DE10013046A1 - Linear motor drive uses air-bearings for supporting mobile unit provided by slide and mobile linear motor element from guide body and/or stationary motor element - Google Patents
Linear motor drive uses air-bearings for supporting mobile unit provided by slide and mobile linear motor element from guide body and/or stationary motor elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit einem stationären Führungskörper und einem entlang einer vom Führungskörper bestimmten Bewegungsbahn translatorisch bewegbaren Schlitten.The invention relates to a linear drive with a stationary guide body and one along one of the Guide bodies determine the path of movement translationally movable carriage.
Beim Beschleunigen und Abbremsen eines Linearantriebs wirken Momentenbelastungen auf den Schlitten, die daher rühren, daß die im Linearmotor erzeugten Beschleunigungskräfte über die Stützlager und Führungslager des Schlittens abgestützt werden, so daß sich zwischen dem Angriffsort der Beschleunigungskräfte am Schlitten und dem Angriffsort der Abstützkräfte am Schlitten Biegespannungen aufbauen. Je höher die Beschleunigung des Linearantriebs ist, desto höher sind die auf den Schlitten wirkenden Momentenbelastungen, so daß ein Linearantrieb für hohe Beschleunigung mit einem entsprechend steifen und damit auch schweren Schlitten ausgestattet werden muß, um eine Formänderung des Schlittens zu verhindern. Die damit verbundene hohe Masse des Schlittens steht aber der Erzielung einer hohen Beschleunigung wieder entgegen. Act when accelerating and braking a linear drive Moment loads on the sled, which result from the fact that the acceleration forces generated in the linear motor via the Support bearing and guide bearing of the slide supported be, so that between the site of the attack Acceleration forces on the sled and the point of attack Support forces on the slide build up bending stresses. The higher the acceleration of the linear actuator is the higher the moment loads acting on the sled, so that a linear drive for high acceleration with one accordingly stiff and therefore heavy sled must be equipped to change the shape of the carriage to prevent. The associated high mass of the sled but resists achieving high acceleration opposite.
Um hohe Beschleunigungen eines Linearantriebs zu erzielen, ist es außerdem anzustreben, die Reibung in den Stützlagern und Führungslagern des Schlittens zu minimieren. Im Gegensatz dazu können bei wälzgelagerten Führungen die Wälzkörper aufgrund ihrer Trägheit bei hohen Beschleunigungen nicht mehr gemäß ihrer Kinematik abrollen, sondern beginnen zu gleiten, wodurch an den Wälzlagern ein erhöhter Verschleiß auftritt. Der Linearantrieb besitzt daher bei hohen Beschleunigungen den entscheidenden Vorteil, daß er berührungslos arbeitet.To achieve high accelerations of a linear drive, it is also desirable to reduce the friction in the support bearings and to minimize slide guide bearings. In contrast In addition, the rolling elements can be used for roller bearing guides due to their inertia at high accelerations no longer roll according to their kinematics but start to slide, which causes increased wear on the rolling bearings. The linear drive therefore has high accelerations the decisive advantage that it works without contact.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb mit einem stationären Führungskörper und einem entlang einer vom Führungskörper bestimmten Bewegungsbahn translatorisch bewegbaren Schlitten anzugeben, der für sehr hohe Beschleunigungen ausgelegt ist.It is the object of the present invention, one Linear drive with a stationary guide body and one along a movement path determined by the guide body Specify translationally movable sled for very is designed for high accelerations.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst von einem Linearantrieb mit einem stationären Führungskörper und einem entlang einer vom Führungskörper bestimmten Bewegungsbahn translatorisch bewegbaren Schlitten, wobei der Schlitten mittels Gaslagerelementen in einer Stützebene und in einer dazu orthogonalen Führungsebene oder parallel zu dieser am Führungskörper berührungsfrei gelagert ist, wobei der Schlitten an seinen beiden Längsseiten mit jeweils zumindest einem Spulen aufweisenden Schwert versehen ist, das sich parallel zur Stützebene erstreckt, wobei zwei seitliche, zueinander parallele stationäre Magnetschienen vorgesehen sind, die jeweils eine Magnetführungsnut zur berührungslosen Aufnahme der Schwerter aufweisen, wodurch Magnetschienen und Schwerter zwei parallel zueinander angeordnete Linearmotoren bilden, und wobei sich eine Verbindungslinie der jeweiligen Wirkungsschwerpunkte der beidseitg vom Schlitten angeordneten Linearmotoren, im Querschnitt des Schlittens betrachtet, durch den Schwerpunkt des Schlittens erstreckt. This object is achieved by one Linear drive with a stationary guide body and one along a movement path determined by the guide body translationally movable carriage, the carriage by means of gas bearing elements in a support level and in one orthogonal management level or parallel to this on Guide body is mounted without contact, the Sledge on its two long sides with at least one each is provided with a spool having coils, which itself extends parallel to the support plane, with two lateral, mutually parallel stationary magnetic rails are provided are each a magnetic guide groove for non-contact Have inclusion of the swords, creating magnetic rails and Swords two linear motors arranged parallel to each other form, and with a connecting line of the respective Focus of action of the carriage arranged on both sides Linear motors, viewed in cross section of the slide, extends through the center of gravity of the sled.
Durch die Lagerung des Schlittens mittels Gaslagerelementen ist der Schlitten berührungsfrei bewegbar, so daß die Reibung in den Stützlagern und in den Führungslagern des Linearantriebs minimiert wird. Die seitliche Anordnung zweier parallel zueinander gelegener Linearmotoren, bei denen das jeweilige die eisenlosen Spulen aufweisende Schwert in einer Magnetführungsnut der Magnetschienen verläuft, sorgt dafür, daß die auf den Schlitten vom Linearmotor einwirkenden Kräfte auf beiden Seiten des Schlittens angreifen, so daß Momente um die Hochachse des Schlittens, die bei einem einseitig angebrachten Linearmotor auftreten würden, vermieden werden. Allein durch diese beidseitige symmetrische Anordnung der Linearmotoren wird bereits ein Verkanten des Schlittens in den Führungslagern (Gierbewegung) vermieden, was bei Wälzlagern zum sogenannten Schubladeneffekt führt, bei dem eine Verklemmung auftritt. Die Anordnung der Linearmotoren derart, daß sich die Verbindungslinie ihrer jeweiligen Wirkungsschwerpunkte, im Querschnitt des Schlittens betrachtet, durch den Schwerpunkt des Schlittens erstreckt, sorgt dafür, daß beim Beschleunigen keine Momente um die Querachse des Schlittens entstehen, so daß ein Verkanten des Schlittens auf den Stützlagern (Nickbewegung) ebenfalls ausgeschlossen ist.By storing the slide using gas bearing elements the carriage can be moved without contact, so that the friction in the support bearings and in the guide bearings of the Linear drive is minimized. The side arrangement of two parallel linear motors, where the respective sword having the ironless coils in one Magnet guide groove of the magnetic rails runs, ensures that the forces acting on the slide from the linear motor attack on both sides of the sled so that moments around the vertical axis of the carriage, which is one-sided attached linear motor would be avoided. Simply by this symmetrical arrangement of the two sides Linear motors will already tilt the slide in the guide bearings (yaw movement) avoided what at Rolling bearings leads to the so-called drawer effect, in which jamming occurs. The arrangement of the linear motors such that the connecting line of their respective Areas of focus, in the cross section of the sled viewed through the center of gravity of the sled, ensures that there are no moments when accelerating Transverse axis of the carriage arise, so that the tilting of the Sledge on the support bearings (pitching movement) as well is excluded.
Dieser erfindungsgemäße Linearantrieb ermöglicht somit eine berührungsfreie Beschleunigung des Schlittens ohne Nick- und Gierbewegungen des Schlittens, so daß keine Momentenlasten auf den Schlitten wirken. Dies wiederum ermöglicht es, den Schlitten leicht und schlank zu bauen, wodurch ein Erreichen hoher Beschleunigungen des Linearantriebs weiter erleichtert wird.This linear drive according to the invention thus enables non-contact acceleration of the sled without pitch and Yawing movements of the carriage, so that no moment loads act on the sled. This in turn enables the Sled build light and slim, making it easy to achieve high accelerations of the linear drive further facilitated becomes.
Vorzugsweise weist der Schlitten einen Kufenträger auf, der mit den Gaslagerelementen versehen ist. The carriage preferably has a skid carrier, which is provided with the gas bearing elements.
Weiter vorzugsweise ist der stationäre Führungskörper mit einer Schlittenführungsnut versehen, deren seitliche Nutwandungen parallel zur Führungsebene verlaufende Führungsflächen bestimmen, auf denen erste Gaslagerelemente geführt sind, die beidseitig an einem Kufenschwert des im Querschnitt T-förmigen Kufenträgers vorgesehen sind. Diese feder- und nutenartige Führung des Schlittens im Führungskörper wird durch die schlanke Bauweise des Schlittens und insbesondere des Kufenschwertes ermöglicht, da die Führungsnut so schmal gehalten werden kann, daß selbst bei einer Verwendung unterschiedlicher Materialien für den Kufenträger (z. B. Aluminium) und den Führungskörper (z. B. Stahl) die aufgrund der Wärmeabgabe der Linearmotoren entstehende Ausdehnung des Führungskörpers und des Kufenschwertes so gering bleibt, daß sie sich nicht negativ auf die Gaslageranordnung zwischen dem Kufenschwert und der Führungsnut auswirkt. Der Lagerspalt dieser Gaslageranordnung verändert sich dabei nur so geringfügig, daß er innerhalb von akzeptablen Toleranzgrenzen bleibt.The stationary guide body is also preferred a slide guide groove, the side Groove walls running parallel to the management level Determine guide surfaces on which first gas bearing elements are guided on both sides of a skid sword of the Cross-section T-shaped runner are provided. This tongue and groove-like guidance of the carriage in Guide body is due to the slim design of the Carriage and especially the blade sword allows, because the guide groove can be kept so narrow that even when using different materials for the Sled carrier (e.g. aluminum) and the guide body (e.g. Steel) due to the heat given off by the linear motors resulting expansion of the guide body and Skid swords remain so low that they are not negative on the gas bearing arrangement between the skid and the Guide groove affects. The bearing gap of this gas storage arrangement changes so little that it is within remains within acceptable tolerance limits.
Weiter vorzugsweise weist der stationäre Führungskörper in der Stützebene verlaufende Stützflächen auf, auf denen mit zweiten Gaslagerelementen versehene seitliche Kufenschenkel des im Querschnitt T-förmigen Kufenträgers geführt sind.More preferably, the stationary guide body in FIG of the support plane extending support surfaces on which with side skid legs provided with second gas bearing elements of the cross-section T-shaped runner.
In einer bevorzugten Weiterbildung weisen die Gaslagerelemente in ihrer der jeweiligen Stützfläche beziehungsweise der jeweiligen Führungsfläche gegenüber gelegenen Lagerfläche eine Mehrzahl von Gasaustrittsdüsen auf, die von einem Druckgas beaufschlagt sind, so daß ein aus den Gasaustrittsdüsen austretender Gasstrom ein homogenes Gaspolster zwischen dem jeweiligen Gaslagerelement und der jeweiligen Stützfläche beziehungsweise der jeweiligen Führungsfläche bildet. Als Gas wird vorzugsweise Druckluft verwendet. In a preferred development, the Gas bearing elements in their respective support surface or the respective management area located storage area a plurality of gas outlet nozzles on, which are acted upon by a pressurized gas, so that a the gas stream exiting the gas outlet nozzles is a homogeneous one Gas cushion between the respective gas bearing element and the respective support surface or the respective Leadership surface forms. Compressed air is preferably used as the gas used.
Vorzugsweise sind dabei die Gasaustrittsdüsen in der Lagerfläche eines jeweiligen Gaslagerelements von mittels eines energiereichen Strahls gebohrten Mikrolöchern gebildet, die vorzugsweise kegelförmig ausgebildet sind, wobei deren engster Querschnitt an der Mündung in die Lagerfläche gelegen ist. Diese von Mikrolöchern gebildeten Gasaustrittsdüsen sorgen für ein äußerst gleichmäßiges und homogenes Gaspolster. Diese Ausgestaltung der Gasaustrittsdüsen, die an sich bereits aus der DE 44 36 156 C1 bekannt ist, besitzt den Vorteil, daß der Luftverbrauch der Einzeldüsen äußert niedrig ist und daß eine große Anzahl Düsen für eine hohe statische Tragkraft in den Lagerkörper eingebracht werden kann, ohne dadurch den Gesamtgasverbrauch in unwirtschaftliche Bereiche steigen zu lassen.The gas outlet nozzles are preferably in the Storage area of a respective gas storage element by means of an energetic beam of drilled microholes, which are preferably conical, their narrowest cross-section located at the mouth of the storage area is. These gas outlet nozzles formed by microholes ensure an extremely even and homogeneous Gas cushion. This design of the gas outlet nozzles that is already known from DE 44 36 156 C1, has the Advantage that the air consumption of the individual nozzles is extremely low is and that a large number of nozzles for a high static Load capacity can be introduced into the bearing body without thereby the total gas consumption in uneconomical areas to let go.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist der Schlitten gegenüber dem Führungskörper unterdruckvorgespannt. Diese Unterdruckvorspannung, die durch ein an Bereiche des Schlittens angelegtes Vakuum erfolgen kann, verhindert ein Abheben des Schlittens vom Führungskörper, da durch die Unterdruckvorspannung die im Stützlager entstehenden Gasdruck-Abstoßungskräfte durch die vom Unterdruck erzeugten Anziehungskräfte kompensiert werden.The slide is in a further embodiment vacuum-biased against the guide body. This Vacuum preload, which is caused by areas of the Vacuum applied can prevent a Lift the slide from the guide body, because of the Vacuum preload that occurs in the support bearing Gas pressure repulsive forces by those generated by the negative pressure Attractive forces can be compensated.
Vorzugsweise werden die beiden seitlichen Linearmotoren von einer gemeinsamen Regelungseinrichtung beaufschlagt. Dadurch werden regelungsbedingte Asymmetrien im Antriebs- und Beschleunigungsverhalten der beiden Linearmotoren vermieden, was zusätzlich für eine Vermeidung von Momenten im Schlitten sorgt. Diese gemeinsame Regelung der beiden seitlichen Linearmotoren in Verbindung mit dem symmetrischen Aufbau des gesamten Linearantriebs sorgt dafür, daß die auf den Schlitten einwirkenden Momente um die Hochachse (Y-Achse) minimal werden. The two lateral linear motors are preferably of a common control device. Thereby are asymmetries in the drive and Acceleration behavior of the two linear motors avoided what additional for avoiding moments in the sled worries. This common regulation of the two lateral Linear motors in connection with the symmetrical structure of the entire linear drive ensures that the on Moments acting on the slide around the vertical axis (Y axis) become minimal.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn der Schlitten an seiner Unterseite im Bereich des Führungskörpers mit einem zum Führungskörper weisenden Maßstab versehen ist, der sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Schlittens in Richtung der Bewegungsbahn erstreckt, wobei im Führungskörper zumindest ein Lesekopf zur Abtastung der Einteilung des Maßstabs, dem Maßstab gegenüber gelegen, angeordnet ist und wobei das vom Lesekopf gebildete Signal an die Regelungseinrichtung zur Regelung des Vorschubs des Schlittens geleitet wird. Durch diese Integration des Maßstabs in den Schlitten wird dieser an einer idealen Lage positioniert, da zwischen dem Maßstab und dem bewegten Schlitten keine zusätzlichen Elemente vorgesehen sind, die eine unerwünschte Elastizität in das aus Schlitten und Maßstab gebildete bewegte System einbringen könnten, so daß die Regelung des Schlittenvorschubs mit minimierter Dämpfung erfolgen kann.Furthermore, it is advantageous if the carriage on its Bottom in the area of the guide body with a to Guide body pointing scale, which is preferably over the entire length of the slide in Direction of the trajectory extends, being in the guide body at least one reading head for scanning the division of the Scale, located opposite the scale, and the signal formed by the read head to the Control device for regulating the feed of the Sled is headed. By integrating the The scale in the sled will be at an ideal location positioned because between the scale and the moving Sled no additional elements are provided that an undesirable elasticity in that from sledges and Moving system formed scale could introduce, so that the regulation of the carriage feed with minimized damping can be done.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:The invention is described below using an example Reference to the drawing explained in more detail. In this shows:
Fig. 1 eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebs und Fig. 1 is an end view of a linear drive according to the invention and
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Schlittens des erfindungsgemäßen Linearantriebs. Fig. 2 is a perspective view of a carriage of the linear drive according to the invention.
In Fig. 1 ist eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebs dargestellt, wobei die Zeichenebene rechtwinklig zur Stützebene X und zur Führungsebene Y liegt.In Fig. 1 is an end view is shown of a linear actuator according to the invention, wherein the plane is perpendicular to the support plane X and Y to the guide plane.
Der Linearantrieb 1 umfaßt einen Führungskörper 2, einen Schlitten 3 sowie linke und rechte Magnetschienen 4, 5. The linear drive 1 comprises a guide body 2 , a slide 3 and left and right magnetic rails 4 , 5 .
Der Führungskörper 2 ist an seiner Oberseite mit einer zentralen, sich in Längsrichtung des Führungskörpers 2 erstreckenden Schlittenführungsnut 10 versehen, deren seitliche Nutwandungen parallel zur die Symmetrieebene der Schlittenführungsnut 10 bestimmenden Führungsebene Y verlaufen. Die seitlichen Nutwandungen der Schlittenführungsnut 10 bilden Führungsflächen 12, 14, auf denen erste Gaslagerelemente (z. B. Luftlager) 16, 18 des Schlittens 3 geführt sind.The guide body 2 is provided on its upper side with a central slide guide groove 10 extending in the longitudinal direction of the guide body 2 , the lateral groove walls of which run parallel to the guide plane Y determining the plane of symmetry of the slide guide groove 10 . The lateral groove walls of the slide guide groove 10 form guide surfaces 12 , 14 , on which first gas bearing elements (e.g. air bearings) 16 , 18 of the slide 3 are guided.
An seiner dem Schlitten zugewandten Oberseite ist der Führungskörper 2 mit in der Stützebene X verlaufenden Stützflächen 20, 22 versehen, die links und rechts neben der Öffnung der Schlittenführungsnut 10 gelegen sind und sich parallel zu dieser in Längsrichtung des Führungskörpers 2 erstrecken. Auf den Stützflächen 20, 22 sind zweite Gaslagerelemente (z. B. Luftlager) 24, 26 des Schlittens geführt.On its upper side facing the slide, the guide body 2 is provided with support surfaces 20 , 22 which run in the support plane X and are located to the left and right of the opening of the slide guide groove 10 and extend parallel to the latter in the longitudinal direction of the guide body 2 . Second gas bearing elements (eg air bearings) 24 , 26 of the slide are guided on the support surfaces 20 , 22 .
Links und rechts neben dem Führungskörper 2 sind, von diesem beabstandet, eine linke beziehungsweise rechte Magnetschiene 4, 5 ebenfalls stationär angeordnet. Der Aufbau der Magnetschienen 4, 5 ist spiegelsymmetrisch zur Führungsebene Y, so daß nachfolgend nur der Aufbau der linken Magnetschiene 4 beschrieben wird, der sinngemäß auch für die rechte Magnetschiene 5 zutrifft. Auf einem Sockel 28 ist ein Permanentmagneten aufweisender Magnetschienenkörper 30 angebracht, der eine in Längsrichtung verlaufende Magnetführungsnut 32 aufweist, die sich zur Mitte, also zur Führungsebene Y, hin öffnet und im wesentlichen horizontal verläuft. Der Magnetschienenkörper 30 besitzt somit im Querschnitt die Gestalt eines liegenden U. Left and right next to the guide body 2 , spaced from it, a left and right magnetic rail 4 , 5 are also arranged stationary. The structure of the magnetic rails 4 , 5 is mirror-symmetrical to the guide plane Y, so that only the structure of the left magnetic rail 4 is described below, which also applies to the right magnetic rail 5 . Mounted on a base 28 is a magnet rail body 30 which has permanent magnets and has a longitudinally extending magnetic guide groove 32 which opens towards the center, ie towards the guide plane Y, and extends essentially horizontally. The magnetic rail body 30 thus has the shape of a lying U in cross section.
Die Magnetschienen 4, 5 und der Führungskörper 2 bilden in ihrer Längserstreckung die Bewegungsbahn W für den Schlitten 3, dessen Längserstreckung wesentlich kürzer ist.The magnetic rails 4 , 5 and the guide body 2 form in their longitudinal extension the movement path W for the carriage 3 , the longitudinal extension of which is considerably shorter.
Der in Fig. 2 in perspektivischer Ansicht dargestellte Schlitten 3 umfaßt einen im Querschnitt T-förmigen Kufenträger 34, dessen zentraler vertikaler Schenkel ein Kufenschwert 36 bildet, an dessen voneinander abgewandten Seitenflächen die ersten Gaslagerelemente 16, 18 angebracht sind. Die gesamte Breite des Kufenschwertes 36 mit den daran angebrachten ersten Gaslagerelementen 16, 18 ist geringfügig kleiner als die Breite der Schlittenführungsnut 10, so daß zwischen den außenliegenden Lagerflächen der Gaslagerelemente 16, 18 und den Führungsflächen 12, 14 jeweils ein Luftspalt von etwa 5 bis 10 µm, vorzugsweise 8 µm, gebildet ist. Auch zwischen dem Nutgrund der Schlittenführungsnut 10 und den unteren Flächen des Kufenschwerts 36 und der ersten Gaslagerelemente 16, 18 ist ein Spalt ausgebildet, der diese unteren Flächen vom Nutgrund beabstandet.The carriage 3 shown in a perspective view in FIG. 2 comprises a skid support 34 with a T-shaped cross section, the central vertical leg of which forms a skid sword 36 , on the side surfaces of which are facing away from one another, the first gas bearing elements 16 , 18 are attached. The entire width of the blade sword 36 with the first gas bearing elements 16 , 18 attached to it is slightly smaller than the width of the slide guide groove 10 , so that there is an air gap of approximately 5 to 10 between the outer bearing surfaces of the gas bearing elements 16 , 18 and the guide surfaces 12 , 14 µm, preferably 8 µm, is formed. A gap is also formed between the groove base of the slide guide groove 10 and the lower surfaces of the runner sword 36 and the first gas bearing elements 16 , 18 , which spaces these lower surfaces from the groove base.
Der Kufenträger 34 weist zwei seitliche Kufenschenkel 38, 40 auf die sich quer zum Kufenschwert 36 erstrecken. An der Unterseite des linken Kufenschenkels 38 ist das linke zweite Gaslagerelement 24 so angebracht, daß die Lagerfläche des Gaslagerelements 24 nach unten in Richtung auf die linke Stützfläche 20 des Führungskörpers 2 weist. An der Unterseite des rechten Kufenschenkels 40 ist das rechte zweite Gaslagerelement 26 so angebracht, daß dessen Lagerfläche nach unten in Richtung auf die rechte Stützfläche 22 des Führungskörpers 2 weist.The runner 34 has two lateral runner legs 38 , 40 which extend across the runner sword 36 . On the underside of the left skid leg 38 , the left second gas bearing element 24 is attached such that the bearing surface of the gas bearing element 24 points downward in the direction of the left support surface 20 of the guide body 2 . On the underside of the right runner leg 40 , the right second gas bearing element 26 is attached in such a way that its bearing surface points downward in the direction of the right supporting surface 22 of the guide body 2 .
Der Kufenträger 34 ist über nicht dargestellte, von Unterdruck beaufschlagte Gaslagerelemente an der Unterseite der seitlichen Kufenschenkel 38, 40 gegen den Führungskörper 2 vorgespannt, um ein Abheben des Schlittens 3 vom Führungskörper 2 zu verhindern. Alternativ können die zweiten Gaslagerelemente 24, 26 auch als kombinierte Überdruck-/Unterdrucklager ausgebildet sein.The skid carrier 34 is prestressed against the guide body 2 by means of gas bearing elements on the underside of the lateral skid legs 38 , 40, which are not pressurized, in order to prevent the carriage 3 from being lifted off the guide body 2 . Alternatively, the second gas bearing elements 24 , 26 can also be designed as a combined overpressure / underpressure bearing.
Auf der Oberseite des Kufenträgers 34 sind zwei jochartige Brückenelemente 42, 44 angebracht, die mit dem Kufenträger 34 fest verbunden sind und die den Kufenträger 34 links und rechts von dessen Kufenschenkeln 38, 40 mit jeweiligen seitlichen Auslegearmen 42', 42", 44', 44" übergreifen. An den jeweiligen linken Auslegearmen 42', 44' der jochartigen Brückenelemente 42, 44 ist ein linkes Schwert 46 angebracht. Auf die gleiche Weise ist an den jeweiligen rechten Armen 42", 44" der jochartigen Brückenelemente 42, 44 ein rechtes Schwert 48 angebracht.On the upper side of the runner 34 , two yoke-like bridge elements 42 , 44 are attached, which are firmly connected to the runner 34 and which the runner 34 to the left and right of its runner legs 38 , 40 with respective lateral extension arms 42 ', 42 ", 44 ', 44 "overlap. A left sword 46 is attached to the respective left extension arms 42 ', 44 ' of the yoke-like bridge elements 42 , 44 . In the same way, a right sword 48 is attached to the respective right arms 42 ″, 44 ″ of the yoke-like bridge elements 42 , 44 .
Die Schwerter 46, 48 bestehen aus einem Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Harz, in welches die Spulen des eisenlosen Linearantriebs eingelassen sind. Der Aufbau der mit den Spulen versehenen Schwerter 46, 48 eines eisenlosen Linearmotors ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird hier daher nicht weiter beschrieben.The swords 46 , 48 consist of a plastic, for example a glass fiber reinforced resin, in which the coils of the ironless linear drive are embedded. The structure of the swords 46 , 48 provided with the coils of an ironless linear motor is generally known to the person skilled in the art and is therefore not described further here.
In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Schwerter 46, 48 in die jeweilige Magnetführungsnut 32, 32' der linken Magnetschiene 4 beziehungsweise der rechten Magnetschiene 5 eingreifen und zusammen mit dieser den jeweiligen Linearmotor 6, 7 bilden. Jeder Linearmotor 6, 7 besitzt, im Querschnitt gesehen, jeweils einen Wirkungsschwerpunkt S1, S2, in welchem die Antriebskräfte auf das jeweils zugeordnete Schwert 46, 48 wirken. Unter einem Wirkungsschwerpunkt S1, S2 wird der Punkt verstanden, an dem die Resultierende der im Linearmotor 6, 7 auf das jeweils zugehörige Schwert 46, 48 einwirkenden Antriebskräfte angreift. In Fig. 1 it can be seen that the swords 46 , 48 engage in the respective magnetic guide groove 32 , 32 'of the left magnetic rail 4 and the right magnetic rail 5 and together with this form the respective linear motor 6 , 7 . Viewed in cross section, each linear motor 6 , 7 has a center of action S 1 , S 2 , in which the driving forces act on the respectively assigned sword 46 , 48 . A center of action S 1 , S 2 is understood to mean the point at which the resultant of the driving forces acting in the linear motor 6 , 7 acts on the associated sword 46 , 48 .
Die Verbindungslinie L des Wirkungsschwerpunktes S1 des linken Linearmotors und des Wirkungsschwerpunktes S2 des rechten Linearmotors verläuft im gezeigten Beispiel parallel zur Stützebene X, also im gezeigten Beispiel horizontal, und erstreckt sich durch den Schwerpunkt S0 des Schlittens 3. Räumlich betrachtet bilden die jeweiligen Wirkungsschwerpunkte S1, S2 des jeweiligen Linearmotors 6, 7 jeweils eine Gerade WL1, WL2, die sich im gezeigten Beispiel parallel zur Bewegungsrichtung W erstreckt, so daß beim gezeigten Beispiel die räumliche Bedingung gilt, daß die Verbindungsebene der jeweiligen Wirkungsschwerpunktsgeraden WL1 und WL2 durch die von Querschnitts-Schwerpunkten S0 des Schlittens 3 gebildete Schwerpunktslinie WL0 erstreckt.The connecting line L of the center of action S 1 of the left linear motor and the center of action S 2 of the right linear motor runs parallel to the support plane X in the example shown, that is to say horizontally in the example shown, and extends through the center of gravity S 0 of the slide 3 . Spatially considered, the respective centers of action S 1 , S 2 of the respective linear motor 6 , 7 each form a straight line WL 1 , WL 2 , which in the example shown extends parallel to the direction of movement W, so that in the example shown the spatial condition applies that the connection plane of the respective center of gravity lines WL 1 and WL 2 extends through the center of gravity line WL 0 formed by cross-sectional center of gravity S 0 of the carriage 3 .
Aus Gewichtsgründen sind die Kufenträger 34 und vorzugsweise auch die Brückenelemente 42, 44 hohl oder als Skelettstruktur ausgebildet.For reasons of weight, the skid supports 34 and preferably also the bridge elements 42 , 44 are hollow or in the form of a skeleton structure.
Das Kufenschwert 36 ist an seiner zum Grund der Schlittenführungsnut 10 weisenden Fläche mit einem Maßstab 50 versehen, der entweder steif und fest mit dem Kufenschwert 36 verbunden ist oder der an der unteren Fläche des Kufenschwertes 36 unmittelbar aufgebracht ist. Bei dem Maßstab 50 handelt es sich vorzugsweise um einen Linearmaßstab mit einer Vielzahl von gleich voneinander beabstandeten Einteilungen. Am Nutgrund der Schlittenführungsnut 10 ist zumindest ein Lesekopf 52 angeordnet, der die Einteilungen des Maßstabs 50 erfaßt, wenn sich der Schlitten 3 über den Lesekopf 52 bewegt und der daraus ein Signal für die Bewegung des Schlittens 3 bildet, welches an eine - nicht gezeigte - Regelungseinrichtung für den Schlittenvorschub geleitet wird. Auf diese Weise kann der Schlitten 3 mit einer sehr hohen Genauigkeit sowohl bezüglich der Wegstrecke als auch bezüglich der Geschwindigkeit verfahren werden. Diese stationäre Anordnung des Lesekopfes 52 besitzt den Vorteil, daß keine bewegten Kabelverbindungen für die Spannungsversorgung zum und die Datenübertragung vom Lesekopf 52 erforderlich sind, wie dies sonst der Fall wäre, wenn der Lesekopf 52 am bewegten Schlitten 3 angebracht wäre.The blade 36 is provided on its surface facing the bottom of the slide guide groove 10 with a scale 50, which is either rigidly and firmly connected to the blade 36 or which is applied directly to the lower surface of the blade 36 . The scale 50 is preferably a linear scale with a large number of equally spaced graduations. At least one reading head 52 is arranged on the groove bottom of the slide guide groove 10 , which reads the graduations of the scale 50 when the slide 3 moves over the reading head 52 and which forms a signal for the movement of the slide 3 , which signals a - not shown - Control device for the carriage feed is directed. In this way, the carriage 3 can be moved with a very high accuracy both with regard to the distance and with regard to the speed. This stationary arrangement of the reading head 52 has the advantage that no moving cable connections for the voltage supply to and the data transmission from the reading head 52 are required, as would otherwise be the case if the reading head 52 were attached to the moving carriage 3 .
Zum Schlitten 3 führende Versorgungsleitungen für den Gasdruck für die Gaslagerelemente, für den Unterdruck für die Unterdruckvorspannung und für die elektrische Versorgung der Spulen in den Schwertern sind zur Vereinfachung nicht dargestellt, der Fachmann weiß jedoch, wie er derartige Versorgungsleitungen vorzusehen hat.Supply lines leading to the slide 3 for the gas pressure for the gas bearing elements, for the negative pressure for the negative pressure pretension and for the electrical supply of the coils in the swords are not shown for the sake of simplicity, however the person skilled in the art knows how to provide such supply lines.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.The invention is not based on the above embodiment limited, which is only the general explanation of the Core idea of the invention serves. As part of the Rather, the scope of the device according to the invention can also other than the embodiments described above accept. The device can, in particular, have features have a combination of the respective Represent individual features of the claims.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken. Reference signs in the claims, the description and the Drawings are only for a better understanding of the Invention and are not intended to limit the scope.
11
Linearantrieb
linear actuator
22
Führungskörper
Guide body
33rd
Schlitten
carriage
44
linke Magnetschiene
left magnetic rail
55
rechte Magnetschiene
right magnetic rail
66
linker Linearmotor
left linear motor
77
rechter Linearmotor
right linear motor
1010th
Schlittenführungsnut
Slide guide groove
1212th
linke seitliche Führungsfläche
left side guide surface
1414
rechte seitliche Führungsfläche
right side guide surface
1616
linkes erstes Gaslagerelement
left first gas bearing element
1818th
rechtes erstes Gaslagerelement
right first gas bearing element
2020th
linke Stützfläche
left support surface
2222
rechte Stützfläche
right support surface
2424th
linkes zweites Gaslagerelement
left second gas bearing element
2626
rechtes zweites Gaslagerelement
right second gas bearing element
2828
Sockel
base
3030th
Magnetschienenkörper
Magnetic rail body
3232
Magnetführungsnut
Magnet guide groove
3232
' Magnetführungsnut
'' Magnet guide groove
3434
Kufenträger
Runner
3636
Kufenschwert
Runnersword
3838
linker Kufenschenkel
left skid leg
4040
rechter Kufenschenkel
right skid leg
4242
jochartiges Brückenelement
yoke-like bridge element
4242
' linker Arm
' left arm
4242
" rechter Arm
" right arm
4444
jochartiges Brückenelement
yoke-like bridge element
4444
' linker Arm
' left arm
4444
" rechter Arm
" right arm
4646
linkes Schwert
left sword
4848
rechtes Schwert
right sword
5050
Maßstab
scale
5252
Lesekopf
L Verbindungslinie
S0 Read head
L connecting line
S 0
Schwerpunkt des Schlittens
S1 Center of gravity of the sled
S 1
Wirkungsschwerpunkt
S2 Main focus
S 2
Wirkungsschwerpunkt
W Bewegungsbahn
WL0 Main focus
W trajectory
WL 0
Schwerpunktslinie
WL1 Center of gravity
WL 1
Wirkungsschwerpunktsgerade
WL2 Straight line of action
WL 2
Wirkungsschwerpunktsgerade
X Stützebene
Y Führungsebene
Straight line of action
X support level
Y management level
Claims (9)
- - wobei der Schlitten (3) mittels Gaslagerelementen (16, 18, 24, 26) in einer Stützebene (X) und in einer dazu orthogonalen Führungsebene (Y) oder parallel zu dieser am Führungskörper (2) berührungsfrei gelagert ist,
- - wobei der Schlitten (3) an seinen beiden Längsseiten mit jeweils zumindest einem Spulen aufweisenden Schwert (46, 48) versehen ist, das sich parallel zur Stützebene (X) erstreckt,
- - wobei zwei seitliche, zueinander parallele stationäre Magnetschienen (4, 5) vorgesehen sind, die jeweils eine Magnetführungsnut (32, 32') zur berührungslosen Aufnahme der Schwerter (46, 48) aufweisen, wodurch Magnetschienen (4, 5) und Schwerter (46, 48) zwei parallel zueinander angeordnete Linearmotoren (6, 7) bilden, und
- - wobei sich eine Verbindungslinie (L) der jeweiligen Wirkungsschwerpunkte (S1, S2) der beidseitig vom Schlitten (3) angeordneten Linearmotoren (6, 7), im Querschnitt des Schlittens (3) betrachtet, durch den Schwerpunkt (S0) des Schlittens (3) erstreckt.
- the slide ( 3 ) is mounted in a contact-free manner by means of gas bearing elements ( 16 , 18 , 24 , 26 ) in a support plane (X) and in an orthogonal guide plane (Y) or parallel to this on the guide body ( 2 ),
- the carriage ( 3 ) is provided on its two longitudinal sides with at least one spool ( 46 , 48 ), which extends parallel to the support plane (X),
- - Wherein two lateral, mutually parallel stationary magnetic rails ( 4 , 5 ) are provided, each having a magnetic guide groove ( 32 , 32 ') for contactless reception of the swords ( 46 , 48 ), whereby magnetic rails ( 4 , 5 ) and swords ( 46 , 48 ) form two linear motors ( 6 , 7 ) arranged parallel to one another, and
- - wherein a connecting line (L) of the respective effective centers of gravity (S 1, S 2) of the both sides of the carriage (3) arranged linear motors (6, 7), viewed in cross section of the slide (3) through the center of gravity (S 0) of the Carriage ( 3 ) extends.
- - daß der Schlitten (3) an seiner Unterseite im Bereich des Führungskörpers (2) mit einem zum Führungskörper (2) weisenden Maßstab (50) versehen ist, der sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Schlittens (3) in Richtung der Bewegungsbahn (W) erstreckt,
- - daß im Führungskörper (2) zumindest ein Lesekopf (52) zur Abtastung der Einteilung des Maßstabs (50), dem Maßstab (50) gegenüber gelegen, angeordnet ist und
- - daß das vom Lesekopf (52) gebildete Signal an die Regelungseinrichtung zur Regelung des Vorschubs des Schlittens (3) geleitet wird.
- - That the carriage ( 3 ) is provided on its underside in the region of the guide body ( 2 ) with a scale (50) pointing to the guide body ( 2 ), which preferably extends over the entire length of the carriage ( 3 ) in the direction of the movement path (W ) extends
- - That in the guide body ( 2 ) at least one reading head ( 52 ) for scanning the division of the scale (50), the scale (50) opposite, is arranged and
- - That the signal formed by the reading head ( 52 ) is passed to the control device for controlling the feed of the carriage ( 3 ).
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000113046 DE10013046A1 (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Linear motor drive uses air-bearings for supporting mobile unit provided by slide and mobile linear motor element from guide body and/or stationary motor element |
| PCT/EP2001/003014 WO2001069764A1 (en) | 2000-03-17 | 2001-03-16 | Linear drive |
| EP01931534A EP1264388B1 (en) | 2000-03-17 | 2001-03-16 | Linear drive |
| DE50112687T DE50112687D1 (en) | 2000-03-17 | 2001-03-16 | LINEAR ACTUATOR |
| TW90106354A TW513842B (en) | 2000-03-17 | 2001-03-19 | Linear drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000113046 DE10013046A1 (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Linear motor drive uses air-bearings for supporting mobile unit provided by slide and mobile linear motor element from guide body and/or stationary motor element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10013046A1 true DE10013046A1 (en) | 2001-09-27 |
Family
ID=7635116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000113046 Ceased DE10013046A1 (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Linear motor drive uses air-bearings for supporting mobile unit provided by slide and mobile linear motor element from guide body and/or stationary motor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10013046A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111156249A (en) * | 2020-02-26 | 2020-05-15 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | Air supporting guide rail with adjustable rigidity |
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| DE4436156C1 (en) * | 1994-10-10 | 1996-03-21 | Heinzl Joachim | Aerostatic bearing and method for manufacturing an aerostatic bearing |
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- 2000-03-17 DE DE2000113046 patent/DE10013046A1/en not_active Ceased
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| Title |
|---|
| JP 1085561 A. In: Patent Abstracts of Japan,1998 * |
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