EP2716585A2 - Needle gripper with electrodynamic positioning member - Google Patents
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- EP2716585A2 EP2716585A2 EP13004827.5A EP13004827A EP2716585A2 EP 2716585 A2 EP2716585 A2 EP 2716585A2 EP 13004827 A EP13004827 A EP 13004827A EP 2716585 A2 EP2716585 A2 EP 2716585A2
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Nadelgreifer mit aus einem Gehäuse oder einem Gestell ausfahrbaren Nadeln, wobei die Nadeln einzeln oder gruppenweise an einem oder an mindestens zwei gegenläufig bewegbaren - von mindestens einem Stellglied über mindestens ein Getriebe angetriebenen - Nadelschlitten angeordnet sind und wobei die Längsrichtung der Nadeln der jeweiligen Verfahrwegrichtung des entsprechenden Nadelschlittens entspricht.The invention relates to a needle gripper with extendable from a housing or a frame needles, the needles individually or in groups on one or at least two counter-movable - are driven by at least one actuator via at least one gear - arranged needle carriage and wherein the longitudinal direction of the needles corresponds to respective travel direction of the corresponding needle carriage.
Mit Hilfe eines Nadelgreifers können Gewebe oder Werkstücke niedriger Shorehärte und/oder niedriger Dichte gegriffen bzw. aufgenommen werden. Die Gewebe sind beispielweise Textilen oder Zwischenprodukte der Verbundmaterialherstellung. Diese Zwischenprodukte sind z.B. Gewebe, Gewirke oder Gelege aus Roving oder Garnen. Die entsprechenden Fasern können Glasfasern, Kohlefasern, Naturfasern oder dergleichen sein. Die Werkstücke geringer Shorehärte sind beispielsweise Moosgummiplatten. Die Werkstücke geringer Dichte sind z.B. Styropordämmplatten.By means of a needle gripper, fabrics or workpieces of low Shore hardness and / or low density can be gripped or picked up. The fabrics are, for example, textiles or intermediates of composite material production. These intermediates are, for example, woven fabrics, knitted fabrics or scrims made of roving or yarns. The corresponding fibers may be glass fibers, carbon fibers, natural fibers or the like. The workpieces of low Shore hardness are, for example, foam rubber sheets. The workpieces of low density are, for example, polystyrene insulation boards.
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, einen Nadelgreifer zu entwickeln, der trotz einer schnellen Ein- und Ausfahrbewegung der Nadel oder Nadeln bei einem kleinen Bauraum und bei niedrigem Energiebedarf eine große Haltekraft entwickelt.The present invention is based on the problem to develop a needle gripper, which develops a large holding force despite a fast retraction and extension of the needle or needles in a small space and low energy consumption.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dazu ist das Stellglied ein elektrodynamischer Antrieb. Das Getriebe lenkt die Richtung der Hubbewegung des beweglichen Teils des elektrodynamischen Stellgliedes in die Richtung des Verfahrweges des jeweiligen Nadelschlittens um.This problem is solved with the features of
Das den Nadelgreifer antreibende elektrodynamische Stellglied basiert auf einem aus dem Lautsprecherbereich bekannten Tauchspulenprinzip. Eine bestrombare Tauchspule eines Lautsprechers wird dabei linear beweglich im Spalt eines Topfmagnets geführt. Der Topfmagnet stellt z.B. ein konstantes, radiales Permanentmagnetfeld zur Verfügung. Ein Bestromen der Tauchspule führt aufgrund der prinzipbedingten Lorenzkraft zu einer Relativbewegung zwischen der Tauchspule und dem Topfmagnet. Die Schubkraft dieses Stellglieds ist eine Funktion des Stromes. Die Richtung der Schubkraft wird durch die Spannungspolarität vorgegeben. Die Relativbewegung zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Teil des Stellgliedes wird benutzt, um die Nadeln des Nadelgreifers gegenüber dessen Gehäuse oder Gestell zu verschieben.The electrodynamic actuator driving the needle gripper is based on a plunger coil principle known from the speaker sector. An energizable immersion coil of a loudspeaker is guided linearly movable in the gap of a pot magnet. The pot magnet provides eg a constant, radial permanent magnetic field. An energizing of the plunger coil leads due to the inherent Lorenz force to a relative movement between the plunger coil and the pot magnet. The thrust of this actuator is a function of the current. The The direction of the thrust force is determined by the voltage polarity. The relative movement between the stationary and the movable part of the actuator is used to move the needles of the needle gripper with respect to the housing or frame.
Im Ausführungsbeispiel ist die Tauchspule ortsfest am Vorrichtungsgehäuse befestigt, während der Topfmagnet als bewegliches Teil auf die entsprechenden Nadeln oder Nadelschlitten wirkt. Selbstverständlich kann auch der Topfmagnet im Gehäuse ortsfest angeordnet sein, während die Tauchspule - wie beim Lautsprecher - die antreibende Relativbewegung ausführt.In the exemplary embodiment, the plunger coil is fixedly attached to the device housing, while the pot magnet acts as a movable part on the corresponding needles or needle carriage. Of course, the pot magnet can be arranged stationary in the housing, while the plunger - as in the speaker - performs the driving relative movement.
Das elektrodynamische Stellglied, das selbstverständlich auch ein konventioneller Hubmagnet sein kann, wird innerhalb des Gehäuses des Nadelgreifers sowohl zum Ausfahren als auch zum Einfahren einer oder mehrerer Nadeln bestromt.The electrodynamic actuator, which may of course also be a conventional solenoid, is energized within the housing of the needle gripper both for extending and for retracting one or more needles.
Im Ausführungsbeispiel wird ein ebenes Getriebe beschrieben, das zwei Nadelschlitten bewegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das ebene Getriebe in ein räumliches zu wandeln und damit dann drei oder mehr Nadelschlitten zu bewegen. Es ist auch denkbar, pro Nadelgreifer nur eine Nadel oder eine Nadelgruppe ein- und ausfahrbar unterzubringen. In diesem Fall werden zum Aufnehmen von Gewebe zwei oder mehr Nadelgreifer eingesetzt, deren Nadeln in unterschiedliche Richtungen, vorwiegend mit entgegengesetzt gerichteten Verfahrwegkomponenten, ausfahrbar sind. Diese Nadelgreifer werden dann synchron betätigt.In the embodiment, a planar gear is described, which moves two needle carriage. Of course, it is also possible to convert the planar gear in a spatial and thus to move three or more needle carriage. It is also conceivable to accommodate only one needle or one needle group per needle gripper and extendable. In this case, two or more needle grippers are used for receiving tissue, the needles in different directions, mainly with oppositely directed Wegfahrwegkomponenten, extendable. These needle grippers are then operated synchronously.
Das beschriebene Doppelschiebergetriebe kann zumindest zur Führung der Nadelschlitten mit Kulissenführungen ausgestattet sein, deren jeweilige Mittelpunktsbahn nahezu beliebig gekrümmt ist. Auch kann bei der Verwendung von zwei oder mehr Nadelschlitten jeder oder einige Nadelschlitten unterschiedlich gekrümmte Mittelpunktsbahnen aufweisen, um die Ausfahrrichtung und die Austrittsgeschwindigkeit der Nadeln gezielt zu verändern. Hierbei variiert der zwischen zwei einander entgegengerichtet arbeitenden Nadeln eingeschlossene Winkel zwischen 60 bis 150 Winkelgraden.The double-slide transmission described can be equipped, at least for guiding the needle carriage with slide guides whose respective center point track is curved almost arbitrarily. Also, with the use of two or more needle carriages, each or some of the needle carriages may have differently curved midpoint paths have to change the extension direction and the exit speed of the needles targeted. Here, the included between two oppositely operating needles angle between 60 to 150 degrees varies.
Anstelle des Doppelschiebergetriebes kann zur Kopplung des jeweiligen Nadelschlittens an das bewegliche Teil des Stellglieds u.a. auch ein Schiebekeilgetriebe, eine Hebelgetriebe und ein Kurven- oder Kurbelgetriebe verwendet werden. Auch können verschiedene Getriebetypen hintereinander angeordnet werden.Instead of the double slip operation can u.a. For coupling the respective needle carriage to the movable part of the actuator u.a. also a sliding wedge gear, a lever mechanism and a cam or crank gear can be used. Also, different types of gears can be arranged one behind the other.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.
- Figur 1:
- perspektivisch dargestellter Nadelgreifer mit ausgefahrenen Nadeln;
- Figur 2:
- wie
, jedoch von anderer Seite und verkleinert dargestellt;Figur 1 - Figur 3:
- Teillängsschnitt zu
, jedoch mit eingefahrenen Nadeln;Figur 1 - Figur 4:
- Teilseitenansicht bei offenem Gehäuse und bei eingefahrenen Nadeln;
- Figur 5:
- Teillängsschnitt zu
, jedoch mit ausgefahrenen Nadeln;Figur 1 - Figur 6:
- Teilseitenansicht bei offenem Gehäuse und bei ausgefahrenen Nadeln;
- Figur 7:
- perspektivisch dargestellter Nadelgreifer mit im unteren Bereich teilgeschnittenem Gehäuse; die Glocke ist weggelassen;
- Figur 8:
- perspektivisch dargestellter Nadelgreifer ohne Gehäuse, wobei die Nadeln eingefahren sind;
- Figur 9:
- Längsschnitt zu
, jedoch mit eingefahrenen Nadeln;Figur 1 - Figur 10:
- Diagramm.
- FIG. 1:
- perspective needle gripper with extended needles;
- FIG. 2:
- as
FIG. 1 , but shown from the other side and downsized; - FIG. 3:
- Partial longitudinal cut too
FIG. 1 but with retracted needles; - FIG. 4:
- Partial side view with the housing open and with retracted needles;
- FIG. 5:
- Partial longitudinal cut too
FIG. 1 but with extended needles; - FIG. 6:
- Partial view with the housing open and with the needles extended;
- FIG. 7:
- perspective shown needle gripper with partially cut in the lower part housing; the bell is omitted;
- FIG. 8:
- perspective needle gripper without housing, the needles are retracted;
- FIG. 9:
- Longitudinal section too
FIG. 1 but with retracted needles; - FIG. 10:
- Diagram.
Die
Nach
Das Stellgliedgehäuse (10) ist ein nahezu quaderförmiger Körper, dessen plane Unterseite (11) als Montagefuge gegenüber dem Getriebegehäuse (40) dient. In seiner Unterseite (11) und in seiner rechten Wandung (13) sind u.a. größere Ausnehmungen (15; 32, 33) angeordnet, vgl.
Der mittlere Bereich (18) ist mit der rechten Wandung (13) über ein 7,1 mm langes und 2,7 mm breites in Längsrichtung (5) orientiertes Langloch (21) verbunden, vgl.
Der untere Bereich (19) der Stufenbohrung (15) ist mit den Außenwandungen über zwei einander gegenüberliegende Langlöcher (25) und eine Querbohrung (23) verbunden. Letztere befindet sich in der Wandung (13) zwischen dem Langloch (21) und der Unterseite (11). Die einander gegenüberliegenden Langlöcher (25) sind z.B. 4 mm breit und 14 mm lang. Sie dienen der variablen Verstellbarkeit des Verstellschlittens (95).The lower portion (19) of the stepped bore (15) is connected to the outer walls via two opposing slots (25) and a transverse bore (23). The latter is located in the wall (13) between the slot (21) and the bottom (11). The opposite slots (25) are e.g. 4 mm wide and 14 mm long. They serve the variable adjustability of the adjustment slide (95).
In der Unterseite (11) befindet sich eine langlochartige Führungsnut (26), die sich radial von der Bohrung (15) aus in Richtung der linken Wandung (14) erstreckt. Die Führungsnut (26), in der der Verdrehsicherungsstift (103) des Verstellschlittens (95) geführt wird, ist 3,2 mm breit und 12,5 mm tief. In Radialrichtung ragt sie um ca. 4,1 mm über den Durchmesser des unteren Bereiches (19) hinaus.In the bottom (11) there is a slot-like guide groove (26) which extends radially from the bore (15) in the direction of the left wall (14). The guide groove (26), in which the anti-rotation pin (103) of the Verstellschlittens (95) is guided, is 3.2 mm wide and 12.5 mm deep. In the radial direction protrudes about 4.1 mm beyond the diameter of the lower area (19).
Um die Ausnehmung (15) herum sind vier lange, um 90 Winkelgrade geteilte Senkbohrungen (27) angeordnet, die die Oberseite (12) mit der Unterseite (11) verbinden. Die Bohrungen (27) haben einen Durchmesser von 3,2 mm und weisen in der Oberseite (12) entsprechende Senkungen auf, vgl.
In der in
Die oberhalb und neben der Ausnehmung (15) gelegene Vertiefung, die von der rechten Wandung (13) aus in das Stellgliedgehäuse (10) eingearbeitet ist, besteht aus einer rechteckigen Ausnehmung (32) mit großem Querschnitt und geringer Tiefe, sowie einer daran anschließenden tiefen, ebenfalls rechteckigen Ausnehmung (33) mit kleinerem Querschnitt, vgl.
Die Ausnehmung (32) wird mittels eines Gehäusedeckels (34) nahezu gasdicht verschlossen, vgl.
Die Stufenbohrung (15) und die tiefe Ausnehmung (33) sind über drei nebeneinander liegende Bohrungen miteinander verbunden. Die mittlere, kleinere und in
Das Getriebegehäuse (40) ist im Wesentlichen ein quaderförmiger Körper, in dem die Nadelschlitten (81, 82) geführt und die wesentlichen Teile des Getriebes (60) untergebracht sind. Es weist zwei große, sich durchdringende Ausnehmungen (42, 43) auf. Die Ausnehmung (42) ist von der Oberseite aus in das Getriebegehäuse (40) eingearbeitet. Sie ist ein rechteckiger, in Längsrichtung (5) orientierter Kanal mit den Abmessungen 20 mm x 14,5 mm. Die zweite Ausnehmung, die Seitenausnehmung (43), wird in das Getriebegehäuse (40) von der rechten Seitenwandung aus eingearbeitet. Sie ist dort durch einen zentrierten Getriebedeckel (50) verschlossen, vgl.
Die Seitenausnehmung (43) besteht aus einem zehneckigen Innenbereich (44) und einem fünfeckigen Außenbereich (47). Der Außenbereich (47), dessen Querschnitt größer ist als der des Innenbereichs (44), hat eine Tiefe von z.B. 4,5 mm. Er dient der Aufnahme des Getriebedeckels (50). Der Innenbereich (44) hat eine Tiefe von z.B. 18 mm. Zwischen dessen Boden (45) und der Rückseite (51) des Getriebedeckels (50) sind die Nadelschlitten (81, 82) geführt gelagert. Dazu liegen die jeweils äußeren Seitenflächen der Nadelschlitten (81, 82) am Boden (45) oder der Rückseite (51) großflächig an. Zugleich sind die Nadelschlitten (81, 82) im Boden (45) und in der Rückseite (51) des Getriebedeckels (50) eingearbeitete Kulissenführungen (46, 52) geführt. Die im Getriebegehäuse (40) einander bezüglich der Mittelpunktsbahn punktsymmetrisch gegenüberliegenden Kulissenführungen (46, 52) haben z.B. eine Tiefe von 3,5 mm, eine Breite von 4 mm und eine Länge von 22,8 mm. Die Mittelpunktsbahn besteht aus einem geraden Abschnitt (53) und einem gekrümmten Abschnitt (54). Der gerade, 16,7 mm lange Abschnitt (53) der Mittelpunktsbahn schließt nach dem Ausführungsbeispiel der
In der Getriebegehäuseunterseite (48) sind beispielsweise vier Langlöcher (49) angeordnet, durch die die Nadeln (2) ausgefahren werden. Die paarweise positionierten Langlöcher (49) haben z.B. eine Länge von 19,9 mm bei einer Breite von 1,5 mm. Die Langlöcher eines Paares haben einen Abstand von z.B. 3,5 mm, während die sich nächstgelegenen Langlöcher (49) beider Paare einen Abstand von 2,5 mm aufweisen. Alle Langlöcher (49) münden in den Innenbereich (44). Im Getriebegehäuse (40) sind die vom Stellglied (110) direkt angetriebenen Getriebeteile (75, 76; 81, 82) mittig positioniert. Die Wandstärke des Getriebegehäuses (40) beträgt im Bereich dieser Langlöcher (49) z.B. 1,5 mm.In the gear housing lower side (48), for example, four slots (49) are arranged through which the needles (2) are extended. The pairs of slots (49) have for example a length of 19.9 mm with a width of 1.5 mm. The long holes of a pair have a distance of eg 3.5 mm, while the nearest slots (49) of both pairs a distance of 2.5 mm. All elongated holes (49) open into the inner region (44). The transmission parts (75, 76, 81, 82) which are directly driven by the actuator (110) are positioned centrally in the transmission housing (40). The wall thickness of the gear housing (40) is in the range of these slots (49), for example, 1.5 mm.
Das Getriebegehäuse (40) verjüngt sich im oberen Bereich zum Stellgliedgehäuse (10) quer zur Führungslängsrichtung (5) und quer zu seiner Tiefe um z.B. 4 mm. Die Verjüngung wird durch eine 45°-Schräge (41) realisiert.The transmission housing (40) tapers in the upper region to the actuator housing (10) transversely to the longitudinal direction (5) and transverse to its depth by e.g. 4 mm. The taper is realized by a 45 ° bevel (41).
Das im Stellgliedgehäuse (10) eingebaute Stellglied (110) besteht aus einem ortsfesten und einem linear beweglichen Teil, vgl.
Das bewegliche Teil des Stellglieds (110) ist der Topfmagnet (111, 112, 113). Er ist ein aus einem außen gasnitrierten Einsatzstahl gefertigter Topf bzw. Glocke (111), in der ein zylindrischer Magnetkern (112), z.B. ein Neodym-Magnet, eingelassen ist. Der Magnetkern (112) kann auch die Form eines zylindrischen Rohres aufweisen. Am unteren Ende des Magnetkerns (112) ist eine aus dem Werkstoff X90CrMoV18 gefertigte Jochplatte (113) angeordnet. Hierbei schließt die Oberseite der Jochplatte (113), die auch eine zentrale Bohrung aufweisen kann, zumindest annähernd mit der oberen Kante der Glocke (111) ab. Hier liegt die obere Planfläche der Jochplatte (113) z.B. 1,25 mm unterhalb des oberen Randes der Glocke (111). In der Oberseite der Jochplatte (113) ist ggf. eine Hinterschneidung eingearbeitet, die einen als Anschlagpuffer dienenden O-Ring trägt.The movable part of the actuator (110) is the pot magnet (111, 112, 113). It is a pot or bell (111) manufactured from a gas-nitrided case-hardened steel, in which a cylindrical magnetic core (112), for example a neodymium magnet, is embedded. The magnetic core (112) may also have the shape of a cylindrical tube. At the lower end of the magnetic core (112), a yoke plate (113) made of the material X90CrMoV18 is arranged. In this case, the upper side of the yoke plate (113), which may also have a central bore, terminates at least approximately with the upper edge of the bell (111). Here is the upper plane of the yoke plate (113), for example, 1.25 mm below the upper edge of the bell (111). In the If necessary, an undercut, which carries an O-ring serving as a stop buffer, is incorporated on the upper side of the yoke plate (113).
Der Magnetkern (112) und die Jochplatte (113) haben zumindest annähernd den gleichen Außendurchmesser. Beide Teile (112, 113) sind untereinander und gegenüber der Glocke (111) z.B. verklebt und/oder verschraubt.The magnetic core (112) and the yoke plate (113) have at least approximately the same outer diameter. Both parts (112, 113) are interconnected and opposite the bell (111) e.g. glued and / or screwed.
Zwischen dem Verbund aus Magnetkern (112) und Jochplatte (113) und der radialen Innenkontur der Glocke (111) befindet sich ein Ringspalt (118), in den die Spule (114) - zumindest bei eingefahrenen Nadeln (2), vgl.
Die Glocke (111) hat großteils eine zylindrische Außenwandung, die mit geringem Führungsspiel, es beträgt z.B. ca. 0,02 mm, gleitgelagert an der Wandung des mittleren Bereichs (18) der Ausnehmung (15) anliegt.The bell (111) has largely a cylindrical outer wall, with a small guide play, it is e.g. 0.02 mm, slidably mounted on the wall of the central region (18) of the recess (15).
Um einen Druckausgleich zwischen der Ober- und der Unterseite der Glocke (111) - beim schnellen Ein- und Ausfahren des Getriebeschlittens (61) - zu ermöglichen, befinden sich zwischen dem Spalt (118) und der unteren Glockenstirnfläche vier Längsbohrungen (119) mit je einem Durchmesser von z.B. 1,9 mm.In order to allow a pressure equalization between the top and the bottom of the bell (111) - during rapid retraction and extension of the gear carriage (61) - are located between the gap (118) and the lower bell end face four longitudinal bores (119) with each a diameter of eg 1.9 mm.
Mittig weist die untere Stirnseite der Glocke (111) eine Einsenkung (135) auf, in die eine Stützhülse (66) hineinragt. Die Stützhülse (66), ihr Außendurchmesser beträgt 6 mm, verbindet den Topfmagnet bzw. die Glocke (111) mit dem Getriebeschlitten (61) über eine lange Schraube (72). Die Schraube (72) sitzt in einer zentralen Gewindebohrung (62) des Getriebeschlittens (61). Auch Letzterer hat eine Einsenkung (64) zur zentrierten Aufnahme der Stützhülse (66), vgl.
Der Getriebeschlitten (61) ist im Wesentlichen ein quaderförmiger Querbalken, der beidseits der Gewindebohrung (62) je eine Querbohrung (63) aufweist, in der ein Schwenkbolzen (67, 68) eingepresst ist. Die Mittellinie des einzelnen Schwenkbolzens (67, 68) ist von der Mittellinie der Glocke (111) z.B. 5,5 mm entfernt. Nach
Ggf. werden statt der einzelnen Einsenkungen (65) für die Montage der Permanentmagneten (69) jeweils eine Stufenbohrung (73) verwendet, vgl.
Auf den freien Enden der einzelnen Schwenkbolzen (67, 68) sind jeweils einzelne Koppelstangen (75, 76) eingehängt. Die stabförmigen, im mittleren Bereich taillierten Koppelstangen (75, 76) tragen an ihren Enden jeweils eine Querbohrung (77, 78) als Gelenkteil. Die parallelen Querbohrungen (77, 78) einer Koppelstange (75, 76) haben einen Abstand von z.B. 15,3 mm. Die Querbohrungen (77, 78) haben beispielsweise einen Durchmesser von 4 mm.On the free ends of each pivot pin (67, 68) each coupling rods (75, 76) are mounted. The rod-shaped, in the central region waisted coupling rods (75, 76) carry at their ends in each case a transverse bore (77, 78) as a hinge part. The parallel transverse bores (77, 78) of a coupling rod (75, 76) are at a distance of e.g. 15.3 mm. The transverse bores (77, 78), for example, have a diameter of 4 mm.
Nach
Im Bereich zwischen den Lagerbolzen (87, 88) ist jeweils ein Schwenkbolzen (86) zur gelenkigen Lagerung der jeweiligen Koppelstange (75, 76) am Nadelschlitten (81, 82) angeordnet. Dazu ist in der Unterseite des Nadelschlittens (81, 82) mittig eine quer vom Schwenkbolzen (86) durchdrungene Lagernut (84) eingearbeitet, vgl.
Die Nadelschlitten (81, 82) weisen auf ihren Seitenflächen um z.B. 0,2 mm erhabene Gleitflächen (83) auf, mit denen sie sich gegenseitig und gegenüber den seitlichen Innenwandungen (45, 51) des Innenbereiches (44) kontaktieren. Die Gleitflächen (83) erstrecken sich um die, die Lagerbolzen (87, 88) aufnehmenden Bohrungen und zwischen diesen als ein z.B. 8 mm breiter Streifen.The needle carriages (81, 82) have on their side surfaces around e.g. 0.2 mm raised sliding surfaces (83), with which they contact each other and against the inner side walls (45, 51) of the inner region (44). The sliding surfaces (83) extend around the bores receiving the bearing pins (87, 88) and between them as a e.g. 8 mm wide strip.
Das beschriebene Getriebe stellt kinematisch ein schiefwinkliges Doppelschiebergetriebe dar. Hier bewegt sich pro Nadelschlitten (81, 82) eine Koppelstange (75, 76) gleichzeitig entlang zweier Führungen. Die erste Führung ist der mittlere Bereich (18) der Ausnehmung (15) im Stellgliedgehäuse (10). Das getriebeschlittenseitige Lager der Koppelstange (75, 76) ist über die Glocke (111) parallel zur Längsrichtung (5) geradgeführt. Das jeweils andere Lager der Koppelstange (75, 76) stützt sich am Nadelschlitten (81, 82) ab, der wiederum in der Kulissenführung (46, 52) des Getriebegehäuses (40) geführt ist. Beide Führungen (18; 46, 52) schließen z.B. einen Winkel von ϕ = 120° ein. Dadurch ergibt sich bei einer konstanten Hubänderung Δx der Glocke (111) zwangsläufig eine nichtkonstante Verfahrwegänderung Δw des jeweiligen Nadelschlittens (81, 82).The described gearbox kinematically represents a skewed double sliding gear. Here moves per needle carriage (81, 82) a coupling rod (75, 76) simultaneously along two guides. The first guide is the central region (18) of the recess (15) in the actuator housing (10). The transmission slide side bearing of the coupling rod (75, 76) is straight over the bell (111) parallel to the longitudinal direction (5). The respective other bearing of the coupling rod (75, 76) is supported on the needle carriage (81, 82), which in turn in the slotted guide (46, 52) of the gear housing (40) is guided. Both guides (18, 46, 52) include, for example, an angle of φ = 120 °. This results in a constant stroke change .DELTA.x the bell (111) inevitably results in a non-constant Verfahrwegänderung .DELTA.w of the respective needle carriage (81, 82).
Der Verfahrweg "w" des jeweiligen Nadelschlittens (81, 82) folgt im geraden Abschnitt (53) der Mittelpunktsbahn der Kulissenführung (46, 52) der Funktion
wobei "L" der Abstand der Gelenke der jeweiligen Koppelstange (75, 76) ist und "ϕ" der von der Stellgliedführung (18) und der Nadelschlittenführung (46, 52) eingeschlossene Winkel ist.The travel path "w" of the respective needle carriage (81, 82) follows in the straight section (53) of the center-point path of the link guide (46, 52) of the function
where "L" is the distance of the joints of the respective coupling rod (75, 76) and "φ" is the angle included by the actuator guide (18) and the needle carriage guide (46, 52).
Diese Funktion sorgt dafür, dass mit zunehmendem Hub des Getriebeschlittens (61) die Verfahrwegänderung des jeweiligen Nadelschlittens (81, 82) abnimmt. In
Diese Verhältnisse werden zusätzlich verstärkt durch den hinteren Auslauf der Kulissenführung (46, 52). Nach
Wird nun beim Bestromen der Wicklung (116) der Topfmagnet (111, 112, 113) beschleunigt, gleitet der vordere Lagerbolzen (87) in der Kulissenführung (46, 52) mit einer Winkelabweichung von 60° gegenüber der Vertikalen nach rechts. Der hintere Lagerbolzen (88) befindet sich jedoch im gekrümmten Abschnitt (54) der Mittelpunktsbahn, so dass sich dort nach
In der Folge startet der hintere Lagerbolzen (88) nur mit einer geringen Richtungsabweichung gegenüber der Bewegungsrichtung des Topfmagneten bzw. des Getriebeschlittens (61). Somit startet er mit einer kleinen Gleitreibungszahl in der Kulissenführung (46, 52). Das erleichtert dem Stellglied (110) - bei einer erzwungenen Schwenkbewegung des einzelnen Nadelschlittens (81, 82) - in der Startphase das Beschleunigen. Erst nach einigen Millimetern Hub befinden sich beide Lagerbolzen (87, 88) eines Nadelschlittens (81, 82) im geraden Abschnitt (53) der Mittelpunktsbahn. Ab diesem Zeitpunkt wird jeder Nadelschlitten (81, 82) - ohne jede Schwenkbewegung - nur noch parallel verschoben.As a result, the rear bearing pin (88) starts only with a small deviation in direction with respect to the direction of movement of the pot magnet or the gear carriage (61). Thus, it starts with a small coefficient of sliding friction in the slotted guide (46, 52). This facilitates the actuator (110) - in a forced pivotal movement of the individual needle carriage (81, 82) - in the starting phase, the acceleration. Only after a few millimeters stroke are both bearing pins (87, 88) of a needle carriage (81, 82) in the straight section (53) of the midpoint track. From At this time, each needle carriage (81, 82) - without any pivotal movement - only moved in parallel.
Jeder Nadelschlitten (81, 82) trägt an seiner rechteckigen Vorderseite einen mit ihm z.B. verschraubten Nadelhalter (1). Der einzelne Nadelhalter (1) trägt im Ausführungsbeispiel zehn Nadeln (2), die in zwei Reihen angeordnet sind. Die einzelnen Nadeln haben bei einer Länge von 13 mm einen Durchmesser von 0,68 mm und einen Spitzenwinkel von 9 Winkelgraden. Die in den Nadelhalter (1) eingestauchten Nadeln (2) stehen 8 mm über die vordere Fläche des Nadelhalters (1) über. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Nadeln (2) direkt in den jeweiligen Nadelschlitten (81, 82) einzubauen oder sogar dort anzuformen.Each needle carriage (81, 82) carries on its rectangular front one with it e.g. screwed needle holder (1). The single needle holder (1) carries in the embodiment ten needles (2), which are arranged in two rows. The individual needles have a diameter of 0.68 mm and a point angle of 9 degrees with a length of 13 mm. The needles (2) inserted into the needle holder (1) project 8 mm beyond the front surface of the needle holder (1). Of course, it is also possible to install the needles (2) directly in the respective needle carriage (81, 82) or even to mold there.
Im Bereich zwischen der Glocke (111) des Stellgliedes (110) und dem Getriebeschlitten (61) ist der als Ausfahranschlag dienende Verstellschlitten (95) in einem Schwenkring (91) mittels eines Feingewindes (92), z.B. M17 x 1, gelagert. Mittels des Verstellschlittens (95) kann der Ausfahrhub des Stellglieds (110) z.B. im Bereich von 0 - 4 mm stufenlos mechanisch verstellt werden.In the area between the bell (111) of the actuator (110) and the gear carriage (61), the displacement slide (95) serving as an extension stop is mounted in a pivoting ring (91) by means of a fine thread (92), e.g. M17 x 1, stored. By means of the adjustment slide (95), the extension stroke of the actuator (110) can be adjusted e.g. in the range of 0 - 4 mm steplessly mechanically adjusted.
Der Schwenkring (91) sitzt mit seiner radialen Außenfläche mit geringem Spiel im unteren Bereich (19) der Ausnehmung (15). Er liegt auf dem zwischen dem unteren (19) und dem mittleren Bereich (18) gelegenen Bund auf. Über die Unterseite (11) des Stellgliedgehäuses (10) steht er ca. 2 mm über, wobei er in diesem Bereich einen kleineren Durchmesser hat, um die Zierplatte (55) als axialen, lagernden Anschlag nutzen zu können. Der Schwenkring (91) weist in seiner radialen Außenfläche z.B. acht äquidistant geteilte Radialbohrungen (93) auf. Die Radialbohrungen (93) haben bei einer Tiefe von 3 mm einen Durchmesser von 2 mm. Sie liegen bei montiertem Nadelgreifer genau in der Höhe der gehäuseseitigen Langlöcher (25).The pivot ring (91) sits with its radial outer surface with little play in the lower region (19) of the recess (15). He lies on the between the lower (19) and the central region (18) located waistband. About the bottom (11) of the actuator housing (10) he stands about 2 mm, where he has a smaller diameter in this area to use the trim plate (55) as an axial, overlapping stop can. The swivel ring (91) has in its radial outer surface, for example, eight equidistantly split radial bores (93). The radial bores (93) have a diameter at a depth of 3 mm of 2 mm. When the needle gripper is mounted, they lie exactly at the level of the housing-side slots (25).
Quer zum Schwenkring (91) ist in der Wandung (13) eine Stufenbohrung (23) angeordnet, vgl.
Der Verstellschlitten (95) ist ein tailliertes Drehteil mit einer zentralen Bohrung (96), das aus drei Zonen (97, 101, 107) besteht. Die dem Stellglied (110) zugewandte Zone (97) ist die Anschlagzone. Sie hat eine Höhe von 3 mm und einen Durchmesser vom 18 mm. Sie weist zum Stellglied (110) mindestens vier Bohrungen auf, in denen jeweils abwechselnd ein Permanentmagnet (98) und ein das Anschlagen abdämpfenden Elastomerkörper z.B. eingeklebt ist, vgl.
Auf die Anschlagzone (97) folgt die Mittelzone (101), die bei einer Höhe von 5,5 mm einen Durchmesser von 15 mm aufweist. Im Bereich zwischen den Zonen (97) und (101), vgl.
Die dritte Zone (107) ist die Gewindezone, die in den Schwenkring (91) eingeschraubt ist. Sie hat eine Höhe von z.B. 3 mm bei einem in das Feingewinde (92) eingreifenden Außendurchmesser.The third zone (107) is the threaded zone, which is screwed into the pivot ring (91). It has a height of e.g. 3 mm with an outer diameter engaging in the fine thread (92).
Um den Ausfahrhub des Stellglieds (110) zu verändern, wird der Gewindestift (94), vgl.
Zum Ausfahren der Nadeln (2) wird das Stellglied (110) bestromt. Hierbei wird ein kurzer Gleichstromstoß auf die Wicklung (116) gegeben, womit der Magnetkern (112) schlagartig nach unten aus dem Spulenkörper (115) geschoben wird. Der Stromstoß dauert beispielsweise bei einer Spannung von 24 V und einem Strom von 5 A ca. 20 msec an. Der mit dem Magnetkern (112) gekoppelte Getriebeschlitten (61) fährt aus, vgl.
In seiner dortigen Endlage wird der Getriebeschlitten (61) über die beiden Permanentmagnete (98) gehalten. Der Aufprall der Glocke (111) am Verstellschlitten (95) wird z.B. durch zwischen den Haltemagneten (98) angeordnete Elastomerkörper gedämpft. Die Haltekraft dieser permanentmagnetischen Kupplung beträgt beim gezeigten Ausführungsbeispiel ca. 6 N. Sie wird je nach Nadelgreiferbaugröße, Verwendungszweck und Stellgliedauslegung z.B. zwischen 5 und 20 N festgelegt, wobei die reine Aus- und Einfahrkraft des Stellglieds (110) jeweils mindestens doppelt so groß ist.In its local end position of the gear carriage (61) via the two permanent magnets (98) is held. The impact of the bell (111) on the adjustment slide (95) is e.g. damped by between the holding magnet (98) arranged elastomeric body. The holding force of this permanent-magnetic coupling in the illustrated embodiment is about 6 N. It is depending on the Nadelgreiferbaugröße, intended use and actuator design, for. set between 5 and 20 N, wherein the pure extension and retraction force of the actuator (110) is at least twice as large.
Ggf. wird die Glocke (111) in einer oder beiden Endlagen durch einen an der Wicklung (116) angelegten Kriechstrom gehalten.Possibly. the bell (111) is held in one or both end positions by a leakage current applied to the winding (116).
Um die Nadeln (2) wieder einzuziehen, wird die Wicklung (116) umgepolt bestromt. Der Topfmagnet (111, 112, 113) wird zusammen mit dem Getriebeschlitten (61) aufwärts bewegt. In der eingefahrenen Position kommen die im Getriebeschlitten (61) sitzenden Permanentmagnete (69) in die Nähe des magnetischen oder magnetisierbaren Schwenkrings (91). Die an den Magneten (69) sitzenden O-Ringe (71) dämpfen den Aufprall. Auch hier gewährleistet die permanentmagnetische Kupplung ein sicheres Halten des Getriebeschlittens (61), selbst bei einer vibrationsbelasteten Überkopflage des Nadelgreifers.To retract the needles (2) again, the winding (116) is energized reversed polarity. The pot magnet (111, 112, 113) is moved upwards together with the gear carriage (61). In the retracted position, the permanent magnets (69) seated in the gear carriage (61) come close to the magnetic or magnetizable swivel ring (91). The seated on the magnet (69) O-rings (71) dampen the impact. Again, the permanent magnetic coupling ensures a secure holding the gear carriage (61), even with a vibration-loaded overhead position of the needle gripper.
Der Nadelgreifer verfügt zusätzlich über eine Positionsüberwachung des Getriebeschlittens (61). Dazu sitzt auf der Platine (128) ein Hallsensor (131). Dieser ist somit unterhalb des Stellglieds (110) im Stellgliedgehäuse (10) angeordnet. Der Hallsensor (131) liefert beispielsweise ein verstärktes und temperaturkompensiertes Gleichspannungssignal, das sich proportional zur magnetischen Flussdichte des sich axial zum Sensor bewegenden Magnetkerns (112) ändert. Die zu den Stellgliedendlagen passenden Gleichspannungssignale werden in einer Auswerteelektronik derart aufbereitet, dass für das Erreichen jeder Endlage eine separate Leuchtdiode bestromt wird. Der Sensor (131) kann auch Getriebeschlittenzwischenpositionen detektieren, um z.B. damit eine Stromstärkenänderung des Antriebs zu steuern.The needle gripper also has position monitoring of the gear carriage (61). For this purpose sits on the board (128) a Hall sensor (131). This is thus below the Actuator (110) in the actuator housing (10). The Hall sensor (131) provides, for example, an amplified and temperature-compensated DC signal that varies in proportion to the magnetic flux density of the magnetic core (112) moving axially of the sensor. The matching to the Stellgliedendlagen DC signals are processed in an evaluation such that for the achievement of each end position, a separate LED is energized. The sensor (131) may also detect intermediate gear carriage positions, for example, to control a change in current of the drive.
Die gehäuseseitigen LED's können somit zumindest die Getriebeschlittenpositionen "ausgefahren" und "eingefahren" visuell anzeigen. Selbstverständlich können diese Signale auch über den Gerätestecker (127) an eine externe Vorrichtungssteuerung weitergegeben werden.The housing-side LEDs can thus visually display at least the transmission carriage positions "extended" and "retracted". Of course, these signals can also be passed through the device connector (127) to an external device control.
- 11
- Nadelhalterneedle holder
- 22
- Nadelnneedles
- 33
- Längsrichtung der Nadeln, MittellinieLongitudinal direction of the needles, centerline
- 44
- Schraubenscrew
- 55
- Führungslängsrichtung, Mittelinie des Stellglieds LängsrichtungGuide longitudinal direction, center line of actuator longitudinal direction
- 99
- Ausfahrrichtung der Nadelschlitten (81, 82)Extension direction of the needle carriages (81, 82)
- 1010
- Stellgliedgehäuse, GehäuseteileActuator housing, housing parts
- 1111
- Unterseitebottom
- 1212
- Oberseitetop
- 1313
- Wandung, rechtsWall, right
- 1414
- Wandung, linksWall, left
- 1515
- Stufenbohrung; AusnehmungStepped bore; recess
- 1616
- Bereich, obenArea, above
- 1717
- Gewindebohrungthreaded hole
- 1818
- Bereich, Mitte, Führung, GeradführungArea, center, guidance, straight line
- 1919
- Bereich, untenArea, below
- 2121
- Langloch für MarkierstiftSlot for marking pen
- 2222
- Skalascale
- 2323
- Stufenbohrung für Gewindestift, QuerbohrungStepped bore for threaded pin, cross hole
- 2525
- Langlöcher, seitlichLong holes, sideways
- 2626
- Führungsnutguide
- 2727
- Senkbohrungen für GehäusemontageCountersunk holes for housing mounting
- 2828
- Schraubenscrew
- 2929
- Passstiftedowels
- 3131
- Senkbohrungen für NadergreiferbefestigungCountersunk holes for Nadergreiferbefestigung
- 3232
- Ausnehmung, großer QuerschnittRecess, large cross-section
- 3333
- Ausnehmung, kleiner QuerschnittRecess, small cross section
- 3434
- Gehäusedeckelhousing cover
- 3636
- Bohrungen für LED'sHoles for LEDs
- 3737
- DistanzhülseStand Off
- 3838
- Spezialverschraubungspecial screw
- 4040
- Getriebegehäuse; GehäuseteileTransmission housing; housing parts
- 4141
- 45°-Schräge45 ° bevel
- 4242
- Ausnehmung, rechteckigRecess, rectangular
- 4343
- Seitenausnehmung,side recess,
- 4444
- Innenbereich, zehneckigInterior, decagonal
- 4545
- Bodenground
- 4646
- Kulissenführung, NadelschlittenführungSlotted guide, needle slide guide
- 4747
- Außenbereich, fünfeckigOutdoor area, pentagonal
- 4848
- GetriebegehäuseunterseiteTransmission housing bottom
- 4949
- Langlöcherslots
- 5050
- Getriebedeckel, seitlich; GehäuseteileGearbox cover, side; housing parts
- 5151
- Rückseiteback
- 5252
- Kulissenführung, NadelschlittenführungSlotted guide, needle slide guide
- 5353
- gerader Abschnitt der Mittelpunktsbahnstraight section of the midpoint track
- 5454
- gekrümmter Abschnitt der Mittelpunktsbahncurved section of the midpoint track
- 5555
- Zierplattedecorative panel
- 6060
- Getriebe, DoppelschiebergetriebeTransmission, double-slide transmission
- 6161
- Getriebeschlittengear slide
- 6262
- Gewindebohrungthreaded hole
- 6363
- Querbohrungcross hole
- 6464
- Einsenkung, zentralDepression, central
- 6565
- Einsenkungen, außen für HaltemagneteDepressions, outside for holding magnets
- 6666
- Stützhülsesupport sleeve
- 67, 6867, 68
- Schwenkbolzen, vorn, hintenSwing pin, front, rear
- 6969
- Permanentmagnete, HaltemagnetePermanent magnets, holding magnets
- 7171
- O-Ringe, AnschlagringeO-rings, stop rings
- 7272
- Schraubescrew
- 7373
- Bohrungendrilling
- 75, 7675, 76
- Koppelstangencoupling rods
- 77, 7877, 78
- Querbohrungencross holes
- 81, 8281, 82
- Nadelschlittenneedle carriage
- 8383
- Gleitflächen, erhabenSliding surfaces, sublime
- 8484
- Lagernutbearing groove
- 8585
- Lagerbohrungbearing bore
- 8686
- Schwenkbolzenpivot pin
- 87, 8887, 88
- Lagerbolzenbearing bolt
- 8989
- LagerbolzenbohrungenBearing bolt holes
- 9090
- Verstellgetriebevariator
- 9191
- Schwenkringswivel
- 9292
- Feingewindefine thread
- 9393
- Radialbohrungenradial bores
- 9494
- GewindestiftSet screw
- 9595
- VerstellschlittenAdjustable slide
- 9696
- Bohrung, zentralBore, central
- 9797
- Anschlagzonestop zone
- 9898
- Permanentmagnet, HaltemagnetPermanent magnet, holding magnet
- 101101
- MittelzoneCentral zone
- 102102
- Querbohrung, gestuftCross hole, stepped
- 103103
- Führungsstiftguide pin
- 104104
- Markierstiftmarker
- 105105
- GewindestiftSet screw
- 107107
- Gewindezonethreaded zone
- 108108
- Stufenbohrung mit GewindeStepped bore with thread
- 110110
- Stellgliedactuator
- 111111
- Glocke, Topf; Teil des TopfmagnetsBell, pot; Part of the pot magnet
- 112112
- Magnetkern, Permanentmagnet; Teil des TopfmagnetsMagnetic core, permanent magnet; Part of the pot magnet
- 113113
- Jochplatte; Teil des Topfmagnetsyoke plate; Part of the pot magnet
- 114114
- Spule, TauchspuleCoil, plunger coil
- 115115
- Spulenkörper, ortsfest; SpuleBobbin, stationary; Kitchen sink
- 116116
- Wicklung, SpuleWinding, coil
- 117117
- Schraubescrew
- 118118
- Ringspaltannular gap
- 119119
- Längsbohrungen für DruckausgleichLongitudinal bores for pressure compensation
- 120120
- Ansteuerungcontrol
- 121121
- Platine, horizontalCircuit board, horizontal
- 122122
- Aufsatzplatine, vertikalAttachment board, vertical
- 123123
- Steckkontakteplug contacts
- 124124
- Kondensatorcapacitor
- 125125
- Platine, vertikalCircuit board, vertical
- 126126
- Leuchtdioden, LED'sLEDs, LEDs
- 127127
- Gerätesteckerconnectors
- 128128
- AufsatzplatineAdd-on board
- 129129
- IsolierhülsenBushings
- 131131
- HallsensorHall sensor
- 132132
- Filmplatine, flexibelFilm board, flexible
- 133133
- KunststoffformteilePlastic moldings
- 135135
- Einsenkung, zentral in (111)Depression, central in (111)
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
folgt, wobei "L" der Abstand der Gelenke der jeweiligen Koppelstange (75, 76) ist und "ϕ" der von der Führung (18) des Stellglieds (110) und der Nadelschlittenführung (46, 52) eingeschlossene Winkel ist.Needle gripper according to at least one of the preceding claims, characterized in that the travel path "w" of the respective needle carriage in the section (53) of the function
is followed, where "L" is the distance of the joints of the respective coupling rod (75, 76) and "φ" is the angle enclosed by the guide (18) of the actuator (110) and the needle carriage guide (46, 52).
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