DE202016006904U1 - Rotary lifting actuator - Google Patents
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Abstract
Dreh-Hub-Aktor, bestehend aus einem festen Teil, der mit einer Maschine verbunden werden kann, und einem beweglichen Teil, der Objekte halten, längs einer Hubachse positionieren und um eine Drehachse orientieren kann.Rotary-stroke actuator, consisting of a fixed part that can be connected to a machine, and a moving part that hold objects, position along a stroke axis and can orient around a rotation axis.
Description
Technisches AnwendungsgebietTechnical application
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Positioniersystem mit einer Linear- und einer Rotationsachse für das Zustellen und Orientieren von Objekten. Die Hauptanwendung liegt im Bereich „Pick and Place”, wo z. B. elektronische oder mikromechanische Bauelemente aufgenommen, positioniert, orientiert, angedrückt, kontaktiert, abgelegt und magaziniert werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die automatische visuelle Inspektion derartiger Bauelemente, die vor einer Kamera vermessen und ausgerichtet werden.The invention is a positioning system with a linear and an axis of rotation for the delivery and orientation of objects. The main application is in the area "Pick and Place", where z. B. electronic or micromechanical components recorded, positioned, oriented, pressed, contacted, stored and magaziniert. Another field of application is the automatic visual inspection of such components, which are measured and aligned in front of a camera.
Der Einsatz dieser Dreh-Hub-Aktoren innerhalb automatisierter Produktionsprozesse führt üblicherweise zu sehr hohen Anforderungen z. B. bezüglich
- • der Dynamik des Antriebs zum Erreichen möglichst kurzer Positionierzeiten,
- • der Standzeit, um möglichst viele Positionierzyklen innerhalb eines Wartungsintervalls durchlaufen zu können.
- The dynamics of the drive to achieve the shortest possible positioning times,
- • The service life in order to be able to go through as many positioning cycles as possible within a maintenance interval.
Stand der TechnikState of the art
Es sind eine Reihe von Dreh-Hub-Aktoren bekannt, die diese Aufgaben erfüllen. Aufgrund der hohen dynamischen Anforderungen basieren die Aktoren meist auf elektrodynamischen Antrieben, also auf der Kraftwirkung eines Magnetfeldes auf einen stromdurchflossenen Leiter. Man unterscheidet Systeme mit bewegten Spulen (moving coil) und bewegten Magneten (moving magnet).There are a number of rotary-stroke actuators known to fulfill these tasks. Due to the high dynamic requirements, the actuators are usually based on electrodynamic drives, ie on the force effect of a magnetic field on a current-carrying conductor. A distinction is made between systems with moving coils and moving magnets.
Hub- und Drehbewegungen können zusätzlich mit einem Messsystem erfasst werden. Damit sind definierte Positionen und Orientierungen anfahrbar. Alternativ können die Aktoren bei einer definierten Kraft und bei einem definierten Drehmoment betrieben werden.Lifting and turning movements can also be detected with a measuring system. This means that defined positions and orientations can be approached. Alternatively, the actuators can be operated at a defined force and at a defined torque.
Die Aktoren bestehen aus einem festen Teil, der mit der Maschine verbunden wird, und einem beweglichen Teil, der das Bauelement hält, positioniert und orientiert. Der bewegliche Teil muss zum festen Teil des Aktors gelagert und geführt werden. Eingesetzt werden üblicherweise hochpräzise Gleitlager/-führungen oder Wälzlager/-führungen, wie z. B. Kugellager, Kugelbüchsen und Profilwellenführungen.The actuators consist of a fixed part, which is connected to the machine, and a moving part, which holds, positions and orientates the component. The moving part must be stored and guided to the fixed part of the actuator. Are usually used high-precision bearings / bearings or rolling bearings / guides, such. B. ball bearings, ball bushes and profile shaft guides.
Gleitpaarungen haben den Nachteil vergleichsweise hoher Reibung, die die Bewegung des Aktors zum einen hemmt und zum anderen zu höherem Energieverlust und Verschleiß führt. Wälzpaarungen haben diesbezüglich Vorteile, aber auch hier besteht ein reibungs- und verschleißbehafteter Festkörperkontakt. In beiden Fällen kommen Schmierstoffe zum Einsatz, welche über die Einsatzdauer ebenfalls verschleißen bzw. degenerieren.Pairings have the disadvantage of relatively high friction, which inhibits the movement of the actuator on the one hand and on the other hand leads to higher energy loss and wear. Pairing has advantages in this respect, but also there is a friction and wear-prone solid state contact. In both cases, lubricants are used which also wear out or degenerate over the period of use.
Das Aufnehmen der zu positionierenden Objekte kann durch verschiedenartige Greifer erfolgen. Weit verbreitet ist das Ansaugen mit Vakuum, das zum Aufnehmen zu- und zum Ablegen wieder ausgeschaltet wird. Zum Greifen der Objekte muss eine Hilfsenergie bzw. das Vakuum auf den beweglichen Teil des Aktors geführt werden. Die Zuführungseinrichtung darf die Bewegung des Aktuators in Dreh- und Hub-Richtung möglichst wenig behindern. Eingesetzt werden hierfür z. B. flexible Schläuche und Vakuum-Drehdurchführungen, die intern Dichtflächen und Wälzlager aufweisen. Auch diese Zuführeinrichtungen kommen damit nicht ohne den reibungs- und verschleißbehafteten Festkörperkontakt aus.The recording of the objects to be positioned can be done by various grippers. Vacuuming with vacuum, which is used to pick it up and then turn it off again, is widely used. To grasp the objects, an auxiliary energy or the vacuum must be fed to the moving part of the actuator. The feed device may hinder the movement of the actuator in the direction of rotation and stroke as little as possible. Be used for this z. As flexible hoses and vacuum rotary joints, which have internal sealing surfaces and bearings. Also, these feeders do not come without the friction and wear-prone solid state contact.
Oft wird von Dreh-Hub-Aktoren gefordert, dass sie sich im unbestromten Zustand in eine definierte Position bewegen und dann dort verharren. Damit sollen z. B. im möglichen Fehler- oder Notaus-Fall der übergeordneten Maschine unnötige Kollisionsstellen und unnötige Schäden vermieden werden. Um das zu erreichen, werden mitunter Federn zwischen festem und beweglichem Teil der Aktoren angebracht. Nicht selten beschränken diese Federn durch Ermüdungsbrüche die Standzeit der gesamten Aktoren.Often required by rotary stroke actuators that they move in the de-energized state in a defined position and then remain there. This should be z. B. in the possible error or emergency case of the parent machine unnecessary collision points and unnecessary damage can be avoided. In order to achieve this, springs are sometimes placed between the fixed and movable parts of the actuators. Not infrequently, these springs limit the life of the entire actuators by fatigue fractures.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Erfunden wurde ein Dreh-Hub-Aktor, der keine reibungs- und verschleißbehafteten Festkörperkontakte zwischen festem und bewegtem Aktorteil aufweisen muss.Invented was a rotary stroke actuator, which must have no friction and wear-prone solid state contacts between the fixed and moving Aktorteil.
Lösungsansatzapproach
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in
- 1. Der bewegliche Teil des Aktors basiert auf einer Hohlwelle (
1 ). - 2. Die Hohlwelle (
1 ) wird vorn durch ein vorderes Luftlager (2 ) gelagert. - 3. Der Hubantrieb (
3 ) funktioniert nach dem elektrodynamischen Prinzip mit bewegten Magneten. - 4. Sowohl der Hub als auch die Drehung des Aktors werden durch ein Messystem (
4 ) detektiert, dessen Maßverkörperung bewegt wird, während die Signalaufnehmer still stehen. - 5. Der Drehantrieb (
5 ) funktioniert ebenfalls nach dem elektrodynamischen Prinzip mit bewegten Magneten. - 6. Die Hohlwelle (
1 ) wird am hinteren Ende durch ein hinteres Luftlager (6 ) gelagert, das zudem eine berührungsfreie Vakuumdurchführung enthält. - 7. Der Magnetkreis der Antriebe ist so gestaltet, dass im stomlosen Zustand eine wegabhängige Kraft derart wirkt, dass der bewegliche Teil des Aktors in eine sichere Ruheposition bewegt und gehalten wird.
- 8. Die Hohlwelle (
1 ) wird durch einen Blindstopfen (7 ) verschlossen.
- 1. The moving part of the actuator is based on a hollow shaft (
1 ). - 2. The hollow shaft (
1 ) is forward through a front air bearing (2 ) stored. - 3. The lifting drive (
3 ) works according to the electrodynamic principle with moving magnets. - 4. Both the stroke and the rotation of the actuator are controlled by a measuring system (
4 ) detected, whose measuring scale is moved while the signal sensor stand still. - 5. The rotary drive (
5 ) also works according to the electrodynamic principle with moving magnets. - 6. The hollow shaft (
1 ) is at the rear end by a rear air bearing (6 ), which also contains a non-contact vacuum feedthrough. - 7. The magnetic circuit of the drives is designed so that in the dead state, a path-dependent force acts such that the movable part of the actuator is moved and held in a safe rest position.
- 8. The hollow shaft (
1 ) is replaced by a blind plug (7 ) locked.
Durch die erfindungsgemäße Kombination von Luftlagern, Antrieben mit bewegten Magneten, einem Messsystem mit bewegter Maßverkörperung und einer berührungsfreien Vakuumdurchführung wird ein Dreh-Hub-Aktor möglich, dessen bewegliches Teil keinerlei Festkörperkontakt zum feststehenden Teil hat. Damit sind durch die fehlende hemmende Reibung minimale Positionierzeiten und durch den fehlenden Festkörperkontakt maximale Standzeiten möglich.The inventive combination of air bearings, drives with moving magnets, a measuring system with moving material measure and a non-contact vacuum feedthrough a rotary hub actuator is possible, the moving part has no solid contact with the fixed part. Thus, the lack of inhibiting friction minimum positioning times and the lack of solid contact maximum life is possible.
Bedeutungimportance
Die Erfindung erlangt überall dort Bedeutung, wo Objekte entlang einer Zustellachse verschoben sowie um eine Drehachse rotiert werden müssen und maximale Dynamik und minimaler Verschleiß gefordert werden.The invention attains significance wherever objects have to be displaced along an infeed axis and rotated about an axis of rotation, and maximum dynamics and minimal wear are required.
Ausführungsbeispielembodiment
Das Ausführungsbeispiel in
Der Magnetkreis einer der beiden Antriebe kann so gestaltet werden, dass im stomlosen Zustand eine wegabhängige Kraft das bewegliche Teil des Aktors in einer sicheren Ruheposition hält. Das kann z. B. durch einen unsymmetrischen Aufbau des Hubaktorgehäuses (
Das hintere Luftlager weist zudem eine Vakuumkammer (
Hinzu kommen wahlweise und nicht dargestellt sind eine Steuereinheit sowie die Luftverteilung, Luftsensorik, Vakkumerzeugung und -verteilung. Diese können je nach Ausbauvariante direkt in den Aktor integriert werden, wodurch äußerst kompakte und leicht in Maschinenumgebungen zu integrierte Aktoreinheiten realisiert werden.Add to this are optional and not shown are a control unit and the air distribution, air sensors, Vakkumzeugung and distribution. These can be integrated directly into the actuator, depending on the expansion variant, resulting in extremely compact and easily integrated actuator units in machine environments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006052455 B4 [0009] DE 102006052455 B4 [0009]
- DE 102008038758 A1 [0010] DE 102008038758 A1 [0010]
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DE202016006904.8U DE202016006904U1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | Rotary lifting actuator |
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Publications (1)
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DE202016006904U1 true DE202016006904U1 (en) | 2017-03-29 |
Family
ID=58545368
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DE202016006904.8U Expired - Lifetime DE202016006904U1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | Rotary lifting actuator |
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DE (1) | DE202016006904U1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008038758A1 (en) | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical rotary-lift-drive for use in assembly head for handling and positioning tasks, has hollow shaft guided in bearing, which is formed for guidance of hollow shaft in axial and radial directions |
DE102006052455B4 (en) | 2006-11-07 | 2014-06-12 | Asm Assembly Systems Gmbh & Co. Kg | Placement head for equipping substrates with electrical components with a rotary hub motor |
-
2016
- 2016-11-11 DE DE202016006904.8U patent/DE202016006904U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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Legal Events
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R207 | Utility model specification | ||
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R157 | Lapse of ip right after 6 years |