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Dokumentenidentifikation DE102006028461A1 22.02.2007
Titel Positioniervorrichtung mit einem Führungsschlitten
Anmelder Bahr Modultechnik GmbH, 31711 Luhden, DE
Erfinder Bahr, Dirk, 32457 Porta Westfalica, DE
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 21.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028461
Offenlegungstag 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse H02K 41/03(2006.01)A, F, I, 20060621, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02K 7/08(2006.01)A, L, I, 20060621, B, H, DE   
Zusammenfassung Positioniervorrichtung (1) mit einem Führungsschlitten (3), der in einer profilierten Führungsschiene (5) geführt ist und auf dem ein Montagetisch (7) angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten (3) Motorwicklungen (9) und die Führungsschiene (5) Permanent-Feldmagnete (11) neben den Motorwicklungen (9) innen an der Führungsschiene (5), abschnittsweise in einer Vorschubrichtung (13) mit wechselnder Polarität auf die Motorwicklungen (9) gerichtet und in ihrer Längenausdehnung (15P) jeweils etwa derjenigen (15M) der Motorwicklungen (9) entsprechend, umfaßt, wobei der Führungsschlitten (3) in der Führungsschiene (5) angeordnete Laufrollen (17) umfaßt, durch die dieser entlang der Führungsschiene (5) verfahrbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung mit einem Führungsschlitten, der in einer profilierten Führungsschiene geführt ist und auf dem ein Montagetisch angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten Motorwicklungen und die Führungsschiene Permanent- Feldmagnete neben den Motorwicklungen innen an der Führungsschiene, abschnittsweise in einer Vorschubrichtung mit wechselnder Polarität auf die Motorwicklungen gerichtet und in ihrer Längenausdehnung jeweils etwa derjenigen der Motorwicklungen entsprechend, umfaßt.

Eine derartige Positioniervorrichtung ist beispielsweise aus der DE 19 817 090.4 bekannt.

Bei einer derartigen Positioniervorrichtung ist nachteilig, daß der Führungsschlitten und der Montagetisch als getrennte Bauteile ausgeführt sind. Ferner ist nachteilig, daß Laufrollen zum Verfahren des Führungsschlittens entlang der Führungsschiene an dem Montagetisch befestigt sind und auf gegenüberliegenden, äußeren, seitlichen Oberflächen der Führungsschiene geführt sind, wodurch der Montagetisch senkrecht zur Vorschubrichtung relativ große Ausmaße einnimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positioniervorrichtung anzugeben, die einen einfach aufgebauten und kompakten Führungsschlitten umfaßt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Positioniervorrichtung dadurch gelöst, daß der Führungsschlitten in der Führungsschiene angeordnete Laufrollen umfaßt, durch die dieser entlang der Führungsschiene verfahrbar ist.

Bevorzugt weist die Führungsschiene in einem Querschnitt senkrecht zur Vorschubrichtung im wesentlichen eine C-Form auf.

In diesem Fall sind die Permanent-Feldmagnete vorteilhaft an einem mittigen, inneren Bodenabschnitt der C-Form befestigt.

Bevorzugt ist bei einer C-förmigen Führungsschiene innenseitig an jedem Ende der C-Form einen obere Führungsstange angeordnet, der jeweils eine untere Führungsstange zugeordnet ist, die innenseitig an einem Boden der C-Form befestigt ist, wodurch eine Führung für die Laufrollen gebildet ist.

Die Führungsstangen weisen bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt auf.

Vorteilhaft weist der Führungsschlitten eine erste und eine zweite Reihe von in Vorschubrichtung hintereinander angeordneten Laufrollen auf.

Die Laufrollen weisen bevorzugt eine umlaufende Vertiefung passend zu dem Querschnitt der Führungsstangen auf.

Bevorzugt sind die Motorwicklungen in dem Führungsschlitten zwischen den beiden Laufrollenreihen angeordnet.

Bevorzugt ist der Führungsschlitten aus einem in Vorschubrichtung vorderen und hinteren Führungsschlittenabschnitt gefügt.

Vorteilhaft ist in dem Führungsschlitten ein Hohlraum gebildet, der einen Schmiermittelvorrat zur Nachschmierung enthält, der über ein Auftragsmittel auftragbar ist.

Bevorzugt ist der Führungsschlitten vollständig in der Führungsschiene aufgenommen.

Vorteilhaft ist die Führungsschiene aus einem in Vorschubrichtung stranggepreßten Profilmaterial hergestellt.

Bevorzugt ist der Führungsschlitten aus einem senkrecht zur Vorschubrichtung stranggepreßten Profilmaterial mit Aufnahmeöffnungen für die Laufrollen und die Motorwicklungen hergestellt.

Vorteilhaft ist bzw. sind der Führungsschlitten und/oder die Führungsschiene aus einem Leichtmetall hergestellt.

Vorteilhaft weist der Führungsschlitten mindestens eine Kabelverteilerdose und mindestens eine Kabeldurchführung auf, um eine elektrische Verbindung von den Motorwicklungen zu mindestens einer Steckkupplung des Montagetischs herzustellen, wobei die Steckkupplung zur Verbindung mit einer elektronischen Steuerung des Führungsschlittens dient. Ein in die Steckkupplung zur Verbindung mit der elektronischen Steuerung des Führungsschlittens gestecktes Kabel ist vorteilhaft in einer Energiekette geführt.

Vorteilhaft ist der Führungsschlitten aus mehreren Führungsschlittenmodulen zusammengesetzt, die jeweils mindestens eine Motorwicklung und mindestens zwei Laufrollen umfassen.

Folgend wird eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung, bei der ein Teil einer Führungsschiene der Positioniervorrichtung weggebrochen ist, um einen inneren Aufbau der Positioniervorrichtung darzulegen;

2 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der der 1, jedoch in einer Explosionsansicht;

3 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der 1, jedoch ohne einen Montagetisch der Positioniervorrichtung der 1; und

4 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der 3, jedoch ohne die Führungsschiene der Positioniervorrichtung der 3.

Grundsätzlich sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung denkbar. Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.

Eine Positioniervorrichtung 1 in den 1 und 2 umfaßt einen Führungsschlitten 3, der in einer Führungsschiene 5 geführt ist und auf den ein Montagetisch 7 aufgesetzt ist. Der Führungsschlitten 3 ist entlang oder entgegen einer Vorschubrichtung 13 in der Führungsschiene 5 verfahrbar.

Die Führungsschiene 5 weist in einem Querschnitt senkrecht zur Vorschubrichtung 13 im wesentlichen eine C-Form auf. An jedem inneren Ende der C-Form der Führungsschiene 5 ist eine obere Führungsstange 23 angeordnet, der eine untere Führungsstange 25 gegenüberliegt, die an einem Boden 19 der Führungsschiene 5 angeordnet ist.

Auf einem mittigen, inneren Bodenabschnitt 21 der C-förmigen Führungsschiene 5 sind Permanent-Feldmagnete 11 angeordnet.

Die Permanent-Magnete 11 weisen eine Längenausdehnung 15P, die senkrecht zur Vorschubrichtung 13 verläuft. Benachbarte Permanent-Feldmagnete 11 weisen eine wechselnde Polarität auf, wie insbesondere in den 1 und 4 dargestellt.

Der Führungsschlitten 3 besteht vorliegend aus einem vorderen und hinteren Führungsschlittenabschnitt 31v, 31h, die über Verbindungsschrauben 43 miteinander verbunden sind, siehe 2.

In dem Führungsschlitten 3 sind mehrere Motorwicklungen 9 angeordnet, die eine Längenausdehnung 15M aufweisen, die ebenfalls senkrecht zur Vorschubrichtung 13 ist, wie insbesondere in 3 und 4 dargestellt. Dadurch, daß die Längenausdehnung 15M der Motorwicklungen 9 der Längenausdehnung 15P der Permanent-Feldmagnete 11 entspricht, kann eine optimale Kopplung zwischen den Motorwicklungen 9 und den Permanent-Feldmagneten 11 erreicht werden.

Der Führungsschlitten 3 weist ferner Laufrollen 17 auf, die in einer ersten und in einer zweiten Reihe 271, 272 von Laufrollen 17 parallel zur Vorschubrichtung 13 angeordnet sind.

Die Laufrollen 17 weisen jeweils eine Achse auf, die über einen Exzenter in einer Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung 13 (in 3 nach oben und unten) verschiebbar ist, um die Laufrollen 17 so einzustellen, daß diese an der oberen oder unteren Führungsstange 23, 25 anliegen. Typischerweise liegen die Laufrollen 17 alternierend an der oberen oder unteren Führungsstange 23, 25 an. Allgemein ist jede beliebige Anordnung möglich, so können z. B. nur die äußeren vier Laufrollen 17 (in jeder der vier Ecken des Führungsschlittens 3) an der oberen Führungsstange 23 anliegen, und die dazwischen angeordneten Laufrollen 17 an der unteren Führungsstange 25 anliegen.

Die Laufrollen 17 weisen jeweils eine umlaufende Vertiefung 29 auf, mit der sie an der oberen oder unteren Führungsstange 23, 25 anliegen und diese mindestens abschnittsweise umgreifen. Die umlaufende Vertiefung 29 und die Führungsstangen 23, 25 weisen einen kongruenten Querschnitt senkrecht zur Vorschubrichtung 13 auf, vorliegend einen kreisförmigen Querschnitt. Auf diese Weise ist insbesondere die seitliche Führung des Führungsschlittens 3 in der Führungsschiene 5 verbessert.

Der Führungsschlitten 3 weist vier Hohlräume 33 (einen in jeder der vier Ecken des Führungsschlittens 3) auf, die einen Schmiermittelvorrat (nicht dargestellt) enthalten. Dieser wird aus dem Hohlraum 33 mit Hilfe eines Auftragsmittels 35, das in 4 dargestellt ist, auf die Führungsstangen 23, 25 aufgetragen. Vorliegend ist das Auftragsmittel 35 ein Filzstreifen, der den Hohlraum 33 verschließt und der auf den Führungsschlitten 3 geklebt ist.

Ein Kabel 45 ist von jeder Motorwicklung 9 durch eine Kabeldurchführung 39 in eine Kabelverteilerdose 45, die in einer Mitte des Führungsschlittens 3 gebildet ist, geführt, wobei die Kabel 45 von dort in eine Steckkupplung 41 geführt sind, die an dem Montagetisch 7 ausgebildet ist. Vorliegend sind an dem Montagetisch 7 zwei Steckkupplungen 41 ausgebildet, die über die Kabel 45 jeweils entweder mit dem vorderen oder dem hinteren Führungsschlittenabschnitt 31v, 31h in Verbindung stehen.

Durch die Kabel 45 kann ferner ein Strom für einen Encoder geleitet werden, der als Positionsmeßsystem dient, um die Position des Führungsschlittens 3 in der Führungsschiene 5 zu messen.

Die Steckkupplungen 41 dienen zur Verbindung mit einer elektronischen Steuerung des Führungsschlittens 3, durch die den Motorwicklungen 9 zu einem bestimmten Zeitpunkt ein elektrischer Strom einer bestimmten Stärke zugeführt wird, wodurch die Motorwicklungen 9 mit den Permanent-Feldmagneten 11 induktiv in Wechselwirkung treten, wodurch eine Verschiebung des Führungsschlittens 3 in der Führungsschiene 5 gesteuert vorgenommen wird.

Die Führungsstangen 23, 25 sind vorliegend gezogene Stahlstangen, um eine optimale Führung für die Laufrollen 17 bereitzustellen.

Die Führungsschiene 5 ist vorliegend aus einem in Vorschubrichtung 13 stranggepreßten Profilmaterial hergestellt, wobei diese auch aus einem gezogenen Profilmaterial hergestellt sein kann. Die Führungsschiene 5 besteht bevorzugt aus einem Leichtmetall.

Der Führungsschlitten 3 besteht vorliegend aus einem senkrecht zur Vorschubrichtung stranggepreßten Profilmaterial, das bereits die Aufnahmeöffnungen für die Laufrollen 17 und die Motorwicklungen 9 enthält. Alternativ kann der Führungsschlitten 3 aus einem Vollmaterial gebildet sein, in das Aufnahmeöffnungen für die Motorwicklungen 9 und Laufrollen 17gefräst werden. Der Führungsschlitten 3 besteht bevorzugt ebenfalls auf einem Leichtmetall. Eine hintere Verbindungssufe 47h des hinteren Führungsschlittenabschnitts 31h und eine vordere Verbindungsstufe 47v des vorderen Führungsschlittenabschnitts 31v zur mechanischen Verbindung der beiden Führungsschlittenabschnitten 31v, 31h sind bevorzugt aus dem jeweiligen Führungsschlittenabschnitt 31v, 31h ausgefräst.

Der Führungsschlitten 3 ist in einer alternativen Ausführungsform modulartig aufgebaut. Jedes Modul enthält mindestens eine Motorwicklung 9 und eine geeignete Anzahl von Laufrollen 17, um das Modul in der Führungsschiene 5 zu verfahren. Die einzelnen Module können über lösbare Steckverbindungen miteinander verbunden werden, wobei miteinander verbundene Module auch elektrisch miteinander verbunden sind. Die elektrische Verbindung kann über ein Stecker- und Kupplungselement erfolgen, das jeweils integral mit der lösbaren Steckverbindung oder unabhängig von dieser gebildet ist.

Zur Verbindung der Motorwicklungen 9 mittels Kabeln 45 mit einer Steckkupplung 41 des Montagetischs 5 enthält ein Modul, das Verbindungsmodul, die Kabelverteilerdose 37. Dieses Verbindungsmodul kann entweder eine geeignete Anzahl von Laufrollen 17 zum Verfahren in der Führungsschiene 5 aufweisen oder keine Laufrollen 17 umfassen, so daß das Verbindungsmodul lediglich Steck- und Kupplungselemente, zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit den Modulen, und die Kabelverteilerdose 37 aufweist. Das Verbindungsmodul kann optional mindestens eine Motorwicklung 9 aufweisen.

Die elektronische Steuerung der Positioniervorrichtung 1 erkennt die Anzahl der Module und der Motorwicklungen 9 des durch die zusammengesteckten Module gebildeten Führungsschlittens 3 und führt diesen zu geeigneten Zeitpunkten einen Strom bestimmter Stärke zu, um den Führungsschlitten 3 geeignet in der Führungsschiene 5 zu verfahren.

Ein aus derartigen Modulen aufgebauter Führungsschlitten 3 ist somit sowohl in seiner Länge wie auch in seiner Leistung variabel.

1
Positioniervorrichtung
3
Führungsschlitten
5
Führungsschiene
7
Montagetisch
9
Motorwicklung
11
Permanent-Feldmagnet
13
Vorschubrichtung
15M
Längenausdehnung der Motorwicklung
15P
Längenausdehnung der Permanent-Feldmagnete
17
Laufrolle
19
Boden der C-Form der Führungsschiene
21
mittiger, innerer Bodenabschnitt der C-Form der Führungsschiene
23
obere Führungsstange
25
untere Führungsstange
271
erste Reihe von Laufrollen
272
zweite Reihe von Laufrollen
29
umlaufende Vertiefung
31v
vorderer Führungsschlittenabschnitt
31h
hinterer Führungsschlittenabschnitt
33
Hohlraum
35
Auftragsmittel
37
Kabelverteilerdose
39
Kabeldurchführung
41
Steckkupplung des Montagetisches
43
Verbindungsschraube
45
Kabel
47h
hintere Verbindungsstufe des hinteren Führungsschlittenabschnitts
47v
vordere Verbindungsstufe des vorderen Führungsschlittenabschnitts


Anspruch[de]
Positioniervorrichtung (1) mit einem Führungsschlitten (3), der in einer profilierten Führungsschiene (5) geführt ist und auf dem ein Montagetisch (7) angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten (3) Motorwicklungen (9) und die Führungsschiene (5) Permanent-Feldmagnete (11) neben den Motorwicklungen (9) innen an der Führungsschiene (5), abschnittsweise in einer Vorschubrichtung (13) mit wechselnder Polarität auf die Motorwicklungen (9) gerichtet und in ihrer Längenausdehnung (15P) jeweils etwa derjenigen (15M) der Motorwicklungen (9) entsprechend, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) in der Führungsschiene (5) angeordnete Laufrollen (17) umfaßt, durch die dieser entlang der Führungsschiene (5) verfahrbar ist. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (5) in einem Querschnitt senkrecht zur Vorschubrichtung (13) im wesentlichen eine C-Form aufweist. Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanent-Feldmagnete (11) an einem mittigen, inneren Bodenabschnitt (21) der C-Form befestigt sind. Positioniervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß innenseitig an jedem Ende der C-Form eine obere Führungsstange (23) angeordnet ist, der jeweils eine untere Führungsstange (25) zugeordnet ist, die innenseitig an einem Boden (19) der C-Form befestigt ist, wodurch eine Führung für die Laufrollen (17) gebildet ist. Positioniervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (23, 25) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) eine erste und eine zweite Reihe (271, 272) von in Vorschubrichtung (13) hintereinander angeordneten Laufrollen (17) aufweist. Positioniervorrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen eine umlaufende Vertiefung (29) passend zu dem Querschnitt der Führungsstangen (23, 25) aufweisen. Positioniervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwicklungen (9) in dem Führungsschlitten (3) zwischen den beiden Laufrollenreihen (271, 272) angeordnet sind. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus einem in Vorschubrichtung (13) vorderen und hinteren Führungsschlittenabschnitt (31v, 31h) gefügt ist. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Führungsschlitten (3) ein Hohlraum (33) gebildet ist, der einen Schmiermittelvorrat zur Nachschmierung enthält, der über ein Auftragsmittel (35) auftragbar ist. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) vollständig in der Führungsschiene (5) aufgenommen ist. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (5) aus einem in Vorschubrichtung (13) stranggepreßten Profilmaterial hergestellt ist. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus einem senkrecht zur Vorschubrichtung (13) stranggepreßten Profilmaterial mit Aufnahmeöffnungen für die Laufrollen (17) und die Motorwicklungen (9) hergestellt ist. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) und/oder die Führungsschiene (5) aus einem Leichtmetall hergestellt ist bzw. sind. Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) mindestens eine Kabelverteilerdose (37) und mindestens eine Kabeldurchführung (39) aufweist, um eine elektrische Verbindung von den Motorwicklungen (9) zu mindestens einer Steckkupplung (41) des Montagetischs (7) herzustellen, wobei die Steckkupplung (41) zur Verbindung mit einer elektronischen Steuerung des Führungsschlittens (3) dient. Positioniervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (3) aus mehreren Führungsschlittenmodulen zusammengesetzt ist, die jeweils mindestens eine Motorwicklung und mindestens zwei Laufrollen umfassen.






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