DE2326775B2 - Zweiachsiger linearer schrittmotor - Google Patents

Description

3°

Die Erfindung betrifft einen zweiachsigen linearen Schrittmotor, bestehend aus einer Skalenplatte aus magnetisch leitendem Material und einem darauf in geringem Abstand bewegbar angeordneten Kopf, welcher zwei zueinander senkrechte Antriebselemente aufweist, die mit auf der Skalenplatte angeordneten Skalenzähnen zusammenwirken.

In der GB-PS 1197066 ist ein Schrittmotor dieser Art beschrieben, wobei der Kopf in zwei zueinander senkrechten Richtungen auf einer vorgegebenen Ebene unter der Einwirkung von Eingangsimpulsen hinsichtlich dieser beiden Richtungen bewegt wird. Der Kopf ist auf der vorgegebenen Ebene in sämtliche Positionen verschiebbar. Bei dem bekannten Schrittmotor weist eine Skalenplatte in vorgegebener Zahnteilung und in Richtungen längs zweier senkrechter Achsen mehrere vorspringende, voneinander getrennte Skalenzähne auf. Die die Skalenzähne umschließenden Nuten bilden somit auf der Oberfläche der Skalenplatte ein Gitter. Entsprechend der Anord- so nung der in Form von Vorsprüngen ausgebildeten Skalenzähne der bekannten Skalenplatte muß die maximale Breite des jeweiligen Skalenzahnes in einer zur Bewegungsrichtung des Kopfes längs einer der orthogonalen Achsen senkrechten Richtung theoretisch auf höchstens die Hälfte der vorgegebenen Zahnteilung begrenzt werden, da bei Überschreitung der Hälfte der vorgegebenen Zahnteilung zufolge einer magr. tischen Interferenz zwischen benachbarten Skalenzahnen der Skalenplatte eine unkontrollierte Bewegung ^6ο des Kopfes längs der anderen Richtung auftritt. Wird eine Vergrößerung der magnetischen Antriebskraft für die Bewegung des Kopfes längs lediglich einer Richtung in Betracht gezogen, dann ist c ι: wünscht, daß die Breite des jeweiligen Skalenzahnes in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ki >pfes so groß wie möglich ist, jedenfalls die Hälfte der vorgegebenen Zahnteilung überschreitet.

Bei der bekannten Skalenplatte sind die erwähnten, das Gitter bildenden Nuten mit einer durch Elektroplattierung aufgebrachten unmagnetischen Hartchrornschicht ausgefüllt, so daß zusammen mit den Spitzen der Skalenzähne eine gleichmäßige ebene Fläche gebildet wird, die es ermöglicht, das Gleitstück mittels einer Lagereinrichtung wie mittels Kugel- oder Rollenlagern auf der Skalenplatte abzustützen. Das Auffüllen der Nuten mit Hartchrom nimmt jedoch eine lange Zeit in Anspruch, bis eine völlig ebene Fläche der Skalenplatte erhalten wird, außerdem werden durch die Verwendung von teurem Hartchrom notwendigerweise die Herstellungskosten erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem zweckachsigen linearen Schrittmotor eine Skala vorzusehen, die im Vergleich zur Skalenplatte des bekannten Schrittmotors leicht und billig herzustellen ist und mit der außerdem die Antriebskraft für die Bewegung des Kopfes vergrößert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand von 19 Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines Schrittmotors gemäß dieser Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Oberfläche des Kopfes des in Fig. 1 dargestellten Schrittmotors,

Fig. 3 und 4 Teil-Schnittansichten längs der Linie 3-3 und 4-4 der Fig. 2, die schematisch den Aufbau zweier typischer aber unterschiedlicher Teile des Kopfes darstellen,

Fig. 5 einen Teil einer vergrößerten Draufsicht der oberen Fläche der Skalenplatten des erfindungsgemäßen Schrittmotors,

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der in Fig. 5 dargestellten Skalenplatte,

Fig. 7 einen Teil einer vergrößerten Draufsicht auf die obere Fläche einer weiteren Skalenplatte eines erfindungsgemäßen Schrittmotors,

Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansiclv. einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schrittmotors,

Fig. 9 A und 9B perspektivische Ansichten eines Kopfes und eines elektrischen Wicklungssatzes dieses Kopfes, die zur Bestimmung der Nenndaten bzw. der Kennlinien eines die erfindungsgemäße Skalenplatte enthaltenden Schrittmotors verwendet werden,

Fig. 9C eine Teil-Schnittansicht längs der Linie 9C-9C der Fig. 9A, die die Abmessungen der Pol zähne des in Fig. 9A dargestellten Kopfes darstellt

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Schritt motors, der mit dem Kopf und den Wicklungen gemät den Fig. 9 A und 9B versehen ist und die erfindungsgemäße Skalenplatte enthält,

Fig. HA bzw. HB in einer Draufsicht bzw. in Querschnitt Teilansichten, die das Muster der Ska lenzähnc der bekannten Skalenplatte dai stellen.

Fig. 12A bis 13B in einer Draufsicht bzw. in Querschnitt Teilansichten, die verschiedene Must¹ der Skalenzähne von erfindungsgemalVn Skalenplat ten darstellen,

Fig 14 eine Kurve.die die Beziehung zwischen de Abweichung der Polzähne des Kopfes von ihren Mit telpunktsstellungen gegenüber den Skali/nzähnen de Skalenplatte und die hierdurch im Kopf erzeugte Hai tekraft darstellt im Falle des bekannten Schrittmotoi s

Fiji. 15 und 16 der Fig. 14 entsprechende Kunv im Fal'c des erfindunnsaeniaßen Schrittmotor:*.

Fig. 17 ein Diagramm, das von der in den Fig. HA und HB dargestellten bekannten Skalenplatte das Maß der Änderung der Oberflächen der Skalenzähne der Skalenplatte, die den Oberflächen der Polzähne des Kopfes gegenüberliegen, in Abhängigkeit von der Bewegung des Kopfes in einer Richtung darstellt,

Fig. 18 und 19 Diagramme, die dem nach Fig. 17 ähnlich sind, von erfindungsgeinäßen Skalenplatten entsprechend den Fig. 12 A bis 13B.

Der erfindungsgemäße Schrittmotor wird zunächst an Hand der Fig. 1 bis 4 im Prinzip erläutert.

Der in Fig. 1 in einer Draufsicht dargestellte Schrittmotor enthält eine Skalenplatte 21, auf dessen einer Oberfläche in vorgegebener Teilung Skalenzähne (nicht dargestellt) aus magnetischem Material in Richtung einer A'-Achse (erste Richtung) und in Richtung einer hierzu senkrechten V-Achse (zweite Richtung) angeordnet sind. Sämtliche Spitzen der Skalenzähne liegen in der gleichen Ebene, die oben auf der Skalenplatte 21 gebildet ist. Mittels einer Tragvorrichtung23, wie Rollen od. dgl., stützt sich auf dieser Ebene der Skalenplatte 21 ein Kopf 22 ab. Die Tragvorrichtung ist am unteren Teil des Kopfes 23 so angebracht, daß die Dodenfläche des Kopfes in kleinem Abstand von der Ebene der Skalenplatte 21 gehalten wird. Der Kopf 23 kann sich somit in einer Ebene gegenüber der Skalenplatte 21 verschieben.

Fig. 2 ist eine Ansicht der unteren Seite des Kopfes 22. Dieser enthält 20 Antriebselemente, die in Fig. 2 als durch strichpunktierte Linien unterteilte, quadratische Abschnitte dargestellt sind. Die Anzahl der Antriebselemente des Kopfes 22 kann mehr oder weniger als zwanzig betragen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die mit XAl, XBl,..., XEl und XA2, XBl, ..., XEl bezeichneten Antriebselemente in zwei Reihen angeordnet und so ausgebildet, daß sie den Kopf 22 gegenüber der Skalenplatte 21 in Richtung der A'-Achse bewegen können. Von den Antriebselementen AVIl bis XEl ist nur der Aufbau der Antriebselemente XAl und XAl im einzelnen dargestellt. Die übrigen Elemente weisen einen ähnlichen Aufbau auf. In der Reihe der Antriebselemente AVllbis XEl weist das Antriebsßlement XAl in vorgegebener Teilung mehrere in Richtung der A'-Achse angeordnete Polzähne 24 auf. Außerdem ist dieses Element mit elektrischen Wicklungen W versehen, die so aufgebracht sind, daß sie die Polzähne 24 umschließen. Die Polzähne 24 können somit bei Erregung der Wicklungen W als Magnetpole wirken. Wie bereits erwähnt, haben die Antriebselemente XBl bis ΑΈ1 einen ähnlichen Aufbau wie das Antriebselement XAl. Die nicht dargestellten Polzähne von benachbarten übereinanderliegenden Antriebselementen sind jedoch so angeordnet, daß sie in der gleichen Richtung nach links oder nach recht längs der Richtung der A'-Achse um ¹Z₅ der vorgegebenen Teilung versetzt sind. Dies bedeutet bei einer Versetzung nach rechts in Richtung der dargestellten λ'-Achse, daß unter der Annahme, di<!> ü. ■ untere AnlrL'bselement XAl um '/<, der vorgegebenen Teilung nach rechts verschoben wird, die Pol/ahne 24 des Elementes XA\ mit den Polzahnen des unmiUeibai daiuberliegcmien Antriebselem<_ntes Λ7Π fluchten. Die gleiche Anoidnung ist zwischen ilen Antriebselemente!! XIU und ATI, ACl und XD1 μ wie A/M um\ VZ-¹I vorgesehen. Wenn bei di'-si; Anon.ir.Lng der Antriebselemente ^v'l bis VM mitteis der 'Mitsprechenden Wicklungen H⁷ die hlrinente gesondert und nacheinander erregt werden, bewegt sich der Kopf 22 durch das Zusammenwirken mit der Skalenplatte 21 bei jeder Erregung schrittweise um V₅ der vorgegebenen Teilung. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist bezüglich des Mittelpunktes »/*« des Kopfes 22 die Reihe der Antriebselemente XAl bis A"£2 symmetrisch zur Reihe der Antriebselemente AvIl bis ΑΈ1 angeordnet. Der erste und der zweite Buchitabe »XA« od.dgl. weisen auf örtliche Übereinstimmung der erwähnten Symmetriebeziehung bezüglich des Symmetriemittelpunktes »P« des Kopfes 22 hin. Die symmetrische Anordnung dient dazu, die Entstehung eines Drehmoments um den Mittelpunkt » P« zu verhindern. Ein auf den Kopf 22 einwirkendes Drehmoment würde

¹S die Bewegung des Kopfes in Richtung der A-Achse zumindest stören. Es werden deshalb die entsprechenden Antriebselemente XAl und XAl, XBl und XBl..., XEl und XEl gleichzeitig erregt. Die bisherige Beschreibung bezieht sich auf die Richtung der A'-Achse. Es werden nun Ausführungen zur Richtung der V-Achse gemacht.

Die Antriebselemente YAl, YBl, ... YEl und YAl, YBl, ... YEl sind, wie Fig. 2 zeigt, in zwei Reihen angeordnet und so ausgebildet, daß der Kopf 22 gegenüber der Skalenplatte 21 in Richtung der Y-Achse bewegt werden kann. Der Aufbau der entsprechenden Antriebselemente YAl bis YEl ist identisch mit dem der Antriebselemente XAl bis ΑΈ2. Auch die Anordnung der Polzähne 25 beruht auf den glcichen Grundsätzen wie die Anordnung der Polzähne 24. Die Polzähne 25 sind jedoch in Richtung der Y-Achse und nicht in Richtung der A'-Achse angeordnet. Es sind auch hier in beiden Reihen <ier Antriebselemente YAl bis YEl und YAl bis YEl die Polzähne 25 zwischen benachbarten Antriebselementen jeweils um ¹Z₅ der vorgegebenen Teilung der Y-Achse in Richtung der K-Achse versetzt. Um eine schrittweise Bewegung des Kopfes 22 in Richtung der K-Achse zu ermöglichen, werden zueinander symmetrisch angeordnete Antriebselemente YAl und YAl, YBl und YBl, ... YEl und YE1 gesondert und nacheinander erregt. Eine solche Erregung verhindert selbstverständlich ein Drehmoment um den Mittelpunkt » P« des Kopfes 22.

Um kleinere Schritte des Kopfes 22 zu erhalten, kann die bei Schrittmotoren bekannte, abwechselnde Erregung von zwei Elementen - drei Elementen angewandt werden. Werden z.B. die Antriebselemente in der Reihe XAl bis XEl in der Reihenfolge (XAl, XBl),(XAl. XBl, XCl),(XBl. XCl), (XBl, AO, ADl), ... u.dgl. erregt, dann kann sich bei den entsprechenden Erregungszuständen der Kopf 22 jeweils um '/,<> der vorgegebenen Teilung der Α-Achse bewegen. Bei diesem Beispiel werden entsprechende Antriebselemente in der Reihe XAl bis ΑΈ2 in der gLichen Weise erregt, um, wie oben beschrieb' n, die Entstehung eines Drehmoments zu verhindern.

Selbstverständlich kann sich bei den beiden beschriebenen Fnegungsmethoden durch Umkehrung

6u eier Reihenfolge der für <lie entsprechende Richtung der A-Achse Ivvv. V Achse vorgesehenen Erregung .!ei Kt-Mf 7.2 gegenüber der Skalenplatle 21 schrittweise in uriiLckehi !ι ι Richtung bewegen.

Die Fig. .i und 4 stellen schematische Schnittansichten längs der Linien 3-3 bzw. 4-4 der Fig. 2 dar. Mit der Zahl 26 ist ein umnagnctischcs Füllstück aus /.B. Epoxiharz bc/cichnet, das in die Vertiefungen bzw. HoIiM .urne /wischen benachbailen Zähnen 27

bzw. 28 der Skalenplatte 21, die die Pollücken darstellen, eingesetzt ist. Das Füllstück 26 hält die Vertiefungen rein und vermeidet eine die magnetischen Eigenschaften der Skalenplatte 21 verschlechternde Verunreinigung durch magnetisches Fremdmaterial. In Fig. 4 stellen die mit »0« bezeichneten Linien den Weg des magnetischen Flusses dar, der erzeugt wird, wenn das Antrie'oselement YAl durch die Spule W erregt wird.

Fig. 5 stellt eine vergrößerte Draufsicht einer Skalenplatte 52 gemäß einem Merkmal dieser Erfindung und Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht dieser Skalenplatte dar.

Aus den Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß die Skalenplatte 52 eine Anzahl von Vertiefungen 51 aufweist. Die Vertiefungen 51 sind in konstanter Teilung » P« in den Richtungen der zueinander senkrecht stehenden X- und Y-Achsen angeordnet. Die Vertiefungen 51 sind quadratisch ausgebildet, so daß die Seiten ab, ad, be und de jeweils die gleiche Länge haben. Da die Skalenplatte 52 aus magnetischem Material hergestellt ist, wird durch jede Vertiefung 51 ein Bereich definiert, in dem der magnetische Fluß beim Eintreten in die Skalenplatte 52 einen großen magnetischen Widerstand, verglichen zu den restlichen Bereichen der Skalenplatte 52, überwinden muß. Die Vertiefungen 51 können auch, falls erwünscht, als Durchgangslöcher ausgebildet sein.

Unter der Annahme, daß bei der Darstellung nach Fig. 5 die .Y-Achse nach rechts und nach links verläuft, während die Y-Achse nach oben und unten verläuft, definiert der mit »dehg« bezeichnete quadratische Bereich einen der Skalenzähne 53, für den Fall, daß der in Fig. 5 nicht dargestellte Kopf sich in Richtung der X-Achse bewegt und der mit » bcfe« bezeichnete quadratische Bereich einen Skalenzahn 53, für den Fall, daß sich der Kopf in Richtung der Y-Achse bewegt. Das heißt, benachbarte Vertiefungen 51 definieren zwischen sich die Skalenzähne 53, die mit den Polzähnen des Kopfes so zusammenwirken, daß der Kopf sowohl in Richtung der X-, als auch in Richtung der Y-Achse angetrieben wird. Diese Tatsache beruht auf der Grundlage des bekannten elektromagnetischen Prinzips. Ist es erforderlich, daß der Kopf in Richtung der X-Achse bewegt, dann werden die Polzähne von aus den Antriebselementen XA\ bis XE2 (siehe F i g. 2) ausgewählten Elementen erregt und der magnetische Fluß verläuft durch die erregten Polzähne und die benachbart zu den erregten Polzähnen liegenden Zähne S3 der Skalenplatte 52. Als Folge hiervon wird zwischen der Skalenplatte 52 und dem Kopf 22 eine Haltekraft erzeugt, die so wirkt, daß die erregten Polzähne 24 mittig zu den gegenüberliegenden Skalenzähnen 53 zu liegen kommen. Die Wirkung der magnetischen Halte- bzw. Anziehungskraft erzeugt eine Schrittbewegung des Kopfes 22 in Richtung der A'-Achse.

Soll der Kopf 22 in Richtung der Y-Achse bewegt werden, dann wird auf elektromagnetischem Wege ähnlich, wie es soeben hinsichtlich der Richtung in A'-Achse beschrieben worden ist, in Richtung der Y-Achse gegenüber der Skalenplattc 52 eine Antriebskraft erzeugt.

Es soll bemerkt werden, daß die in F i g. 5 mit » cfih « bezeichneten quadratischen Bereiche 55 nicht zur Bcwegungdes Kopfes 22 in einer der Richtungen beitragen.

Fiß. 7 zeigt einen Teil einer Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Skalenplattc

Die in Fig. 7 dargestellte Skalenplatte 72 weist Vertiefungen bzw. Hohlräume 71 und Skalenzähne 73 in ähnlicher Anordnung wie die Skalenplatte 52 auf. Sie ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der einzelnen Verlief ungcn 71, verglichen zur Skalcnplatte 52 gemäß Fig. 5 wesentlich vergrößert ist. Wenn die Vertiefungen in einer zur Teilung » P« (siehe Fig. 5 und (i) gleichen Teilung » P\< angeordnet sind, sind die Skalenzähne 73 quer zur Bewegungsrichtung des in Fig. 7 nicht dargestellten Kopfes zu einer Rechteckform verlängert. Das heißt, die Breite »b'c'« bzw. »tf'g¹« des Skalenzahns 73 ist verkürzt, während die Länge »foV« bzw. »i/'c¹«, verglichen zur Breite, lang gemacht ist. Auf Grund dieser Ausbildung weist die Skalenplatte 72 den Vorteil auf, daß die auf den Kopf einwirkende Antriebskraft abhängig von der Zunahme der Länge der Skalenzähne, die den Polzähncn des Kopfes gegenüberliegt und mit diesen zusammen wirkt, vergrößert ist. Der mit der Skalenplattc 72 zusammenwirkende Kopf wird, verglichen zur Skalenplatte 52, sowohl in A'- als auch in Y-Richtung mit vergrößerter Antriebskraft angetrieben und als Folge hiervon weist der mit der Skalenplatte 72 ausgerüstete Schrittmotor eine größere Kraft auf als der die Skalenplatte 52 enthaltende Motor.

Bei den beiden beschriebene und in den Fig. 5 und 6 bzw. 7 dargestellten Ausführungsformen einer Skalenplatte sind die Vertiefungen so angeordnet, daß die gleichmäßige Teilung der Zähne in den beiden Richtungen der X- und der Y-Achse gleich groß ist. Die vorgegebene Teilung kann in den beiden Richtungen aber auch verschieden groß sein.

Außerdem kann der Kopf eine vorgegebene PoI-zahnteilung aufweisen, die unabhängig von der Teilung der Skalenplatte ist, die mit dem Kopf zusammenwirkt. Der Anwendungsbereich des Schrittmotors bestimmt häufig die Auswahl der Teilungen.

Fig. 8 zeigt einen typischen durch Impulse betätigten Schrittmotor gemäß dieser Erfindung.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Motor weist die Skalenplatte 82. welche eine Anzahl von nicht dargestellten Vertiefungen enthält, bezüglich der Richtung der A'-Achse an beiden Rändern Schienenflächen 83 auf, längs deren sich ein Halterahmen 86 mit einer Befestigungsplatte 85 in Richtung der Y-Achse bewegen kann. Der Halterahmen 86 ist an den vier Ecken mit Rollen 87 versehen, die auf den Schienenflächen 83 drehbar sind. Außerdem weist er an diesen Stellen Führungsrollen 89 auf, die auf seitlichen Führungsflächen 84 laufen. Hierdurch kann der Rahmen längs der Y-Achse in eine beliebig ausgewählte Position verschoben und die ausgewählte Position exakt eingenommen werden. Die Befestigungsplatte 85 ist so am Halterahmen 86 angebracht, daß sie mittels Füh rungsroilen 91. die sich längs seitlicher Führungsflächen 80 des I lalterahmens 86 drehen können und mit tels an den Ecken des Halterahmens 86 angebrachte! Rollen 93, die sich auf Schienenflächen 92 drchei können, in Richtung der A'-Achse bewegbar ist. Di< Befestigungsplatte 85 kann längs der A'-Achse gegen über dem Halterahmen 86 und der Skalenplatte 8: in eine beliebig gewählte Position gebracht wcrder An der Befestigungsplatte 85 ist außerdem ein Kop 94 so befestigt, daß dieser mit einem kleinen Spa^! oberhalb der oberen Fläche der Skalenplattc 82 gc halten wird. Somit kann sich der Kopf 94 beim Em gen durch aus der nicht dargestellten Steuerschaltun

ν-¹

zugeführte Eingangsimpulsc in cine beliebig gewählte Position auf der Oberfläche der Skalcnplattc 82 bewegen.

Im folgenden werden einige vorteilhafte Arbeitskennlinien des eine erfindungsgemäße Skalenplatte enthaltenden impulsgesteuerten Schrittmotors im Vergleich zum Stand der Technik beschrieben.

Die Fig. 9 A bis 9C veranschaulichen einen für die Prüfung und Ermittlung von. Arbcitskennlinicn verwendeten Kopf und dessen Abmessungen, wobei die Fig. 9 A und 9B perspektivische Ansichten der Polzähne des Kopfes und der Spulen zum Erregen dieser Polzähne darstellen und Fig. 9C einen Teilschnitt längs der Linie 9C-9C der Fig. 9 A.

(A) die Polzähne des in den Fig. 9 A und 9C dargc- ¹S stellten für die Prüfung verwendeten Kopfes haben die folgenden Abmessungen:

a) Zahnteilung des Kopfes = 1,0 mm,

b) Höhe des jeweiligen Polzahnes = 0,ft mm,

c) Dicke des jeweiligen Polzahnes = 0,33 mm.

d) Breite des jeweiligen Polzahncs = 35 mm und

e) Gesamtlänge des gezahnten Abschnitts = 30 mm.

(B) Die in Fig. 9B dargestellten Erregerspulen haben die folgenden Kenndaten:

f) Windungszahl der Spulen = 200 Windungen und

g) die bei der Prüfung verwandte Durchflutung = 400 Amperewindungen.

Fig. 10 stellt einen durch Impulse betätigten Motor mit dem für die Prüfung vorgesehenen Kopf und einer /u prüfenden Skalenplatte dar.

In Fig. 10 gibt der Pfeil »F« eine der Richtungen an. in der sich der Kopf im Zusammenwirken mit der /.u prüfenden Skalenplatte bewegt. Der Kopf wird zu diesem Zweck mittels einer geeigneten durch strichpunktierte Linien angedeuteten Tragvorrichtung auf der Skaienplatte gehalten.

Die Fig. 11 A bis 13B zeigen Tcilmuster der zu prüfenden Skalenplatte. Die Fig. 11 A und 11 B stellen hierbei das Muster einer bekannten Skalcnplattc dar. Aus Fig. 11 A ist ersichtlich, daß jeder Skalenzahn quadratisch ausgebildet ist und mit einer Zahnbreite von 0,45 mm nahezu die beim Stand der Technik maximal zulässigen Abmessungen aufweist. Die Skalenzähne sind mit einer gleichmäßigen Teilung von 1 mm in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen angeordnet. Fig. 11 B zeigt, daß die Zahnhöhe 0,3 mm beträgt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 12A sind durch ein Elcktrosprühverfahren quadratische Vertiefungen gebildet. die eine Seitenlänge von 0,78 mm und eine Tiefe von 0,25 mm aufweisen. Die Vertiefungen sind mit einer Teilung von 1,0 mm in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeordnet. Fig. 12B stellt den Querschnitt längs der Linie 12B-12S der Fig. 12A dar.

Bei der in Fig. 13A dargestellten Ausführungsform sind im wesentlichen quadratische Vertiefungen durch Ätzen gebildet. Die Vertiefungen haben eine Seitenlänge von 0,87 mm und eine Tiefe von 0,30 mm. Sie sind mit einer Teilung von 1,0 mm in zwei zucinander senkrechten Richtungen angeordnet. Fig. 13B stellt den Querschnitt längs der Linie 13ß-13ß der Fig. 13 A dar. Es soll bemerkt werden, daß die Vertiefungen der Fig. 1 3 A und 1 3 B etwas größer als die Vertiefungen der Fig. 12 A und 12 B sind.

Die Fig. 14 bis 16 stellen Kennlinien dar, die die Änderungen der zwischen den Polzähnen des Prüfkopfes und den zu prüfenden Skalenplatten magnetischen Haltekraft in Abhängigkeit von den Änderungen der Auslenkungen des Kopfes gegenüber den Skalenplatten angibt, wobei die in den Fig. 11 A bis 13 B dargestellten drei Muster zugrunde gelegt sind Auf den Abszissen der Diagramme sind somit die Auslenkungen des Kopfes gegenüber der Position aufgetragen, bei der die Polzähne mittig zu den gegenüberliegenden Skalenzähnen der zu prüfenden Skaienplatte liegen und auf den Ordinaten die magnet'-schen Haltekräfte.

Wie ein Vergleich der Fig. 15 und 16 mit Fig. 14 zeigt, weisen die erfindungsgemäßen Skalenplatten eine größere Haltekraft auf als die bekannte Skalenplatte. Die Unterschiede zwischen den drei Kurven rühren von den Unterschieden in der wesentlichen Länge der betreffenden Skalenzähnc her. Es soll bemerkt werden, daß, wie bereits oben erwähnt, die Abmessung 0.45 mm der Skalcnzähne der bekannten Skaienplatte im Hinblick auf die Verhinderung einer Interferenz /wischen den beiden Richtungen nahezu den maximal zulässigen Wert darstellt. Die Skalenzähne der erfindungsgemäßen Skalenplatte können bei gleicher Zahnteilung von 1,0 mm wie bei der bekannten Skalenplatte sehr große Zahnlängen aufweisen.

In den Fig. 17 bis 19 sind die Unterschiede im Obei flächenzustand der Skalenplaite dargestellt, wenn sich die Polzähne des Kopfes längs der Flächen der in den Fig. 11 A bis 13B dargestellten Skalenplatte bewegen. In diesen Diagrammen stellen die gepunkteten Bandberciche die Teile der Skalenzähne dar. die den Polzähnen des der Prüfung dienenden Kopfes gegenüberliegen. Die Diagramme sind einfacher zu verstehen, wenn man sie mit den entsprechenden in den Fig. 11 A, 12 A und 13 A dargestellten Mustern vergleicht. Bewegt sich z.B. der Kopf längs tier Oberfläche der Skalenplatte von Fig. 11 A um den zweifachen Wert der Zahnteilung, d.h. um 2 mm von links nach rechts, dann liegt der Kopf zwei Skalenzähnen gegenüber, die eine Breite von 0,45 mm und eine Länge von 0,45 mm haben. Der Anteil des jeweiligen Skalenzahns läßt sich ausdrücken durch ein Band mit einer Höhe von 45% und einer Breite von 45%. Die Diagramme der Fig. 18 unu 19 stellen in ähnlicher Weise wie das Diagramm nach Fig. 17 die Flächenanteile der den Polzahnen des Kopfes gegenüberliegenden S'.;alenzähne von den in den Fig. 12 A und 13 A gezeigten Skalenplatten dar.

Es soll bemerkt werden, daß bei den Diagrammer der Fig. 17 bis 19 eine Zunahme der Größe des ge punkteten Bereichs einer Zunahme der magnetische! Haltckraft entspricht und daß auch eine Zunahme de Änderung der Größe des gepunkteten Bereichs eine Zunahme der auf den Prüfkopf wirkenden Antriebs kraft entspricht. Es zeigt sich somit, daß der erfin dungsgemäße impulsgesteuerte Schrittmotor, vergli chen zum bekannten Schrittmotor, eine vergrößert Antriebskraft aufweist und somit sehr leistungsfähi ist.

Hier/u S Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zweiachsiger linearer Schrittmotor, bestehend aus einer Skalenplatte aus magnetisch leitendem Material und einem darauf in geringem Abstand bewegbar angeordneten Kopf, welcher zwei zueinander senkrechte Antriebselemente aufweist, die mit auf der Skaleriplatte angeordneten Skalenzähnen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Skalenzahn (27, 28, 53, 73) ohne Unterbrechung über die gesamte Skalenplatte (21,52,72) erstreckt und daß zwei zueinander senkrecht liegende Skalenzahnsysteme vorgesehen sind, von denen jedes mit »5 einem der Antriebselemente (XAl... XE2, YAl...YE2) zusammenwirkt.

2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen zwischen den Skalenzähnen die Form eines Rechtecks mit ungleichen Seitenlängen aufweisen.

3. Schrittmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen zwischen den Skalenzähnen (51) als Durchgangslöcher ausgebildet sind.