專利名稱:用于連接線性馬達轉(zhuǎn)子與線性導(dǎo)向機構(gòu)的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于連接線性馬達轉(zhuǎn)子與線性導(dǎo)向機構(gòu)的裝置，尤其是在一種用于給基板組裝元器件的裝配裝置中。
這樣一種裝置例如在DE-19842384中已經(jīng)公開。該裝置包括一個移動小車，在該移動小車上直接固定兩個導(dǎo)向小車，該導(dǎo)向小車支承在對應(yīng)的設(shè)于一個固定的導(dǎo)向外殼上的導(dǎo)向軌道上；還包括一個線性馬達轉(zhuǎn)子，它在導(dǎo)向小車之間直接固定在移動小車上。在導(dǎo)向外殼里設(shè)有一個線性馬達定子，它與線性馬達轉(zhuǎn)子相對置。
由于在線性馬達的轉(zhuǎn)子和定子之間磁性吸引力大、以及在線性馬達工作時發(fā)熱也大，因此可能造成線性馬達轉(zhuǎn)子和移動小車的伸長與彎曲。因而有大的力和力矩作用在線性導(dǎo)向機構(gòu)的軸承上，這可能導(dǎo)致導(dǎo)向小車、軌道和導(dǎo)向外殼的提前磨損。除此之外導(dǎo)向軌道必須滿足對平行度的嚴格要求，因為當軌道不是精確地平行的話，就會在線性導(dǎo)向機構(gòu)中產(chǎn)生大的應(yīng)力。因為這種線性馬達的連接也應(yīng)用在裝配技術(shù)中，在那里對于定位精度提出很高的要求，因此線性導(dǎo)向機構(gòu)的變形是很不受人歡迎的。雖然為了避免這種變形可以使支承板、導(dǎo)軌底和導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計得更厚、更重，但這樣會加大安裝空間和所要移動的質(zhì)量，伴隨著對于自動裝配設(shè)備來說有相應(yīng)的缺點。
因此本發(fā)明的任務(wù)是提出一種用于連接線性馬達轉(zhuǎn)子與線性導(dǎo)向機構(gòu)的裝置，它可以提高裝配精度，并提高線性導(dǎo)向機構(gòu)的軸承的壽命。
此任務(wù)通過具有權(quán)利要求
1的特征的裝置來解決。
按照本發(fā)明，可移動的安裝部件在一側(cè)通過第一種類型的平衡構(gòu)件旋轉(zhuǎn)鉸接地并橫向于運動方向有彈性的地(或者可移動地)支承在導(dǎo)向構(gòu)件上，而在另一側(cè)則通過第二種類型的平衡構(gòu)件旋轉(zhuǎn)鉸接并側(cè)向固定地支承在導(dǎo)向構(gòu)件上。第一種類型的平衡構(gòu)件因此既承受側(cè)向力又承受力矩(尤其是振動力矩，但也可能是搗實力矩和偏擺力矩)，第二種類型的平衡構(gòu)件只承受力矩。因此就使由于安裝部件的熱伸長或者熱彎曲以及由于線性馬達構(gòu)件之間高的磁性力所引起的、作用在線性導(dǎo)向機構(gòu)的軸承上的側(cè)向力、應(yīng)力和力矩大大的減小。因為安裝部件只在一側(cè)橫向于運動方向彈性地進行支承，而在另一側(cè)側(cè)面固定地支承住，因而阻礙了裝配部件由于在加速和制動時的慣性力而橫向于運動方向引起起振。安裝部件在一個垂直于運動平面的方向上的起振被大的磁性力所阻礙，該運動平面由線性導(dǎo)向機構(gòu)的軌道來確定，而該磁性力則作用于線性馬達的轉(zhuǎn)子和定子之間。
對于作用在線性導(dǎo)向機構(gòu)的力和力矩進行減小，這防止了線性導(dǎo)向機構(gòu)或者導(dǎo)向構(gòu)件的提前磨損，并因此防止了裝配精度的逐漸惡化。另外支承板和導(dǎo)向構(gòu)件可以設(shè)計得更輕，這對于高動態(tài)的應(yīng)用來說有優(yōu)越性。此外對于線性導(dǎo)向機構(gòu)的軌道來說可以接受較大的加工公差，因為即使是由于略有彎曲的、并不理想地平行的軌道所引起的側(cè)向力也由平衡構(gòu)件來承受。
本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計方案見從屬權(quán)利要求
。
在本發(fā)明的按照權(quán)利要求
2的設(shè)計方案中，旋轉(zhuǎn)鉸接的支承設(shè)計成有彈性的，因此使安裝部件更加穩(wěn)定地固定在其位置上。通過適合地確定平衡構(gòu)件的尺寸，可以使彈簧硬度適應(yīng)于要求和所作用的力。
按照權(quán)利要求
3所述的本發(fā)明的另一種設(shè)計方案這樣來布置平衡構(gòu)件，使這些配屬于平衡構(gòu)件的導(dǎo)向構(gòu)件能夠與線性導(dǎo)向機構(gòu)的兩個平行軌道作用嵌合，這樣使所述裝置可以沿著兩個軌道移動。
在按照權(quán)利要求
4的設(shè)計方案中總共設(shè)有四個平衡構(gòu)件，其中分別有一對平衡構(gòu)件是相同類型的，也就是說具有相同的結(jié)構(gòu)型式和軸承特性，而且每個平衡構(gòu)件分別配設(shè)一個導(dǎo)向構(gòu)件。準確地說，支承板通過第一種類型的一對平衡構(gòu)件旋轉(zhuǎn)鉸接地并橫向于運動方向彈性地進行支承、而通過另一對第二種類型的平衡構(gòu)件僅是旋轉(zhuǎn)鉸接地進行支承。
在本發(fā)明的權(quán)利要求
5中所要求保護的設(shè)計方案中，平衡構(gòu)件如此設(shè)置使支承板在每個軌道的側(cè)面各配有一對相同類型的平衡構(gòu)件。由于支承板在一個軌道側(cè)面上通過第一種類型的一對平衡構(gòu)件旋轉(zhuǎn)鉸接地并側(cè)面彈性地(也就是說橫向于運動方向可有彈性地進行移動)進行支承，而在另一個軌道側(cè)面上則通過一對第二種類型的平衡構(gòu)件旋轉(zhuǎn)鉸接地并側(cè)向固定地進行支承，因此能夠可靠地承受力矩和側(cè)向力，但側(cè)面的支承足夠堅硬，從而阻止了安裝部件的起振。
在按照權(quán)利要求
6所述的本發(fā)明的另一種優(yōu)選設(shè)計方案中，在安裝部件的側(cè)面上設(shè)有平衡構(gòu)件。這可以使平衡構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀簡單而緊湊。此外安裝部件的整個表面可以被用于固定其它將要運動的部件，例如裝配頭，而不必通過平衡構(gòu)件對表面的一些部分進行加載。
在按照權(quán)利要求
7的本發(fā)明的設(shè)計方案中，在可移動的安裝部件里設(shè)有凹槽，平衡構(gòu)件可以裝入在這些凹槽里。如果由于位置原因不可能使平衡構(gòu)件設(shè)置于側(cè)面上，那么這種實施方式是特別有利的。
按照權(quán)利要求
8所述的本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計方案，由一個工件例如通過銑削或者澆鑄來制成平衡構(gòu)件和安裝部件。這首先是當平衡構(gòu)件設(shè)置于安裝部件的側(cè)面上時才這樣。
按照權(quán)利要求
9所述的本發(fā)明的另外一種設(shè)計方案，所述平衡構(gòu)件具有一個底座，用此底座將它們固定在導(dǎo)向構(gòu)件上。因此阻止了使力成點狀傳入到導(dǎo)向構(gòu)件里、并因此出現(xiàn)過高的表面壓力。
以下根據(jù)附圖對本發(fā)明的兩種優(yōu)選的設(shè)計方案進行詳細說明，其中圖1表示了本發(fā)明的第一種設(shè)計方案的橫截面簡圖；圖2表示了圖1所示的本發(fā)明的第一種設(shè)計方案的一個俯視簡圖；圖3表示了本發(fā)明的第一種平衡構(gòu)件的第一種型式的橫截面簡圖；圖4本發(fā)明的第二種平衡構(gòu)件的第一種型式的橫截面簡圖；圖5本發(fā)明的第二種設(shè)計方案的橫截面簡圖；圖6圖5所示的本發(fā)明的第二設(shè)計方案的俯視簡圖；圖7本發(fā)明的第一種平衡構(gòu)件的第二種型式的橫截面簡圖；圖8本發(fā)明的第二種平衡構(gòu)件的第二種型式的橫截面簡圖。
在圖1和2中表示了按照本發(fā)明的裝置的第一種優(yōu)選的實施例。線性電機轉(zhuǎn)子(1)固定在一個可移動的安裝部件(2)的底面上，此處為一個矩形的支承板(2)。作為可移動的安裝部件(2)例如也可以考慮是一個支承臂或者裝配頭。支承板(2)在其轉(zhuǎn)角部位通過第一種類型的平衡構(gòu)件(3)的第一種型式和第二種類型的平衡構(gòu)件(4)的第一種型式與第四個導(dǎo)向構(gòu)件(5)或者導(dǎo)向小車(5)連接。導(dǎo)向小車(5)與一個線性導(dǎo)向機構(gòu)的平行軌道(6)作用嵌合，以使沿著圖2中用箭頭所示的運動方向進行運動。軌道(6)固定在一個軌道基底(7)上，該基底由一個金屬板構(gòu)成。線性導(dǎo)向機構(gòu)由軌道(6)和軌道基底(7)組成。線性電機轉(zhuǎn)子(1)位于一個集成在軌道基底(7)里的線性電機定子(未示出)對面，間隔著小的間距。
如由圖1和2可見那樣，在支承板(2)里設(shè)有凹槽，第一和第二種類型的四個平衡構(gòu)件(3，4)插入在這些凹槽里，并在那里通過焊接或螺釘連接而固定在支承板(2)上。在這種情況下，在每個軌道的側(cè)面上(在圖1和2中線性電機轉(zhuǎn)子(1)的左側(cè)和右側(cè))各設(shè)有一對同樣類型的平衡構(gòu)件(3)。平衡構(gòu)件(3，4)具有一個底座，用此底座可使它們與導(dǎo)向小車(5)進行螺釘連接或焊接。這兩種類型的平衡構(gòu)件的構(gòu)造和工作原理以下將按圖3和4詳加說明。
第一種類型的平衡構(gòu)件(3)的第一種型式簡略表示于圖3中，在圖1和2中設(shè)于支承板(2)左側(cè)的一對平衡構(gòu)件對應(yīng)于圖3所示的平衡構(gòu)件(3)。第一種類型的所述第一種型式的平衡構(gòu)件(3)具有一種雙“T”形橫截面，在此截面中兩個橫梁在中間通過一個垂直梁相互連接起來。下橫梁在此是一個底座用于安裝在導(dǎo)向小車上。在上橫梁的支腿端部可以分別設(shè)有指向下的懸垂部分，在該懸垂部分處第一種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(3)安裝在支承板(2)上。上橫梁對應(yīng)于一個有彈性的旋轉(zhuǎn)鉸鏈(圖3中用箭頭表示)，其中旋轉(zhuǎn)點相當于垂直梁與上橫梁的交點。垂直梁設(shè)計得相對較窄(例如5mm)并因此具有小的側(cè)向剛性，因此上橫梁對于裝配底座在圖3中用箭頭所示的方向上橫交于運動方向可以彈性地進行移動。因此支承板(2)彈性旋轉(zhuǎn)鉸接地并側(cè)向彈性可移動地支承在圖3中所示的第一種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(3)上，從而可以由這個平衡構(gòu)件(3)來承受側(cè)向力和力矩。
第二種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(4)簡略表示于圖4中，在圖1和2中設(shè)于支承板(2)右側(cè)的成對平衡構(gòu)件相對于上述平衡構(gòu)件(4)。所述第二種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(4)具有基本為雙“T”形的橫截面。垂直梁設(shè)計得短(例如2mm)和寬(例如10mm)并因此具有高的側(cè)向剛性，因此使上橫梁相對于下橫梁側(cè)向不能移動，該下橫梁在這里也是用于安裝在導(dǎo)向小車上的底座。支承板(2)固定在上橫梁的側(cè)向端面上，該上橫梁設(shè)計得相對較長(例如34mm)并且較薄(例如5mm)。在此，上橫梁相當于一個有彈性的旋轉(zhuǎn)鉸鏈(圖4中用箭頭表示)，其中旋轉(zhuǎn)點相當于垂直梁與上橫梁的交點。支承板(2)彈性旋轉(zhuǎn)鉸接地并且側(cè)向固定地支承在圖4所示的第二種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(4)上，因此由該平衡構(gòu)件(4)只能承受力矩，但不能承受側(cè)向力。
如上所述，在圖1和2中設(shè)于支承板(2)左側(cè)的平衡構(gòu)件相當于圖3所示的第一種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(3)，而設(shè)于支承板(2)右側(cè)的平衡構(gòu)件相當于圖4所示的第二種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(4)。通過上面對第一和第二種類型的第一種型式的平衡構(gòu)件(3，4)的說明表明了在圖1和2中所示的支承板(2)在左側(cè)旋轉(zhuǎn)鉸接地并橫向于運動方向彈性地進行支承，而在右側(cè)旋轉(zhuǎn)鉸接并側(cè)向固定地進行支承。由于支承板(2)的熱伸長而引起的側(cè)向力由左平衡構(gòu)件(3)來承受，從而使線性導(dǎo)向機構(gòu)的軸承橫向于運動方向而卸載。由于第二種類型的平衡構(gòu)件(4)在支承板(2)的右側(cè)然而具有高的側(cè)向剛度，因此避免了支承板(2)的起振，正如它在一種對于板太軟的側(cè)向支承時可能出現(xiàn)的那樣。但所有四個平衡構(gòu)件(3，4)起到有彈性的旋轉(zhuǎn)軸承的作用，從而使得由于熱扭曲引起的力矩(主要是振動力矩，但也可能搗實力矩和偏擺力矩)由平衡構(gòu)件(3，4)來承受，并且不傳遞至線性導(dǎo)向機構(gòu)。通過平衡構(gòu)件(3，4)的各個支腿或梁的相應(yīng)的尺寸設(shè)計可以使彈簧剛度匹配于相應(yīng)的要求。
按圖5和6描述了第二種優(yōu)選的實施例。相同的元件采用了相同的附圖標記。
圖5和6所示的本發(fā)明的實施例具有第一和第二種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(3，4)。平衡構(gòu)件(3，4)通過焊接或螺釘連接固定在支承板(2)的側(cè)壁上，并沿著在圖6中通過箭頭所表示的運動方向在支承板(2)的整個長度上延伸。因此可以利用可移動安裝部件(2)的整個面積用來固定一個要運動的功能部件、例如一個裝配頭。在每個平衡元件(3，4)上分別設(shè)置兩個導(dǎo)向小車，它們與線性導(dǎo)向機構(gòu)的軌道(5)相互作用。平衡構(gòu)件(3，4)將在下面按圖7和8更準確地加以說明。
圖7表示了第一種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(3)的橫截面，在圖5和6中設(shè)置于支承板(2)的左側(cè)處的平衡構(gòu)件(3)對應(yīng)于該平衡構(gòu)件。第一種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(3)具有一個底座，用于固定在導(dǎo)向小車(5)上；并具有一個設(shè)計得窄的具有小的側(cè)向剛性的垂直梁(例如5mm)。在一端處水平的支腿可能具有一個短的垂直的懸垂部分，用這個懸垂部分使平衡構(gòu)件(3)固定在支承板(2)上。由第一種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(3)既可承受力矩又可承受側(cè)向力。所述在支承板(2)的熱伸長時所產(chǎn)生的側(cè)向力通過水平支腿相對于底座的一種側(cè)向有彈性的移動來承受，正如在圖7中用一個箭頭所表示的那樣。通過上水平支腿圍繞著所述與垂直梁的交點的旋轉(zhuǎn)來承受力矩(在圖7中同樣也通過箭頭來表示)。
在圖8中所示的第二種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(4)的橫截面對應(yīng)于在圖5和6中設(shè)于支承板(2)右側(cè)的平衡元件(4)。該平衡構(gòu)件(4)具有一個底座，用于固定在導(dǎo)向小車上；還有一個設(shè)計得短的(例如2mm)和寬的(例如10mm)垂直梁和一個縱長的水平支腿(例如17mm長和5mm厚)，支承板(2)固定在該支腿的端面上。由第二類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(4)只能承受力矩。短而寬的垂直梁具有高的側(cè)向剛度，從而將支承板(2)在側(cè)向方向上固定地支承住。上水平支腿起到旋轉(zhuǎn)鉸鏈的作用。在支承板(2)熱扭曲時所產(chǎn)生的力矩這里也通過水平支腿的旋轉(zhuǎn)來接受，正如在圖8中用箭頭所示那樣。
因為第一和第二種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(3，4)側(cè)面設(shè)置于支承板(2)上，因此這些平衡構(gòu)件(3，4)具有緊湊的結(jié)構(gòu)并能更方便地制造。而且支承板(2)不必在一個附加工序里進行預(yù)加工(例如凹槽)，用于承受平衡構(gòu)件(3，4)，正如在第一種型式的平衡構(gòu)件(3，4)中必需的那樣。最后可以由一個工件制成支承板(2)和所述第二種型式的平衡構(gòu)件(3，4)，因此就不需要附加的構(gòu)件3。即使對于第一和第二種類型的第二種型式的平衡構(gòu)件(3，4)來說，也可以使運動的梁或者支腿的彈簧剛度通過相應(yīng)的尺寸設(shè)計而滿足要求。
在圖5和6所示的第二實施例中，支承板(2)具有兩個平衡構(gòu)件(3，4)，在這些平衡構(gòu)件上分別設(shè)有兩個導(dǎo)向小車。但也可以設(shè)有四個平衡構(gòu)件(3)，其中對于每個軌道(5)來說，各具有一個導(dǎo)向小車(4)的相同類型的兩個平衡構(gòu)件(3)設(shè)置在支承板(2)上。
附圖標記列表1.線性馬達轉(zhuǎn)子2.可移動的安裝部件/支承板3.第一種類型的平衡構(gòu)件4.第二種類型的平衡構(gòu)件5.導(dǎo)向構(gòu)件/導(dǎo)向小車6.軌道7.軌道基底
權(quán)利要求
1.用于將一個線性馬達轉(zhuǎn)子(1)連接于一個線性導(dǎo)向機構(gòu)的裝置，尤其在一種用于給基板裝配元器件的裝配裝置里，它具有-一個可移動的安裝部件(2)，線性馬達轉(zhuǎn)子(1)可固定在該安裝部件上；-至少兩個導(dǎo)向構(gòu)件(5)，用該導(dǎo)向構(gòu)件可以使可移動的安裝部件(2)與線性導(dǎo)向構(gòu)件相互作用，以便可以沿著線性導(dǎo)向機構(gòu)在一個運動方向上可活動地進行導(dǎo)向，其特征在于，-設(shè)置至少一個第一種類型的平衡構(gòu)件(3)，通過該平衡構(gòu)件使可活動的安裝部件(2)旋轉(zhuǎn)鉸接地并橫向于運動方向彈性地支承于所述至少兩個導(dǎo)向構(gòu)件(5)中的一個導(dǎo)向構(gòu)件上，而且-設(shè)置至少一個第二種類型的平衡構(gòu)件(4)，通過該平衡構(gòu)件使可活動的安裝部件(2)旋轉(zhuǎn)鉸接地支承于所述至少兩個導(dǎo)向構(gòu)件(5)的另外一個導(dǎo)向構(gòu)件上。
2.按權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)鉸接的支承沿著旋轉(zhuǎn)方向是有彈性的。
3.按權(quán)利要求
1至2中之一所述的裝置，其特征在于，平衡構(gòu)件(3，4)如此布置，使所述裝置可以沿著線性導(dǎo)向機構(gòu)的兩個軌道(6)運動地進行導(dǎo)向。
4.按權(quán)利要求
1至3所述的裝置，其特征在于，設(shè)置兩對同樣類型的平衡構(gòu)件(3，4)，其中每個平衡構(gòu)件(3，4)設(shè)有一個導(dǎo)向構(gòu)件(5)。
5.按權(quán)利要求
4所述的裝置，其特征在于，針對線性導(dǎo)向機構(gòu)的每個軌道(6)而言，分別在支承板(2)上設(shè)置一對相同類型的平衡構(gòu)件(3，4)。
6.按權(quán)利要求
1至5中之一所述的裝置，其特征在于，平衡構(gòu)件(3，4)固定在可移動的安裝部件(2)的側(cè)面上。
7.按權(quán)利要求
1至5中之一所述的裝置，其特征在于，在可移動的安裝部件(2)上設(shè)有相應(yīng)的凹槽，平衡構(gòu)件(3，4)可以插入到該凹槽里。
8.按權(quán)利要求
1至7中之一所述的裝置，其特征在于，平衡構(gòu)件(3，4)和可移動的安裝部件(2)做成一體。
9.按權(quán)利要求
1至8中之一所述的裝置，其特征在于，平衡構(gòu)件(3，4)具有一個底座，利用此底座使它們固定在導(dǎo)向構(gòu)件(5)上。
專利摘要
一種用于連接線性馬達轉(zhuǎn)子(1)與線性導(dǎo)向機構(gòu)的裝置，它具有一個支承板(2)，在該支承板上可固定住線性馬達轉(zhuǎn)子(1)；還具有至少兩個導(dǎo)向構(gòu)件(5)，利用它們可以使支承板(2)與線性導(dǎo)向機構(gòu)進行作用，以便可以沿著線性導(dǎo)向機構(gòu)在一個運動方向上可活動地導(dǎo)向，所述裝置具有至少一個第一種類型的平衡構(gòu)件(3)，通過此平衡構(gòu)件使支承板(2)旋轉(zhuǎn)鉸接地、并橫向于運動方向彈性地支承在所述至少兩個導(dǎo)向構(gòu)件(5)中的一個導(dǎo)向構(gòu)件上；并且具有至少一個第二種類型的平衡構(gòu)件(4)，通過此平衡構(gòu)件使支承板(2)旋轉(zhuǎn)鉸接地支承在所述至少兩個導(dǎo)向構(gòu)件(5)中的一個導(dǎo)向構(gòu)件上。通過設(shè)置兩種類型的平衡構(gòu)件(3，4)，一方面使支承板(2)的力矩和側(cè)向力不傳遞到線性導(dǎo)向機構(gòu)的支承機構(gòu)上，而且另一方面抑制了支承板(2)的起振。
文檔編號H02K41/02GK1993874SQ20058002577
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月20日
發(fā)明者W·伯卡特 申請人:西門子公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan