taking into account the position signal, so that the Kompensatorimpuls generated by the compensation movement, regardless of the spatial position of the Longitudinal axis amount equal to the oscillator pulses generated by the oscillatory motion of the oscillator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einem Oszillator zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung und einem Kompensator zur Erzeugung einer Kompensationsbewegung, welche der Kompensation der an der Antriebseinheit auftretenden Vibrationen dient.The invention relates to a drive unit with an oscillator for generating an oscillatory movement and a compensator for generating a compensating movement, which serves to compensate for the vibrations occurring at the drive unit.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet einer solchen Antriebseinheit ist die oszillierende Bewegung eines Oszillationselements, beispielsweise einer Laserlichtquelle oder eines Sensors, wenn diese für den jeweiligen Anwendungsfall eine oszillierende Bewegung ausführen sollen.A preferred field of application of such a drive unit is the oscillating movement of an oscillation element, for example a laser light source or a sensor, if they are to perform an oscillating movement for the respective application.

Aus der DE 100 19 226 B4 ist ein elektromechanischer Linearantrieb mit Momentenkompensation bekannt. Der Linearantrieb besitzt einen längs einer geradlinigen ersten Bewegungsbahn in beiden Bewegungsrichtungen beweglichen ersten Aktor und eine mit diesem starr verbundene, angetriebene erste Last. Weiterhin ist ein elektromechanischer Momentenkompensations-Antrieb vorgesehen, der einen zweiten Aktor mit zur ersten Bewegungsbahn paralleler zweiter Bewegungsbahn sowie eine mit dem zweiten Aktor starr verbundene, angetriebene zweite Last besitzt. Eine Kompensations-Steuereinrichtung bewirkt eine mit dem ersten Aktor synchronisierte Ansteuerung des zweiten Aktors zu einer gegenüber dem ersten Aktor gegenphasigen Bewegung. Die zweite Last besitzt eine wesentlich größere Masse als die erste Last. Die erste Bewegungsbahn weist eine wesentlich größere Amplitude als die zweite Bewegungsbahn auf. Ein solcher Antrieb kann an stationären Geräten eine Reduktion von Vibrationen bewirken, eignet sich aber kaum für die Verwendung in mobilen Geräten, die während des Betriebs eine ständige Lageänderung erfahren.From the DE 100 19 226 B4 is known an electromechanical linear actuator with torque compensation. The linear drive has a first actuator which is movable along a rectilinear first movement path in both directions of movement and a first load which is rigidly connected thereto. Furthermore, an electromechanical torque compensation drive is provided which has a second actuator with a second movement path parallel to the first movement path and a second load driven rigidly connected to the second actuator. A compensation control device causes a synchronized with the first actuator control of the second actuator to a opposite to the first actuator in-phase motion. The second load has a much larger mass than the first load. The first trajectory has a much greater amplitude than the second trajectory. Such a drive can cause a reduction of vibrations on stationary equipment, but is hardly suitable for use in mobile devices that undergo a constant change of position during operation.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebseinheit bereit zu stellen, die sich zur Erzeugung einer schnellen, oszillierenden Bewegung eignet. Eine solche Antriebseinheit soll von kleiner Bauform sein, um sie beispielsweise in mobilen Geräten einsetzen zu können. Insbesondere soll die Antriebseinheit Bestandteil eines präzise zu führenden Handgerätes konfigurierbar sein.An object of the present invention is to provide a drive unit which is suitable for generating a fast, oscillating movement. Such a drive unit should be of small design, in order to use them for example in mobile devices. In particular, the drive unit should be part of a handheld device that can be precisely configured.

Diese und weitere Aufgaben werden durch eine Antriebseinheit gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.These and other objects are achieved by a drive unit according to the appended claim 1.

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit besitzt einen Oszillator, der zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung von einem ersten Aktor entlang einer Längsachse mit vorbestimmter Frequenz und erster Amplitude angeregt wird. Weiterhin ist ein Kompensator vorgesehen, der zur Erzeugung einer Kompensationsbewegung von einem zweiten Aktor entlang oder parallel zu der Längsachse zu einer gegenphasigen Bewegung mit der vorbestimmten Frequenz und zweiter Amplitude angeregt wird. Vorzugsweise sind Oszillator und Kompensator fluchtend zueinander angeordnet.The drive unit according to the invention has an oscillator, which is excited by a first actuator along a longitudinal axis with a predetermined frequency and first amplitude to generate an oscillatory movement. Furthermore, a compensator is provided, which is excited to generate a compensating movement from a second actuator along or parallel to the longitudinal axis to an anti-phase movement of the predetermined frequency and second amplitude. Preferably, oscillator and compensator are arranged in alignment with each other.

Als Oszillations- oder Kompensationsbewegung wird hier eine alternierende Bewegung in Richtung oder parallel der Längsachse verstanden, die mit einer geeigneten Frequenz erfolgt. Die Oszillationsbewegung dient vorzugsweise der Bewegung eines Oszillationselements, bei welchem es sich beispielsweise um eine Laserdiode oder einen Sensor handelt, die mit kleinem Hub bewegt werden sollen.As oscillation or compensation movement is here an alternating movement in the direction or parallel to the longitudinal axis understood, which takes place with a suitable frequency. The oscillatory movement preferably serves for the movement of an oscillation element, which is, for example, a laser diode or a sensor which is to be moved with a small stroke.

Die Antriebseinheit besitzt weiterhin eine Führungseinheit, welche den Oszillator in einer ersten Luftführung und den Kompensator in einer zweiten Luftführung axial beweglich führt. Die beiden Luftführungen erstrecken sich bevorzugt in Richtung der Längsachse bzw. parallel zu dieser und gestatten eine Führung der beweglichen Teile mit minimaler Reibung.The drive unit further has a guide unit, which guides the oscillator in a first air duct and the compensator in a second air duct axially movable. The two air ducts preferably extend in the direction of the longitudinal axis or parallel to this and allow a guide of the moving parts with minimal friction.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Antriebseinheit ist ein Lagesensor, welcher ein Lagesignal liefert, das repräsentativ ist für die Abweichung der Längsachse von der Horizontalen. Das Lagesignal korreliert daher mit dem Anteil der Gewichtskräfte von Oszillator und Kompensator, der von dem jeweiligen Aktor als Gleichanteil der Aktorkraft aufzubringen ist, um die Nulllage an Ort und Stelle zu halten. Dieser Anteil ist gleich Null, wenn sich Oszillator und Kompensator exakt in Waage befinden.Another essential component of the drive unit is a position sensor which supplies a position signal that is representative of the deviation of the longitudinal axis from the horizontal. The position signal therefore correlates with the proportion of the weight forces of oscillator and compensator, which is applied by the respective actuator as a DC component of the actuator force to hold the zero position in place. This proportion is zero when the oscillator and compensator are exactly in balance.

Die Antriebseinheit besitzt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Oszillationselement, welches z. B. eine elektromagnetische Strahlung oder akustische Wellen erzeugt und aussendet und/oder Strahlung bzw. Wellen von einer externen Quelle empfängt und in ein elektrisches Antwortsignal umwandelt. Das Antwortsignal kann von nachfolgenden Einheiten z. B. in ein Bild eines gescannten bzw. abgetasteten Objektes gewandelt werden.The drive unit has according to a preferred embodiment, an oscillation element, which z. B. generates and emits electromagnetic radiation or acoustic waves and / or receives radiation or waves from an external source and converts them into an electrical response signal. The response signal can be from subsequent units z. B. be converted into an image of a scanned or scanned object.

Schließlich umfasst die Antriebseinheit eine Steuereinheit, welche den ersten und den zweiten Aktor ansteuert, um den Oszillator und den Kompensator mit derselben Frequenz aber gegensinniger Phase entlang der Längsachse bzw. auf parallelen Achsen in Bewegung zu versetzen. Die Steuereinheit stellt die Antriebsenergie für Oszillator und Kompensator unter Berücksichtigung des Lagesignals bereit, sodass die durch die Bewegung des Kompensators erzeugten Kompensatorimpulse unabhängig von der Raumlage der Längsachse betragsmäßig gleich der durch die Bewegung des Oszillators erzeugten Oszillatorimpulse sind. Aufgrund des Phasenversatzes um 180° heben sich die Impulse bzw. die unerwünschte Vibrationen erzeugenden Kräfte gegeneinander auf. Dies ermöglicht es, dass der Oszillator eine sehr exakte, präzise gesteuerte Oszillationsbewegung ausführen kann, was für ein präzise Bewegung des Oszillationselements vorteilhaft ist.Finally, the drive unit comprises a control unit which controls the first and the second actuator in order to set the oscillator and the compensator in motion at the same frequency but opposite phase along the longitudinal axis or on parallel axes. The control unit provides the drive energy for the oscillator and compensator in consideration of the position signal, so that the compensator pulses generated by the movement of the compensator regardless of the spatial position of the longitudinal axis are equal in magnitude to the oscillator pulses generated by the movement of the oscillator. Due to the phase offset by 180 °, the pulses or the undesirable vibrations generating forces cancel each other. This allows the oscillator to perform a very precise, precisely controlled oscillatory motion, which is advantageous for precise movement of the oscillating element.

Vorzugsweise umfasst die Antriebseinheit mindestens einen Translationssensor, welcher die Oszillationsbewegung des Oszillators erfasst und ein Translationssignal an die Steuereinheit liefert. Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform ist ein zweiter Translationssensor vorgesehen, der die Kompensationsbewegung des Kompensators erfasst und ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit bereitstellt.Preferably, the drive unit comprises at least one translation sensor, which detects the oscillatory movement of the oscillator and supplies a translation signal to the control unit. According to a further developed embodiment, a second translation sensor is provided, which detects the compensation movement of the compensator and provides a corresponding signal to the control unit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Oszillator einen beispielsweise im Querschnitt prismenförmigen Oszillatorschlitten, der in der ersten Luftführung entlang der Längsachse axial beweglich geführt ist. Der ersten Luftführung wird kontinuierlich Druckluft zugeführt, um das erforderliche Luftpolster aufzubauen. Der Führungsbereich unterteilt sich in einen proximalen Tragbereich und einen distalen Dichtungsbereich. Zwischen Tragbereich und Dichtungsbereich ist eine Ausblasöffnung vorgesehen, aus welcher laufend ein bestimmter Anteil der Druckluft ausgeblasen wird, wodurch ggf. durch den Dichtungsbereich eintretendes Fluid ausgeblasen wird und somit nicht in den Tragbereich der Luftführung eindringen kann.According to a preferred embodiment of the oscillator has a prismatic for example in cross section oscillator slide, which is axially movably guided in the first air guide along the longitudinal axis. Compressed air is supplied continuously to the first air duct in order to build up the required air cushion. The guide area is divided into a proximal support area and a distal sealing area. Between the support area and the sealing area, a blow-out opening is provided, from which a certain proportion of the compressed air is continuously blown out, as a result of which any fluid entering through the sealing area is blown out and thus can not penetrate into the support area of the air guide.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich das distale Ende des Oszillatorschlittens axial über den Dichtungsbereich hinaus in einen Fluidbereich erstreckt, in welchen eine Versorgungsleitung zur Zufuhr eines Fluids mündet. Der Fluidbereich weist vorzugsweise eine Öffnung auf, aus welcher Fluid austreten kann. Das Fluid kann beispielsweise Wasser für Kühlzwecke sein.It is particularly advantageous if the distal end of the oscillator carriage extends axially beyond the sealing area into a fluid area into which a supply line for supplying a fluid flows. The fluid region preferably has an opening from which fluid can escape. The fluid may be, for example, water for cooling purposes.

Bevorzugt ist das Oszillationselement an dem sich im Fluidbereich befindlichen distalen Ende des Oszillatorschlittens befestigt ist, sodass es in der Öffnung positioniert ist.The oscillating element is preferably fastened to the distal end of the oscillator slide located in the fluid area so that it is positioned in the opening.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Antriebseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass erster und zweiter Aktor jeweils durch einen Tauchspulenantrieb gebildet sind. Andere Antriebe, die eine entsprechende Dynamik aufweisen, sind ebenso möglich.An advantageous embodiment of the drive unit is characterized in that the first and second actuators are each formed by a plunger coil drive. Other drives that have a corresponding dynamics are also possible.

Bevorzugt besitzen der Oszillator und der Kompensator die gleiche bewegte Masse. In abgewandelten Ausführungen können die Massen unterschiedlich gewählt sein, wobei die durch die Bewegung erzeugten Impulse durch veränderte Beschleunigungswerte aneinander angepasst werden können.Preferably, the oscillator and the compensator have the same moving mass. In modified embodiments, the masses can be chosen differently, wherein the pulses generated by the movement can be adapted to each other by changing acceleration values.

Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet als Lagesensor einen Neigungssensor bzw. einen Beschleunigungssensor. Alternativ kann die Lage indirekt über einen oder mehrere Inertialsensoren bestimmt werden. Ebenso ist eine Kombination aus mehreren Sensoren möglich.A preferred embodiment uses a tilt sensor or an acceleration sensor as a position sensor. Alternatively, the position can be determined indirectly via one or more inertial sensors. Likewise, a combination of several sensors is possible.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform besitzt die Antriebseinheit ein lang gestrecktes Gehäuse, welches in einem mittleren Griffabschnitt von einem Nutzer umgreifbar ist. Das Gehäuse kann beispielsweise abschnittsweise zylindrisch geformt sein und im Griffbereich eine haptisch angenehme Oberfläche aufweisen. An seinem vorderen Ende besitzt das Gehäuse vorzugsweise die Öffnung und an seinem hinteren Ende sind Versorgungsanschlüsse für Druckluft und das Fluid vorgesehen. According to a particularly preferred embodiment, the drive unit has an elongated housing, which can be grasped by a user in a central grip section. The housing may, for example, be cylindrically shaped in sections and have a haptically pleasant surface in the grip area. At its front end, the housing preferably has the opening and at its rear end supply ports for compressed air and the fluid are provided.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung des Lagesensors, der die Abweichung der Längsachse von der Horizontalen detektiert, lässt sich die jeweilige Neigung der Antriebseinheit bestimmen und bei der Bestimmung der Ansteuerfunktion des Kompensators berücksichtigen. Darüber hinaus kann das vom Lagesensor gelieferte Lagesignal auch für andere Zwecke genutzt werden.The inventive application of the position sensor, which detects the deviation of the longitudinal axis of the horizontal, the respective inclination of the drive unit can be determined and taken into account in the determination of the drive function of the compensator. In addition, the position signal supplied by the position sensor can also be used for other purposes.

Weiterhin können Asymmetrien der Masseverteilung zwischen Oszillator und Kompensator ausgeregelt werden, beispielsweise durch Auswertung eines weiteren Beschleunigungssensorsignals. Ebenso ist es möglich, Asymmetrien der Reibungsverhältnisse und zusätzlicher asymmetrischer Störkräfte (z. B. ausgelöst durch bewegte elektrische Zuleitungen) zu erfassen und auszuregeln.Furthermore, asymmetries of the mass distribution between the oscillator and the compensator can be compensated, for example by evaluating a further acceleration sensor signal. Likewise, it is possible to detect and correct asymmetries in the friction conditions and additional asymmetrical disturbing forces (eg triggered by moving electrical supply lines).

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

1 Komponenten einer Antriebseinheit in einer Draufsicht und einer seitlichen Schnittansicht;
2 eine geschnittene Detailansicht einer ersten Luftführung mit einem Oszillator.

Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment, with reference to the drawing. Show it:

1 Components of a drive unit in a plan view and a side sectional view;
2 a detailed sectional view of a first air duct with an oscillator.

1 zeigt mehrere Komponenten einer Antriebseinheit 01 in einer Draufsicht und einer Seitenansicht entlang einer Schnittlinie A-A. Ein Oszillator 06 und ein Kompensator 07 sind axial fluchtend angeordnet und in Richtung einer gemeinsamen Längsachse verschiebbar geführt. Der Oszillator 06 wir von einem ersten Aktor 08 zu einer Oszillationsbewegung in Richtung der Längsachse angeregt. Der Kompensator wird in gleicher Weise von einem zweiten Aktor 09 zu einer Kompensationsbewegung angeregt. Erster und zweiter Aktor 08, 09 sind als Tauchspulenantriebe ausgebildet. Die Tauchspulenantriebe werden von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) gegenphasig angesteuert, was zur Minimierung unerwünschter Schwingungen an der Antriebseinheit führt. Die Frequenz, mit welcher der Oszillator 06 und der Kompensator 07 in Bewegung versetzt werden, beträgt beispielsweise 20 Hz, die Amplitude beider Bewegungen beträgt beispielsweise ± 2 mm. 1 shows several components of a drive unit 01 in a plan view and a side view along a section line AA , An oscillator 06 and a compensator 07 are arranged axially aligned and slidably guided in the direction of a common longitudinal axis. The oscillator 06 we from a first actor 08 excited to an oscillatory movement in the direction of the longitudinal axis. The compensator is operated in the same way by a second actuator 09 stimulated to a compensation movement. First and second actor 08 . 09 are designed as a dive coil drives. The immersion coil drives become controlled by a control unit (not shown) in anti-phase, which leads to the minimization of unwanted vibrations to the drive unit. The frequency with which the oscillator 06 and the compensator 07 is set in motion, for example, 20 Hz, the amplitude of both movements is for example ± 2 mm.

Eine Führungseinheit umfasst eine erste Luftführung 11, in welcher ein Oszillatorschlitten 12 des Oszillators 06 axial beweglich geführt ist, und eine zweite Luftführung 13, in welcher ein Kompensatorschlitten 14 des Kompensators 07 axial beweglich geführt ist. Die beiden Luftführungen 11, 13 werden über eine Druckluftleitung 15 mit Druckluft versorgt. Dies ermöglicht eine aerostatische Führung des Oszillators und des Kompensators zur Minimierung der Reibung, des Verschleißes, der Gleichlaufschwankungen, des Geräuschpegels sowie des Wartungsaufwandes. Daraus resultiert letztlich eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer der gesamten Antriebseinheit, da alle mechanisch bewegten Elemente kontaktlos und reibungsfrei arbeiten.A guide unit comprises a first air duct 11 in which an oscillator carriage 12 of the oscillator 06 axially movable, and a second air duct 13 in which a Kompensatorschlitten 14 of the compensator 07 is guided axially movable. The two air ducts 11 . 13 be via a compressed air line 15 supplied with compressed air. This allows aerostatic guidance of the oscillator and the compensator to minimize friction, wear, flutter, noise and maintenance. This ultimately results in a high degree of reliability and service life of the entire drive unit, since all mechanically moving elements work without contact and without friction.

Der Oszillatorschlitten 12 und der Kompensatorschlitten 14 sind fluchtend, axial gegenüberliegend angeordnet. Die Tauchspulenantriebe 08, 09 bewegen jeweils einen dieser Schlitten. Um bewegte Stromzuführungen zu vermeiden, sind die Spulen der Aktoren sich symmetrisch gegenüberstehen und fluchtend an einem Gestellelement befestigt. Der Eisenkreis des Tauchspulenantriebs ist jeweils fest und fluchtend mit einem der beiden Schlitten verbunden.The oscillator slide 12 and the compensator slide 14 are aligned, arranged axially opposite each other. The dive coil drives 08 . 09 move one of these slides. In order to avoid moving power supplies, the coils of the actuators are symmetrically opposed and fixed in alignment with a frame member. The iron circle of the dive coil drive is firmly and flush with one of the two carriages.

Die Bewegung mindestens eines der beiden Schlitten 12, 14 wird von einem Translationssensor 10 erfasst und der Steuereinheit als Regelgröße zugeführt. Um unerwünschte Vibrationen des Gestells der Antriebseinheit zu minimieren, werden beide Tauchspulenantriebe exakt gegenphasig angesteuert. Vorzugsweise hat der Kompensatorschlitten 14 genau die gleiche Masse wie der Oszillatorschlitten 12. Vorzugsweise befinden sich beide Tauchspulenantriebe 08, 09 in einem Regelkreis, wobei die jeweilige Position der Schlitten 12, 14 relativ zum Gestell z. B. mittels eines optischen Translationssensors 10 präzise und kontaktlos erfasst wird und die Regelung einen gegenphasigen Positionsverlauf gleicher Amplitude, z. B. einen Sinus und einen invertierten Sinus, für beide Schlitten vorgibt.The movement of at least one of the two carriages 12 . 14 is from a translation sensor 10 detected and supplied to the control unit as a controlled variable. In order to minimize unwanted vibrations of the frame of the drive unit, both immersion coil drives are driven exactly in opposite phase. Preferably, the compensator slide 14 exactly the same mass as the oscillator slide 12 , Preferably, both immersion coil drives are located 08 . 09 in a closed loop, with the respective position of the carriages 12 . 14 relative to the frame z. B. by means of an optical translation sensor 10 precise and contactless is detected and the control an antiphase position curve of the same amplitude, z. As a sine and an inverted sine, pretending for both slides.

Für jede beliebige Raumlage der Bewegungsachsen der beiden Tauchspulenantriebe 08, 09 kann die Vibrationsanregung des Gestells exakt auf Null geregelt werden. Je nach Neigung der Längsachse (Bewegungsachse) ist von den Tauchspulenantrieben zusätzlich zur aufgeprägten Bewegungsfunktion eine Konstantkraft zum Tragen des Schlittengewichtes aufzubringen $F_{g} = m g sin φ$

mit

m =: Masse des Schlittens
φ =: Neigungswinkel zur Horizontalen.

For any spatial position of the movement axes of the two immersion coil drives 08 . 09 the vibration excitation of the frame can be controlled exactly to zero. Depending on the inclination of the longitudinal axis (movement axis) of the dive coil drives in addition to the imprinted motion function, a constant force to carry the carriage weight applied

F_{G} = m G sin φ

With

m =: Mass of the sled
φ =: Inclination angle to the horizontal.

Die Neigung der Antriebseinheit, d. h. der Längsachse gegenüber der Horizontalen wird vorzugsweise mit Hilfe eines Neigungssensors erfasst und zur Vorsteuerung der Regler für die Schlittenbewegung genutzt. Die Effizienz der Vibrationskompensation ist wesentlich davon abhängig, wie identisch das Bewegungsverhalten der beiden symmetrisch gegenüberliegenden Schlitten 12, 14 ist. Der Einsatz der Luftführung 11, 13 ist daher wesentlich für den erreichbaren Grad der Vibrationskompensation.The inclination of the drive unit, ie the longitudinal axis relative to the horizontal is preferably detected by means of a tilt sensor and used for precontrol of the controller for the carriage movement. The efficiency of the vibration compensation depends essentially on how identical the motion behavior of the two symmetrically opposed slide 12 . 14 is. The use of the air duct 11 . 13 is therefore essential for the achievable degree of vibration compensation.

2 zeigt eine geschnittene Detailansicht der ersten Luftführung 11 mit dem darin geführten Oszillatorschlitten 12. Die erste Luftführung 11 umfasst einen proximalen Tragbereich 16, einen distalen Dichtungsbereich 17 und eine zwischen Tragbereich 16 und Dichtungsbereich 17 liegende Ausblasöffnung 18. Im Dichtungsbereich 17 verbleibt zwischen dem axial beweglichen Oszillatorschlitten 12 und der Führungsfläche eine Spaltdichtung von beispielsweise 5 µm, die zwar ein nahezu reibungsfreies Gleiten des Oszillatorschlittens erlaubt, jedoch gegenüber Flüssigkeiten abdichtend wirkt. Geringe Mengen von Flüssigkeit, die von einem mit einem Fluid gefüllten Fluidbereich 21 dennoch durch die Spaltdichtung 19 eindringen können, werden von der Druckluft über die Ausblasöffnung 18 nach Außen befördert, sodass sie nicht in den Tragbereich 16 eindringen können. Im Tragbereich 16 besteht ebenfalls ein Spalt, um die Luftführung auszubilden. 2 shows a sectional detail view of the first air duct 11 with the oscillator slide guided therein 12 , The first air duct 11 includes a proximal support area 16 , a distal sealing area 17 and one between support area 16 and sealing area 17 lying exhaust opening 18 , In the sealing area 17 remains between the axially movable oscillator slide 12 and the guide surface a gap seal of, for example, 5 microns, although allowing a virtually frictionless sliding of the oscillator slide, but sealingly acts against liquids. Small amounts of liquid coming from a fluid area filled with a fluid 21 nevertheless through the gap seal 19 can penetrate the compressed air through the exhaust port 18 transported to the outside, so they are not in the support area 16 can penetrate. In the support area 16 There is also a gap to form the air duct.

Der Fluidbereich 21 wird über eine Versorgungsleitung 22 mit Fluid, beispielsweise Wasser versorgt. Aus dem Fluidbereich 21 kann das Fluid an einer Öffnung 23 austreten, beispielsweise zu Kühlzwecken.The fluid area 21 is via a supply line 22 supplied with fluid, such as water. From the fluid area 21 can the fluid at an opening 23 exit, for example, for cooling purposes.

Am distalen Ende des Oszillatorschlittens 12, der im Fluidbereich 21 liegt, ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Oszillationselement 24 angeordnet. Das Oszillationselement 24, beispielsweise eine zu bewegende Laserlichtquelle oder ein Sensor, liegt hier in der Öffnung 23, sodass ein Zugang zum Oszillationselement besteht. Die Anwendung der Luftführung bietet die Möglichkeit einer Medientrennung nass - trocken. Obwohl das Oszillationselement 24 in einer fluidischen Umgebung arbeitet, kann das Eindringen von Fluid in den Hauptteil der Antriebseinheit sicher vermieden werden.At the distal end of the oscillator slide 12 who is in the fluid area 21 is in the illustrated embodiment, an oscillation element 24 arranged. The oscillation element 24 , For example, a laser light source to be moved or a sensor, here lies in the opening 23 so that there is access to the oscillation element. The application of the air duct offers the possibility of media separation wet - dry. Although the oscillation element 24 operates in a fluidic environment, the penetration of fluid into the main part of the drive unit can be safely avoided.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

0101: Antriebseinheitdrive unit
0202: Gehäusecasing
0303: --
0404: --
0505: --
0606: Oszillatoroscillator
0707: Kompensatorcompensator
0808: erster Aktorfirst actor
0909: zweiter Aktorsecond actor
1010: Translationssensortranslation sensor
1111: erste Luftführungfirst air duct
1212: Oszillatorschlittenoscillator slide
1313: zweite Luftführungsecond air duct
1414: KompensatorschlittenKompensatorschlitten
1515: DruckluftleitungCompressed air line
1616: Tragbereichsupport area
1717: Dichtungsbereichsealing area
1818: Ausblasöffnungexhaust vent
1919: Spaltdichtunggap seals
2020: --
2121: Fluidbereichfluid region
2222: Versorgungsleitungsupply line
2323: Öffnungopening
2424: Oszillationselementoscillation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10019226 B4 [0003]

Claims

Drive unit (01) comprising: - An oscillator (06) which is drivable for generating an oscillatory movement of a first actuator (08) along a longitudinal axis with a predetermined frequency and with a first amplitude; - A compensator (07) which is drivable for generating an opposite phase compensation movement of a second actuator (09) along or parallel to the longitudinal axis with the predetermined frequency and with a second amplitude; - A guide unit, which guides the oscillator (06) in a first air guide (11) and the compensator (07) in a second air guide (13) axially movable; a position sensor which provides a position signal which is representative of the deviation of the longitudinal axis from the horizontal; - A control unit which controls the first and the second actuator to set the oscillator (06) and the compensator (07) with the same frequency but opposite phase in motion, taking into account the position signal, so that the compensation pulses generated by the compensating movement independent of the spatial position of the longitudinal axis are equal in magnitude to the oscillator pulses generated by the oscillatory motion of the oscillator.

Drive unit (01) after Claim 1 , characterized in that it further comprises at least one translation sensor (10) which detects the oscillatory movement and / or the compensation movement and provides a translation signal to the control unit.

Drive unit (01) after Claim 1 or 2 , characterized in that the oscillator (06) comprises an oscillator slide (12) which is axially movably guided in the first air guide (11) along the longitudinal axis, wherein the first air guide (11) comprises a compressed air supply, a proximal support region (16), a distal sealing area (17) and a discharge opening (18) lying between the support area and the sealing area.

Drive unit (01) after Claim 3 , characterized in that the distal end of the oscillator slide (12) extends axially beyond the sealing area (17) into a fluid area (21) into which a supply line (22) for supplying a fluid flows and which comprises an opening (23) from which fluid can escape.

Drive unit (01) after Claim 4 , characterized in that an oscillation element (24) is attached to the distal end of the oscillator carriage (12) located in the fluid region (21).

Drive unit (01) after Claim 4 or 5 , characterized in that at the opening (23) guide tabs (05) are arranged, which guide the fluid.

Drive unit (01) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that first and second actuators are each formed by a plunger coil drive.

Drive unit (01) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the oscillator (06) and the compensator (07) have the same moving mass.

Drive unit (01) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the position sensor is designed as a tilt sensor or an inertial sensor or as a combination of such sensors.

Drive unit (01) according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that it has an elongated housing (02) which can be grasped by a user and which has supply connections for compressed air and for the fluid.