DE19945584A1 - Multi-dimensional drive for work machines - Google Patents
Multi-dimensional drive for work machinesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System mit wenigstens zwei Linearmotoren für den wenigstens zweidimensionalen Antrieb der Arbeitsplattform bzw. des Werkzeuges einer Arbeitsmaschine wie z. B. Positionierge rät, Mischmaschine, Werkzeugmaschine oder dergl.The invention relates to a system with at least two linear motors for the at least two-dimensional drive of the work platform or the tool of a work machine such. B. positioning advises mixing machine, machine tool or the like.
In der Technik gibt es viele Bedarfsfälle, bei denen eine Arbeitsplatt form, ein Arbeitspunkt, ein Bearbeitungswerkzeug etc. mehrdimensio nal ganz genau bewegt werden müssen, z. B. bei einem Lagerege lungs-Gerät bzw. Positioniergerät, auch Aktuator genannt. Außerdem gibt es viele Bedarfsfälle, bei denen eine Arbeitsplattform, ein Ar beitspunkt, ein Bearbeitungswerkzeug etc. in mehrdimensionale Schwingbewegungen versetzt werden müssen, z. B. bei Mischma schinen, Rüttelmaschinen oder auch bei bestimmten Werkzeugma schinen. Alle diese Geräte und Arbeitsmaschinen bedürfen eines An triebes, der die mehrdimensionalen Bewegungen ermöglicht.In technology there are many needs where a worktop shape, a working point, a machining tool, etc. multi-dimensional nal must be moved very precisely, for. B. with a bearing ridge tion device or positioning device, also called actuator. Moreover there are many needs where a work platform, an ar machining point, a machining tool etc. in multi-dimensional Vibration movements have to be offset, e.g. B. at Mischma machines, vibrating machines or also with certain machine tools seem. All of these devices and machines require one drive that enables multidimensional movements.
Aus der DE-U 93 07 761.0 ist bereits ein Mischer mit einem Schwingantrieb für einen beweglich gelagerten Objektträger bekannt, der in allen drei Raumachsen, nämlich X-Achse, Y-Achse und Z- Achse in Schwingungen versetzbar ist. Dabei sind drei ineinander verschachtelte, mittels Blattfedern jeweils für sich schwingfähige Rahmen aufgehängt angeordnet, nämlich ein X-Rahmen, ein Y-Rah men und ein Z-Rahmen, an denen jeweils ein elektrischer Schwingantrieb angreift. Die drei Schwingrahmen, die untereinander nicht gleichartig, sondern unterschiedlich ausgebildet sind und die sich gegenseitig abstützen, übertragen ihre jeweilige Schwingbewe gung mittelbar auf den Objektträger mit dem Mischbehälter. Schon die Ungleichheit der drei Schwingrahmen, auch bezüglich ihres Mas senträgheitsmoments, erfordert eine stark unterschiedliche Behand lung bzw. Steuerung der drei Schwingantriebe, wodurch der Betrieb des bekannten Mischers hinsichtlich der Erzielbarkeit ganz bestimm ter gewünschter mehrdimensionaler Schwingbewegungen erschwert ist. Außerdem ist durch die Art der gegenseitigen Abstützung der drei Schwingrahmen beim bekannten Mischer die Gefahr nicht ausge schlossen, daß bei der Übertragung der unterschiedlichen Schwing bewegungen auf den Objektträger das Massenträgheitsmoment des einen Schwingrahmens die Bewegung des anderen Schwingrahmens und schließlich die Bewegung des Objektträgers beeinflußt, wodurch voneinander unabhängige mehrdimensionale Bewegungen des Objektträgers nicht mehr möglich sind.From DE-U 93 07 761.0 there is already a mixer with a Vibratory drive for a movably mounted slide known, which in all three spatial axes, namely X-axis, Y-axis and Z- Axis is vibratable. There are three in each other nested, each swingable by means of leaf springs Frame suspended, namely an X-frame, a Y-frame men and a Z-frame, each with an electrical Vibratory drive attacks. The three swing frames, the one below the other are not of the same type, but are designed differently and mutually support each other, transmit their respective vibrations indirectly on the slide with the mixing container. Nice the inequality of the three swing frames, also in terms of their mas moment of inertia, requires a very different treatment ment or control of the three vibratory drives, which makes the operation of the known mixer in terms of achievability The desired multidimensional swinging movements are made more difficult is. In addition, the type of mutual support of the three Vibration frame in the known mixer did not rule out the danger concluded that in the transmission of different vibrations movements on the slide the moment of inertia of the one swing frame the movement of the other swing frame and finally affects the movement of the slide, thereby mutually independent multidimensional movements of the Slides are no longer possible.
Aus der DE-A-196 41 120 ist eine Vorrichtung zum Antrieb eines Werkzeuges, insbesondere zum Antrieb eines in der Zahnmedizin einsetzbaren Bohrmeißels bekannt, mit einem ersten und einem zweiten Schwingmotor, die elektrische Linearmotoren sein können und die an einer Taumelscheibe angreifen, die ihre Taumelbewegung über Bowdenzüge auf einen Werkzeugträger überträgt, so daß ein eingesetztes Werkzeug eine taumelnde schabende Bewegung zur Zahnbehandlung ausführen kann. Auch bei diesem Konzept eines mehrdimensionalen Antriebes sind die einzelnen Schwingantriebe bzw. Linearantriebe nicht untereinander gleichartig, und die Art der Kopplung der Schwingantriebe läßt voneinander unabhängige Bewe gungen und Bewegungsübertragungen auf das Werkzeug nicht zu.From DE-A-196 41 120 is a device for driving a Tool, in particular for driving one in dentistry usable drill bit known, with a first and a second vibration motor, which can be electric linear motors and they attack a swashplate, which wobbles transfers to a tool carrier via Bowden cables, so that a used tool a wobbling scraping movement to Can perform dental treatment. With this concept too The individual vibratory drives are multi-dimensional drives or linear drives are not identical to each other, and the type of Coupling the vibratory drives allows independent movement movements and movements to the tool.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Arbeitsma schine wie z. B. Positioniergerät, Mischmaschine, Werkzeugmaschine oder dergl. mit mehrdimensionalem, d. h. wenigstens zweidimensio nalem Antrieb ein Antriebssystem zu schaffen, das modular aufgebaut ist - somit kundenspezifische Aufgabenstellungen kostengünstig und schnell lösbar sind -, und das voneinander unabhängige Übertragun gen der von den einzelnen Modulen eingeleiteten Bewegungen in die gewünschten Achsrichtungen ermöglicht.The invention is therefore based on the object for a Arbeitsma lines such as B. Positioning device, mixing machine, machine tool or the like. With multi-dimensional, d. H. at least two dimensions nal drive to create a drive system that has a modular structure is - therefore customer-specific tasks inexpensive and can be solved quickly - and the independent transmission against the movements initiated by the individual modules desired axis directions.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with a drive system solved the features of claim 1. Advantageous further training the invention are specified in the subclaims.
Charakteristisch für das erfindungsgemäße Antriebssystem ist zu nächst einmal, daß es wenigstens zwei (2D-Antrieb), z. B. drei (3D- Antrieb) sich kreuzende Linearantriebsmodule aufweist, die unterein ander gleichartig sind, so daß das Antriebssystem modular aufgebaut ist, d. h. von einer 1D-Version in einfacher Weise bis zur 3D-Version erweitert werden kann, ohne die einzelnen Module irgendwie abän dern zu müssen. Die gleichartig ausgestalteten Linearantriebsmodule weisen auch entsprechend gleichartige physikalische Eigenschaften auf. Die einzelnen Linearantriebsmodule sind dabei nicht so mitein ander verbunden, daß die Linearbewegung des einen Linearantriebs moduls nur nach Überwindung der Massenträgheitsmomente auch des oder der anderen Linearantriebsmoduls/-module auf die Arbeits plattform bzw. das Werkzeug der Arbeitsmaschine übertragen werden kann, sondern die gleichartigen Linearantriebsmodule stehen derart untereinander sowie mit der Arbeitsplattform bzw. dem Werkzeug über jeweils wenigstens ein Kraftübertragungselement bzw. Kopp lungsmodul in Wirkverbindung, daß trotz Bewegungsüberlagerungen voneinander völlig unabhängige Bewegungsübertragungen von den einzelnen Linearantriebsmodulen auf die Arbeitsplattform bzw. das Werkzeug der Arbeitsmaschine realisierbar sind.It is characteristic of the drive system according to the invention next time that there are at least two (2D drive), e.g. B. three (3D Drive) has intersecting linear drive modules, one below the other others are similar, so that the drive system is modular is, d. H. from a 1D version in a simple way to a 3D version can be expanded without changing the individual modules to have to. The linear drive modules of the same design also have corresponding physical properties on. The individual linear drive modules are not so involved connected that the linear movement of a linear drive module only after overcoming the moments of inertia of the other linear drive module / modules on the work platform or the tool of the machine are transferred can, but the similar linear drive modules are available with each other and with the work platform or the tool via at least one power transmission element or Kopp lungsmodul in active connection that despite movement overlaps completely independent movement transmissions from the individual linear drive modules on the work platform or the Tool of the working machine can be realized.
Die vorzugsweise mit Elektroenergie versorgten einzelnen Linearan triebsmodule weisen jeweils einen ortsfesten Stator auf, in den berüh rungslos ein Läufer eintaucht, der nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als ein an einer Linearführung für die Linearbewegung in der X-Achse, Y-Achse etc. geführter Führungsschlitten ausgebildet ist, der sich jeweils an einem axial wirkenden Federelement mit ins besondere elektronisch gesteuerter Federkraft abstützt. Die linear beweglichen Führungsschlitten der Linearantriebsmodule stehen mit der Arbeitsplattform bzw. mit dem Werkzeug der Arbeitsmaschine in Wirkverbindung.The individual linear actuators, which are preferably supplied with electrical energy drive modules each have a fixed stator into which the contact a runner immersed without further ado who, according to another characteristic of Invention as one on a linear guide for linear movement in of the X-axis, Y-axis, etc. is, each with an axially acting spring element ins supports special electronically controlled spring force. The linear Movable guide slides of the linear drive modules are also available the work platform or with the tool of the work machine in Active connection.
Jedenfalls kann beim erfindungsgemäßen Antriebssystem jeder der Linearmotoren seine Kräfte und Bewegungen jederzeit beliebig, aber unabhängig voneinander gesteuert, spielfrei auf die Arbeitsplattform bzw. das Werkzeug übertragen. In allen drei Raumachsen sind daher Lageregelungen, Positionieraufgaben, genau vektoriell gerichtete Im pulse, unendlich viele Varianten von Bewegungsabläufen und Rüttel bewegungen von Stoffen, die in Behältern der Arbeitsplattform ent halten sind, bei gleichzeitiger Messung verschiedener Stoffeigen schaften wie z. B. Viskosität, Gewicht etc. möglich, und zwar durch genau steuerbare reproduzierbare Bewegungsabläufe mit den jeweils veränderbaren Parametern Zeit, Amplitude, Kraft und Frequenz.In any case, each of the drive system according to the invention Linear motors use its forces and movements at any time, however controlled independently of each other, without play on the work platform or transfer the tool. In all three spatial axes are therefore Position control, positioning tasks, exactly vectorial Im pulse, an infinite number of variants of motion sequences and vibrations movements of substances contained in containers on the work platform are kept, while measuring different substances shafts such as B. viscosity, weight, etc. possible, by precisely controllable, reproducible movements with each changeable parameters time, amplitude, force and frequency.
Dabei werden sehr starke räumlich gerichtete Impulse und hochfre quente dreidimensionale Bewegungsabläufe mit Frequenzen bis über ca. 1 kHz und Beschleunigungen bis über ca. 160 m/s2 bei Amplitu den von z. B. plus/minus 15 mm (Gesamtweg also z. B. 30 mm) erreicht.Very strong spatially directed pulses and hochfre quente three-dimensional movements with frequencies up to about 1 kHz and accelerations up to about 160 m / s 2 with amplitudes of z. B. plus / minus 15 mm (total distance, e.g. 30 mm).
Das erfindungsgemäße Antriebssystem ermöglicht angewendet z. B. auf ein Positioniergerät eine präzise spielfreie Positionierung ohne Hysteresefehler, eine genaue Reproduzierbarkeit und vor allem eine hohe Dynamik der Kraft- und Bewegungsübertragung, da der Energieinhalt des Linearmotors jeweils eines Linearantriebsmoduls, bezogen auf seine Masse, sehr viel höher dimensioniert werden kann als bei bisher bekannten Antriebssystemen, wodurch hohe Leistungs gewichte erreichbar sind.The drive system according to the invention allows z. B. precise positioning without play on a positioning device Hysteresis errors, exact reproducibility and above all one high dynamics of power and movement transmission, because of Energy content of the linear motor in each case of a linear drive module, based on its mass, can be dimensioned much higher than previously known drive systems, which means high performance weights are achievable.
Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden an hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei spiele näher erläutert. Es zeigt:The invention and its further features and advantages are apparent from hand of the exemplary embodiment shown schematically in the figures games explained. It shows:
Fig. 1 die Draufsicht auf ein einzelnes Linearantriebsmodul des mo dular aufgebauten mehrdimensionalen Antriebssystems mit einer er sten Ausführungsform der Linearführung, Fig. 1 is a plan view of a single linear drive module of the mo modularly structured multi-dimensional drive system with a he sten embodiment of the linear guide,
Fig. 2 die Seitenansicht auf das Linearantriebsmodul der Fig. 1, Fig. 2 shows the side view of the linear drive module of FIG. 1,
Fig. 3 die Draufsicht auf ein Linearantriebsmodul mit einer zweiten Ausführungsform der Linearführung als Alternative zu Fig. 1, Fig. 3 is a plan view of a linear drive module with a second embodiment of the linear guide as an alternative to Fig. 1,
Fig. 4 in perspektivischer schematischer Darstellung zwei sich kreu zende Linearantriebsmodule für einen wenigstens zweidimensionalen Antrieb, Fig. 4 is a perspective schematic representation of two kreu collapsing linear drive modules for an at least two-dimensional drive,
Fig. 5 ebenfalls perspektivisch zwei sich kreuzende Linearantriebs module für den 2D-Antrieb einer Arbeitsplattform, die über Kraftüber tragungselemente mit den Linearantriebsmodulen in Wirkverbindung steht, Fig. 5 is also a perspective view of two intersecting linear drive module for the 2D driving a work platform which tragungselemente via power transmission means associated with the linear drive modules in operative connection,
Fig. 6 perspektivisch ein zwischen zwei Linearantriebsmodulen (X- Achse und Y-Achse) eingesetztes Kraftübertragungselement bzw. Kopplungsmodul als Alternative zu den Kraftübertragungselementen der Fig. 5, und Fig. 6 a perspective view of an inserted between two linear drive modules (X-axis and Y-axis) force-transmitting element or coupling module as an alternative to the power transmission elements of FIG. 5, and
Fig. 7 den 2D-Antrieb der Fig. 6 erweitert zu einem 3D-Antrieb. FIG. 7 expands the 2D drive of FIG. 6 to a 3D drive.
Das Linearantriebsmodul der Fig. 1 und 2 weist einen ortsfesten Li nearmotor-Stator 10 auf, in den ein Läufer 11 eintaucht, der als ein an einer Linearführung für die Linearbewegung z. B. in der X-Achse geführter Führungsschlitten 12 ausgebildet ist. Der Führungsschlitten 12 kann auch an einem Stator direkt angekoppelt sein. An seinem anderen Ende stützt sich der linear bewegliche geführte Führungs schlitten 12 über ein Verbindungselement 13 an einem axial wirken den Federelement 14 mit gesteuerter Federkraft ab. Der Führungs schlitten 12 steht mit einer nicht dargestellten Arbeitsplattform bzw. mit einem Werkzeug eines Positioniergerätes, einer Werkzeugma schine etc. in Wirkverbindung.The linear drive module of FIGS . 1 and 2 has a fixed Li nearmotor stator 10 , in which a rotor 11 is immersed, which as a linear guide for the linear movement z. B. in the X-axis guided slide 12 is formed. The guide carriage 12 can also be coupled directly to a stator. At its other end, the linearly movable guided slide 12 is supported via a connecting element 13 on an axially acting spring element 14 with controlled spring force. The guide carriage 12 is in operative connection with a work platform, not shown, or with a tool of a positioning device, a machine tool, etc.
Die Linearführung zur Linearbewegung des jeweiligen eindimensional beweglichen Führungsschlittens besteht nach dem Ausführungsbei spiel der Fig. 1 und 2 aus jeweils zwei zueinander parallel angeord neten Führungsstangen 15, 16, an denen der jeweilige Führungs schlitten 12 über Gleitlager und/oder Wälzlager praktisch spielfrei geführt ist. Die Führungsstangen 15, 16 sind wie der Stator 10 orts fest befestigt, und zwar durch Befestigungselemente 17, 18.The linear guide for the linear movement of the respective one-dimensionally movable guide carriage consists, according to the exemplary embodiment of FIGS . 1 and 2, of two mutually parallel guide rods 15 , 16 , on which the respective guide slide 12 is guided with virtually no play via slide bearings and / or roller bearings. The guide rods 15 , 16 are fixed in place like the stator 10 , specifically by means of fastening elements 17 , 18 .
Als Alternative zur Linearführung der Fig. 1 und 2 bestehen nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die Führungselemente zur Linearfüh rung des jeweiligen Führungsschlittens 12 aus Parallelogrammarmen 19, 20, 21, 22, die aus vertikal angeordneten verhältnismäßig breiten Blattfedern bestehen können. Dabei soll sich zu beiden Seiten des Führungsschlittens 12 ein Parallelogramm ergeben. Die Parallelo grammarme 19-22, die vom Führungsschlitten 12 etwa senkrecht abgehen, sind an diesem über Gelenke 23, 24, 25, 26 angelenkt. Durch diesen Formschluß ist der Führungsschlitten 12 spielfrei, sehr torsionssteif und praktisch reibungsfrei linearbeweglich. Die Linear führung kann so mit sehr geringem Gewicht und geringem Träg heitsmoment realisiert werden, wodurch die Dynamik und Festigkeit des Linearantriebsmoduls enorm erhöht wird. An ihren dem Füh rungsschlitten 12 abgewandten Außenenden sind die um einen klei nen Winkel pendelnden Parallelogrammarme 19-22 nach Fig. 3 noch mit einer Einrichtung zum Ausgleich des Kreisbogen-Höhenver satzes ausgestattet, mit Gelenken 27, 28, 29, 30, die über Blattfe derelemente 31, 32, 33, 34 nachgiebig befestigt sind.As an alternative to the linear guide of FIGS. 1 and 2, according to the embodiment of FIG. 3, the guide elements for linear guidance of the respective guide carriage 12 consist of parallelogram arms 19 , 20 , 21 , 22 , which may consist of vertically arranged, relatively wide leaf springs. A parallelogram should result on both sides of the guide carriage 12 . The Parallelo grammarm 19-22 , which depart from the guide carriage 12 approximately vertically, are hinged to this via joints 23 , 24 , 25 , 26 . Due to this positive engagement, the guide carriage 12 is free of play, very torsionally rigid and practically frictionless linearly movable. The linear guide can thus be realized with a very low weight and low moment of inertia, which increases the dynamics and strength of the linear drive module enormously. At their guiding slide 12 facing away from the outer ends, the parallelogram arms oscillating around a small angle 19-22 according to FIG. 3 are also equipped with a device for compensating for the circular arc-Höhenver set, with joints 27 , 28 , 29 , 30 , which via Blattfe derelemente 31 , 32 , 33 , 34 are resiliently attached.
Das Federelement 14 wirkt der Antriebskraft des Linearmotors entge gen und bildet das notwendige Element zur Erzeugung eines mecha nischen Schwingkreises, der wiederum die Voraussetzung zur Erzeu gung eines hohen mechanischen Wirkungsgrades des erfindungsge mäßen Linearantriebsmoduls bildet. Da der praktische Einsatz des Linearantriebsmoduls im erfindungsgemäßen mehrdimensionalen An triebssystem einen weit gesteckten Rahmen der Arbeitsfrequenz bei der Arbeitsmaschine mit feinsten Abstufungen erforderlich macht, ist es erforderlich, die Federkraft bzw. den Elastizitätsmodul dieses axial wirkenden Federelements 14 so an die jeweilige Linearbewegungs- Frequenz anzupassen, daß bei allen eingestellten Arbeitsfrequenzen immer mit dem maximalen Wirkungsgrad gearbeitet werden kann. Diese hohe Anforderung läßt sich mit einer Feder mit elektronischer Steuerung, die auf den physikalischen Ablauf des Antriebs die glei chen Auswirkungen hat wie unterschiedliche rein mechanische Fe dern, gut erfüllen.The spring element 14 acts against the driving force of the linear motor and forms the necessary element for generating a mechanical resonant circuit, which in turn forms the prerequisite for generating a high mechanical efficiency of the linear drive module according to the invention. Since the practical use of the linear drive module in the multi-dimensional drive system according to the invention requires a wide range of the working frequency in the working machine with the finest gradations, it is necessary to adapt the spring force or the elasticity module of this axially acting spring element 14 to the respective linear movement frequency, that you can always work with the maximum efficiency at all set working frequencies. This high requirement can be met with a spring with electronic control, which has the same effects on the physical process of the drive as different purely mechanical springs.
Fig. 4 zeigt für einen zweidimensionalen (2D) Antrieb zwei sich kreu zende Linearantriebsmodule im Prinzip vom Typ der Fig. 1, d. h. mit sich kreuzenden Führungsschlitten 12 der X-Achse und der Y-Achse. Die Kraftübertragungselemente bzw. Kopplungsmodule zwischen den beiden Linearantriebsmodulen bzw. deren Führungsschlitten 12 der X-Achse und Y-Achse sind in Fig. 4 nicht dargestellt, jedoch in Fig. 5, 6 und 7. Fig. 4 shows for a two-dimensional (2D) drive two crossing linear drive modules in principle of the type of Fig. 1, ie with intersecting guide carriages 12 of the X-axis and the Y-axis. The force transmission elements or coupling modules between the two linear drive modules or their guide carriages 12 of the X-axis and Y-axis are not shown in FIG. 4, but in FIGS. 5, 6 and 7.
Fig. 5 zeigt schematisch den in der X-Achse linearbeweglichen Füh rungsschlitten 12X und den in der Y-Achse linearbeweglichen Füh rungsschlitten 12Y. Am Führungsschlitten 12X sind wenigstens zwei in X-Achsrichtung beabstandete feste, aber in Y-Achsrichtung nach giebige Kraftübertragungselemente bzw. Kopplungsmodule 35, 36 wie z. B. Blattfedern befestigt, und am Führungsschlitten 12Y sind wenig stens zwei in Y-Achsrichtung beabstandete feste, aber in X-Achs richtung nachgiebige Kraftübertragungselemente bzw. Kopplungsmo dule 37, 38 ebenfalls wie z. B. Blattfedern befestigt. Die Gelenkigkeit der Kraftübertragungselemente jeweils in der gewünschten Richtung ist durch die eingezeichneten Gelenkachsen 39X, 40X, 41X, 42X an gezeigt. Es sind also wenigstens vier (oder auch acht) sich kreuz weise gegenüberliegende sehr torsionssteife Kraftübertragungsele mente 35-38 angeordnet, an deren den Führungsschlitten 12X, 12Y abgewandt liegenden Oberenden wiederum über Gelenke 43, 44, 45; 46 ein einstückiges kreuzförmiges Bauteil 47 mit Befestigungslöchern 48 zum Befestigen der Arbeitsplattform bzw. Positionierplattform ei ner Arbeitsmaschine angelenkt ist. Durch diese Art der Kopplung zweier Linearantriebsmodule kann beim Bauteil 47 jede beliebige gewünschte Flächenbewegung erzeugt werden, und zwar trotz Bewe gungsüberlagerungen durch eine voneinander völlig unabhängige Übertragung der Linearbewegungen der X-Achse und der Y-Achse, d. h. ohne daß das Massenträgheitsmoment des einen Linearantriebs moduls die Bewegung des anderen Linearantriebsmoduls behindert. Beide Linearantriebsmodule sind bei ihrer gesteuerten Bewegung energetisch entkoppelt, d. h. also auch hinsichtlich der Massenträg heit entkoppelt, was keinen Widerspruch zur mechanischen Kopplung (Formschluß) der Ausführungsbeispiele darstellt. Fig. 5 shows schematically the linearly movable in the X-axis Füh approximately sled 12 X and linearly movable in the Y-axis Füh approximately sled 12 Y. On the guide carriage 12 X at least two spaced apart in the X-axis direction fixed but giebige in Y-axis direction by Power transmission elements or coupling modules 35 , 36 such as. B. leaf springs, and on the carriage 12 Y are least two least in the Y-axis direction fixed, but in the X-axis direction flexible power transmission elements or Kopplungsmo modules 37 , 38 also such. B. leaf springs attached. The articulation of the power transmission elements in each case in the desired direction is shown by the articulated axes 39 X, 40 X, 41 X, 42 X on. So there are at least four (or eight) cross-wise opposite, very torsionally stiff force transmission elements 35-38 , on the upper ends of which are facing away from the guide carriage 12 X, 12 Y, in turn via joints 43 , 44 , 45 ; 46 is a one-piece cross-shaped component 47 with fastening holes 48 for fastening the work platform or positioning platform egg ner work machine is articulated. With this type of coupling of two linear drive modules, any desired surface movement can be generated in component 47 , in spite of movement overlaps by a completely independent transmission of the linear movements of the X-axis and the Y-axis, i.e. without the mass moment of inertia of a linear drive module hinders the movement of the other linear drive module. Both linear drive modules are energetically decoupled in their controlled movement, that is to say also decoupled with respect to the mass inertia, which does not contradict the mechanical coupling (positive locking) of the exemplary embodiments.
Aus dem 2D-Antrieb der Fig. 5 wird ein 3D-Antrieb, wenn - mit Vorteil aus Symmetriegründen - wenigstens zwei sich symmetrisch gegen überliegende Linearantriebsmodule für die Z-Raumachse unterhalb des Bauteils 47 angeordnet sind und mit diesem ebenfalls über ein Kraftübertragungselement wie z. B. Blattfeder in Wirkverbindung ste hen. Während die in Fig. 5 dargestellten Kraftübertragungselemente 35, 36, 37, 38 für die X-Achse und Y-Achse in Vertikalebenen liegen, liegen die nicht dargestellten Kraftübertragungselemente für die Z- Achse in einer Horizontalebene. . From the 2D driving the Fig 5 is a 3D driving if: - at least two symmetrically disposed opposing linear drive modules for the Z-axis in space beneath the member 47 and also via a power transmission member such as with this - with advantage for reasons of symmetry. B. leaf spring in operative connection. While the power transmission elements 35 , 36 , 37 , 38 for the X-axis and Y-axis shown in FIG. 5 lie in vertical planes, the power transmission elements, not shown, for the Z-axis lie in a horizontal plane.
Eine andere Art eines Kraftübertragungselements zwischen zwei sich kreuzenden Linearantriebsmodulen zeigt Fig. 6. Auf dem Führungs schlitten 49 der X-Achse ist ein Kraftübertragungselement bzw. Kopplungsstück 50 installiert, das einerseits die Linearbewegungen des Führungsschlittens 49 mitmacht und das andererseits mittels wenigstens einer quer zur X-Achse angeordneten Führungsstange 51, 52 auf dem Führungsschlitten 49 in Y-Richtung hin- und herver schieblich ist. Das Kopplungsstück 50 trägt an seiner Oberseite eine in X-Richtung liegende Führungsstange 53, an der der Führungs schlitten 54 der Y-Achse mittels Gelenklager 55 angelenkt ist und zwar so, daß linearer Bewegungsspielraum für die Führungsstange 53 im Lager 55 verbleibt.Another type of force transmission element between two intersecting linear drive modules is shown in FIG. 6. On the guide carriage 49 of the X-axis, a force transmission element or coupling piece 50 is installed, which on the one hand participates in the linear movements of the guide carriage 49 and on the other hand by means of at least one transverse to the X -Axis arranged guide rod 51 , 52 on the guide carriage 49 in the Y direction back and forth is slidable. The coupling piece 50 carries on its top a lying in the X-direction guide rod 53 , on which the guide carriage 54 of the Y-axis is articulated by means of spherical bearings 55 in such a way that linear freedom of movement for the guide rod 53 remains in the bearing 55 .
Auf diese Weise können die über den X-Achsen-Führungsschlitten 49 und die über den Y-Achsen-Führungsschlitten 54 eingeleiteten jeweils eindimensionalen X- und Y-Bewegungen wiederum unabhängig von einander auf das Kopplungsstück 50 übertragen werden, das infolge ungestörter Bewegungsüberlagerungen jede beliebige gewünschte Flächenbewegung erfährt und diese auf die Arbeitsplattform bzw. Po sitionierplattform überträgt, die mittels Befestigungen 56, 57, 58, 59 auf der Oberseite des Kopplungsstücks 50 zu befestigen ist.In this way, the one-dimensional X and Y movements introduced via the X-axis guide carriage 49 and the respective one-dimensional X and Y movements initiated via the Y-axis guide carriage 54 can in turn be transmitted independently of one another to the coupling piece 50 which, as a result of undisturbed movement superimposition, can achieve any desired Experience surface movement and transmits this to the working platform or Po sitioning platform, which is to be fastened by means of fastenings 56 , 57 , 58 , 59 on the top of the coupling piece 50 .
Fig. 7 zeigt, wie aus dem 2D-Antrieb der Fig. 6 in einfacher Weise ein 3D-Antrieb wird. Dazu ist das Kopplungsstück 50 über die nach unten verlängerten Befestigungen 56, 57, 58, 59 auf einer Kopplungsplatte 60 aufgebaut, und unterhalb der Kopplungsplatte 60 ist das Linearan triebsmodul für die Z-Achse mit seinem Führungsschlitten 61 ange ordnet, an dessen Oberende über einen Gelenkkopf 62 eine Stange 63 angelenkt ist, die an ihrem oberen Ende wiederum über einen Gelenkkopf (in Fig. 7 nicht eingezeichnet) an der Unterseite der Kopplungsplatte 60 zur Bewegungsübertragung in Z-Richtung an greift. Auf diese Weise können den X- und Y-Bewegungen des Kopplungsstücks 50 quer dazu liegende Z-Achsen-Bewegungen überlagert werden. Dabei lassen die Gelenkköpfe 62 Schwenkbewe gungen der Stange 63 nach allen Seiten zu. In Fig. 7 ist die auf den Befestigungen 56, 57, 58, 59 oberhalb des Kopplungsstücks 50 ange ordnete Arbeitsplattform bzw. Positionierplattform 64 eingezeichnet. FIG. 7 shows how the 2D drive of FIG. 6 easily becomes a 3D drive. For this purpose, the coupling piece 50 is built on the downward extended fasteners 56 , 57 , 58 , 59 on a coupling plate 60 , and below the coupling plate 60 , the linear drive module for the Z-axis with its guide carriage 61 is arranged, at the top end of one Articulated head 62 a rod 63 is articulated, which in turn engages at its upper end via an articulated head (not shown in FIG. 7) on the underside of the coupling plate 60 for transmitting motion in the Z direction. In this way, the X and Y movements of the coupling piece 50 can be superimposed on Z axis movements lying transversely thereto. The rod ends 62 swivel movements of the rod 63 to all sides. In Fig. 7 is arranged on the fastenings 56 , 57 , 58 , 59 above the coupling piece 50 arranged working platform or positioning platform 64 .
Es versteht sich, daß nach Fig. 7 die Führungsschlitten der Linearan triebsmodule für die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse zu ihrer Linearführung geführt sein können an Führungsstangen, wie prinzipi ell in Fig. 1 und 2 gezeigt, oder an Parallelogrammarmen, wie prinzi piell in Fig. 3 gezeigt.It is understood that according to Fig. 7, the guide carriage of the linear drive modules for the X-axis, the Y-axis and the Z-axis can be guided to their linear guide on guide rods, as shown in principle in Fig. 1 and 2, or on parallelogram arms, as shown in principle in Fig. 3.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, pro Raumachse mehrere erfindungsgemäße Linearantriebsmodule parallel zueinander anzu ordnen, die dann gesteuert in unterschiedliche Linearbewegungen versetzt werden können, um ganz bestimmte Bewegungsmuster der Arbeits- bzw. Positionierplattform bzw. des Arbeitswerkzeuges zu er zielen.In principle, there is also the possibility of several on each spatial axis linear drive modules according to the invention to be parallel to each other arrange, which are then controlled in different linear movements can be moved to very specific movement patterns of the Work or positioning platform or the work tool to he aim.
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|---|---|
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10230022A1 (en) * | 2002-07-04 | 2004-01-22 | Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh | Drive system and feed axis of a machine tool with at least one such drive system |
| DE10305045A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-19 | Leiner Gmbh | punching device |
| DE202012001836U1 (en) | 2012-02-24 | 2012-04-11 | Kastel Maschinenbau Gmbh | Drive device for a processing machine |
| WO2017174286A1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Method for transporting a material, multi-dimensional drive, and processing device |
| DE102014119166B4 (en) | 2014-12-19 | 2018-06-07 | SMS Maschinenbau GmbH | grinding machine |
| EP3958446A1 (en) * | 2020-08-21 | 2022-02-23 | Schneider Electric Industries SAS | Linear motor system and operating method for same |
| EP4208939B1 (en) * | 2020-10-14 | 2023-11-22 | Beckhoff Automation GmbH | Method for controlling a planar drive system, and planar drive system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2848203C2 (en) * | 1977-11-08 | 1990-06-07 | Robotics Inc., Ballston Spa, N.Y., Us | |
| DE4111889A1 (en) * | 1991-04-09 | 1992-10-15 | Mannesmann Ag | HANDLING DEVICE IN PORTAL DESIGN |
| DE9307761U1 (en) * | 1993-05-22 | 1993-08-19 | Kuston Deutschland Gmbh | Mixer with a vibratory drive |
| DE19532759A1 (en) * | 1995-09-05 | 1997-03-06 | Star Gmbh | Linear guidance unit with guide rails, especially for servo machinery |
| DE19701830A1 (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-14 | Vdw Ev | Device for moving a body in space |
| DE19738988A1 (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Star Gmbh | Linear guide for truck |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT353151B (en) * | 1973-12-24 | 1979-10-25 | Beton Es Vasbetonipari Muevek | RUETTING DEVICE FOR COMPACING GRAINY AND OR OR VISUAL GOOD |
| JPS6023941B2 (en) * | 1982-10-27 | 1985-06-10 | 株式会社東芝 | XY table |
| FR2586853B1 (en) * | 1985-08-30 | 1988-07-29 | Suisse Electronique Microtech | MICROPOSITIONING DEVICE |
| DE3626254A1 (en) * | 1986-08-02 | 1988-02-11 | Bbc Brown Boveri & Cie | ELECTROMAGNETIC ACTUATOR |
| JPH01233606A (en) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Kubota Ltd | Mechanical structure for moving xy table |
| DE3813387C3 (en) * | 1988-04-21 | 1995-06-29 | Licentia Gmbh | Vibratory conveyor with magnetically driven two-mass system |
| GB8918779D0 (en) * | 1989-08-17 | 1989-09-27 | Univ Leicester | Shaking table |
| DE4009735A1 (en) * | 1990-03-09 | 1991-09-12 | Fischer Artur Werke Gmbh | DEVICE FOR PRODUCING DRILL HOLES WITH UNDERCUT |
| JP3192029B2 (en) * | 1993-05-14 | 2001-07-23 | オリンパス光学工業株式会社 | Ultrasonic motor |
| US5655836A (en) * | 1995-09-01 | 1997-08-12 | Preston Industries, Inc. | Dual action shaker table using parallelogram linkages |
-
1999
- 1999-09-23 DE DE19945584A patent/DE19945584A1/en not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-09-22 WO PCT/EP2000/009283 patent/WO2001021296A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2848203C2 (en) * | 1977-11-08 | 1990-06-07 | Robotics Inc., Ballston Spa, N.Y., Us | |
| DE4111889A1 (en) * | 1991-04-09 | 1992-10-15 | Mannesmann Ag | HANDLING DEVICE IN PORTAL DESIGN |
| DE9307761U1 (en) * | 1993-05-22 | 1993-08-19 | Kuston Deutschland Gmbh | Mixer with a vibratory drive |
| DE19532759A1 (en) * | 1995-09-05 | 1997-03-06 | Star Gmbh | Linear guidance unit with guide rails, especially for servo machinery |
| DE19701830A1 (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-14 | Vdw Ev | Device for moving a body in space |
| DE19738988A1 (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Star Gmbh | Linear guide for truck |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10230022A1 (en) * | 2002-07-04 | 2004-01-22 | Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh | Drive system and feed axis of a machine tool with at least one such drive system |
| DE10305045A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-19 | Leiner Gmbh | punching device |
| DE202012001836U1 (en) | 2012-02-24 | 2012-04-11 | Kastel Maschinenbau Gmbh | Drive device for a processing machine |
| DE102014119166B4 (en) | 2014-12-19 | 2018-06-07 | SMS Maschinenbau GmbH | grinding machine |
| WO2017174286A1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Method for transporting a material, multi-dimensional drive, and processing device |
| US10584001B2 (en) | 2016-04-04 | 2020-03-10 | Robert Bosch Gmbh | Method for transporting a material, multi-dimensional drive, and processing device |
| EP3958446A1 (en) * | 2020-08-21 | 2022-02-23 | Schneider Electric Industries SAS | Linear motor system and operating method for same |
| EP4208939B1 (en) * | 2020-10-14 | 2023-11-22 | Beckhoff Automation GmbH | Method for controlling a planar drive system, and planar drive system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001021296A1 (en) | 2001-03-29 |
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