DE2462599B1 - Schrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrittmotor mit wenigstens einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle, auf der drehfest ein Rotor angeordnet ist, der seinerseits drehfest mit einem auf der Welle längsverschieblich angebrachten, mit den Elektromagneten zusammenarbeitenden Anker verbunden ist, einem ersten zur Welle konzentrischen gehäusefesten Kugellaufbahnring und einem damit zusammenwirkenden, drehbar im Gehäuse gelagerten zweiten Kugellaufbahnring, zwischen denen Kugeln angeordnet sind und deren Laufbahnen derart ausgebildet sind, daß eine axiale Kraft auf den drehbaren Kugellaufbahnringen eine Drehbewegung desselben zur Folge hat, mit einem den drehbaren Kugellaufbahnring hintergreifenden Flansch an dem Anker, der eine Stirnverzahnung mit schrägen Flanken trägt, die mit einer entsprechenden Stirnverzahnung des drehbaren Kugellaufbahnringes zusammenwirkt, mit dem drehbaren Kugellaufbahnring eine Vorspannung entgegen der durch den Anker bewirkten Drehrichtung erteilenden Rückstellfedern und mit einer die Schritte bestimmender, aus einem Rastring und einer mit dem Rotor in Verbindung stehenden Rastkugel bestehenden Rastvorrichtung, wobei der zweite Kugellaufbahnring auf der den Kugellaufbahnen entgegengesetzten Seite sich axial von diesem wegerstreckende erste Zapfen aufweist, die in angepaßte Umfangsschlitze eines ringförmigen Federgehäiises eingreifen, und das Federgehäuse Hilf der ilen llmfanjjsschlitzen gegenüberliegenden Seite mehrere offene, in Umfangsrichtung verlaufende, gleiche Nuten aufweist, in die jeweils eine Druckfeder lose eingelegt ist, an deren einem Ende jeweils einer der ersten Zapfen anliegt, und wobei die offenen Seiten der die Druckfedern aufnehmenden

•»5 Nuten abgedeckt sind und wobei zwischen zwei benachbarten Umfangsschlitzen auf der von dem zweiten Kugellaufbahnring abgewandten Seite des Federgehäuses in dem Federgehäuse Sacklöchcr vorgesehen sind, in die zweite Zapfen passend eingreifen, und

'»ο wobei zu einer senkrecht zur Motorachse gelegten Symmetrieebene ein zweiter Schrittmotor angeordnet ist und die Welle und der Rotor für beide Schrittmotoreinheiten gemeinsam sind nach Patent 23 20 628.

Nach dem Stand der Technik und auch nach dem

'■>'■> Hauptpatent bestehen die Kugellaufbahnringe aus Metall. Dies führt jedoch bei dem mit einer Stirnverzahnung versehenen Kugellaufbahnring zu einer aufwendigen Herstellung, weil zum einen an diesem die in die Federgehäuse eingreifenden Zapfen und die Stirnver-

ii'i zahnung vorgesehen sein müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den Federgehäusen zugewandten Kugellaufbahnringe mit weniger Aufwand herstellen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die den Federgehäusen zugewandten Kiigcllaufbahnringc als Kunststoff-Mctall-Vcrbundteil ausgebildet sind.

Vorzugsweise bestehen die Kugellanfbabnringe «us me] flach aufeinandergelegten und fest miteinander verbundenen Ringen, wobei der die Kugellaufbahnen enthaltende Teilring aus Metall, der die Zapfen und die Stirnverzahnung aufweisende Teilring aus Kunststoff besteht. Aufgrund dieser Ausbildung ist ein leichter und genauer Lauf der Kugeln auch noch nach langer Betriebsdauer gewährleistfit, während die Zapfen und die Stirnverzahnung auf einfache Weise beim Aufspritzen des Kunststoffes mit hergestellt werden. Zur Verbesserung der Befestigung des Kunststoffringes am Metallring sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Metall-Teilring auf seinem Umfang verteilt Bohrungen aufweist, in die Haltezapfen des Kunststoff-Teilringes im PaBsitz eingreifen. Die Kunststoffzapfen werden ebenfalls beim Umspritzen des Metallieiles gleich mitgespritzL Es ist ausreichend, wenn zwischen je zwei Kugellaufbahnen eine Bohrung mit Haltezapfen angeordnet isL

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 einen Axialschnilt eines Schrittmotors gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsjemäßen Kugellaufbahnringes.

Nach F i g. 1 ist in einem zylindrischen Gehäuse 11 ein Elektromagnet 12 von Ringform angeordnet, welcher von einem Magnetkern 38 in seiner Lage innerhalb des Gehäuses It festgehalten wird. Entlang der Achse des Gehäuses 11 erstreckt sich die Welle 13 des Schrittmotors, welche in Lagern 39 des als Stirndeckel ausgebildeten Magnetkerns 38 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist.

In der Mitte der Länge der Welle 13 ist ein aus Kun: tstoff bestehender Rotor 14 drehfest angebracht, in dem ein Schlitz 14' vorgesehen ist, in den hinein sich entsprechende Zapfen 41 des Ankers 15 erstrecken. Auf dies«: Weise besteht zwischen dem Kunststoffrotor 14 und dem Anker 15 eine drehfeste Verbindung, während jedoch eine gewisse Axialverschiebung zwischen diesen beiden Teilen möglich bleibt.

Nach Fig. 1 besteht der Rotor 15 aus einem weichmagnetischen Metall teil 15a, das an seirier inneren Stirnseite einen Flansch aufweist. Der Flansch ist mit einem Kunststoffüberzug 19' versehen, wobei an der den Kugellaufbahnringen 17 gegenüberliegenden Fläche die Stirnverzahnung 20 mit in den Kunststoff eingespritzt ist. An der gegenüberliegenden Seite des Kunststoff-Flansches befinden sich die oben erwähnten Zapfen 41, die in den Schlitz 14' des Rotors 14 eingreifen.

Das Gehäuse 11 weist an seiner Innenseite zwei Ringslufen 42, 43 auf, wobei an der oberen Ringstufe 43 der gehäusefeste Kugellaufbahnring 16 anliegt. Er besitzt auf seinem Umfang Ausnehmungen 32 und trägt außerdem drei Kugellaufbahnen 24. An die Ausnehmungen 32 greifen innen am Gehäuse vorgesehene Vorsprünge 31 bis zu einer bestimmten Höhe ein, um den Kugellaufbahnring in einer definierten Lage zu halten.

Gegenüber dem gehäusefesten Kugellauibahnring ist ein drehbarer Kugellaufbahnring 17 angeordnet, der gemäß Fig.2 ebenfalls Kugellaufbahntn 24 aufweist, wobei sich zwischen den Kugellaufbahnen 24 der beiü^n ϊ Ringe 16, 17 die Mitnehmerkugeln 18 erstrecken. Der bewegbare Kugellaufbahnring 17 ist in einem Federgehäuse 26a drehbar geführt, welches an der unteren Ringstufe 42 des Gehäuses 11 anliegt und mit sich axial erstreckenden Vorsprüngen 31 in die Ausnehmungen 32

ίο eigreift, damit eine genaue Winkelbeziehung zwischen dem Federgehäuse 26 und dem gehäusefesten Kugellaufbahnring 16 gewährleistet wird. Das Federgehäuse 26a weist außerdem einen axialen Ringvorsprung 35' auf, der an seinem Innenumfang die Rastverzahnung 36a

Π trägt, die mit der am Rotor 14 vorgesehenen Rastkugel 17 zusammenwirkt.

Gemäß den F i g. 1 und 2 sind die Kugellaufbahnringe 17 als Kunststoff-Metall-Verbundteii aufgebaut, welche aus zwei flach aufeinandergelegten Teilringen besteht,

>o von denen der eine 17a aus Kunststoff hergestellt ist und die Verzahnung 44 sowie die Zapfe·. 23 trägt, während der andere Ring ί7ί> aus Metall besteht und die Kugellaufbahnen 24 aufnimmt.

Auf dem Umfang verteilt weist der Metall-Teilring

>-> 176 durchgehende Bohrungen auf, durch die sich Haltez^pfen 23' des Kunststoffringes 17a hindurcherstrecken.

Da der Kunststoff-Teilring 17a zusammen mit der Verzahnung 44 und den Zapfen 23 und Haltezapfen ZV

in in einem einzigen Arbeitsgang auf den Metall-Teilring 17ö gespritzt wird, ist die Herstellung der verbesserten Kugellaufbahnringe 17 sehr wirtschaftlich.

Im Ruhezustand sind die Verzahnungen 44 der Kugellaufbahnringe 17 und die Stirnverzahnung 20 an

r> dem Kunststoffüberzug 19' des Ankers 15 außer Eingriff, während sie bairn Anziehen des Ankers 15 durch den Elektromagneten 12 miteinander in Eingriff treten. In dem Federgehäuse 26 sind drei Umfangsschlitze 25 vorgesehen, in denen Druckfedern 21 mit

w Endkugeln 22 untergebracht sind.

Um eine einwandfreie Winkelbeziehung zwischen dei. Federgehäusen 26a, 26' zu gewährleisten, sind an dem in Fig. 1 unteren Federgehäuse 26' stirnseitig Zapfen 34a vorgesehen, die in entsprechende Vertiefun-

·"> gen 33a des gegenüberliegenden Federgehäuses 26a eingreifen.

Die Erfindung schafft somit einen wesentlich wirtschaftlicher herstellbaren Schrittmotor, da die Weicheisenteile der Metall-Verbundkörper als Automa-

>" tendrehteil hergestellt werden können, während der Kunststoff einschließlich Zapfen und Zahnkränzen als Spritzteil in einem einzigen Arbeitsgang aufgebracht werden kann. Der Durchmesser des Rotors 14 ist gleich dsm Außendurchmesser der Stirnverzahnung 20.

">"> Zwischen den beiden Federgehäusen 26a, 26' ist außerdem noch eine Ringscheibe 45 aus Metall oder Kunststoff angeordnet, welche verhindert, daß gegen überliegende Kugeln und Rückholfedern sich berühren oder herausfallen können. Im Bereich der Zapfen 34a

'■ weist die Ringscheibe 45 entsprechende Bohrungen auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schrittmotor mit wenigstens einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle, auf der drehfest ein Rotor angeordnet ist, der seinerseits drehfest mit einem auf der Welle längsverschieblich angebrachten, mit den Elektromagneten zusammenarbeitenden Anker verbunden ist, einem ersten zur Welle konzentrischen gehäusefesten Kugellaufbahnring und einem damit zusammenwirkenden, drehbar im Gehäuse gelagerten zweiten Kugellaufbahnring, zwischen denen Kugeln angeordnet sind und deren Laufbahnen derart ausgebildet sind, daß eine axiale Kraft auf den drehbaren Kugellaufbahnringen eine Drehbewegung desselben zur Folge hat, mit einem den drehbaren Kugellaufbahnring hintergreifenden Flansch an dem Anker, der eine Stirnverzahnung mit schrägen Flanken trägt, die mit einer entsprechenden Stirnverzahnung des drehbaren Kugellaufbahnringes zusammenwirkt, mit dem drehbaren Kugellaufbahnring eine Vorspannung entgegen der durch den Anker bewirkten Drehrichtung erteilenden Rückstellfedern und mit einer die Schritte bestimmenden, aus einem Rastring und einer mit dem Rotor in Verbindung stehenden Rastkugel bestehenden Rastvorrichtung, wobei eier zweite Kugellaufbahnring auf der den Kugellaufbahnen entgegengesetzten Seite sich axial von diesem wegerstreckende erste Zapfen aufweist, die in angepaßte Umfangs- Jo schlitze eine.* ringförmigen Federgehäuses eingreifen, und das federgehäuse auf der den Umfangsschlitzen gegenüberliegenden Jeite mehrere offene, in Umfangsricht'jng vjrlaufende, gleiche Nuten aufweist, in die jeweils ein«. Druckfeder lose eingelegt ist, an deren einem Ende jeweils einer der ersten Zapfen anliegt, und wobei die offenen Seiten der die Druckfedern aufnehmenden Nuten abgedeckt sind, und wobei zwischen zwei benachbarten Umfangsschlitzen auf der von dem zweiten Kugellaufbahnring abgewandten Seite des Federgehäuses in dem Federgehäuse Sacklöcher vorgesehen sind, in die zweite Zapfen passend eingreifen, und wobei zu einer senkrecht zur Motorachse gelegten Symmetrieebene ein zweiter Schrittmotor angeordnet ist und die Welle und der Rotor für beide Schrittmotoreinheiten gemeinsam sind nach Patent 23 20 628, dadurch gekennzeichnet, daß die den Federgehäusen (26a, 26') zugewandten Kugellaufbahnringe (17) als Kunststoff-Metall-Verbundteil ausgebildet sind.

2. Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnringe (17) aus zwei flach aufeinandergelegten und fest miteinander verbundenen Teilringen (17a, \7b) bestehen, wobei der die Kugellaufbahnen (24) enthaltende Teilring (176,} aus Metall, der die Zapfen (23) und die Stirnverzahnung (44) aufweisende Teilring (17,?Jaus Kunststoff besteht.

3. Schrittmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Teilring (\7b) auf seinem Umfang verteilt Bohrungen aufweist, in die Haltezapfen (23') des Kunststoff-Teilringes (\7a)\m Paßsitz eingreifen.

4. Schrittmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Kugellaufbahnen (24) eine Bohrung mit Haltezapfen (23') angeordnet ist.