DE102006038416A1

DE102006038416A1 - Geräteschlitten mit integriertem Motorteil

Info

Publication number: DE102006038416A1
Application number: DE102006038416A
Authority: DE
Inventors: Markus Knorr; Gerhard Matscheko
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-21
Also published as: JP2010500928A; US20100040448A1; WO2008020001A1

Abstract

Der Schlitten einer elektrischen Maschine, der durch einen Primärteil oder einen Sekundärteil eines Linearmotors angetrieben wird, soll in seiner Eigensteifigkeit und hinsichtlich seines Gewichts verbessert werden. Dazu ist ein Geräteschlitten (10) mit einem Schlittengrundkörper (18) zum Aufnehmen eines zu transportierenden Gegenstands und einem Primärteil (16) oder Sekundärteil (17) eines Linearmotors, der an dem Schlittengrundkörper (18) befestigt ist, vorgesehen. Einteilig an dem Schlittengrundkörper ist eine Aufnahme (15) angeformt, die als Gehäuse oder Gehäuseteil des Primärteils (16) oder Sekundärteils dient. Der Primärteil (16) oder Sekundärteil ist schließlich in oder an der Aufnahme befestigt. Durch das einteilige Ausbilden der Aufnahme (15) mit dem Schlittengrundkörper (18) kann die Steifigkeit des gesamten Geräteschlittens erhöht werden. Hierdurch können Wandstärken des Geräteschlittens reduziert und außerdem Montagemittel zur Montage der Aufnahme an den Schlittengrundkörper (18) vermieden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Geräteschlitten mit einem Schlittengrundkörper zum Aufnehmen eines zu transportierenden Gegenstands und einem Primärteil oder einem Sekundärteil eines Linearmotors, der an dem Schlittengrundkörper befestigt ist. Unter dem Begriff „Geräteschlitten" wird hier jegliche Komponente eines Geräts verstanden, das mit Führungen versehen ist beziehungsweise werden kann, um einen Körper oder eine Gerätekomponente entlang der Führung zu bewegen. Derartige Geräteschlitten werden üblicherweise bei Produktionsmaschinen, Robotern und so weiter, aber auch bei reinen Transportsystemen eingesetzt. Angetrieben wird der Schlitten meist von einem Linearmotor.
Linearmotoren sind in der Regel Einbaumotoren. D. h. die Motorkomponenten werden dem Nutzer in einem Baukasten zur Verfügung gestellt. Der Nutzer muss dann die komplette maschinenbautechnische, mechatronische Konstruktion um den Motor selbst bewerkstelligen. Jede Komponente des Baukastens muss daher ausreichend eigensteif entwickelt werden und ist dadurch oftmals unnötig schwer.
Darüber hinaus sind Messsysteme, Anschlüsse, Führungen und dergleichen an dem jeweiligen Schlitten des benutzten Linearmotors anzubringen. Der Nutzer hat daher häufig zahlreiche Adapter anzuschrauben. Dabei müssen aus Platzgründen vielfach ungünstige Positionen für die anzubringenden Komponenten, z. B. das Wegmesssystem, gewählt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Geräteschlitten vorzuschlagen, der hinreichend eigensteif, möglichst klein und möglichst leicht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Geräteschlitten mit einem Schlittengrundkörper zum Aufnehmen eines zu transportierenden Gegenstands und einem Primärteil oder einem Sekundärteil eines Linearmotors, der an dem Schlittengrundkörper befestigt ist, wobei einteilig an den Schlittengrundkörper eine Aufnahme angeformt ist, die als Gehäuse oder Gehäuseteil des Primärteils oder des Sekundärteils dient, und der Primärteil oder der Sekundärteil in oder an der Aufnahme befestigt ist.
In vorteilhafter Weise bildet der Schlittengrundkörper damit gleichzeitig das Motorengehäuse, so dass auf mechanische Schnittstellen zwischen beiden Komponenten verzichtet werden kann. Dadurch erhöht sich die Eigensteifigkeit, oder aber es kann bei gleicher Steifigkeit eine Reduktion der Wandstärken erzielt werden. Beides führt zu Platz- und Gewichtseinsparungen.
Vorzugsweise ist der Primärteil oder der Sekundärteil des Linearmotors in die Aufnahme eingegossen. Auf diese Weise lässt sich die Steifigkeit des Antriebs weiter erhöhen.
Darüber hinaus kann die Aufnahme des Schlittengrundkörpers für den Primärteil vier oder fünf Seitenwände aufweisen und nach einer beziehungsweise zwei Seiten offen sein. Damit ergibt sich ein Primärteil, das im Wesentlichen nur in Richtung zum Sekundärteil offen ist und von dort in die Aufnahme eingesetzt werden kann. Dabei kann an einer der Seitenwände eine oder mehrere Öffnungen angeordnet sein, um eine oder mehrere elektrische Leitungen von außen zu dem Primärteil zu führen. Diese Öffnungen können beispielsweise auch zur Montage von Steckern und Zugentlastungen eingesetzt werden.
Des Weiteren kann der Primärteil eine Kühleinrichtung aufweisen, deren eine oder mehrere Kühlleitungen durch eine der Seitenwände geführt ist/sind. Somit ist kein spezieller Adapter für Kühlleitungen an dem Geräteschlitten zu montieren.
Entsprechend einer speziellen Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Geräteschlitten einteilig mit einem Gehäuse einer Maschinenkomponente oder der Maschinenkomponente selbst verbunden sein. In diesem Fall besitzt das Gehäuse der Maschinenkomponente oder die Maschinenkomponente selbst die Funktionalität eines Geräteschlittens, an den neben dem Primärteil lediglich Führungselemente für die Linearbewegung angebracht werden müssen oder angebracht sind.
Der erfindungsgemäße Geräteschlitten kann generell eine Führungseinrichtung aufweisen, um ihn entlang seiner Bewegung zu führen. Diese Führungseinrichtung kann insbesondere mechanischer oder magnetischer Natur sein.
Ferner kann, wie dies bereits für elektrische Leitungen und Kühlleitungen angedeutet wurde, eine mechanische Schnittstelle zum Montieren eines Messsystems oder einer Führungskomponente einteilig in den Schlittengrundkörper integriert sein. Hierdurch lassen sich separate Adapter vermeiden, die häufig einen Verlust an Steifigkeit und eine Zunahme an Gewicht bedeuten.
Schließlich kann auch einteilig an den Schlittengrundkörper ein Gehäuse für eine Messsensorik angeformt sein. Auch hierdurch lässt sich die Steifigkeit erhöhen und die Gesamtmasse verringern.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein Primärteilgehäuse gemäß dem Stand der Technik;
2 das Primärteilgehäuse von 1 mit eingesetztem Primärteil;
3 einen Querschnitt durch ein Maschinenbett mit erfindungsgemäßen Geräteschlitten und
4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräteschlittens.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zunächst anhand der 1 und 2 Primärteilgehäuse gemäß dem Stand der Technik kurz erläutert. Demnach stellt ein Primärteilgehäuse, wie es in 1 wiedergegeben ist, ein separates Bauteil dar. Im vorliegenden Fall ist es aus Kunststoff oder Aluminium gegossen. In seinem Mittelbereich weist das Gehäuse eine Öffnung 1 auf, die durch vier Seitenwände 2 begrenzt ist. In diese Öffnung 1 wird entsprechend 2 ein Primärteil 3 eingesetzt. Während 1 das Primärteilgehäuse von der Oberseite zeigt, zeigt 2 es von der Unterseite, d. h. von der Seite, die dem Sekundärteil gegenübersteht. Es ist zu erkennen, dass die aktive Fläche des Primärteils 3 durch das Primärteilgehäuse nicht verdeckt wird. Ferner sind an einer der Seitenwände 2 der Öffnung 1 Bohrungen 4 vorgesehen, durch die gemäß 2 elektrische Leitungen 5 und Kühlleitungen 6 geführt werden.
Das Primärteilgehäuse ist an einem nutzerspezifischen Schlitten zu montieren. Hierzu sind an dem Primärteilgehäuse spezielle Bohrungen 7 angeordnet, mit denen das Primärteilgehäuse an dem entsprechenden Schlitten anschraubbar oder anderweitig befestigbar ist. Damit die Wandstärke im Bereich der Bohrungen 7 ausreichend hoch ist, ist in diesem Bereich der Bohrungen 7 eine Gehäuseverstärkung 8 angeformt. Durch das Anschrauben des Primärteilgehäuses an einen Schlitten ergeben sich mehrere Nachteile: Zum einen ist die Schlitten-Primärteilgehäuse-Anordnung aufgrund der Schraubverbindung insgesamt weniger steif, zum anderen ergeben sich durch die Verstärkungen 8 und die Schrauben zum Befestigen Gewichte, die die Dynamik des Linearmotors reduzieren.
Erfindungsgemäß ist daher der in 3 im Querschnitt schematisch wiedergegebene Geräteschlitten 10 vorgesehen. Dieser Geräteschlitten 10 weist Aussparungen 11 auf, an die zwei parallel verlaufende Führungswagen 12 gegebenenfalls einteilig befestigt sind. Jeder der Führungswagen 12 läuft auf einer korrespondierenden Führungsschiene 13, wodurch die Bewegungsrichtung des Linearmotors definiert ist. Die Führungsschienen 13 selbst sind auf einem Maschinenbett 14 montiert.
An dem Geräteschlitten 10 sind zwischen den Führungswagen 12 einteilig Seitenwände 15 angeformt, die für ein Primärteil 16 eines Linearmotors eine Aufnahme bilden. Dem Primärteil 16 steht ein Sekundärteil 17 des Linearmotors gegenüber, das an dem Maschinenbett 14 befestigt ist.
Dadurch, dass die Aufnahme des Primärteils, d. h. das Gehäuse des Primärteils mit den Seitenwänden 15, einteilig mit dem Schlittengrundkörper 18 verbunden ist, sind sämtliche bekannte mechatronische Probleme, wie Schwingungen, Steifigkeit, etc., wesentlich besser in den Griff zu bekommen. Hierzu sind auch Montageelemente an dem Geräteschlitten 10 angeordnet, um beispielsweise Messsysteme, Führungen und dergleichen direkt am Maschinenschlitten und damit auch direkt an dem Primärteilgehäuse anbringen zu können. Für die Montage sind somit keine zusätzlichen Adapter notwendig, die potentielle Schwachstellen am Linearmotor darstellen. Die Masse des Gesamtsystems reduziert sich damit deutlich.
Dadurch dass Befestigungselemente zum Befestigen des Primärteilgehäuses an dem Schlitten, aber auch fest vorgegebene Anschlussmöglichkeiten für Elektronik und Kühlung nicht vorgesehen sein müssen, wie dies bei Standardmotoren der Fall ist, ist die Varianz an Anschlussmöglichkeiten bezüglich Kabelabgangsrichtung, Kühlanschluss etc. um ein Vielfaches größer.
4 zeigt einen erfindungsgemäßen Geräteschlitten in perspektivischer Ansicht. An den Schlittengrundkörper 20 ist einteilig ein Primärteilgehäuse 21 beziehungsweise eine Aufnahme für den Primärteil angeformt. Der das Primärteilgehäuse 21 bildende Schlittenabschnitt besitzt keine Montageeinrichtung mehr für die Befestigung an dem Schlittengrundkörper 20, da diese beiden Teile einteilig miteinander verbunden bezie hungsweise gegossen sind. Dadurch ergibt sich zwangsläufig eine verbesserte Steifigkeit. Außerdem müssen dann keine Schrauben und keine Verstärkungen 8 (vergleiche 1) für Schraubbefestigungen an einem Gehäuseabschnitt vorgesehen sein. Aufgrund der verbesserten Steifigkeit können insgesamt die Wandstärken reduziert werden. Alternativ kann in das Gehäuse 21 auch der Sekundärteil des Linearmotors aufgenommen werden.
In 3 ist symbolisch ein Messsystem 19 an dem Schlitten 10 angebracht. Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein Wegmesssystem, das einen Tastkopf 191, welcher an dem Maschinenbett 14 befestigt ist, und eine Maßverkörperung 192, die an dem Schlittengrundkörper 18 befestigt ist, aufweist. Damit kann die Position oder Bewegung des Primärteils 16 gegenüber dem Sekundärteil 17 beziehungsweise des Schlittens 10 gegenüber dem Maschinenbett 14 ermittelt werden.
In der Praxis wird der das Primärteilgehäuse bildende Schlittenabschnitt so gestaltet, dass der Nutzer seinen Schlitten von oben an den Primärteil anschrauben kann. Alternativ wird der Primärteil bereits bei der Fertigung des Schlittens in die durch die Seitenwände 15 gebildete Aufnahme direkt eingegossen. Dadurch kann der Schlitten bereits mit dem Primärteil ausgeliefert werden. Dies bedeutet, dass der Nutzer seinen Schlitten beliebig gestalten kann und lediglich einen Platz für den Primärteil bereitstellen muss. Hierzu sind von Seiten des Nutzers lediglich die erforderliche Anzahl an Seitenwänden (vorzugsweise 5) an dem Schlitten auszubilden.
Der in 3 dargestellte Block 192 kann auch ein Gehäuse für eine Motorsensorik darstellen. Dieses Gehäuse ist dann auch aus Gewichts- und Steifigkeitsgründen einstückig mit dem Schlittengrundkörper 18 verbunden.

Claims

Geräteschlitten (10) mit – einem Schlittengrundkörper (18, 20) zum Aufnehmen eines zu transportierenden Gegenstands und – einem Primärteil (3) oder einem Sekundärteil (17) eines Linearmotors, der an dem Schlittengrundkörper (18, 20) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – einteilig an den Schlittengrundkörper (18, 20) eine Aufnahme angeformt ist, die als Gehäuse oder Gehäuseteil des Primärteils (3) oder des Sekundärteils (17) dient, und – der Primärteil (3) oder der Sekundärteil (17) in oder an der Aufnahme befestigt ist.
Geräteschlitten (10) nach Anspruch 1, wobei der Primärteil (3) oder der Sekundärteil (17) in die Aufnahme eingegossen ist.
Geräteschlitten (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aufnahme vier oder fünf Seitenwände (2, 15) aufweist und nach einer oder zwei Seiten offen ist.
Geräteschlitten (10) nach Anspruch 3, wobei an einer der Seitenwände (2, 15) eine oder mehrere Öffnungen angeordnet sind, um eine oder mehrere elektrische Leitungen von außen zu dem Primärteil (3) zu führen.
Geräteschlitten (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Primärteil (3) eine Kühleinrichtung aufweist, deren eine oder mehrere Kühlleitungen (5, 6) durch eine der Seitenwände (2, 15) geführt ist/sind.
Geräteschlitten (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der einteilig mit einem Gehäuse einer Maschinenkomponente oder der Maschinenkomponente selbst verbunden ist.
Geräteschlitten (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Führungseinrichtung (12) aufweist, um den Geräteschlitten (10) entlang seiner Bewegung zu führen.
Geräteschlitten (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine mechanische Schnittstelle zum Montieren eines Messsystems (19) oder einer Führungskomponente einteilig in den Schlittengrundkörper (18, 20) integriert ist.
Geräteschlitten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einteilig an den Schlittengrundkörper (18, 20) ein Gehäuse für eine Messsensorik angeformt ist.