DE20316493U1

DE20316493U1 - Elektrischer Linearantrieb

Info

Publication number: DE20316493U1
Application number: DE20316493U
Authority: DE
Original assignee: Schneeberger Holding AG
Current assignee: Schneeberger Holding AG
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2013-10-25

Abstract

Elektrischer Linearantrieb zur Erzeugung von im Wesentlichen geradlinigen Bewegungen entlang einer vorbestimmten Bewegungsachse, der mit einer Statorbaugruppe und einer Läuferbaugruppe versehen ist, die relativ zueinander beweglich sind, wobei
a) die Statorbaugruppe hierzu Magnete zum Aufbau eines magnetischen Feldes aufweist, in dem sich der Läufer der Läuferbaugruppe befindet,
b) die Statorbaugruppe ferner mit einem U-förmigen Gehäuse versehen ist, das zwei Schenkel aufweist, die über einen Verbindungsschenkel miteinander verbunden sind, wobei an den beiden Schenkeln die Magnete angeordnet sind, das Gehäuse in Bezug auf die Bewegungsachse eine seitliche Öffnung aufweist,
c) der Läufer mit zumindest einer Wicklung versehen ist, die sich in einem Spalt zwischen den beiden Schenkeln des Gehäuses befindet,
d) der Läufer im Bereich der Öffnung des Gehäuses einen abtriebsseitigen Fortsatz für eine Befestigung einer zu bewegenden Last aufweist, und
e) die Läuferbaugruppe im Bereich der Öffnung des Gehäuses durch ein erstes Linearbewegungslager und im Bereich des Verbindungsschenkels (5) des U-förmigen Gehäuses (1) durch ein zusätzliches zweites Linearbewegungslager (11, 12) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Linearantrieb zur Erzeugung von im Wesentlichen geradlinigen Bewegungen entlang einer vorbestimmten Bewegungsachse, der mit einer Statorbaugruppe und einer Läuferbaugruppe versehen ist, die relativ zueinander beweglich sind. Die Bewegung basiert hierbei auf Kräften, die durch eine bewegte elektrische Ladung bzw. auf einem stromdurchflossenen elektrischen Leiter in einem Magnetfeld entstehen.
Als elektrische Antriebe sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Bauweisen bekannt, nämlich rotatorische Elektromotoren einerseits und Linearmotoren andererseits. Bei einem Typ von rotatorischen Elektromotoren wird eine strombeaufschlagte Draht-Wicklung in einem durch stationäre Permanentmagneten erzeugten Magnetfeld bewegt. Die hierdurch entstehenden Kräfte stehen als Drehmoment an der Welle des Elektromotors an.
Ein elektrischer Linearmotor kann im Wesentlichen als ein in eine Ebene abgewickelter rotatorischer Elektromotor gesehen werden, wie er oben beschrieben ist. Somit sind auch bei einem Linearmotor eine oder mehrere strombeaufschlagte Wicklungen vorhanden. Die im Magnetfeld erzeugte Kraft führt zu einer Bewegung, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien ausgerichtet ist. In den meisten Fällen sind die Magnete Bestandteile des Stators und damit ortsfest. Die Wicklung ist hingegen dem Läufer, d.h. der Baugruppe des Elektromotors zugeordnet, welche die Bewegung ausführt.
Bei Linearmotoren können noch zwischen eisenlosen und eisenbehafteten Motoren unterschieden werden. Bei eisenbehafteten Linearmotoren ist die Wicklung an einem Eisenpaket befestigt, mit dem der magnetische Fluss verstärkt wird, um somit grössere Kräfte zu erzeugen.
Bei eisenlosen Motoren ist, mangels der durch das Eisen erzielbaren Effekte, die optimale Ausrichtung des Magnetfeldes gegenüber der Wicklung von besonderer Bedeutung. Aus diesem Grund werden der Läufer bzw. die Wicklungen zwischen zumindest zwei Reihen von Magneten geführt. Der Stator weist hierfür in der Regel zwei plattenförmige Trägerteile auf, an denen jeweils zumindest eine Magnetreihe angebracht wird. Zwischen den Magneten der beiden Schenkeln wird ein Luftspalt ausgebildet, in dem sich die Wicklung des Läufers bewegen kann.
Bei eisenbehafteten Motoren ist die exakte Ausrichtung des Magnetfeldes hingegen nicht in der Weise von Bedeutung wie dies bei eisenlosen Motoren der Fall ist. Aus diesem Grund existieren hier auch Bauformen, die von der zuvor beschriebenen Bauweise abweichen.
Bezüglich den konkreten konstruktiven Ausgestaltungen des Stators existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen. Einer Vielzahl dieser Lösungen ist gemeinsam, dass der bewegte Läufer in seiner Bewegungsrichtung mittels einer Linearbewegungsführung geführt wird.
Zwar gibt es bei Linearmotoren auch Bauformen, bei denen die Wicklung am Gehäuse und die Magnete zwischen zwei bewegten Trägerplatten – und damit in Bezug auf die Wicklung beweglich – angeordnet sind. Diese Bauformen von Linearmotoren haben jedoch den Nachteil, dass die bewegte Baugruppe eine grosse Masse aufweist und deshalb vergleichsweise träge ist. Da mit erfindungsgemässen Linearmotoren eine hohe Dynamik erzielbar sein soll, betrifft die Erfindung ausschliesslich solche Linearmotoren, bei denen die Magnete zur Erzeugung eines Magnetfeldes an einem gegenüber dem Läufer ortsfesten Trägerteil eines Gehäuses angeordnet sind. Auch bei solchen gattungsgemässen Linearmotoren werden die beiden gegeneinander bewegten Baugruppen, nämlich der Stator und der Läufer, von einer Linearbewegungsführung geführt. Diese befindet sich im Bereich einer im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse verlaufenden Öffnung, die von den beiden parallelen Trägerteilen freigegeben wird. Diese Linearbewegungsführung hat sowohl die Kräfte und Momente aufzunehmen, die im Läufer entstehen, als auch jene, die abtriebsseitig durch die Anbindung der Last an den Läufer erzeugt werden.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei hoher Dynamik der Läufer von eisenlosen Linearmotoren zu Vibrationen neigt, insbesondere zu Vibrationen mit Auslenkungsrichtungen quer zur Bewegungsrichtung. Dies ist vor allem dann sehr nachteilig, wenn mit dem Linearmotor präzise Positionierungen ausgeführt werden sollen. Die Vibrationen erschweren eine genaue Positionierung der mit dem Linearmotor bewegten Maschinenteile. Derartige Schwingungen können im Rest des Systems zu unerwünschten Nebeneffekten führen, wie beispielsweise zur Verfälschung von Längenmesssignalen. Im Stand der Technik wird in erster Linie dadurch versucht hierfür Abhilfe zu schaffen, indem das Linearbewegungslager des Motors entsprechend massiv dimensioniert und die freie Länge des Läufers begrenzt wird. Auch konstruktive Massnahmen zur Veränderung der Eigenfrequenz des Läufers werden angewandt. Da hiermit jedoch jeweils erhebliche Einschränkungen bezüglich der Gestaltungsfreiheit derartiger Linearmotoren verbunden sind, kann keine der Massnahmen zufrieden stellen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch effizienten Linearmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch bei hoher Dynamik möglichst schwingungsarm ist.
Die Aufgabe wird bei einem elektrischen Linearmotor, wie er eingangs beschrieben ist, dadurch gelöst, dass Magnete zum Aufbau eines magnetischen Feldes an der relativ zur Läuferbaugruppe (Primärteil) ortsfesten Statorbaugruppe (Sekundärteil) angeordnet sind, in der sich der Läufer der Läuferbaugruppe befindet, die Statorbaugruppe ferner mit einem U-förmigen Gehäuse versehen ist, das zwei Schenkel aufweist, die über einen Verbindungsschenkel miteinander verbunden sind, wobei an den beiden Schenkeln die Magnete angeordnet sind. Das Gehäuse sollte in Bezug auf die Bewegungsachse eine seitliche Öffnung aufweisen, der Läufer mit zumindest einer Wicklung versehen sein, die sich in einem Spalt zwischen den beiden Schenkeln des Gehäuses befindet, wobei der Läufer im Bereich der Öffnung des Gehäuses einen abtriebsseitigen Fortsatz für eine Befestigung einer zu bewegenden Last aufweist. Schliesslich sollte die Läuferbaugruppe im Bereich der Öffnung des Gehäuses durch ein erstes Linearbewegungslager und im Bereich des Verbindungsschenkels des U-förmigen Gehäuses durch ein zusätzliches zweites Linearbewegungslager geführt sein.
Erfindungsgemäss ist somit ein in einem U-förmigen Gehäuse angeordnetes zweites, baulich vom ersten Lager getrenntes, Linearbewegungslager vorgesehen, mit dem die Bewegung zwischen dem Läufer und dem Stator zusätzlich geführt und damit stabilisiert wird. Vorzugsweise befindet sich zwischen den beiden Linearbewegungslager die Wicklung des Läufers, zumindest jedoch ein Teil von dessen Wicklung. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der U-Form des Gehäuses und der Stützfunktion beider Linearbewegungslager die Bewegung des Läufers zu deutlich geringeren Schwingungen oder Vibrationen neigt. Die Erfindung ermöglicht somit einen, bezüglich seiner mechanischen Belastbarkeit, sehr steifen und trotzdem kompakten Linearbewegungsantrieb, der zudem hinsichtlich seiner Einsatzmöglichkeiten äusserst flexibel ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Linearbewegungsführung im Bereich des Drittels des Läufers angeordnet, das sich unmittelbar neben dem Verbindungsschenkel des Gehäuses befindet. Die zweite Führung kann besonders bevorzugt in unmittelbarer Nähe der Stirnseite des Läufers angeordnet sein.
Da die einseitig offene Gehäuseform in erster Linie bei eisenlosen Linearmotoren Anwendung findet, richtet sich die Erfindung vor allem an diese Bauform. Es hat sich jedoch in überraschender Weise gezeigt, dass mit den beiden Linearbewegungsführungen eine derart gute Stabilisierung des Läufers erzielbar ist, dass im Zusammenhang mit der Erfindung und U-förmigen Statorbaugruppen auch eine Eisenkernwicklung verwendet werden kann. Die hierdurch entstehenden magnetischen Anziehungs- und Abstossungskräfte können durch die beiden Lager aufgenommen werden, ohne dass die sonst zu befürchtende transversale Anregung des Läufers oder sonstige labile Gleichgewichtszustände entstehen. Mit der vorliegenden Erfindung kann somit erstmals diese prinzipielle Bauform von Linearmotoren – nämlich U-förmiger Stator und eisenbehafteter Läufer – tatsächlich realisiert werden.
Während des Einsatzes von elektrischen Motoren können diese Wärmemengen erzeugen, die zu einer erheblichen Temperaturdifferenz gegenüber dem unbelasteten Zustand führen. Hierdurch entstehen Längenänderungen, insbesondere des Läufers. Um diese zu beherrschen, ist es deshalb bevorzugt, wenn die beiden Baugruppen in zumindest einem der beiden Lager schwimmend zueinander gelagert sind. Vorzugsweise das sich näher am Verbindungsschenkel befindende Lager sollte in eine Richtung quer zur Bewegungsachse sowie parallel zu den beiden Schenkeln eine Relativbewegung der beiden Baugruppen aufgrund von Längenänderungen zulassen und hierzu zumindest einen Bewegungsfreiheitsgrad aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass in eine der beiden Linearbewegungsführungen, insbesondere in die erste öffnungsseitige Führung, ein Längenmesssystem integriert ist. Dies ermöglicht einen Linearantrieb, der trotz seiner kompakten und steifen Bauform sogar Messdaten zur Regelung des Verfahrweges des Antriebes einer Steuerung zur Verfügung stellt.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird anhand den in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemässer Linearmotor in einer stark schematisierten perspektivischen Darstellung;
2 eine erste Hälfte des Linearmotors aus 1 in einer Querschnittsdarstellung;
3 eine zweite Hälfte des Linearmotors aus 1 in einer Querschnittsdarstellung;
4 eine Teildarstellung gemäss 2 einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;
5 eine Teildarstellung gemäss 2 einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;
6 eine Teildarstellung gemäss 2 einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;
7 eine Teildarstellung gemäss 3 einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform;
8 eine mit zwei erfindungsgemässen Linearantrieben gebildete Baugruppe;
9 eine mit vier erfindungsgemässen Linearantrieben gebildete Baugruppe.
Der in 1 und 2 gezeigte erfindungsgemässe elektrische Linearmotor weist ein in eine Längserstreckungsrichtung verlaufendes Gehäuse 1 auf, in dem ein Läufer 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 ist zentraler Bestandteil einer ersten Baugruppe, während der Läufer 2 zu einer zweiten Baugruppe der in 1 gezeigten erfindungsgemässen Vorrichtung gehört.
Wie auch aus 2 hervorgeht, ist das lediglich eine Gehäuse 1 im Querschnitt U-förmig gestaltet. Hierzu weist es zwei parallel zueinander ausgerichtete, ebene und plattenförmige Schenkel 3, 4 auf. Die beiden Schenkel 3, 4 werden durch einen Verbindungsschenkel 5 parallel und mit konstantem Abstand zueinander gehalten. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Schenkel 3, 4 und der Verbindungsschenkel 5 jeweils einzelne Bauteile, die durch Schraubenverbindungen 6 aneinander gefügt sind.
An jeder der beiden parallelen Innenflächen 3a, 4a des Gehäuses 1 sind mit konstantem Abstand zueinander Permanentmagnete 7 befestigt. Die Magnete 7 befinden sich hierbei im Bereich der seitlichen Öffnung 8 des Gehäuses und mit Abstand zum Verbindungsschenkel 5. An jeder Innenfläche 3a, 4a wird somit mit einem gleichen vorbestimmten Rastermass eine Reihe von Permanentmagneten 7 ausgebildet. Die beiden Reihen verlaufen parallel zueinander. Das im Wesentlichen ein ferromagnetisches Material aufweisende Gehäuse 1 ermöglicht einen ungehinderten Fluss eines Magnetfeldes, das von den Permanentmagneten 7 gebildet wird. Das Gehäuse 1 und die Magneten 7 bilden damit den Stator.
Innerhalb eines von den beiden Schenkeln 3, 4 freigegebenen Luftspaltes ist der Läufer 2 zwischen den beiden Reihen der Magnete 7 beweglich angeordnet. Der Läufer 2 weist eine oder mehrere nicht näher dargestellte eisenlose Spulen auf, die in einen Kunststoffkörper als Läufer 2 eingegossen sind. Eine Längsachse 2a des Kunststoffkörpers ist senkrecht zur Längsbewegungsachse 9 des Motors und parallel zu den beiden Schenkeln 3, 4 des Gehäuses 1 ausgerichtet. Die Spulen sind in, an sich vorbekannter Weise, an eine nicht näher dargestellte Steuerung und Stromquelle angeschlossen. Die in den Magnetfeldern der einzelnen Magneten 7 angeordneten stromdurchflossenen Spulen erzeugen Kräfte, die zu einem sehr exakt steuerbaren Vorschub des Läufers 2 genutzt werden können.
Abtriebsseitig weist der Läufer 2 einen aus der seitlichen Öffnung 8 des Gehäuses herausragenden Fortsatz 10 auf, an dem eine nicht näher dargestellte zu bewegende Last befestigt werden kann.
Wie insbesondere in 2 und 3 zu erkennen ist, ist der Läufer 2 gegenüber dem Stator von zwei parallel und mit Abstand zueinander verlaufenden Wälzkörper-Linearbewegungsführungen 11, 12 geführt. Beide Führungen 11, 12 sind zwischen den beiden freien Schenkeln 3, 4 und damit innerhalb des Gehäuses angeordnet. Zudem verlaufen sie parallel zur Längserstreckung des Verbindungsschenkels 5.
Die erste Führung 12 befindet sich im Bereich der Öffnung 8 des Gehäuses 1, während die zweite Führung 11 zwischen den Magneten 7 und dem Verbindungsschenkel 5 angeordnet ist. Die beiden im gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Linearbewegungsführungen 11, 12 sind an sich vorbekannt und werden von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung MINIRAIL^TM seit langem und unabhängig von Linearmotoren angeboten. Da Linearbewegungsführungen an sich in vielfacher Weise vorbekannt sind, wird deren Aufbau nachfolgend nur rudimentär erläutert.
Derartige Linearbewegungsführungen weisen eine gerade profilierte Schiene 15 auf, die an jeder ihrer beiden Seitenflächen zumindest eine – oftmals auch zwei – Tragflächen 16 für Wälzkörper 17 aufweisen. Die Wälzkörper 17, wie beispielsweise Kugeln, Rollen oder Nadeln, befinden sich in einem der kanalförmigen Wälzkörperumläufe eines auf der Schiene 15 angeordneten Wagens 18. Für jede Tragfläche 16 der Schiene 15 ist pro Wagen 18 ein Wälzkörperumlauf vorhanden. Die Wälzkörper 17 zirkulieren bei einer Relativbewegung zwischen dem Wagen 18 und der Schiene 15 in ihrem jeweiligen Wälzkörperumlauf und stützen hierbei den Wagen 18 auf den Tragflächen 16 der Schiene 15 ab. Alternativ zu dieser Bauform können auch Linearbewegungsführungen vorgesehen sein, bei denen die Wälzkörper nicht in Umläufen, sondern in einer Reihe angeordnet sind. Bei derartigen Linearbewegungsführungen ist jedoch bauartbedingt der maximal erzielbare Verfahrweg begrenzt.
Bei dem in 2 und 3 im Querschnitt dargestellten erfindungsgemässen Linearmotor sind die Schienen 15 beider Linearbewegungsführungen 11, 12 am unteren Schenkel 3 befestigt, während die Wagen 18 der Führungen 11, 12 mit dem Läufer 2 verbunden sind. Bei dem unmittelbar gegenüber dem Verbindungsschenkel 5 angeordneten Wagen 18 der zweiten Führung 11 (2) ist hierbei eine schwimmende Befestigung des Läufers 2 vorgesehen. Diese erlaubt Bewegungen des Läufers 2 in eine Richtung parallel zur Längsachse 2a des Läufers und damit senkrecht zur Längsbewegungsachse 9 (1) der Linearbewegungsführung. Derartige Bewegungen können bei temperaturbedingten Längenänderungen des Läufers 2 auftreten.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel von 2 ist die schwimmende Befestigung mit einer auf dem Wagen 15 fixierten Befestigungsleiste 19 und einem Gewindestift 20 realisiert. Der Gewindestift 20 ist mit seinem Gewindeteil in die Befestigungsleiste 19 eingeschraubt und mit seinem glatten Führungsteil in einer stirnseitigen zylindrischen Ausnehmung 21 des Läufers 2 verschiebbar geführt. Zwischen der Befestigungsleiste 19 und dem Läufer 2 ist ein Spalt 22 ausge bildet, dessen Breite zumindest der maximalen Längenausdehnung des Läufers 2 entsprechen sollte.
In 4 ist eine weitere Möglichkeit für eine schwimmende Befestigung des Läufers 2 am Gehäuse 1 gezeigt. In diesem Fall ist der Wagen 118 direkt auf die Stirnseite des Läufers 2 aufgeschraubt. Die Schiene 115 der Führung 111 ist hingegen in einer Längsnut 114 des Verbindungsschenkels 105 eingesetzt. Als Ausgleich für die mögliche Längenänderung des Läufers 2 ist eine Veränderung der Eintauchtiefe der Schiene 115 in der Nut 114 vorgesehen. Die Schiene 115 ist deshalb mit Schrauben 104 am Verbindungsschenkel 105 befestigt, auf deren jeweils parallel zur Längsachse 2a des Läufers verlaufenden Schaft die Schiene 115 entlang gleiten kann.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist die schwimmende Anordnung durch ebene Tragflächen 216 der Schiene 215 realisiert. Anders als bei den zuvor gezeigten Ausführungsformen sind hier die Tragflächen 216 nicht an die Kontur der Wälzkörper 217 angepasst. Dies ermöglicht, dass eine Längenänderung der Schiene 215 zu einer relativen Verschiebung des Wagens 218 auf der ortsfesten Schiene 215, in einer Richtung quer zur Längsbewegungsachse des erfindungsgemässen Linearantriebs und parallel zur Längsachse 2a des Läufers führt. Die Wälzkörper wälzen daraufhin auf einer anderen Stelle der Tragflächen 216 ab.
Auch über Federelemente 324 kann eine schwimmende Anordnung erreicht werden, wie dies in 6 gezeigt ist. So kann beispielsweise zwischen dem Wagen 318 und der Stirnseite des Läufers 2 auf der durch den Wagen 318 durchgeführten und in den Läufer eingedrehten Passschraube 304 ein Federpaket, beispielsweise ein Tellerfederpaket, angeordnet sein. Eine temperaturbedingte Längenänderung führt zu einer Veränderung des Abstandes der Stirnseite des Läufers 2 zum Wagen 318 und zu einer Änderung der vom Federpaket ausgehenden Federkraft.
Diese Längenänderung wird zudem durch eine Veränderung der Position der Passschraube 304 im Wagen aufgenommen.
7 zeigt hingegen eine Möglichkeit für eine Variation der öffnungsseitigen Führung 12 am Gehäuse 1. Anstelle von nur einer Linearbewegungsführung sind hier im Bereich der seitlichen Öffnung auf der Stirnseite beider Schenkel 3, 4 jeweils eine Schiene 415 einer Linearbewegungsführung aufgeschraubt. Die auf den Schienen 415 angeordneten Wagen 418 sind über eine, auf jeden Wagen 418 aufgeschraubte Brücke 425, miteinander verbunden. Die Brücke 425 ist mittels Schraubverbindungen zudem mit dem aus dem Gehäuse herausragenden Fortsatz des Läufers 2 verbunden und überträgt somit dessen Bewegung auf die Wagen 418 der Führung. An der Brücke 425 wiederum kann eine durch den Linearmotor zu bewegende Last befestigt werden.
Gemäss der in 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform kann in den Linearantrieb ein Messsystem 30 integriert sein, das entweder als absolutes oder inkrementales Messsystem ausgeführt ist und vom Hersteller des Linearantriebs zusammen mit dem Linearantrieb als Baueinheit angeboten wird. Derartige Messsysteme können auf einem an sich vorbekannten optischen oder magnetischen Messprinzip basieren. Hierzu kann insbesondere die öffnungsseitige Führung 12 mit einem Sensor 31 versehen werden, der zusammen mit dem Wagen über eine am Gehäuse, insbesondere einem der Schenkel 3, 4, oder der Schiene 15 angebrachte Massverkörperung 32 geführt wird. Mit den Weg- bzw. Positionsinformation kann einerseits eine sehr genaue Positionierung von durch den Linearantrieb bewegten Lasten stattfinden. Andererseits können diese Informationen auch im Zusammenhang mit der Erzeugung der Antriebsbewegung genutzt werden. Aus diesen Informationen kann die jeweilige momentane Position des Läufers gegenüber den einzelnen Magneten 7 der Magnetreihen bestimmt und in Abhängigkeit hiervon die Phasen der Spulenströme eingestellt werden.
Die erfindungsgemässe Gestaltung eines Linearmotors erlaubt unter Verwendung des zuvor erörterten Konstruktionsprinzips eine Vielzahl von Variationen des Elektromotors. Beispielhaft hierfür ist in 8 eine symmetrische Doppelanordnung mit zwischengeschalteter Last und in 9 eine symmetrische Vierfachanordnung von erfindungsgemässen Linearantrieben gezeigt.

Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Läufer
2a: Längsachse Läufer
3: Schenkel
3a: Innenfläche
4: Schenkel
4a: Innenfläche
5: Verbindungsschenkel
6: Schraubenverbindung
7: Magnet
8: Öffnung
9: Längsbewegungsachse
10: Fortsatz
11: Linearbewegungsführung
12: Linearbewegungsführung
15: Schiene
16: Tragfläche
17: Wälzkörper
18: Wagen
19: Befestigungsleiste
20: Gewindestift
21: Ausnehmung
22: Spalt
30: Messsystem
31: Sensor
32: Massverkörperung
33: Last
104: Schraube
105: Verbindungsschenkel
114: Längsnut
115: Schiene
118: Wagen
215: Schiene
216: Tragfläche
217: Wälzkörper
218: wagen
304: Passschraube
318: Wagen
324: Federelement
415: Schiene
418: Wagen
425: Brücke

Claims

Elektrischer Linearantrieb zur Erzeugung von im Wesentlichen geradlinigen Bewegungen entlang einer vorbestimmten Bewegungsachse, der mit einer Statorbaugruppe und einer Läuferbaugruppe versehen ist, die relativ zueinander beweglich sind, wobei a) die Statorbaugruppe hierzu Magnete zum Aufbau eines magnetischen Feldes aufweist, in dem sich der Läufer der Läuferbaugruppe befindet, b) die Statorbaugruppe ferner mit einem U-förmigen Gehäuse versehen ist, das zwei Schenkel aufweist, die über einen Verbindungsschenkel miteinander verbunden sind, wobei an den beiden Schenkeln die Magnete angeordnet sind, das Gehäuse in Bezug auf die Bewegungsachse eine seitliche Öffnung aufweist, c) der Läufer mit zumindest einer Wicklung versehen ist, die sich in einem Spalt zwischen den beiden Schenkeln des Gehäuses befindet, d) der Läufer im Bereich der Öffnung des Gehäuses einen abtriebsseitigen Fortsatz für eine Befestigung einer zu bewegenden Last aufweist, und e) die Läuferbaugruppe im Bereich der Öffnung des Gehäuses durch ein erstes Linearbewegungslager und im Bereich des Verbindungsschenkels (5) des U-förmigen Gehäuses (1) durch ein zusätzliches zweites Linearbewegungslager (11, 12) geführt ist.
Linearantrieb nach Anspruch 1, bei dem sich zwischen den beiden Linearbewegungslagern (11, 12) Magnete (7) der Statorbaugruppe befinden.
Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schiene (15, 115, 215, 415) des zweiten Linearbewegungslagers (11, 12) am Gehäuse (1) befestigt ist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Läufer (2), dessen Wicklung sich auf einem eisenhaltigen Kern befindet.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Längenmesssystem (30), das in das erste Linearbewegungslager (11, 12) integriert ist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer schwimmenden Befestigung des Läufers (2) am Gehäuse (1) mittels einem der beiden Linearbewegungslager (11, 12), wobei die schwimmende Befestigung eine Längenänderung des Läufers (2) in eine Richtung quer zur Bewegungsachse (9) des Linearantriebs zulässt.
Linearantrieb nach Anspruch 6, bei welchem der Läufer (2) am zweiten Linearbewegungslager (11, 12) schwimmend befestigt ist.
Linearantrieb nach Anspruch 6, mit einer Befestigung des Läufers an einem Wagen (18, 118, 218, 318, 418) der Linearbewegungslager, (11, 12) die bezüglich der Bewegungsachse formschlüssig ist und in eine Richtung quer zur Bewegungsachse (9) zumindest einen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Führung (11, 12) einen oder mehrere Wälzkörperumläufe aufweist.
Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, bei dem die zweite Führung (11, 12) Wälzkörper aufweist, die in einer oder mehreren Reihen jeweils ohne einen Wälzkörperumlauf angeordnet sind.