DE20305092U1

DE20305092U1 - Elbow-lever clamping device comprises a linear drive unit which is formed as an electrodynamic linear direct drive

Info

Publication number: DE20305092U1
Application number: DE20305092U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2003-03-29
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2013-03-30

Abstract

The device comprises a linear drive unit which is formed as an electrodynamic linear direct drive (2). The work head (4) has a base body (16) which is fixed to the linear direct drive. A clamping element (17) is formed as a clamping arm which is swivellably supported on the base body. The clamping arm is coupled the output part (6) of the linear direct drive by a elbow-lever mechanism.

Description

G 22364 - les 13. März 2003G 22364 - les 13 March 2003

FESTQ FESTQ AQ AQ & Co. 73734 Esslinaen& Co. 73734 Esslingen

Work-.svorrichfcnna

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung, mit einer elektrischen Linearantriebseinheit, an der stirnseitig ein Arbeitskopf angeordnet ist, der mindestens ein mit dem Abtriebsteil der Linearantriebseinheit antriebsmäßig gekoppeltes bewegliches Spannelement aufweist.The invention relates to a working device with an electric linear drive unit, on the front side of which a working head is arranged, which has at least one movable clamping element that is drivingly coupled to the output part of the linear drive unit.

Eine Arbeitsvorrichtung dieser Art, die als Kniehebel-Spannvorrichtung ausgebildet ist, geht beispielsweise aus der EP 1201370 A2 oder der DE 20203791 Ul hervor. In diesen bekannten Fällen ist stirnseitig an eine elektrische Linearantriebseinheit ein Arbeitskopf angesetzt, der über einen schwenkbeweglichen Spannarm verfügt, welcher über einen Hebelmechanismus mit dem eine Linearbewegung ausführenden Abtriebsteil der Linearantriebseinheit bewegungsgekoppelt ist. Die Linearantriebseinheit enthält einen oder mehrere Elektromotoren, die auf einen Gewindetrieb einwirken, um auf Basis einer erzeugten Rotationsbewegung eine die Schwenkbewegung des Spannarmes hervorrufende Linearbewegung zu erzeugen. Ein Nachteil dieser Arbeitsvorrichtungen besteht darin, dass die erzielbare Verstellgeschwindigkeit des Spannarmes wie auch die erzeugbaren Stellkräfte bei vernünftigen Abmessungen der Linearantriebseinheit relativ gering sind. Insofern sind Arbeitsvorrichtungen mit pneumatischer Linearantriebseinheit,A working device of this type, which is designed as a toggle lever clamping device, is disclosed, for example, in EP 1201370 A2 or DE 20203791 Ul. In these known cases, a working head is attached to the front of an electric linear drive unit, which has a pivotable clamping arm, which is coupled in motion to the output part of the linear drive unit that carries out a linear movement via a lever mechanism. The linear drive unit contains one or more electric motors that act on a screw drive in order to generate a linear movement that causes the pivoting movement of the clamping arm on the basis of a generated rotational movement. A disadvantage of these working devices is that the achievable adjustment speed of the clamping arm as well as the actuating forces that can be generated are relatively low with reasonable dimensions of the linear drive unit. In this respect, working devices with a pneumatic linear drive unit,

wie sie beispielsweise aus der DE 10000661 Al hervorgehen, prinzipiell vorzuziehen. Dort stellt sich jedoch das Problem, dass für den Betrieb zwingend ein ausreichend dimensioniertes Druckluftnetz zur Verfügung gestellt werden muss.as they emerge from DE 10000661 A1, for example, are in principle preferable. However, there is the problem that a sufficiently dimensioned compressed air network must be provided for operation.

Entsprechendes gilt für Arbeitsvorrichtungen, die als Greifvorrichtungen ausgebildet sind. Aus der EP 0950475 Bl geht eine solche Greifvorrichtung hervor, die über zwei verschwenkbar gelagerte Greifelemente verfügt, deren Antrieb eine pneumatische Linearantriebseinheit übernimmt.The same applies to working devices that are designed as gripping devices. EP 0950475 B1 discloses such a gripping device that has two pivotably mounted gripping elements that are driven by a pneumatic linear drive unit.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich sowohl hohe Verstellgeschwindigkeiten als auch hohe Stellkräfte des vorhandenen mindestens einen Spannelementes erzeugen lassen.It is the object of the present invention to provide a working device of the type mentioned at the outset, with which both high adjustment speeds and high actuating forces of the at least one existing clamping element can be generated.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Linearantriebseinheit der Arbeitsvorrichtung als elektrodynamischer Lineardirektantrieb ausgebildet.To solve this problem, the linear drive unit of the working device is designed as an electrodynamic linear direct drive.

Auf diese Weise kann die zugeführte elektrische Energie ohne aufwendige Gewindemimik in eine die Bewegung des mindestens einen Spannelementes hervorrufende Linearbewegung umgesetzt werden. In Verbindung mit einem einfachen und kostengünstigen Aufbau lassen sich hohe Verstellgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hohen Stellkräften realisieren. Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung in Verbindung mit einer Kniehebel-Spannvorrichtung oder einer Greifvorrichtung einsetzen.In this way, the electrical energy supplied can be converted into a linear movement that causes the movement of at least one clamping element without the need for complex thread mechanisms. In conjunction with a simple and cost-effective structure, high adjustment speeds can be achieved with high actuating forces at the same time. The invention can be used particularly advantageously in conjunction with a toggle lever clamping device or a gripping device.

-J--J-

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.

Der Lineardirektantrieb verfügt zweckmäßigerweise über ein mit dem Arbeitskopf bestücktes Gehäuse, in dem ein als Bestandteil des Abtriebsteils ausgeführter Läufer linear verstellbar angeordnet ist. Zwei antriebsmäßig zusammenwirkende Antriebseinrichtungen sind zum einen an dem Gehäuse und zum anderen an dem Läufer vorgesehen, wobei die eine Antriebseinrichtung als Spuleneinrichtung mit einer oder mehreren, koaxial aufeinanderfolgenden Antriebsspulen und die andere als Magneteinrichtung mit einem oder mehreren, axial aufeinanderfolgenden Permanentmagneten ausgebildet ist. Wird die Spuleneinrichtung getaktet mit einer Erregerspannung beaufschlagt, bildet sich ein wanderndes Magnetfeld aus, das entsprechend der Polung eine in die eine oder andere Richtung orientierte Stellkraft auf den Läufer ausübt, der mithin eine Hubbewegung relativ zu dem als Stator fungierenden Gehäuse ausführt. Diese Hubbewegung wird von dem mindestens einen Spannelement des Arbeitskopfes abgegriffen, um dessen gewünschte Arbeitsbewegung, beispielsweise eine Schwenkbewegung und/oder eine translatorische Bewegung, hervorzurufen.The linear direct drive expediently has a housing fitted with the working head, in which a rotor designed as a component of the output part is arranged in a linearly adjustable manner. Two drive devices that interact with one another are provided on the housing and on the rotor, one drive device being designed as a coil device with one or more coaxially successive drive coils and the other as a magnet device with one or more axially successive permanent magnets. If the coil device is subjected to an excitation voltage in a clocked manner, a moving magnetic field is formed which, depending on the polarity, exerts an actuating force oriented in one direction or the other on the rotor, which therefore carries out a lifting movement relative to the housing acting as a stator. This lifting movement is picked up by the at least one clamping element of the working head in order to bring about its desired working movement, for example a pivoting movement and/or a translatory movement.

Bevorzugt ist die Spuleneinrichtung am Gehäuse und die Permanentmagneteinrichtung am Läufer vorgesehen. Auf diese Weise kann auf sich mitbewegende elektrische Leitungen verzichtet werden.Preferably, the coil device is provided on the housing and the permanent magnet device on the rotor. In this way, moving electrical cables can be dispensed with.

Mindestens eine der beiden stirnseitigen Abschlusswände des Lineardirektantriebes ist zweckmäßigerweise mit einem in den Verstellweg des Läufers ragenden Hubbegrenzungsanschlag ausgestattet. Ist dieser in der Hubrichtung des Läufers verstellbar, können die Hubendlagen des Läufers variabel anwendungsspezifisch vorgegeben werden.At least one of the two end walls of the linear direct drive is expediently equipped with a stroke limit stop that extends into the adjustment path of the slider. If this is adjustable in the stroke direction of the slider, the stroke end positions of the slider can be specified variably according to the application.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Lineardirektantrieb mit Haltemitteln ausgestattet, die durch Magnetkraft eine lösbare gehäusefeste Fixierung des Läufers in mindestens einer der beiden Hubendlagen hervorrufen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Läufer im deaktivierten Zustand selbst bei Erschütterungen der Arbeitsvorrichtung seine Hubendlage zuverlässig beibehält, auch bei vertikaler Ausrichtung.In an advantageous embodiment, the linear direct drive is equipped with holding means which use magnetic force to releasably fix the runner to the housing in at least one of the two stroke end positions. This ensures that the runner reliably maintains its stroke end position in the deactivated state even if the working device is subjected to vibrations, even when aligned vertically.

Bei der Realisierung der Haltemittel kann man unter anderem auf mindestens eine der Antriebseinrichtungen des Lineardirektantriebes zurückgreifen. Ist der Läufer mit einer als Magneteinrichtung ausgebildeten Antriebseinrichtung ausgestattet, kann deren ständig vorhandenes Magnetfeld durch Zusammenwirken mit an der zugeordneten Abschlusswand vorgesehenen ferromagnetischen Mitteln die erforderliche Haltekraft erzeugen. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise die Abschlusswand unmittelbar ferromagnetisch ausgebildet werden und/oder kann ein Hubbegrenzungsanschlag zumindest partiell über ferromagnetische Eigenschaften verfügen.When implementing the holding means, one can use at least one of the drive devices of the linear direct drive. If the runner is equipped with a drive device designed as a magnetic device, its constantly present magnetic field can generate the required holding force by interacting with ferromagnetic means provided on the associated end wall. In this context, for example, the end wall can be designed to be directly ferromagnetic and/or a stroke limit stop can have at least partially ferromagnetic properties.

Es besteht auch die Möglichkeit, mindestens eine Abschlusswand mit Permanentmagnetmitteln auszustatten, die auf denIt is also possible to equip at least one end wall with permanent magnets that act on the

- 5- 5

Läufer eine Magnetkraft ausüben und diesen in der erreichten Hubendlage lösbar fixieren.The runner exerts a magnetic force and releasably fixes it in the reached end position of the stroke.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 in perspektivischer, teilweise aufgeschnittener schematischer Darstellungsweise eine mögliche Bauform der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung, wobei der Arbeitskopf lediglich strichpunktiert angedeutet ist,Fig. 1 shows a perspective, partially cut-away schematic representation of a possible design of the working device according to the invention, the working head being indicated only by dash-dotted lines,

Fig. 2 die Arbeitsvorrichtung aus Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten, in einer Ausgestaltung als Kniehebel-Spannvorrichtung undFig. 2 the working device from Fig. 1 in side view, partially cut away, in a design as a toggle lever clamping device and

Fig. 3 eine sich auf den Bereich des Arbeitskopfes beschränkende, teilweise aufgebrochene Darstellung der Arbeitsvorrichtung aus Fig. 1 bei einer Ausgestaltung als Greifvorrichtung.Fig. 3 is a partially broken away view of the working device from Fig. 1, limited to the area of the working head, in an embodiment as a gripping device.

Die insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Arbeitsvorrichtung hat als Antriebsquelle eine elektrische Linearantriebseinheit, die als elektrodynamischer Lineardirektantrieb 2 ausgebildet ist. Dieser Lineardirektantrieb 2 hat längliche Gestalt und besitzt ein ebenfalls längliches Gehäuse 3, das an einer Stirnseite mit einem Arbeitskopf 4 bestückt ist.The working device, designated overall with reference number 1, has as its drive source an electric linear drive unit, which is designed as an electrodynamic linear direct drive 2. This linear direct drive 2 has an elongated shape and has a likewise elongated housing 3, which is equipped with a working head 4 on one end face.

Da der Arbeitskopf 4 entsprechend der Bauart der Arbeitsvorrichtung 1 unterschiedlich gestaltet sein kann, ist er inSince the working head 4 can be designed differently depending on the type of working device 1, it is

Fig. l lediglich strichpunktiert angedeutet. Bei einer Ausgestaltung der Arbeitsvorrichtung 1 als Kniehebel-Spannvorrichtung la gemäß Fig. 2 ist der Arbeitskopf 4 als Spannerkopf 4a konzipiert. Wenn die Arbeitsvorrichtung 1 als Greifvorrichtung Ib gemäß Fig. 3 ausgeführt ist, handelt es sich bei dem Arbeitskopf 4 um einen Greiferkopf 4b.Fig. l is only indicated by dash-dotted lines. If the working device 1 is designed as a toggle lever clamping device la according to Fig. 2, the working head 4 is designed as a clamping head 4a. If the working device 1 is designed as a gripping device 1b according to Fig. 3, the working head 4 is a gripper head 4b.

Der Lineardirektantrieb 2 verfügt über ein relativ zu dem Gehäuse 3 in Richtung dessen Längsachse 5 verschiebbares Abtriebsteil 6. Eine von einem Läufer 7 gebildete Komponente des Abtriebsteils 6 ist im Innenraum 8 des Gehäuses 3 in Richtung der Längsachse 5 linear verschiebbar geführt aufgenommen. Ein fest mit dem Läufer 7 verbundenes, bevorzugt stangenartig ausgebildetes Kraftübertragungsteil 9 durchsetzt die dem Arbeitskopf 4 zugeordnete vordere Abschlusswand 12 des Gehäuses 3 und ragt mit seinem freien Ende, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, in den Arbeitskopf 4 hinein.The linear direct drive 2 has an output part 6 that can be moved relative to the housing 3 in the direction of its longitudinal axis 5. A component of the output part 6, formed by a rotor 7, is accommodated in the interior 8 of the housing 3 so that it can be moved linearly in the direction of the longitudinal axis 5. A force transmission part 9, which is firmly connected to the rotor 7 and is preferably designed in the form of a rod, passes through the front end wall 12 of the housing 3 assigned to the working head 4 and projects with its free end into the working head 4, as shown in Fig. 2 and 3.

Die von dem Kraftübertragungsteil 9 durchsetzte Durchbrechung der vorderen Abschlusswand 12 enthält eine das Kraftübertragungsteil 9 koaxial umschließende Führungsbüchse 13.The opening in the front end wall 12 through which the force transmission part 9 passes contains a guide bush 13 which coaxially encloses the force transmission part 9.

Eine der vorderen Abschlusswand 12 entgegengesetzte rückwärtige Abschlusswand 14 bildet die rückseitige Begrenzung des Gehäuse-Innenraumes 8. Umfangsseitig ist der Gehäuse-Innenraum 8 von einem sich zwischen den beiden Abschlusswänden 12, 14 erstreckenden Gehäuserohr 15 begrenzt.A rear end wall 14 opposite the front end wall 12 forms the rear boundary of the housing interior 8. The housing interior 8 is circumferentially delimited by a housing tube 15 extending between the two end walls 12, 14.

Der Arbeitskopf 4 besitzt einen Grundkörper 16, der mittels Schrauben oder anderen Befestigungsmaßnahmen stirnseitig au-The working head 4 has a base body 16 which is attached to the front side by means of screws or other fastening measures.

ßen an der vorderen Abschlusswand 12 angebracht ist. Außerdem enthält der Arbeitskopf 4 ein oder mehrere, relativ zu dem Grundkörper 16 bewegliche Spannelemente 17, die entsprechend der gewünschten Bewegungsart an dem Grundkörper 16 beweglich gelagert sind.ßen is attached to the front end wall 12. In addition, the working head 4 contains one or more clamping elements 17 which are movable relative to the base body 16 and which are movably mounted on the base body 16 according to the desired type of movement.

Bei der Ausgestaltung als Kniehebel-Spannvorrichtung la ist ein Spannelement 17 vorgesehen, das als Spannarm 18 ausgebildet ist, der an mindestens einer Lagerstelle 22 verschwenkbar an dem Grundkörper 16 gelagert ist, sodass er bezüglich diesem eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Schwenkbewegung 23 ausführen kann. Über einen Kniehebelmechanismus 24, der als solches bekannt ist und beispielsweise in der EP 1201370 A2 oder der DE 10000661 Al beschrieben wird, ist der Spannarm 18 mit dem in den Grundkörper 16 hineinragenden vorderen Endabschnitt des Kraftübertragungsteils 9 antriebsmäßig gekoppelt.In the design as a toggle lever clamping device 1a, a clamping element 17 is provided which is designed as a clamping arm 18 which is pivotably mounted on the base body 16 at at least one bearing point 22 so that it can execute a pivoting movement 23 with respect to the latter, indicated by a double arrow. The clamping arm 18 is drive-coupled to the front end section of the force transmission part 9 which projects into the base body 16 via a toggle lever mechanism 24 which is known as such and is described, for example, in EP 1201370 A2 or DE 10000661 A1.

Durch den Lineardirektantrieb 2 kann das Abtriebsteil 6 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten.Hubbewegung 25 in der Längsrichtung des Gehäuses 3 angetrieben werden. Diese Hubbewegung 25 wird durch den Kniehebelmechanismus 24 in die gewünschte Schwenkbewegung 23 des Spannarmes 18 umgesetzt. Auf diese Weise kann der Spannarm 18 wahlweise in einer aus Fig. 2 hervorgehenden Offenstellung oder in einer diesbezüglich verschwenkten Schließstellung positioniert werden. In der Schließstellung kann mittels des Spannarmes 18 beispielsweise ein zu bearbeitendes Werkstück festgespannt werden. Aufgrund des Kniehebelmechanismus hat das Abtriebsteil 6 in der Schließstellung des Spannarmes 18 keine dauernde, inThe linear direct drive 2 can drive the output part 6 to a lifting movement 25 in the longitudinal direction of the housing 3, indicated by a double arrow. This lifting movement 25 is converted by the toggle lever mechanism 24 into the desired pivoting movement 23 of the clamping arm 18. In this way, the clamping arm 18 can be positioned either in an open position as shown in Fig. 2 or in a pivoted closed position. In the closed position, for example, a workpiece to be machined can be clamped by means of the clamping arm 18. Due to the toggle lever mechanism, the output part 6 has no permanent, in the closed position of the clamping arm 18.

Schließrichtung wirkende Stellkraft auf den Spannarm 18 auszuüben, da sich dieser in einer Über-Totpunkt-Lage befindet.To exert an actuating force in the closing direction on the clamping arm 18, since the latter is in an over-dead-center position.

Im Falle der Greifvorrichtung Ib verfügt die Arbeitsvorrichtung 1 über wenigstens zwei Spannelemente 17, die als Greifelemente 2 6 ausgebildet sind. Sie können jeweils, relativ zueinander, zu einer mit einem Doppelpfeil verdeutlichten Arbeitsbewegung 27 veranlasst werden, im Rahmen derer sie sich entweder aufeinander zu oder voneinander weg bewegen. Auf diese Weise können sie wahlweise in einer Offenstellung oder in einer Schließstellung positioniert werden, um ein handzuhabendes Werkstück entweder festzuhalten oder loszulassen.In the case of the gripping device 1b, the working device 1 has at least two clamping elements 17, which are designed as gripping elements 26. They can each be caused to perform a working movement 27 relative to one another, indicated by a double arrow, in the course of which they either move towards or away from one another. In this way, they can be positioned optionally in an open position or in a closed position in order to either hold or release a workpiece to be handled.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Greifvorrichtung Ib in einer Ausgestaltung als Parallelgreifer. Die beiden Greifelemente 26 bewegen sich hier in einer Ebene im Rahmen translatorischer Arbeitsbewegungen 27, die rechtwinkelig zur Längsachse 5 des Gehäuses 3 verlaufen. Um dies zu ermöglichen, sind die Greifelemente 26 über Gleit- und/oder Wälzlagermittel 2 8 an dem Grundkörper 16 verstellbar geführt. Über ein Hebelgetriebe 2 8 oder eine andere Getriebeart erfolgt eine antriebsmäßige Kopplung mit dem vorderen Endbereich des in den Grundkörper 16 hineinragenden Kraftübertragungsteils 9, derart, dass die Hubbewegung 25 des Kraftübertragungsteils 9 in die gewünschte, quer orientierte Translationsbewegung der Greifelemente 26 umgesetzt wird.The embodiment shows a gripping device 1b in a parallel gripper design. The two gripping elements 26 move here in a plane as part of translational working movements 27, which run at right angles to the longitudinal axis 5 of the housing 3. To make this possible, the gripping elements 26 are adjustably guided on the base body 16 via sliding and/or roller bearing means 28. A lever gear 28 or another type of gear is used to drive the front end region of the power transmission part 9 projecting into the base body 16, such that the lifting movement 25 of the power transmission part 9 is converted into the desired, transversely oriented translational movement of the gripping elements 26.

Die Greifvorrichtung Ib könnte beispielsweise auch als Winkelgreifer, als Radialgreifer oder als Dreipunktgreifer aus-The gripping device Ib could also be designed as an angle gripper, a radial gripper or a three-point gripper.

gebildet sein. Die Anzahl der Greifelemente 2 6 kann je nach Greifertyp variieren.The number of gripping elements 2 6 can vary depending on the gripper type.

Der elektrodynamische Lineardirektantrieb 2 enthält zwei antriebsmäßig zusammenwirkende Antriebseinrichtungen, von denen die eine, erste Antriebseinrichtung 32 am Gehäuse 3 und die andere, zweite Antriebseinrichtung 33 am Läufer 7 angeordnet ist. Eine dieser Antriebseinrichtungen, beim Ausführungsbeispiel ist dies die dem Gehäuse 3 zugeordnete erste Antriebseinrichtung 32, ist von einer Spuleneinrichtung 34 gebildet, die mehrere koaxial aufeinanderfolgende Antriebsspulen 35 enthält. Die andere Antriebseinrichtung, beim Ausführungsbeispiel die am Läufer 7 vorgesehene zweite Antriebseinrichtung 33, ist von einer Magneteinrichtung 36 gebildet, die über einen und vorzugsweise über mehrere, axial aufeinanderfolgende Permanentmagnete 37 verfügt.The electrodynamic linear direct drive 2 contains two drive devices that interact with each other, of which the first drive device 32 is arranged on the housing 3 and the other, second drive device 33 is arranged on the rotor 7. One of these drive devices, in the exemplary embodiment this is the first drive device 32 assigned to the housing 3, is formed by a coil device 34 that contains several coaxially successive drive coils 35. The other drive device, in the exemplary embodiment the second drive device 33 provided on the rotor 7, is formed by a magnet device 36 that has one and preferably several axially successive permanent magnets 37.

Zu Gunsten kompakter Abmessungen des Lineardirektantriebes besitzt der Läufer 7 bevorzugt eine flache Gestalt. Er enthält zweckmäßigerweise einen Flachgestalt aufweisenden ferromagnetischen Kern 38, der an seinen beiden einander entgegengesetzten größerflächigen Flachseiten jeweils mit mehreren der erwähnten Permanentmagnete 3 7 bestückt ist. Die hierbei vorzugsweise plattenartig ausgebildeten Permanentmagnete 37 sind zweckmäßigerweise in Dickenrichtung polarisiert, wobei unmittelbar benachbarte Permanentmagnete 37 einander entgegengesetzt gepolt sind.In order to achieve compact dimensions for the linear direct drive, the rotor 7 preferably has a flat shape. It expediently contains a ferromagnetic core 38 with a flat shape, which is equipped with several of the permanent magnets 37 mentioned on its two opposing, larger-area flat sides. The permanent magnets 37, which are preferably plate-shaped, are expediently polarized in the direction of their thickness, with immediately adjacent permanent magnets 37 being polarized in opposite directions.

Das Kraftübertragungsteil 9 ist an dem Kern 38 befestigt.The force transmission part 9 is attached to the core 38.

Die Spuleneinrichtung 34 ist zweckmäßigerweise mehrsträngig ausgeführt. Dies gilt insbesondere für die Kniehebel-Spannvorrichtung la, da der Läufer 7 hier einen relativ großen Hub ausführt. Ist ein nur kleiner Hub erforderlich, wie dies bei der Greifvorrichtung Ib der Fall ist, genügt ein einsträngiges Spulensystem.The coil device 34 is expediently designed with multiple strands. This applies in particular to the toggle lever tensioning device la, since the rotor 7 executes a relatively large stroke here. If only a small stroke is required, as is the case with the gripping device 1b, a single-strand coil system is sufficient.

Die Spuleneinrichtung 34 ist außen von dem Gehäuserohr 15 umschlossen, welches ein Rückschlussteil für die erzeugten Magnetfelder darstellt. An der dem Läufer 7 zugewandten Innenseite der Spuleneinrichtung 34 befindet sich ein den Läufer 7 umschließender Hohlkörper 42, der ein Führungselement für die Linearbewegung des Läufers 7 darstellt.The coil device 34 is enclosed on the outside by the housing tube 15, which represents a return part for the magnetic fields generated. On the inside of the coil device 34 facing the rotor 7 there is a hollow body 42 which encloses the rotor 7 and represents a guide element for the linear movement of the rotor 7.

Mit der Spuleneinrichtung 34 kontaktierte elektrische Leiter 43, die beim Ausführungsbeispiel durch wenigstens eine der Abschlusswände hindurch nach außen geführt sind, kann die Spuleneinrichtung 34 getaktet mit einer Erregerspannung beaufschlagt werden.Electrical conductors 43 which are in contact with the coil device 34 and which, in the exemplary embodiment, are led out through at least one of the end walls, can be used to apply an excitation voltage to the coil device 34 in a clocked manner.

Die beiden Antriebseinrichtungen 32, 33 arbeiten nach dem elektrodynamischen Prinzip zusammen. Die Antriebsspulen 35 werden einzeln oder in Gruppen zeitlich aufeinanderfolgend erregt, wobei das erzeugte Magnetfeld mit den von der permanentmagnet ischen Magneteinrichtung 36 hervorgerufenen Magnetfeldern zusammenwirkt, sodass sich Rückwirkungskräfte einstellen, die den Läufer 7 - je nach Polungsrichtung - in die eine oder andere Richtung beaufschlagen, woraus die erwähnte Hubbewegung 25 resultiert.The two drive devices 32, 33 work together according to the electrodynamic principle. The drive coils 35 are excited individually or in groups in chronological succession, whereby the magnetic field generated interacts with the magnetic fields caused by the permanent magnet device 36, so that reaction forces are established which act on the rotor 7 - depending on the polarity - in one direction or the other, resulting in the aforementioned lifting movement 25.

WW -r- - WW -r- -

Bedingt durch das elektrodynamische Wirkprinzip kann das Abtriebsteil 6 mit sehr hoher Geschwindigkeit und mit hohen Stellkräften verlagert werden. Dementsprechend kann auch das mindestens eine Spannelement 17 in sehr kurzer Zeit mit hoher Stellkraft zwischen seinen beiden Endstellungen verlagert werden. Der Lineardirektantrieb lässt sich kurzzeitig bis zum Zehnfachen überlasten, wobei durch die Wärmekapazitäten der verwendeten Materialien keine wesentliche Temperaturerhöhung bei Einschaltzeiten von unter 1 % zu erwarten sind. Solche kurzen Einschaltzeiten sind jedoch ausreichend, um beispielsweise eine Kniehebelmechanik mit großer Kraft zu schließen und zu öffnen. Die direkte Kräfteinwirkung auf das Kraftübertragungsteil 9 ohne aufwendige Gewindeübersetzungen ermöglicht zudem einen sehr kostengünstigen und kompakten Aufbau.Due to the electrodynamic operating principle, the output part 6 can be moved at very high speed and with high actuating forces. Accordingly, the at least one clamping element 17 can also be moved between its two end positions in a very short time with high actuating force. The linear direct drive can be overloaded up to ten times for a short time, whereby no significant increase in temperature is to be expected with switch-on times of less than 1% due to the heat capacities of the materials used. However, such short switch-on times are sufficient, for example, to close and open a toggle lever mechanism with great force. The direct force effect on the force transmission part 9 without complex thread transmissions also enables a very cost-effective and compact design.

Die Arbeitsvorrichtung 1 kann an einer oder, wie beim Ausführungsbeispiel, an beiden stirnseitigen Abschlusswänden 12, mit mindestens einem in den Verstellweg des Läufers 7 ragenden Hubbegrenzungsanschlag 44 ausgestattet sein. Diese Hubbegrenzungsanschläge 44 sind zweckmäßigerweise in der Hubrichtung des Läufers 7 verstellbar, sodass die Möglichkeit besteht, die jeweilige Hubendlage des Läufers 7 variabel, dem Anwendungszweck entsprechend, vorzugeben.The working device 1 can be equipped with at least one stroke limit stop 44 protruding into the adjustment path of the rotor 7 on one or, as in the embodiment, on both end walls 12. These stroke limit stops 44 are expediently adjustable in the stroke direction of the rotor 7, so that it is possible to specify the respective stroke end position of the rotor 7 variably, according to the application.

Beispielsweise sind die Hubbegrenzungsanschläge 44 von Schraubgliedern 44a gebildet, die die jeweils zugeordnete Abschlusswand 12, 14 mit Gewindeeingriff von außen nach innen axial durchsetzen, sodass sie mit einem Anschlagabschnitt 45 in den Gehäuse-Innenraum 8 hineinragen und einen außerhalbFor example, the stroke limit stops 44 are formed by screw members 44a, which axially penetrate the respective end wall 12, 14 with threaded engagement from the outside to the inside, so that they protrude into the housing interior 8 with a stop section 45 and an outside

des Gehäuses 3 zugänglichen Betätigungsabschnitt 46 besitzen. Entsprechend der jeweils gewählten Einschraubtiefe liegt die Hubendlage des Läufers 7 in mehr oder weniger großem Abstand zur zugeordneten Abschlusswand 12, 14.of the housing 3. Depending on the screw-in depth selected, the stroke end position of the rotor 7 is at a greater or lesser distance from the associated end wall 12, 14.

Bei den Schraubgliedern 44a kann es sich um einfache, einen Gewindeschaft und einen Kopf aufweisende Schrauben handeln, wobei der Kopf den zur Einstellung verwendbaren Betätigungsabschnitt 46 bildet.The screw members 44a may be simple screws having a threaded shaft and a head, the head forming the actuating portion 46 that can be used for adjustment.

Es gibt Anwendungsfälle, bei denen das Abtriebsteil in einer Hubendlage verharren soll, jedoch keine Stellkraft aufzubringen hat. Dies gilt beispielsweise für eine Kniehebel-Spannvorrichtung la bei in die Schließstellung verschwenktem Spannarm 18. Ist die Kniehebel-Spannvorrichtung la jedoch vertikal installiert, vergleichbar der Abbildung in Fig. 2, besteht die Gefahr, dass sich das Abtriebsteil 6 bei Erschütterungen aufgrund des Gewichts des Läufers 7 ungewollt aus der betreffenden Hubendlage entfernt. Um dieser Problematik zu begegnen, ohne auf eine dauerhafte Aktivierung des Lineardirektantriebes 2 zurückgreifen zu müssen, ist der Lineardirektantrieb 2 zweckmäßigerweise mit Haltemitteln 47 ausgestattet, die durch Magnetkraft eine gehäusefeste Fixierung des Läufers 7 in einer oder beiden Hubendlagen hervorrufen.There are applications in which the output part is to remain in an end position of the stroke but does not have to apply any actuating force. This applies, for example, to a toggle lever clamping device la with the clamping arm 18 pivoted into the closed position. However, if the toggle lever clamping device la is installed vertically, comparable to the illustration in Fig. 2, there is a risk that the output part 6 will inadvertently move away from the relevant end position of the stroke in the event of vibrations due to the weight of the rotor 7. In order to counteract this problem without having to resort to permanent activation of the linear direct drive 2, the linear direct drive 2 is expediently equipped with holding means 47 which use magnetic force to fix the rotor 7 in one or both end positions of the stroke and fixed to the housing.

Die Haltemittel 4 7 können beispielsweise, wie in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet, über an oder in der betreffenden Abschlusswand 12 angeordnete Permanentmagnetmittel 48 verfügen, die mit dem ferromagnetisehen Kern oder anderen ferromagnetischen oder auch permanentmagnetischen BestandteilenThe holding means 4 7 can, for example, as indicated in Fig. 2 by dash-dotted lines, have permanent magnet means 48 arranged on or in the relevant end wall 12, which can be connected to the ferromagnetic core or other ferromagnetic or permanent magnetic components

des Läufers 7 zusammenwirken können, um diesen in der zugeordneten Hubendlage lösbar zu fixieren. Die Permanentmagnetmittel 48 können beispielsweise von einem oder mehreren Permanentmagnetstücken gebildet sein, die in eine oder mehrere zugeordnete Aussparungen 52 der betreffenden Abschlusswand 12 eingesetzt sind.of the rotor 7 can cooperate to releasably fix it in the associated stroke end position. The permanent magnet means 48 can be formed, for example, by one or more permanent magnet pieces which are inserted into one or more associated recesses 52 of the relevant end wall 12.

Zusätzlich oder alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Hubbegrenzungsanschlag 44 mit geeigneten Permanentmagnetmitteln 48 auszustatten, insbesondere im Bereich des in der Hubendlage unmittelbar mit dem Läufer 7 in Kontakt stehenden Anschlagabschnittes 45.Additionally or alternatively, it is also possible to equip the stroke limit stop 44 with suitable permanent magnet means 48, in particular in the area of the stop section 45 which is in direct contact with the rotor 7 in the stroke end position.

Wenn, wie beim Ausführungsbeispiel, die am Läufer 7 vorgesehene zweite Antriebseinrichtung 33 von einer permanentmagnetischen Magneteinrichtung 36 gebildet ist, kann auch diese als Bestandteil der Haltemittel 47 herangezogen werden. Es genügt dann, der betreffenden Abschlusswand geeignete ferromagnetische Mittel 53 zuzuordnen, also beispielsweise die Abschlusswand selbst ferromagnetisch auszubilden oder mit einer ferromagnetischen Komponente auszustatten, sodass in der Hubendlage ein die erforderlichen Haltekräfte aufbringender Magnetkreis aufgebaut wird. Die ferromagnetischen Mittel 53 können beispielsweise in Gestalt eines ganz oder teilweise ferromagnetischen Hubbegrenzungsanschlages 44 realisiert werden.If, as in the embodiment, the second drive device 33 provided on the rotor 7 is formed by a permanent magnet device 36, this can also be used as a component of the holding means 47. It is then sufficient to assign suitable ferromagnetic means 53 to the relevant end wall, for example to make the end wall itself ferromagnetic or to equip it with a ferromagnetic component so that a magnetic circuit is built up in the stroke end position that applies the required holding forces. The ferromagnetic means 53 can be implemented, for example, in the form of a fully or partially ferromagnetic stroke limit stop 44.

Es ist problemlos möglich, die auf magnetischer Kraftwirkung basierenden Haltemittel 47 so auszulegen, dass zum einen eine sichere, lösbare Fixierung des Abtriebsteils 6 in der betreffenden Hubendlage erreicht wird, gleichzeitig aber bei Akti-It is easily possible to design the holding means 47 based on magnetic force in such a way that, on the one hand, a secure, releasable fixation of the output part 6 in the relevant stroke end position is achieved, but at the same time, when activated,

vierung des Lineardirektantriebes 2 die dann erzeugten Stellkräfte ohne weiteres ausreichen, um die magnetische Haltekraft zu überwinden und die Hubbewegung 25 hervorzurufen.ation of the linear direct drive 2, the actuating forces then generated are easily sufficient to overcome the magnetic holding force and cause the lifting movement 25.

Claims

1. Working device with an electric linear drive unit, on the front side of which a working head ( 4 ) is arranged, which has at least one movable clamping element ( 17 ) drivingly coupled to the output part ( 6 ) of the linear drive unit, characterized in that the linear drive unit is designed as an electrodynamic linear direct drive ( 2 ).

2. Drive device according to claim 1, characterized in that it is designed as a toggle lever clamping device ( 1 a), wherein the working head ( 4 ) has a base body ( 16 ) fastened to the linear direct drive ( 2 ) and the at least one clamping element ( 17 ) is designed as a clamping arm ( 18 ) pivotably mounted on the base body ( 16 ), which is drivingly coupled to the output part ( 6 ) of the linear direct drive ( 2 ) via a toggle lever mechanism ( 24 ).

3. Working device according to claim 1, characterized in that it is designed as a gripping device ( 1 b), wherein the working head ( 4 ) has a base body ( 16 ) fastened to the linear direct drive ( 2 ) and the at least one clamping element ( 17 ) is designed as a gripping element ( 26 ) adjustably mounted on the base body ( 16 ) which is drive-coupled to the output part ( 6 ) of the linear direct drive ( 2 ).

4. Working device according to claim 3, characterized by a design as a parallel gripper, angle gripper, radial gripper or three-point gripper.

5. Working device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the linear direct drive ( 2 ) has a housing ( 3 ) equipped with the working head ( 4 ), in which a rotor ( 7 ) designed as a component of the output part ( 6 ) is arranged in a linearly adjustable manner, wherein one of two drive devices ( 32 , 33 ) which interact in a driving manner is provided on the housing ( 3 ) and on the rotor ( 7 ), one of which is designed in the form of a coil device ( 34 ) containing several coaxially successive drive coils ( 35 ) and the other in the form of a magnetic device ( 36 ) containing one or more axially successive permanent magnets ( 37 ) and by means of which the output part ( 6 ) can be subjected to actuating forces which cause its linear movement.

6. Working device according to claim 5, characterized in that the coil device ( 34 ) is provided on the housing ( 3 ) and the magnet device ( 36 ) is provided on the rotor ( 7 ).

7. Working device according to claim 6, characterized in that the rotor ( 7 ) has a ferromagnetic core ( 38 ) which is externally equipped with one or more permanent magnets ( 37 ).

8. Working device according to claim 7, characterized in that the core ( 38 ) of the rotor ( 7 ) has a flat shape and is equipped with at least one permanent magnet ( 37 ) on each of its two larger flat sides.

9. Working device according to one of claims 5 to 8, characterized in that at least one stroke limiting stop ( 44 ) projecting into the adjustment path of the rotor ( 7 ) is provided on the housing ( 3 ) of the linear direct drive ( 2 ) on one or both end walls ( 12 , 14 ).

10. Working device according to claim 9, characterized in that the stroke limit stop ( 44 ) is adjustable in the stroke direction of the rotor ( 7 ).

11. Working device according to claim 9 or 10, characterized in that the stroke limiting stop ( 44 ) projects with respect to the associated end wall ( 12 , 14 ) into the housing interior ( 8 ) containing the rotor ( 7 ).

12. Working device according to one of claims 5 to 11, characterized in that the linear direct drive ( 2 ) is equipped with holding means ( 47 ) which can cause a housing-fixed, releasable fixation of the rotor ( 7 ) in at least one of its two stroke end positions by magnetic force.

13. Working device according to claim 12, characterized in that the holding means ( 47 ) have permanent magnet means ( 48 ) assigned to at least one end wall ( 12 ), which can cooperate with the at least partially ferromagnetic and/or permanent magnetic rotor ( 7 ) for its releasable magnetic fixation.

14. Working device according to claim 12 or 13, characterized in that the holding means ( 47 ) have ferromagnetic means ( 53 ) associated with at least one end wall ( 12 ), which can cooperate with the rotor ( 7 ) having a drive device designed as a magnet device ( 36 ) for the detachable magnetic fixation thereof.

15. Working device according to claim 13 or 14, characterized in that the holding means ( 47 ) associated with an end wall ( 12 ) are provided on a stroke limiting stop ( 44 ).