DE102019005951A1

DE102019005951A1 - Translationsmotor und Verfahren zur Herstellung eines Stators eines solchen Translationsmotors

Info

Publication number: DE102019005951A1
Application number: DE102019005951.4A
Authority: DE
Inventors: Hugo Isert
Original assignee: Isel Automation GmbH and Co KG
Current assignee: Isel Automation & Co Kg De GmbH
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Translationsmotor, aufweisend einen aktiven translatorischen Läufer (1) und einen ebenen Stator (2), wobei der aktive translatorische Läufer (1) linear zu einer X-Achse in einer Statorebene (3) beweglich ist, wobei der ebene Stator (2) eine Oberseite (4) und eine Unterseite (5) aufweist, wobei die Oberseite (4) eine zu der X-Achse linear angeordnete Zahnstruktur (8) aufweist, welche durch Statorzähne (9) und Statorzahnlücken (10) ausgebildet ist, wobei der ebene Stator (2) aus einem prägeumgeformten flächigen Statormaterial ausgebildet ist, aufweisend eine Matrizenseite (6), welche eine erhabene Seite ist, und eine Patrizenseite (7), welche eine vertiefte Seite ist, wobei die Matrizenseite (6) Erhebungen aufweist, welche die Statorzähne (9) bilden, wobei die Matrizenseite (6) die Oberseite (4) und die Patrizenseite (7) die Unterseite (5) ausbildet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verfahren zur Herstellung eines Stator eines solchen Translationsmotors mittels Prägeumformung eines Statorausgangsmaterials zu einem prägegeformten Statormaterial

Description

Die Erfindung betrifft einen Translationsmotor und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators eines solchen Translationsmotors.
Aus dem Stand der Technik sind Linearmotoren und Planarmotoren als solche bekannt. Hierbei sind insbesondere Lösungen mit passiven Statoren bekannt. Ferner sind solche Statoren von Linear und Planarmotoren bekannt, bei denen die Zahnstruktur durch ein Ausfräsen der Zwischenräume gewonnen wird.
Für einen möglichst leistungsstarken und präzisen Motor wird nach dem Stand der Technik eine Zahnstruktur mit vorzugsweise geringen Abständen und exakter Geometrie zwischen den einzelnen Statorzähnen angestrebt. Ein Nachteil liegt darin, dass eine solche Fertigung einen hohen Aufwand und Materialeinsatz bedingt, wobei der Aufwand und die benötigte Präzision bei der Herstellung mit steigender Feinheit der Zahnstruktur zunehmen. Dies führt zu langen Fertigungszeiten und neben einem hohen Materialeinsatz auch zu hohen Werkzeugkosten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Translationsmotor aufzuzeigen, der kostengünstig herstellbar ist und für einen großen räumlichen Arbeitsbereich ausgebildet werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines Stators hierfür aufzuzeigen, welches kostengünstig und verschleißarm ist sowie einen geringen Materialeinsatz sowie einen geringen Werkzeugverschleiß ermöglicht.
Die Aufgabe wird in Bezug auf den Translationsmotor durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. In Bezug auf das Herstellungsverfahren wird die Aufgabe durch die in Patentanspruch 4 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß weist der Translationsmotor einen aktiven translatorischen Läufer und einen ebenen Stator auf.
Als Translationsmotor im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird ein Elektromotor verstanden, bei dem sich ein Läufer relativ zu einem Stator in einer Ebene translatorisch bewegt. Der Translationsmotor wird damit als Oberbegriff für einen Linearmotor mit einer Antriebsbewegung in einem translatorischen Freiheitsgrad und für einen Planarmotor mit einer Antriebsbewegung in zwei translatorischen Freiheitsgraden verstanden.
Der aktive translatorische Läufer ist erfindungsgemäß zu einer X-Achse in einer Statorebene beweglich.
Der aktive translatorische Läufer, nachfolgend auch verkürzt als translatorischer Läufer bezeichnet, ist in an sich benannter Weise ausgebildet. Er weist Spulen zur Erzeugung eines beweglichen magnetischen Feldes auf und erzeugt durch Wechselwirkung mit dem Stator eine Antriebskraft, durch die sich der translatorische Läufer bewegt.
Der translatorische Läufer ist dabei zu einer X-Achse translatorisch beweglich. Der Translationsmotor liegt hier als Linearmotor vor. Die X-Achse verläuft hierbei parallel zur Statorebene. Die translatorische Bewegung des aktiven translatorischen Läufers wird entlang der X-Achse vorzugsweise mittels mindestens eines Führungselements, nachfolgend auch als Linearführung bezeichnet, geführt.
Der ebene Stator weist erfindungsgemäß eine Oberseite und eine Unterseite auf. Die Oberseite und die Unterseite können die gleiche Beschaffenheit aufweisen. Sie können sich auch optional beispielsweise in Güte, Beschichtung oder Behandlung unterscheiden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Oberseite eine andere chemische Beschaffenheit als die Unterseite aufweist um auf diese Weise eine Haftung eines Füllmaterials zur optionalen Ausfüllung der Zahnlücken der Zahnstruktur zu unterstützen oder um umgekehrt einer Anhaftung von Schmutz entgegen zu wirken.
Die Oberseite weist erfindungsgemäß eine in der X-Achse linear angeordnete Zahnstruktur auf, welche durch Statorzähne und Statorzahnlücken ausgebildet ist.
Diese Zahnstruktur ist entlang der X-Achse des flächigen prägegeformten Statormaterials angeordnet. Hierbei kann die geometrische Form der Statorzähne nahezu beliebig ausgebildet werden. Sie entspricht vorzugsweise aber einheitlichen einfachen Formen wie Kreisen, Ovalen, Quadraten oder anderen Polygonen jeweils in regelmäßiger wiederholter Abfolge. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Statorzähnen wird als Zahnlücke bezeichnet, welche vorzugsweise ebenfalls in regelmäßig wiederholter Abfolge angeordnet sind. Die Statorzähne und die Statorzahnlücken bilden jeweils magnetische Polpaare aus.
Erfindungsgemäß ist der ebene Stator aus einem prägeumgeformten flächigen Statormaterial ausgebildet, wobei der Stator eine Matrizenseite und eine Patrizenseite aufweist. Bei der Matrizenseite handelt es sich erfindungsgemäß dabei um die die erhabene Seite und bei der Patrizenseite um die vertiefte Seite des prägeumgeformten Statormaterials.
Die Matrizenseite wird bei der Prägeumformung durch die Matrize und die Patrizenseite durch die Patrize geformt. Die Matrize wird auch als Oberstempel und die Patrize als Unterstempel bezeichnet.
Der ebene Stator wird aus einem prägeumformbaren und flächigen Statormaterial mittels eines Prägeverfahrens hergestellt. Als Ausgangsmaterial werden weichmagnetische Werkstoffe eingesetzt, welche sich aufgrund ihrer Duktilität durch eine Kaltumformung prägen lassen. Das Ausgangsmaterial liegt dabei als ein Blech vor, welches in Zuschnitten oder als endloses Rollenmaterial der Prägung unterzogen wird.
Die aufgeprägten Strukturen bilden die Zahnstruktur mit Statorzähnen und Statorzahnlücken.
Das Verfahren umfasst eine Kaltumformung über ein Prägeverfahren. Das Prägeverfahren kann hierbei als ein Pressprägungs- oder ein Walzprägungsverfahren ausgeführt werden.
Bei dem Pressprägungsverfahren handelt es sich um ein nicht kontinuierliches Verfahren, bei dem Zuschnitte des flächigen Statormaterials mittels Pressens zwischen der Matrize und der Patrize prägegeformt werden.
Bei der Pressprägung weist die Matrize Vertiefungen auf, welche das flächige Statormaterial in sich aufnimmt. Die Patrize weist Erhöhungen auf, welche das flächige Statormaterial in die Vertiefungen der Matrize pressen.
Das Walzprägungsverfahren ist kontinuierlich oder nicht kontiniuerlich durchführbar. Für eine kontinuierliche Verfahrensführung wird das flächige Statormaterial als Endlosrollenmaterial dem Verfahren zugeführt, im Verfahren prägeumgeformt und wieder aufgerollt. Die Prägeumformung erfolgt mittels einer Walzprägemaschine - mittels entsprechend strukturierter Matrizen- und Patrizenwalzen. Ähnlich der Pressprägung weist die Matrizenwalze Vertiefungen auf, in welche das flächige Statormaterial von den Erhöhungen der Patrizenwalze eingepresst wird.
Im nicht kontinuierlichen Verfahren werden Zuschnitte des flächigen Statormaterials durch die Prägewalzen geführt und somit prägeumgeformt.
Die Oberseite wird erfindungsgemäß von der Matrizenseite ausgebildet, welche Erhebungen aufweist, welche wiederum die Statorzähne bilden.
Die Unterseite wird erfindungsgemäß durch die Patrizenseite ausgebildet.
In Press- und Walzprägevorrichtungen sind in der Regel die Matrizen über und die Patrizen unter dem flächigen Statormaterial angeordnet. So bildet nach dem Prägen die Matrizenseite die Oberseite aus, welche die erhabenen Statorzähne aufweist. Zugleich bildet die Patrizenseite die Unterseite. Die Oberseite bezeichnet unabhängig von der räumlichen Orientierung immer die Seite, die dem translativen Läufer zugewandt ist.
Die auf dem ebenen Stator erzeugte prägegeformte Zahnstruktur kann verfahrensbedingt eine geringere Präzision als bei einer subtraktiven Formgebung, beispielsweise durch Fräsen, aufweisen. Dies kann zu einer geringeren Präzision der Bewegung des translativen Läufers führen.
Der deutliche Kostenvorteil bei der Fertigung von großflächigen ebenen Statoren ist dafür erheblich und kompensiert diese Nachteile bei vielen Anwendungen, in denen die erzielbare Präzision ausreichend ist.
Im Detail ergibt sich der Kostenvorteil durch die nahezu materialverlustfreie Fertigung, welche der spanende Abtrag der Statorzahnlücken in bisher nach dem Stand der Technik üblichen Herstellungsverfahren gegenübersteht.
Der spanende Abtrag erzeugt vor allem bei der Herstellung von großflächigen Statoren neben dem abgetragenen Material auch einen hohen Verschleiß an den Spanwerkzeugen, welche mitunter mehrfach innerhalb einer Bearbeitung gewartet werden müssen. Als besonderer Vorteil entfällt bei dem erfindungsgemäßen Translationsmotor ein solcher Verschleiß an Spanwerkzeugen. Vielmehr können Prägewerkzeuge erheblich höhere Standzeiten erreichen.
Weiterhin ergibt sich insbesondere bei der Herstellung (insbesondere bei einer kontinuierlich geführten Walzprägung) von besonders langen oder großflächigen Statoren eine erhebliche Zeitersparnis gegenüber dem spanenden Verfahren.
Entgegen den subtraktiven Verfahren wird das flächige Statormaterial durch die Prägeumformung stabiler, da die eingeprägten Strukturen und die durch die Kaltumformung hervorgerufene Versteifung des Materials zu einer erhöhten Knickstabilität führen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass in einfacher Weise eine freie Wahl der Form der Zahnstruktur möglich ist, während nach dem Stand der Technik bei einem Ausfräsen lediglich Statorzähne mit geradlinigen Begrenzungen ohne erheblichen Aufwand gefertigt werden können.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, durch die Patrizenausgestaltung die Unterseite im gleichen Arbeitsschritt zusätzlich zu verformen oder zu strukturieren.
Durch die Formung der Unterseite ist es durch eine so gewonnene Geometrie als besonderer Vorteil zudem möglich, eine Optimierung des magnetischen Flusses des Stators zu erreichen.
Ferner ist durch eine Strukturierung der Unterseite eine größere Oberfläche generierbar, welche zum Beispiel bei einem Verkleben des Stators mit einem Untergrund eine höhere Festigkeit der Klebeverbindung bewirkt.
Zudem wurde überraschend gefunden, dass die durch das Fließen des Statormaterials bei der Prägeumformung bewirkte Gefügeänderung sich vorteilhaft auf die Ausbildung des von dem aktiven Läufer erzeugten und durch die Polpaare des Stators führenden magnetischen Flusses auswirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der ebene Stator in der X-Achse und zusätzlich in einer Y-Achse eine planar angeordnete Zahnstruktur auf, welche durch Statorzähne und Statorzahnlücken ausgebildet ist.
Hierzu ist das Grundmuster, welches durch die Verteilung von Statorzähnen und Statorzahnlücken erzeugt wird, sowohl in der X-Achse als auch in der Y- Achse symmetrisch und wiederholbar.
Gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung ist der aktive translatorische Läufer linear zu der X-Achse und der Y-Achse in der Statorebene beweglich.
Gemäß dieser Weiterbildung ist der Translationsmotor als ein Planarmotor ausgebildet. Es liegen zwei lineare Freiheitsgrade der Läuferbewegung vor, so dass der Läufer jede Position in der Fläche über dem Stator einnehmen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird das prägeumgeformte flächige Statormaterial durch Walzprägung mittels eines Walzenpaares ausgebildet.
Der Vorteil einer Walzprägung besteht insbesondere in der Möglichkeit, ein kontinuierliches Prägeverfahren zu realisieren.
Das Walzenpaar weist gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung eine Matrizenwalze, welche die Matrizenseite formt, und einer Patrizenwalze, welche die Patrizenseite formt, auf.
Die Matrizenwalze ist über der Oberseite des flächigen Statormaterials angeordnet und weist Vertiefungen auf, welche das flächige Statormaterial durch Materialfluss infolge der Prägung aufnehmen.
Die Patrizenwalze ist der Unterseite des flächigen Statormaterials zugeordnet und weist Erhöhungen auf, welche das flächige Statormaterial an dieser Stelle verdrängen und in die Vertiefungen der Matrizenwalze pressen.
Das Verfahren zur Herstellung eines Stators eines Translationsmotors mittels Prägewerkzeug weist erfindungsgemäß eine Matrize und eine Patrize auf.
Das Verfahren zur Herstellung eines Stators weist erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte auf:

a) Bereitstellen eines flächigen duktilen Statorausgangsmaterials
b) Erzeugen der Zahnstruktur mittels Prägeumformen des Statorausgangsmaterials und Erhalten des prägeumgeformten flächigen Statormaterials, wobei die Zahnstuktur mittels der Matrize an der Oberseite erzeugt wird

Im Folgenden werden die Verfahrensschritte näher beschrieben:

a) Bereitstellen eines flächigen duktilen Statorausgangsmaterials Das flächige Statorausgangsmaterial ist vorzugsweise ein Metallblech, welches entweder in Teilstücke geschnitten oder auf einer Vorratsrolle gewickelt ist. Das Metall ist vorzugsweise eine eisenhaltige Legierung, beispielsweise Stahl, welches eine entsprechende Duktilität für den Prägeprozess aufweist. Als Bereitstellen wird auch das Einlegen in die Prägemaschine verstanden, welche die Matrize und Patrize aufweist und zur Prägeumformung genutzt wird. Beim Einlegen in die Prägemaschine wird das flächige Statorausgangsmaterial zwischen Matrize und Patrize gelegt. Dabei zeigt die Oberseite zur Matrize und die Unterseite zur Patrize.
b) Erzeugen der Zahnstruktur mittels Prägeumformen des Statorausgangsmaterials und Erhalten des prägeumgeformten flächigen Statormaterials, wobei die Zahnstruktur mittels der Matrize an der Oberseite erzeugt wird In diesen Verfahrensschritt führt die Prägemaschine eine Prägeumformung des Statorausgangsmaterials durch und erzeugt das prägegeformte flächige Statormaterial. Dabei wird die Zahnstruktur mittels der Vertiefungen in der Matrize an der Oberseite erzeugt. Zugleich wirkt die pressende Kraft als Gegenkraft auf die Unterseite des flächigen Statorausgangsmaterials. Dort werden mittels der Patritze Vertiefungen eingebracht. Es wird ferner auf die Beschreibungsinhalte zu dem ebenen Stator des Translationsmotors Bezug genommen, welche hier in gleicher Weise gelten.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Verfahrensschritt b) das Prägeumformen des Statorausgangsmaterials mittels Pressprägung durchgeführt.
Die Pressprägung ist ein sehr kostengünstiges Verfahren, welches besonders vorteilhaft bei der Herstellung hoher Stückzahlen eingesetzt wird.
Das Statorausgangsmaterial wird hierbei in ein Prägewerkzeug eingelegt, welches aus einer Matrize und einer Patrize besteht. Die Matrize weist Vertiefungen und die Patrize Erhöhungen auf, welche beim Schließen des Werkzeugs aufeinanderzugeführt werden.
Die Patrize drückt mit seinen Erhebungen einen Teil des Statorausgangsmaterials in die Vertiefungen der Matrize, wodurch an dieser Stelle die Statorzähne geformt werden. Die Vertiefungen, die von der Patrize eingedrückt werden, befinden sich auf der Unterseite.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt im Verfahrensschritt b) das Prägeumformen des Statorausgangsmaterials durch Walzprägung mittels eines Walzenpaares.
Gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung weist das Walzenpaar eine Matrizenwalze und eine Patrizenwalze auf, wobei die Zahnstruktur durch die Matrizenwalze erzeugt wird. Hierzu weist die Matrizenwalze Vertiefungen auf, in welche das flächige Statorausgangsmaterial von den Erhöhungen der Patrizenwalze gepresst wird. Durch die Festlegung der Geometrie der Vertiefungen wird die Form und die Größe der Statorzähne bestimmt. Die nicht konkav strukturierten Oberflächenteile der Matrize erzeugen die Statorzahnlücken. Somit kann die Größe der Statorzahnlücken durch den auf den Umfang bezogenen Abstand der Vertiefungen in der Matrizenwalze eingestellt werden.
Das Walzenprägen ist besonders vorteilhaft bei einer kontinuierlichen Bearbeitung, insbesondere als Endlosfertigung von der Rolle.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung erfolgt nach Verfahrensschritt b) ein Verfahrensschritt c), wobei im Verfahrensschritt c) ein Ebnen der Statorzähne des prägeumgeformten flächigen Statormaterials durch Pressen an einer Statorzahnoberseite erfolgt.
Nach der Prägeumformung können die Statorzähne an ihrer Oberseite prozessbedingte Unebenheiten aufweisen, welche die Präzision des Translationsmotors nachteilig beeinflussen könnten. Als Oberseite der Statorzähne wird der Abschnitt der Oberflächenkontur der Statorzähne verstanden, der dem translativen Läufer zugewandt ist. Diese wird nachfolgend als Statorzahnoberseite bezeichnet. Vorzugsweise ist die Statorzahnoberseite zum Ersten in sich planeben ausgebildet.
Zum Zweiten befinden sich die Statorzahnoberseiten aller Statorzähne vorzugsweise in der gleichen Planebene.
Durch eine Nachbearbeitung der Oberseite der Statorzähne können diese exakter geebnet und die Präzision des Translationsmotors nochmals verbessert werden.
Eine solche Nachbearbeitung der Statorzähne erfolgt gemäß dieser Weiterbildung vorteilhaft in einfacher Weise durch ein erneutes Pressen oder Walzen mit einem ebenen Presswerkzeug, um die Oberfläche der Statorzähne zu ebnen.
Bei diesem erneuten Pressen wird eine glatte Oberfläche auf die Statorzahnoberfläche aufgepresst. Insofern erfolgt ein Formen mittels einer unstrukturierten ebenen Matrize. Dies kann durch Pressen oder durch Walzen erfolgen.
Bei der Nachbearbeitung durch Walzen wird das prägegeformte flächige Statormaterial zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, wobei zumindest die der Statorzahnoberseite zugwandte Walze eine glatte, nichtstrukturierte Oberfläche aufweist. Die beiden Walzen weisen hierbei einen festen Abstand auf, der durch die gewünschte Anordnung und Formung der Statorzahnoberseite bestimmt wird. Vorzugsweise erfolgen die Verfahrensschritte b) und c) dann in einem Arbeitsgang. Dies bedeutet, dass die Prägewalzen und die Glättwalzen nacheinander angeordnet sind und das Statorausgangsmaterial zuerst die Prägewalzen und nachfolgend als so erhaltenes prägegeformtes Statormaterial die Glättwalzen durchläuft.
In einer weiteren Weiterbildung kann alternativ oder kumulativ eine Ebnung oder zusätzliche Ebnung durch Planschleifen oder ähnliche spanende Verfahren erfolgen.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von

1 ebener Stator (Draufsicht)
2 Translationsmotor (Draufsicht)
3 prägegeformtes flächiges Statormaterial in verschiedenen Ausführungen
4 Herstellung des ebenen Stators mittels eines Prägewerkzeugs
5 Herstellung des ebenen Stators mittels einer Doppelwalze
6 Nachbearbeitung der Zahnstruktur

näher erläutert.
In 1 ist ein fertiger ebener Stator 2 in einer Draufsicht dargestellt. In dieser Darstellung ist der ebene Stator 2 aus vier Stücken des prägeumgeformten Statormaterials 18 zusammengesetzt, welche nebeneinander in der Statorebene 3 angeordnet sind.
Das prägeumgeformte Statormaterial 18 weist eine Zahnstruktur 8 auf, welche aus den Statorzähnen 9 und den Statorzahnlücken 10 gebildet wird.
Die Zahnstruktur 8 weist in dieser Ausführung runde Statorzähne 9 auf, welche in versetzten Reihen entlang der X- Achse angeordnet sind.
In 2 ist der Translationsmotor in einer Draufsicht dargestellt. Der Translationsmotor ist hier als Planarmotor ausgeführt. Bei dem Planarmotor kann sich der translatorische Läufer 1 in X- und Y-Achse über die Statorebene 3 bewegen, welche in dieser Ausführung durch eine einfache Rahmenkonstruktion 3a begrenzt wird. Der aktive translatorische Läufer weist zwei Führungselemente 1a auf, welche die berührungskontaktlose Bewegung des aktiven translatorischen Läufers 1 über dem ebenen Stator 2 ermöglichen. Die beiden Führungselemente 1a sind in einem rechten Winkel zueinander angeordnet und sind entlang der Rahmenkonstruktion 3a.
Der ebene Stator 2 ist analog zur in 1 gezeigten Ausführung ausgebildet.
In 3 werden verschiedene Ausführungen des prägegeformten flächigen Statormaterials 18 aufgezeigt. Diese unterscheiden sich in Form und Anordnung der Statorzähne 9. So ist in a) die bereits in 1 beschriebene Anordnung der runden Statorzähne 9 in versetzen Reihen noch einmal dargestellt. Weiterhin sind die Ausführung runder Statorzähne 9 in nicht versetzten Reihen b), quadratischer Statorzähn in nicht versetzen Reihen c) und Rechtecke in versetzten Reihen d) dargestellt.
Die Zahnstruktur 8 wird in allen Ausführungsbeispielen durch die Statorzähne 9 und Statorzahnlücken 10 gebildet.
4 ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung des ebenen Stators 2 mittels eines Prägewerkzeugs 14 in einer Seitenansicht dargestellt. Das Prägewerkzeug besteht aus einer Matrize 15 und einer Patrize 16. Die Vertiefungen der Matrize 15 und die Erhebungen der Patrize 16 greifen im geschlossenen Zustand des Prägewerkzeugs 14 ineinander.
Im ersten Verfahrensschritt a) wird das flächige Statorausgangsmaterial 17 in das geöffnete Prägewerkzeug so eingelegt, dass die Oberseite 4 zu der Matrize 15 und die Unterseite 5 zur Patrize 16 zeigt. Somit wird die Oberseite 4 durch die Matrizenseite 6 und die Unterseite 5 durch die Patrizenseite 7 ausgebildet. Das flächige Statorausgangmaterial 17 wird in dieser Ausführung als ein Zuschnitt eines Stahlbleches diskontinuierlich bereitgestellt.
Im zweiten Verfahrensschritt b) wird das Prägewerkzeug 14 geschlossen und das flächige Statorausgangsmaterial 17 zum prägegeformten flächigen Statormaterial 18 gepresst.
Der Statorzahn 9 der Zahnstruktur 8 wird in die Vertiefungen der Matrize 15 eingeprägt. Die Statorzahnlücke 10 liegt in dem nichtvertieften Abschnitt der Matrize 15. Hierdurch wird die Zahnstruktur 8 erzeugt.
Die Oberseite 4 im Bereich der Statorzähne 9 bildet die Statorzahnoberseite 19 aus.
In 5 wird die Herstellung des ebenen Stators 2 mittels eines Walzenpaares 11 in Seitenansicht dargestellt. Das Walzenpaar 11 wird durch die Matrizenwalze 12 und die Patrizenwalze 13 gebildet. Die Matrizenwalze 12 weist Vertiefungen und die Patrizenwalze 13 Erhöhungen auf. Das Walzenpaar 11 ist so angeordnet, dass die Vertiefungen der Matrizenwalze 12 und die Erhöhungen der Patrizenwalze 13 ineinander greifen, wobei der Abstand der Vertiefungen der gewünschten Statorzahnlückengröße entspricht und auf den Walzenumfang verteilt ist. Die Matrizenwalze 12 und die Patrizenwalze 13 drehen sich in gegenläufiger Richtung, wodurch das flächige Statorausgangsmaterial 17 weiter transportiert wird.
Im ersten Verfahrensschritt a) wird das flächige Statorausgangsmaterial 17 in die Walzvorrichtung eingelegt.
Erfasst das Walzenpaar 11 das flächige Statorausgangmaterial 17, wird dieses im Verfahrensschritt b) durch die Rotation der Walzen durch das Walzenpaar 11 gezogen und dabei gleichzeitig geprägt. Hierbei entsteht hinter den Rollen das prägeumgeformte flächige Statorausgangsmaterial.
Das flächige Statorausgangsmaterial 17 wird in dieser Ausführung als Endlosmaterial, beispielsweise von einer Rolle, dem Walzenpaar 11 zugeführt.
In 6 wird eine Nachbearbeitung der Zahnstruktur 8 dargestellt. Um die Präzision des Translationsmotors zu erhöhen, erfolgt eine Nachbearbeitung der Statorzähne 9. So werden im Verfahrensschritt c) Unebenheiten auf der Statorzahnoberfläche 19 durch ein Glätten mittels eines Glättwerkzeugs 20 beseitigt. In dieser Ausführung ist das Glättwerkzeug durch zwei im festen Abstand angeordnete Walzen ausgebildet. Das prägeumgeformte flächige Statormaterial 18 wird in Pfeilrichtung rechts durch die Glättwalzen geführt, welche eventuelle Unebenheiten, beispielsweise Ausrundungen, glätten und eine ebene Statorzahnoberseite 19 erzeugen.
Verwendete Bezugszeichen

1: translatorischer Läufer
1a: Führungselemente
2: ebener Stator
3: Statorebene
3a: Rahmenkonstruktion
4: Oberseite
5: Unterseite
6: Matrizenseite
7: Patrizenseite
8: Zahnstruktur
9: Statorzähne
10: Statorzahnlücken
11: Walzenpaar
12: Matrizenwalze
13: Patrizenwalze
14: Prägewerkzeug
15: Matrize
16: Patrize
17: Statorausgangsmaterial
18: prägegeformtes flächiges Statormaterial
19: Statorzahnoberseite
20: Glättwerkzeug

Claims

Translationsmotor, aufweisend einen aktiven translatorischen Läufer (1) und einen ebenen Stator (2), wobei der aktive translatorische Läufer (1) linear zu einer X-Achse in einer Statorebene (3) beweglich ist, wobei der ebene Stator (2) eine Oberseite (4) und eine Unterseite (5) aufweist, wobei die Oberseite (4) eine zu der X-Achse linear angeordnete Zahnstruktur (8) aufweist, welche durch Statorzähne (9) und Statorzahnlücken (10) ausgebildet ist, wobei der ebene Stator (2) aus einem prägeumgeformten flächigen Statormaterial ausgebildet ist, aufweisend eine Matrizenseite (6), welche eine erhabene Seite ist, und eine Patrizenseite (7), welche eine vertiefte Seite ist, wobei die Matrizenseite (6) Erhebungen aufweist, welche die Statorzähne (9) bilden, wobei die Matrizenseite (6) die Oberseite (4) und die Patrizenseite (7) die Unterseite (5) ausbildet.
Translationsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ebene Stator (2) eine zu der X-Achse und zu einer Y-Achse planar angeordnete Zahnstruktur (8) aufweist, welche durch Statorzähne (9) und Statorzahnlücken (10) ausgebildet ist und wobei der aktive translatorische (1) Läufer linear zu der X-Achse und der Y-Achse in der Statorebene (3) beweglich ist.
Translationsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das prägeumgeformte flächige Statormaterial als Walzprägung mittels eines Walzenpaares (11) ausgebildet ist, wobei das Walzenpaar (11) eine Matrizenwalze (12), welche die Matrizenseite formt, und einer Patrizenwalze (13), welche die Patrizenseite formt, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Stators eines Translationsmotors, mittels eines Prägewerkzeugs (14), welches eine Matrize (15) und eine Patrize (16) aufweist, wobei der Translationsmotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Bereitstellen eines flächigen duktilen Statorausgangsmaterials (17) b) Erzeugen der Zahnstruktur (8) mittels Prägeumformen des Statorausgangsmaterials (17) und Erhalten des prägeumgeformten flächigen Statormaterials (18), wobei die Zahnstuktur mittels der Matrize (15) an der Oberseite (4) erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Stators eines Translationsmotors nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) das Prägeumformen des Statorausgangsmaterials (17) mittels Pressprägung durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Stators eines Translationsmotors nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) das Prägeumformen des Statorausgangsmaterials (17) durch Walzprägung mittels eines Walzenpaares (11) erfolgt, wobei das Walzenpaar (11) eine Matrizenwalze (12) und eine Patrizenwalze (13) aufweist, wobei die Zahnstruktur (8) durch die Matrizenwalze (12) erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Stators eines Translationsmotors nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt b) ein Verfahrensschritt c) erfolgt, wobei im Verfahrensschritt c) ein Ebnen der Statorzähne (9) des prägeumgeformten flächigen Statormaterials (18) durch ein Pressen an einer Statorzahnoberseite (19) erfolgt.